Схема нахелиев атом, показваща ядрото (розово) и разпределението на електронния облак (черно). Ядрото (уголемено горе вдясно) на хелий-4 в действителност е сферично симетрично и силно наподобява електронния облак, макар че при по-сложни ядра това може да не е така. Черната линия долу вляво е мащабът – единангстрьом (10-10 m или 100 pm).
Атомът (отстарогръцки:ἄτομος – „неделим“) е основната градивна частица навеществото и се състои от плътно централноядро с положителенелектричен заряд, заобиколено отоблак отрицателно заредениелектрони. Атомното ядро на свой ред е изградено от положително зареденипротони и електрически неутралнинеутрони. Електроните в атома са свързани с ядрото чрезелектромагнитна сила.
Атомите могат да съществуват в свободно състояние или да се свързват помежду си вмолекули чрезхимични връзки, също основаващи се на електромагнитните сили. Атом с равен брой протони и електрони е електрически неутрален, в противен случай той има положителен или отрицателен електрически заряд и се наричайон. Различните атоми секласифицират според броя на протоните и неутроните в ядрото:броят на протоните определяхимичния елемент, а броят на неутроните определя различнитеизотопи на съответния елемент.[1]
Концепцията за атома като неделима съставна част на материята е предложена за първи път от античнитефилософи наИндия иДревна Гърция. През 18 и 19 век химиците дават физическа основа на тази идея като показват, че някои вещества не могат да бъдат разделени чрез химически реакции и прилагат старото философско понятиеатом, за да обозначат тази химическа неделимост. Атомите и молекулите се възприемат като най-малките градивни частици на материята. В края на 19 и началото на 20 векфизиците откриватсубатомни частици и установяват структура вътре в атома, като по този начин опровергават неделимостта му и считат името за неподходящо[2]. То обаче остава. Съвременното разбиране за атома се основава на принципите наквантовата теория.[3][2]
Атомите са миниатюрни обекти с диаметри от няколко десети отнанометъра и съответстваща на размера им маса. Те могат да се наблюдават само със специални инструменти, катосканиращ тунелен микроскоп. Над 99,94% от масата на атома е съсредоточена в ядрото[бел. 1] като протоните и неутроните имат приблизително еднаква маса. Всеки елемент има поне по единизотоп с нестабилно ядро, което може да претърпиядрен разпад. Електроните, свързани в атома, притежават стабилни енергийни нива (т.е. намират се на определениатомни орбитали), като могат да извършватквантов скок към друго енергетично ниво чрез поглъщане или изпускане нафотон с енергия, равна на разликата в енергиите на съответните енергетични нива. Електроните определят химичните свойства на химичния елемент и влияят върхумагнитните свойства на атома.
Идеята, че материята е съставена от отделни неделими частици, датира от хилядолетия, но в древността тя е по-скоро предмет на абстрактни размишления от страна на философите, отколкото обект на експерименти и емпирични наблюдения. Представите за атом във философията варират значително според историческото време, културата и философската школа и често съдържат и духовен елемент. Въпреки това, хиляди години след нейната поява, в Новото време основната идея за атома е възприета от учените, защото добре обяснява новите открития в химията и физиката.[4]
Етимология
Думата произлиза отгръцкото „ἄτομος“ –атомос (от α-, „не-“ + τέμνω –темно, „отрязвам, деля“[5]), което означава неделим.[6][7]
Идеята за атома се споменава още вДревна Индия иДревна Гърция. В Индия атомистичните теории наджайнизма и школитеАдживика иЧарвака се появяват вероятно през 6 век пр.н.е.[8] По-късно школитеНяя иВайшешика развиват свои теории за начина, по който атомите се съчетават в по-сложни обекти.[9] В Европа атомите се споменават за пръв път от древногръцкия философЛевкип и неговия ученикДемокрит, който систематизира възгледите му и често е сочен за основоположник наатомизма. Приблизително през 450 г. пр.н.е. Демокрит за пръв път употребява терминаátomos (нагръцки:ἄτομος), което означава „неделим“. Макар и индийската и гръцката концепции да са чисто философски, а в съвременното разбиране атомите са делими, модерната наука запазва древното гръцко име.[4]
През 13 векалхимикътПсевдо-Гебер излага постулата за „корпускуларизма“, според който всички тела притежават външен и вътрешен слой от миниатюрни частици – „корпускули“.[10][11] Корпускуларизмът е подобен на теорията за атома, макар че докато атомите са приемани за неделими, корпускулите по принцип не са такива. Така например алхимиците смятат, чеживакът може да прониква в металите и да променя тяхната вътрешна структура.[12] Корпускуларизмът остава доминираща теория в алхимията през следващите няколко столетия.
През 1661 г.натурфилософътРобърт Бойл публикува труда си „Скептичният химик“ („The Sceptical Chymist“), в който твърди, че веществото е съставено от различни комбинации на корпускули или атоми, а не от класическите елементи въздух, земя, огън и вода.[13] Малко по-късноИсак Нютон също използва понятието „корпускули“ при създаването на своята корпускулярна теория насветлината.[11][14]
Различни атоми и молекули, описани в „Нова система на химическата философия“ наДжон Далтон, един от първите научни трудове в областта на атомната теория, 1808 г.
Развитието на възгледа за атомите получава нов тласък с напредъка нахимията. През 1789 г. французинътАнтоан Лавоазие формулиразакона за запазване на масата и дефинирахимичния елемент като основна субстанция, която не може да се разделя по химичен път.[15] Малко по-късно, през 1799 г.,Жозеф Пруст извежда и закона за постоянния състав на химичните съединения. Тези два закона са основата за откритията на англичанинаДжон Далтон, които изиграват решаваща роля за развитието на понятието за атом.
През 1805 г. Далтон използва идеята за атомите, за да обясни защо елементите винаги реагират в съотношения, равни на малки цели числа (закон за кратните отношения), и защо някои газове се разтварят по-добре във вода от други. Според него всеки химичен елемент е съставен от атоми от различен специфичен вид и тези атоми могат да се съчетават и да образуват по-сложнихимични съединения.[16][17] Тъй като той стига до това заключение чрезексперименти и анализ на резултатите, това поставя началото на истинскатанаучна теория на атома.[18]
Далтон оценява атомните тегла на елементите според пропорциите на съответните маси, с които те се съединяват един с друг, като за единица приемаводорода. Той допуска известни неточности при съставянето на своите таблици, но те са коригирани през 1811 г. отАмедео Авогадро. Авогадро предлага хипотезата (наречена по-къснозакон на Авогадро), че един мол от произволен газ при еднаква температура и налягане заема един и същ обем и съдържа еднакъв броймолекули. Атомната хипотеза на Далтон не определя размера на атомите, въпреки че те очевидно би трябвало да са много малки. Едва през 1865 г.Йохан Йозеф Лошмит измерва размера на молекулите на въздуха, с което дава представа за абсолютните размери на атомите.
През 1869 г., обобщавайки направените дотогава открития, руснакътДмитрий Менделеев създава първатаПериодична система на елементите.[19] Самата таблица е визуализация на периодичния закон, според който свойствата на химичните елементи се повтарят периодично, когато те бъдат подредени поатомен номер.[20]
Теорията на атома получава допълнителна подкрепа през 1827 г. от откритието на шотландския ботаникРобърт Браун, че частици прах върху водна повърхност, наблюдавани под микроскоп, се движат хаотично – явление, станало известно катоБрауново движение. През следващите десетилетия се правят опити то да се обясни с топлинното движение на водните молекули, като през 1905 г. германецътАлберт Айнщайн прави първия математически анализ на явлението.[21][22][23] През 1908 г. французинътЖан Батист Перен въз основа на заключенията на Айнщайн определя масата и размерите на някои атоми, с което окончателно потвърждава Далтоновата теория на атома.[24]
През 1897 г. английският физикДжоузеф Джон Томсън открива съществуването наелектрони чрез експериментите си с наричаните тогавакатодни лъчи и стига до извода, че те са съставна част на всички атоми.[25] С това той отхвърля представата, че атомите са крайната неделима частица на материята.[26] Според Томсън леките и отрицателно заредени електрони са разпределени в целия обем на атома или може би се въртят по кръгови орбити, като електрическият им заряд се уравновесява от наличието на облак от положителен заряд, разпределен в пространството. По-късно този модел е наречен „пудинг със стафиди“.
Моделът на Томсън е отхвърлен през 1909 г., когато новозеландецътЪрнест Ръдърфорд и неговите студентиХанс Гайгер иЪрнест Марсдън откриват експерименталноатомното ядро. Експериментът се състои в бомбардирането на златно фолио с алфа-частици, за които се знае, че са положително зареденихелиеви атоми. Установено е, че малка част от преминалите частици претърпяват отклонения, далеч по-големи от очакваните при модела на Томсън. Ръдърфорд приема, че почти цялата маса и положителният заряд на тежките златни атоми са концентрирани в една много малка част от неговия обем, която нарича ядро. Тази представа получава иметомодел на Ръдърфорд.
През 1913 г. при експерименти с продуктите нарадиоактивен разпад английският радиохимикФредерик Соди установява, че във всяка позиция на Периодичната система изглежда има по повече от единхимичен елемент и въвежда понятиетоизотоп.[27] Непосредствено след това, въз основа на своите изследвания на йонизираните газове, Томсън предлага метод за отделяне на различните видове атоми, което по-късно довежда до откриването настабилните изотопи.[28]
Модел на Бор на водородния атом, показващ преминаването на електрон между две орбитали с излъчване нафотон
През същата 1913 г. датският физикНилс Бор предлаганов модел на атома, който взема за основа модела на Ръдърфорд, но с една съществена разлика: електроните обикалят около ядрото само по точно определени кръгови орбити с дискретни (квантувани) стойности на характеризиращите гимомент на импулса иенергия. Те могат да прескачат от една орбита на друга, но не и да се движат свободно в междинните нива.[29] Тъй като радиусът на орбитата е пропорционален на енергията на електрона, при тези преходи между две нива с различна енергия електронът излъчва или поглъща определени количества енергия във вид на фотони, чиято честота е пропорционална на промяната в енергията на електрона. По този начин моделът на Бор обяснява дискретните и постоянни за даден материалспектрални линии, наблюдавани при спектрален анализ на излъчваната при нагряванесветлина.[30]
По-късно през същата година английският физикХенри Моузли дава допълнителни експериментални потвърждения за теорията на Нилс Бор. Неговите резултати прецизират моделите на Ърнест Ръдърфорд и холандецаАнтониус ван ден Брук, като според Моузли в ядрото на атома има положителни заряди, по брой равни на атомния номер на елемента в периодичната система. Преди експериментите на Моузли не е известно атомният номер да е свързан с някакви физични или емпирични свойства.[31] По този начин опитите на Моузли показват, че местата на елементите в периодичната система не са избрани само въз основа на химичните им свойства, а имат солидна физическа основа.
Чрез атомната теория намира своето обяснение ихимичната връзка между атомите – това прави американецътГилбърт Люис през 1916 г., като я свързва с електронно взаимодействие между атомите.[32] Тъй като е известно, че химичните свойства на елементите се повтарят според периодичния закон,[33] през 1919 г. американецътЪрвинг Лангмюр обяснява това с теорията, че електроните в атома са свързани един с друг или групирани по някакъв начин. Приема се, че групите от електрони образуват набор отелектронни обвивки около ядрото.[34]
Следващо доказателство за квантовия характер на атомите се получава отексперимента на Щерн-Герлах от 1922 г. При него сноп от сребърни атоми се пропуска през нехомогенномагнитно поле и се регистрира следата му. Оказва се, че снопът се разцепва на две – открито е наличието наспин (момент на импулса на атома), който има само две стойности и е ориентиран само в две посоки – нагоре или надолу. Ако големината и посоката на спина бяха произволни, разпределението на преминалите атоми щеше да е непрекъснато (всички стойности са еднакво вероятни) и регистрираните следи от тях щяха да образуват непрекъсната права линия.[35]
През 1924 г. французинътЛуи дьо Бройл изказва предположение, че всички частици в някаква степен имат поведение и навълни –корпускулярно-вълнов дуализъм. През 1926 г. австриецътЕрвин Шрьодингер развива математически тази идея и представя електроните не като точкови частици, а като триизмернивълнови функции. Едно от следствията на това математическо представяне е, че математически е невъзможно да се определят едновременно положението и импулсът на частицата. Тозипринцип на неопределеност е формулиран през 1927 г. от германецаВернер Хайзенберг – според него при определяне на положението на частицата с дадена точност може да се получи само множество от вероятни стойности на импулса и обратното. Този принцип прави невалиден модела на Бор с неговите точно определени кръгови орбити, но успява да обясни някои особености в поведението на атомите, по-тежки от този на водорода. По тази причина планетарният модел на Бор е заменен с модела наатомните орбитали, който описва позицията на електроните спрямо ядрото само като вероятности.[36][37]
Развитието намасспектрометрията позволява да се измерят точно атомните маси. Масспектрометърът е устройство, в което сноп йони на изследвания елемент се пропускат презмагнитно поле и се измерва тяхното отклонение на изхода, като така се получава съотношението на атомната маса към електрическия заряд на атомите. Английският химикФрансис Уилям Астън използва този уред, за да демонстрира, че изотопите имат различна маса, която при това се изменя със стойности, кратни на масата на водородния атом.[38] Разликата в атомните маси на изотопите намира своето обяснение през 1932 г. с откриването нанеутрона, частица без електричен заряд и с маса, подобна на тази на протона, от англичанинаДжеймс Чадуик. Така изотопите са дефинирани като химични елементи с еднакъв брой протони, но с различен брой неутрони в атомното ядро.[39]
По-нататъшният напредък на атомната физика се дължи основно на създаването през 50-те години на подобрениускорители идетектори на частици, които позволяват на учените да изследват взаимодействията между атоми при високи енергии.[44] Установява се, че неутроните и протоните са всъщностадрони и са съставени от още по-малки частици –кварки. Разработена е теорията, нареченаСтандартен модел, която успешно обяснява не само свойствата на ядрото, но иелектромагнитното,слабото исилното взаимодействие между всичкиелементарни частици.[45]
Макар че първоначално терминът „атом“ означава частица, която не може да бъде разделена на по-малки части, в съвременната наука атомът се разглежда като съставен от различнисубатомни частици. Обикновено атомите се състоят отелектрони,протони инеутрони, но атомът наводород-1 не съдържа неутрони, а само протон и електрон, а водородниятйон не съдържа и електрони.
Електронът е най-леката от тези субатомни частици смаса 9,11 × 10−31 kg, отрицателенелектрически заряд и размер, прекалено малък, за да бъде измерен с известните днес техники.[46] Протоните имат положителен заряд и свободна маса, 1836 пъти по-голяма от тази на електроните (1,6726 × 10−27 kg). Неутроните нямат електричен заряд, а свободната им маса е 1839 пъти по-голяма от тази на електроните[47] (1,6929 × 10−27 kg). Неутроните и протоните имат сравними размери, около 2,5 × 10−15 m, макар че тези частици нямат строго определена външна повърхност.[48]
ВСтандартния модел се приема, че електронът е истинскаелементарна частица без вътрешна структура. Протоните и неутроните обаче са съставени от елементарни частици, нареченикварки. В атомите присъстват два вида кварки, като всеки от тях има различен дробен електричен заряд: +2/3 (горен кварк) или −1/3 (долен кварк). Протоните се състоят от два горни кварка и един долен кварк, а неутронът се състои от един горен кварк и два долни кварка. На това различие се дължат различните маса и заряд на двете частици.[45]
Кварките са свързани помежду си отсилното ядрено взаимодействие, чиито носители саглуоните. Глуонът е член на групатакалибровъчнибозони – елементарни частици, които служат за преносители на фундаменталните физични сили. Протоните и неутроните от своя страна са свързани в ядрото отядрената сила, действаща междуадроните, която е остатъчен ефект от силното ядрено взаимодействие и има малко по-различен обхват на действие от него.[49]
Енергия на свързване на нуклеона в ядрото за различни изотопи
Всички протони и неутрони в атома образуват компактноатомно ядро, в което е съсредоточена 99% от масата на атома, и се наричатнуклеони. Радиусът на дадено ядро е приблизително равен на,където сA е означен общият брой нуклеони.[50] Тази стойност е много по-малка от радиуса на атома, който е от порядъка на 105 fm. Нуклеоните са свързани с помежду си с ядрени сили, които действат само на късо разстояние. При разстояния, по-малки от 2,5 fm, те са по-големи отелектростатичната сила, която кара положително заредените протони да се отблъскват един от друг.[51]
Атомите на един и същхимичен елемент имат винаги еднакъв брой протони, нареченатомен номер. За даден елемент броят на неутроните може да варира, като различният брой определя различниизотопи на елемента. Общият брой на протоните и неутроните определянуклида на атома. Отношението на броя на неутроните към броя на протоните определя стабилността на ядрото – изотопите с повече неутрони са по-неустойчиви, като някои от тях могат да претърпяватрадиоактивен разпад.[52]
Неутронът и протонът са различни видовефермиони.Принципът на Паули е ефект наквантовата механика, който не позволява еднакви фермиони, например няколко протона, да имат едно и също квантово физично състояние по едно и също време. Така всеки протон или неутрон в ядрото трябва да има различно квантово състояние с различно енергийно ниво от всеки друг протон или неутрон, но е възможно протон и неутрон да имат еднакво квантово състояние.[53]
При атоми с малък атомен номер ядро с по-малко протони, отколкото неутрони, има възможност да слезе в по-нискоенергийно състояние чрез радиоактивен разпад, така че броят на протоните и неутроните да се сближи. В резултат на това атомите с приблизително равен брой протони и неутрони са по-устойчиви на радиоактивен разпад.
С нарастването на атомния номер взаимното отблъскване на протоните изисква все по-голям относителен брой неутрони да стабилизират ядрото. По тази причина при елементите с атомен номер, по-голям от 20 (калций), не съществуват стабилни ядра с равен брой протони и неутрони. С по-нататъшното нарастване на атомния номер отношението на неутроните към протоните, необходимо за достигане на стабилност, се увеличава до около 1,5.[53]
Броят на протоните и неутроните в ядрото може да се променя, но това изисква много голямо количество енергия, поради силните ядрени сили. Процесът на увеличение на броя (ядрен синтез) протича, когато атомни частици се обединяват, образувайки по-тежко ядро, например при силен сблъсък на две ядра. Така при процесите в ядрото наСлънцето на протоните са необходими енергии от 3 – 10 keV, за да преодолеят взаимното си отблъскване и да се обединят в общо ядро.[54] Противоположният процес се наричаядрено делене – ядрото се разцепва на по-малки ядра, обикновено чрез радиоактивен разпад. Ядрото може да се променя и чрез бомбардирането му с фотони или субатомни частици с висока енергия. Ако при това броят на протоните в ядрото се променя, се получава друг химичен елемент.[55][56]
Ако масата на ядрото, образувано чрез ядрен синтез, е по-малка от сбора на масите на отделните частици, разликата може да бъде излъчена във вид на енергия (като напримергама лъчи или като кинетична енергия набета частица), според формулата наАлберт Айнщайн заравенство на маса и енергияE =mc2, къдетоm е разликата в масите иc ескоростта на светлината. Тази разлика в масите е част от енергията на свързване на новото ядро и именно това, че не подлежи на възстановяване по естествен начин, е причина съединилите се частици да останат заедно.[57]
Сливането на две ядра, при което се образува ядро на елементи с атомен номер, по-малък от този нажелязо иникел (с общ брой нуклеони около 60), обикновено еекзотермична реакция, която освобождава повече енергия, отколкото е необходима за сливането им.[58] Именно този процес на освобождаване на енергия прави процеса на термоядрен синтез взвездите самоподдържаща се реакция. При по-тежките ядра енергията на свързване нануклеоните в ядрото започва да намалява с увеличаване на атомния номер. Това означава, че процесите на сливане, при които продуктите имат атомен номер над 26 иатомна маса над 60 еендотермичен процес и се нуждае от външен източник на енергия. Тези по-масивни ядра не биха могли да осъществяват самоподдържащ се процес на ядрен синтез прихидростатичното равновесие във вътрешността назвездите.[53]
Потенциална яма: ако потенциалната енергия еV(x), то частица с енергияE, по-малка отV(x), се задържа в диапазона от положения междуx1 иx2.
Електроните в атома се привличат към протоните в ядрото отелектромагнитна сила. Тя държи електроните в електростатичнапотенциална яма около ядрото, поради което за тяхното отделяне от него е необходим външен източник на енергия. Колкото по-близо до ядрото е разположен електронът, толкова по-голяма е привличащата го сила, а оттам и енергията, необходима за отделяне.
Електроните, както и другите частици, имат едновременно свойства начастица и вълна. Електронният облак е област от потенциалната яма, в която всеки електрон образува своеобразна триизмернастояща вълна – вълнова форма, неподвижна спрямо ядрото. Това поведение се определя отатомната орбитала, математична функция, характеризираща вероятността електронът да се окаже на дадено място при измерване на положението му.[59] Около ядрото съществува само дискретно (квантувано) множество от такива орбитали, тъй като останалите възможни вълнови форми са много нестабилни.[60] Орбиталите може да имат структура и се различават една от друга по размер, форма и ориентация.[61]
Вълнови функции на първите пет атомни орбитали. Всяка от трите 2p орбитали има възлова точка, която определя нейната ориентация, и минимум в центъра.
Всяка атомна орбитала съответства на определеноенергийно ниво на електрона. Електронът може да премине към по-високо енергийно ниво, поглъщайкифотон с достатъчна енергия, за да го премести в ново квантово състояние. По подобен начин, приспонтанно излъчване на фотон електронът може да се премести на по-ниско енергийно ниво. Тези специфични енергийни стойности, съответстващи на енергиите на квантовите състояния, са причината за атомнитеспектрални линии.[60]
Количеството енергия, необходимо за отделяне или добавяне на електрон –енергията на свързване, е много по-малко от съответното количество енергия за нуклеоните. Например, отделянето на електрон от водороден атом изисква само 13,6 eV, докато за разделянето на ядро надеутерий са нужни 2,23 × 106 eV.[62]
Атомите нямат електричен заряд, когато съдържат еднакъв брой протони и електрони. Атоми, които имат недостиг или излишък на електрони се наричатйони. Електроните, най-отдалечени от ядрото, могат да преминават към други близко разположени атоми или да се споделят между повече от един атом. По този начин атомите могат да сесвързват вмолекули и други химични съединения, като напримеркристали.[63]
По дефиниция всеки два атома с еднакъв бройпротони принадлежат на един и същхимичен елемент. Атоми с еднакъв брой протони, но с различен бройнеутрони и съответно различнимасови числа, се наричатизотопи на този химичен елемент. Например всички водородни атоми имат по един протон, но съществуват изотопи без неутрон (водород-1 или протий – най-често срещаният изотоп),[64] с един неутрон (деутерий), с два неутрона (тритий), както и изотопи с повече неутрони. Известните химични елементи образуват поредица от атомни номера, съответстващи на от един приводорода до 118 протона при елементаунуноктий.[65] Всички известни изотопи на елементите с атомни номера над 82 са радиоактивни.[66][67]
В естествен вид на Земята се срещат около 339нуклида,[68][бел. 2] сред които при 254 (около 75%) не е наблюдаван разпад, поради което се наричат „стабилни изотопи“. От тях обаче само 90 са истински стабилни, докато останалите теоретично могат да се разпаднат. Други 34 радиоактивни нуклида иматпериод на полуразпад над 80 милиона години, т.е. те са достатъчно устойчиви, за да съществуват от времето на образуване наСлънчевата система. Тази набор от 288 сравнително устойчиви нуклида е известен като „първични нуклиди“. Останалите 51 нуклида с по-къс живот се срещат в природата като продукти на разпад на първичните нуклиди (например,радий образуван при разпада науран) или като продукти от естествени процеси като бомбардирането на Земята скосмически лъчи (например,въглерод-14).[69][бел. 3]
За 80 от химичните елементи съществува поне един стабилен изотоп. Като правило общият брой стабилни изотопи за всеки елемент не е голям (средно 3,2). Двадесет и шест елемента имат само по един стабилен изотоп, докато най-голям брой стабилни изотопи за един елемент имакалаят – общо 10. Елементитетехнеций с номер 43,прометий с номер 61 и всички елементи с номер по-голям или равен на 83 (бисмут) не притежават стабилни изотопи.
Масата на атома е съсредоточена в протоните и неутроните и общият им брой в даден атом се нарича неговомасово число. Действителната масата на атома в покой често се изразява вединици за атомна маса (u), наричана също далтон (Da). Тази единица се дефинира като една дванадесета от масата на свободен неутрален атом на въглерод-12 (12С), която е приблизително 1,66×10-27 kg.[70] Атомът на най-лекия изотоп на водорода протий (1H), който е и атомът с най-малка маса, има атомно тегло 1,007825 u.[71] Всеки атом има маса, приблизително равна на произведението на масовото му число и единицата за атомна маса.[72] Най-тежкият стабилен атом е този наолово-208,[66] с маса около 207,9766521 u.[73]
Тъй като и най-тежките атоми са с много малка маса, за практически цели химиците използват единицата за количество веществомол. По дефиниция един мол атоми съдържа винаги един и същ брой атоми, независимо от химичния елемент –6,023×1023. Този брой е избран така, че ако един елемент има атомна маса от 1 u, то един мол атоми от този елемент ще тежи приблизително единграм. Така от дефиницията на единица за атомна маса пряко следва, че въглерод-12 има атомна маса точно 12 u, а мол въглеродни атоми тежи точно 12 грама.[70]
Изображение на чиста златна повърхност, наблюдавана презсканиращ тунелен микроскоп – виждат се отделните атоми
Макар че атомите нямат рязко очертана външна граница, обикновено размерът им се оценява с величина, наричанаатомен радиус. Той е мярка за разстоянието от ядрото, до което може да се разпростре електронният облак. Това понятие обаче предполага сферична форма на атома, което е валидно само за атоми във вакуум или в напълно свободно пространство. Атомният радиус може да се оцени чрез разстоянието между ядрата на два атома, свързани чрезхимична връзка. Това разстояние варира според атомния номер, вида на химичната връзка, броя на съседните атоми (координационно число) иквантовомеханичното свойствоспин.[74] В Периодичната система атомният радиус обикновено нараства в посока надолу по колоните, но в един и същи ред намалява от ляво надясно.[75] Следователно, най-малкият атом е хелий с радиус от 32 pm, докато един от най-големите ецезий с 225 pm.[76]
В присъствие на външни полета, катоелектрично поле, формата на атома може да се отклонява от сферичната. Деформираността зависи от силата на полето и вида на външната електронна обвивка и може да се определи с математическия апарат натеория на групите. Отклонения от сферичната форма се наблюдават например прикристалите, при които в зоните на ниска симетрия на кристалната решетка могат да възникнат интензивни електрични полета.[77] Значителни деформации във вид наелипсоиди са наблюдавани при йони насярата в съединения от типа напирит.[78]
В сравнение сдължината на вълната на светлината въввидимия спектър (400 – 700 nm) атомите са много малки и затова не могат да бъдат наблюдавани директно с оптиченмикроскоп. Отделни атоми могат обаче да се наблюдават съссканиращ тунелен микроскоп. За да се онагледи малкият размер на атома, може да се използва сравнението с човешки косъм: той е дебел около 1 милион въглеродни атома.[79] Капка вода съдържа около 2 х1021 атома кислород и два пъти повече атоми водород. Единкаратдиамант с маса от 2х10-4kg съдържа около 1022 атомавъглерод.[бел. 4] Ако си представим една ябълка с размера на Земята, тогава атомите на ябълката биха били приблизително с размера на истинска ябълка.[80]
Всеки химичен елемент има поне един изотоп с нестабилно ядро, претърпяващорадиоактивен разпад, при което продуктите на разпада са частици или електромагнитно излъчване. Такава радиоактивност се наблюдава, когато радиусът на ядрото е по-голям от силата насилно ядрено взаимодействие, която действа на разстояния от порядъка на 1 fm.[81]
Най-често срещаните разновидности на радиоактивен разпад са:[82][83]
Алфа-разпад – спонтанно разпадане на атомното ядро, вследствие на което се получават дъщерно ядро и α-частица (ядро на4He, съставено от два протона и два неутрона). Алфа разпадът е характерен за тежките ядра, с масово число А≥140, а резултатът от него е нов елемент с по-нисъкатомен номер.
Бета-разпад – подчинява се на силите наслабо ядрено взаимодействие и при него настъпва превръщане на неутрон в протон или обратно. В първия случай се отделя електрон (с отрицателен заряд) иантинеутрино, а във втория –позитрон (с положителен заряд) инеутрино. Отделяните електрони или позитрони се наричат β-частици и имат по-голяма проникваща способност. Отделянето на бета частица води до промяна на атомния номер на химичния елемент с единица.
Гама-разпад – промяна на енергийното състояние на ядрото чрез изпускане нагама-лъчи, която съпътствува алфа и бета разпада.
Други по-редки видове радиоактивен разпад са изхвърлянето от ядрото на неутрони, протони, групи нуклеони или повече от една β-частица и формирането на високоенергийни електрони, които не са β-лъчи, или високоенергийни протони, които не са γ-лъчи.
Всеки радиоактивен изотоп се характеризира със скоростта на разпад, измервана чрезпериода на полуразпад – времето, необходимо за разпад на половината (50%) от разглеждания образец. Процесът е експоненциален и скоростта му намалява като след един период на полуразпад остават 50% от изходните атоми, след два периода на полуразпад остават 25% и т.н.[81]
Елементарните частици притежават вътрешна квантова характеристика, нямаща еквивалент в класическата механика –спин. Тя е аналогична намомента на импулса на тяло, въртящо се около свояцентър на масите, макар че строго погледнато тези частици се разглеждат като точки и не могат да се въртят. Спинът се измерва в единици редуциранаконстанта на Планк (ħ), като електроните, протоните и неутроните имат полуцял спин ½ ħ. В атома движещите се около ядрото електрони освен спин притежават и орбитален „момент на импулса“, измерван с орбиталното квантово число, докато самото ядро също притежава спин.[84]
Атомът притежава своемагнитно поле, наричаномагнитен момент, което е получено от тези различни видове спин, точно както едно класическо електрически заредено тяло при въртене произвежда магнитно поле. Поради това, че електроните се подчиняват напринципа на Паули, според който два електрона не могат да се намират в едно и също квантово състояние, в еднаатомна орбитала може да има най-много два електрона, но с противоположниспинове. Така тези спинове се неутрализират и общият диполен магнитен момент в някои атоми с четен брой електрони става нула.[85].
В някои атоми с нечетен брой електрони (например наферомагниттните елементи катожелязо) се съдържат несдвоени електрони и поне един некомпенсиран спинов магнитен диполен момент. Орбиталите на съседно разположени атоми се припокриват и състоянието с най-ниска енергия е онова, при което спиновете на несдвоените електрони успоредни. Този ефект се наричаобменно взаимодействие. При това подреждане на магнитните моменти на атомите се получава измеримо по големина собствено магнитно поле.Парамагнитните материали имат атоми със собственмагнитен момент, който под действието на външно поле се ориентира по посока на полето и така създават резултантно поле, превишаващо външното. В отсъствието на външно магнитно поле обаче собствените магнитни моменти на атомите са ориентирани напълно хаотично поради топлинното движение.[85][86]
Ядрото на атома също има спин различен от нула. При нормални условия тези ядра са ориентирани хаотично, но някои изотопи с нечетен брой протони (например,ксенон-129) притежават спин, който при определени условия може да бъде ориентиран в една посока. Това свойство намира важно практическо приложение вмагнитно-резонансната томография.[87][88]
Когато електронът е в свързано състояние в атома, неговатапотенциална енергия е обратно пропорционална на разстоянието му до ядрото. Експериментално тя се измерва като енергията, необходимо за откъсване на електрона от атома, най-често изразена в единициелектронволт (eV). В квантовомеханичния модел свързаният електрон може да заема само определен набор от състояния около ядрото и всяко състояние съответства на определено енергийно ниво. Състоянието на свързания електрон с най-ниска енергия се нарича основно състояние, а всяко състояние с по-висока енергия се нарича възбудено състояние.[89]
Преминаването на електрон от едно в друго състояние става с излъчване или поглъщане нафотон с енергия, равна на разликата в енергиите на двете състояния. Тъй като енергията на излъчения (погълнатия) фотон е пропорционална на неговатачестота, тези разлики в енергията се регистрират като специфични линии велектромагнитния спектър.[90] Всекихимичен елемент има характеренспектър, който зависи от множество фактори: заряд на атомното ядро, степен на запълване на електронните подслоеве, наличие на електромагнитни взаимодействия между електроните и други фактори.[91]
Пример на абсорбционни спектрални линии.
При преминаването на електромагнитна вълна с непрекъснат спектър на енергията през газ или плазма, някои от фотоните се поглъщат от атомите, изменят енергийните нива на някои електрони и ги възбуждат. Тези възбудени електрони остават свързани в атома, но започват спонтанно да излъчват светлина, за да се върнат на по-ниско енергийно ниво. Процесът се наричаспонтанна емисия. Спектърът на излъчената светлина (т.е. ако е възможно да се изолира само емисионният спектър от възбудените атоми) и по-точно дължината на вълната, яркостта и ширината на тезиспектрални линии позволяват да се получи информация за състава и физическите свойства на газа или плазмата (метод на емисионната спектроскопия). Ако се наблюдава спектърът на преминалата вълна, той вече не е непрекъснат, а в него се забелязват поредици от тъмни (абсорбционни) линии, защото така възбудените електрони поглъщат определени честоти и действат като филтър на енергия. Това е принципът на действие на абсорбционната спектроскопия[92]
При по-близко изучаване някои емисионни спектрални линии се оказват съставени от отделни компоненти. Това се дължи наспин-орбиталното взаимодействие между спина и движението на най-външния електрон.[93] Когато атомът е поставен в магнитно поле, спектралните линии се разделят на три или повече компонента. Това явление, известно катоефект на Зееман, се дължи на взаимодействието между приложеното външно магнитно поле и магнитния момент на атома и неговите електрони. Някои атоми могат да имат повече от една електронна конфигурация с едно и също енергийно ниво, които образуват обща спектрална линия. Външното магнитно поле измества електронните конфигурации в леко различаващи се енергийни нива, разделяйки по този начин спектралната линия на няколко компоненти.[94] Присъствието на външноелектрично поле също може да доведе до подобно разцепване и леко изместване на спектралните линии – този ефект се наричаефект на Щарк.[95]
Ако свързан електрон се намира във възбудено състояние и погълне фотон с подходяща енергия, може да настъпи истимулирана емисия на фотон със същата енергия. За тази цел енергията на падащия фотон трябва да е точно равна на разликата между възбуденото и по-ниското енергийно състояние на електрона. При прехода електронът излъчва фотон със същата фаза, честота, поляризация и посока като погълнатия фотон. Това свойство се използва за направата налазери, които произвеждат монохроматична,кохерентна, насоченасветлина.[96]
Най-външниятелектронен слой на атома в несвързано състояние е известен като валентен слой и електроните в него се наричатвалентни електрони. Техният брой определя характера нахимичната връзка, защото прихимична реакция атомите се стремят да запълват валентния слой[97]. Например при съединениетонатриев хлорид (и други йоннисоли) химичната връзка се осъществява чрез обмен на електрон между атом с един електрон във валентния слой (Na) и атом с един недостигащ електрон във валентния слой (Cl). Много от химичните елементи обаче имат няколко валентности или участват с различен брой електрони в различнихимични съединения. В тези случаи химичната връзка е с много по-сложен механизъм на споделяне на електроните. Пример за такива сложни връзки е участието навъглерода ворганичните съединения.[98]
ВПериодичната система химичните елементи с една и съща валентност образуват еднагрупа на периодичната система, която се изобразява като една колона в таблицата. Хоризонталните редове се наричатпериоди и отразяват постепенното запълване на валентния слой с електрони. Елементите, които са най-вдясно на таблицата, имат запълнен валентен слой и това се отразява на химичните им свойства – те са известни катоинертни газове.[99][100]
Групи от много атоми могат да съществуват в различниагрегатни състояния в зависимост от физическите условия катотемпература иналягане. При промяна на условията, веществата могат да преминават от едно агрегатно състояние в друго:твърдо тяло,течност,газ иплазма.[101] В рамките на едно агрегатно състояние е възможно даден материал да съществува в няколкоалотропни форми, например въглеродът може да се срещне катографит илидиамант.[102]
При температури близки доабсолютната нула атомите могат да образуватБозе-Айнщайнова кондензация, при което в макроскопичен мащаб започват да се проявяват квантовомеханичните ефекти, които иначе се наблюдават само в микроскопичен мащаб.[103] При това явление целият свръхохладен ансамбъл от атоми започва да се държи като един „свръхатом“, което позволява да се правят наблюдения на квантовомеханичното му поведение.[104]
Атомите образуват около 4% от общата енергийна плътност на наблюдаематаВселена при средна плътност около 0,25 атома на кубичен метър.[105] Вътре вгалактиките, например в нашияМлечен път, атомите имат много по-голяма концентрация – между 105 и 109 атома на кубичен метър вмеждузвездната среда.[106] Смята се, чеСлънцето е разположено вМестния мехур, област от силно йонизиран газ, поради което плътността на атомите около него е едва 103 атома на кубичен метър.[107] Звездите се образуват от плътни облаци в междузвездната среда и тяхната еволюция води до постоянно обогатяване на междузвездната среда с атоми, по-масивни от тези на водорода и хелия. До 95% от атомите в Млечния път са концентрирани във вътрешността на звездите. Общата маса на атомите формира около 10% от масата на галактиката,[108] а остатъкът е съставен от т.нар.тъмна материя.[109]
Смята се, че първите устойчиви протони и електрони възникват около една секунда следГолемия взрив. През следващите три минути нуклеосинтезът създава по-голямата част от ядрата нахелия,лития идеутерия във Вселената, а може би и част от ядрата наберилия ибора.[110][111][112] Първите атоми със свързани електрони теоретично възникват 380 хиляди години след Големия взрив, по време на епохата на рекомбинация, когато разширяващата се Вселена се охлажда достатъчно, за да позволи прикрепването на електроните към ядрата.[113]
След Големия взрив, при който не се формиравъглерод, атомните ядра продължават да се съчетават взвездите при процесите наядрен синтез и по този начин се образува още хелий, а чрезтройната хелиева реакция и поредицата елементи от въглерод дожелязо.[114] Изотопи като литий-6, както и известни количества берилий и бор, се образуват и в космоса под действието накосмическите лъчи.[115] Това става, когато високоенергиен протон се сблъска с атомно ядро, предизвиквайки изхвърлянето на голям брой нуклеони.
Основната част от атомите, които съставляватЗемята и нейните обитатели, са съществували в сегашната си форма вмъглявината, колабирала отмолекулярен облак, за да образуваСлънчевата система. Останалите са резултат от радиоактивен разпад и тяхното относително съотношение може да се използва, за да се определивъзрастта на Земята чрезрадиоактивно датиране.[118][119] По-голямата част от хелия в земната кора (около 99% от хелия от газодобивни кладенци) е резултат оталфа разпад, което личи от по-малката концентрация на изотопахелий-3.[120]
На Земята се срещат и малки количества атоми, които не са присъствали при формирането на планетата и не са резултат от радиоактивен разпад. Космическите лъчи постоянно създаватвъглерод-14 в атмосферата.[121] Някои атоми на Земята са изкуствено създадени, умишлено или като страничен продукт от работата на ядрени реактори или от ядрени експлозии.[122][123] Средтрансурановите елементи, тези с атомен номер по-голям от 92, самоплутоният инептуният се срещат на Земята в природата.[124][125] Трансурановите елементи имат период на радиоактивен полуразпад, много по-малък от възрастта на Земята,[126] поради което евентуални разпознаваеми количества от тях отдавна са се разпаднали, с изключение на следи отплутоний-244, които може би са отложени с паднал на планетатакосмически прах.[118] Естествените залежи от плутоний и нептуний са образувани чрез поглъщане на неутрони в уранови руди.[127]
Земята съдържа приблизително 1,33×1050 атома.[128] В атмосферата на планетата присъстват малък брой самостоятелни атоми наблагородни газове, катоаргон инеон. Останалите 99% от атомите в атмосферата са свързани под формата на молекули, катовъглероден диоксид и двуатоменкислород иазот. На земната повърхност атомите се съчетават в различни съединения, катовода,сол,силикати иоксиди. Атомите могат да се съчетават и в материали, които не се състоят от обособени молекули, например вкристали и течни или твърдиметали.[129][130] Тази атомна материя формира мрежови структури, при които липсва свързваната с молекулярната материя дребномащабна прекъснатост.[131]
Като цяло елементите с атомен номер, по-голям от този на оловото (82), са радиоактивни, но съществува хипотеза за съществуването на своеобразен „остров на стабилност“, съставен от някои елементи с атомен номер над 103. Тезисвръхтежки елементи може би имат ядро, относително устойчиво на радиоактивен разпад.[132] Най-вероятният кандидат за устойчив свръхтежък атом, този на елементаунбихексий, се очаква да има 126 протона и 184 неутрона.[133]
Всяка частица материя има съответстваща частицаантиматерия, която има противоположен електрически заряд. Такапозитронът е положително зареден антиелектрон, аантипротонът е отрицателно зареден еквивалент на протона. При взаимодействие на материя и съответната ѝ антиматерия те се анихилират. По тази причина, както и заради неравновесието между материални и антиматериални частици, последните са редки във Вселената. В резултат на това не е известно наличието в природата на антиматериални атоми.[134][135] Въпреки това през 1996 година в лабораторията наCERN вЖенева успешно е синтезиранантиводород, антиматериален еквивалент на водорода.[136][137]
Други необичайни атоми са синтезирани чрез замяната на един от протоните, неутроните или електроните с други частици, които имат същия електрически заряд. Например, отделен електрон може да бъде заменен с по-масивниямюон, образувайки мюонен атом. Такива атоми могат да бъдат използвани за проверка на фундаменталните предвиждания на физиката.[138][139][140]
↑В случая на водородния атом с един електрон и един протон, протонът е 1836/1837 ≈ 0,9995 или 99,95% от общата маса на атома. Всички другинуклиди (изотопи на водорода и другите елементи) имат повеченуклеони, отколкото електрони, така че съотношението между масата на ядрото и електроните е по-близко до 100% отколкото при водорода.
↑Нуклиди се наричат експериментално наблюдавани съчетания от един или повече протони и нула или повече неутрони, които са или стабилни изотопи, или имат определен период на полуразпад.
↑За актуална информация вижте:Sonzogni, Alejandro.Chart of Nuclides // nndc.bnl.gov. NNDC, Brookhaven National Laboratory. Архивиран оторигинала на 2011-07-21. Посетен на 2013-01-09. (на английски)
↑Един карат е 200 милиграма. По дефиниция въглерод-12 тежи 0.012 kg на мол. В един мол има 6х1023 атома.
↑абLeigh, G. J. (ed.). International Union of Pure and Applied Chemistry, Commission on the Nomenclature of Inorganic Chemistry, Nomenclature of Organic Chemistry – Recommendations 1990. Oxford, Blackwell Scientific Publications, 1990. ISBN 0-08-022369-9. p. 35. Атом е най-малкото количество от химичен елемент, което може да съществува самостоятелно или в комбинация с други атоми. (на английски)
↑абPratt, Vernon.The Mechanical Philosophy // Reason, nature and the human being in the West. 28 септември 2007. Архивиран оторигинала на 2008-06-11. Посетен на 28 юни 2009. (на английски)
↑абPeriodic Table of the Elements (PDF) // The International Union of Pure and Applied Chemistry, 1 ноември 2007. Архивиран оторигинала на 2013-02-18. Посетен на 14 май 2010. (на английски)
↑абLee, Y.K. et al.Brownian Motion // Imperial College, 1995. Архивиран оторигинала на 2007-12-18. Посетен на 18 декември 2007. (на английски)
↑абPatterson, G. Jean Perrin and the triumph of the atomic doctrine // Endeavour 31 (2). 2007. DOI:10.1016/j.endeavour.2007.05.003. p. 50 – 53. (на английски)
↑абLewis, Gilbert N. The Atom and the Molecule // Journal of the American Chemical Society 38 (4). 1916. DOI:10.1021/ja02261a002. p. 762 – 786. (на английски)
↑абLangmuir, Irving. The Arrangement of Electrons in Atoms and Molecules // Journal of the American Chemical Society 41 (6). 1919. DOI:10.1021/ja02227a002. p. 868 – 934. (на английски)
↑абScully, Marlan O. et al. On the theory of the Stern-Gerlach apparatus // Foundations of Physics 17 (6). 1987. DOI:10.1007/BF01882788. p. 575 – 583. (на английски)
↑абBrown, Kevin.The Hydrogen Atom // MathPages, 2007. Посетен на 21 декември 2007. (на английски)
↑абOtto Hahn, Lise Meitner and Fritz Strassmann // Chemical Achievers: The Human Face of the Chemical Sciences. Chemical Heritage Foundation. Посетен на 15 септември 2009. (на английски)
↑абвгRaymond, David.Nuclear Binding Energies // New Mexico Tech, 7 април 2006. Архивиран оторигинала на 2006-12-11. Посетен на 3 януари 2007. (на английски)
↑абMihos, Chris.Overcoming the Coulomb Barrier // Case Western Reserve University, 23 юли 2002. Архивиран оторигинала на 2006-09-12. Посетен на 13 февруари 2008. (на английски)
↑абABC's of Nuclear Science // Lawrence Berkeley National Laboratory, 30 март 2007. Архивиран оторигинала на 2006-12-05. Посетен на 3 януари 2007. (на английски)
↑абMakhijani, Arjun et al.Basics of Nuclear Physics and Fission // Institute for Energy and Environmental Research, 2 март 2001. Посетен на 3 януари 2007. (на английски)
↑абFewell, M. P. The atomic nuclide with the highest mean binding energy // American Journal of Physics 63 (7). 1995. DOI:10.1119/1.17828. p. 653 – 658. (на английски)
↑абMatis, Howard S.The Isotopes of Hydrogen // Guide to the Nuclear Wall Chart. Lawrence Berkeley National Lab, 9 август 2000. Архивиран оторигинала на 2007-12-18. Посетен на 21 декември 2007. (на английски)
↑абTuli, Jagdish K.Nuclear Wallet Cards // National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory, Април 2005. Посетен на 16 април 2011. (на английски)
↑абChieh, Chung.Nuclide Stability // University of Waterloo, 22 януари 2001. Архивиран оторигинала на 2007-08-30. Посетен на 4 януари 2007. (на английски)
↑абShannon, R. D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides // Acta Crystallographica A 32 (5). 1976. DOI:10.1107/S0567739476001551. p. 751. (на английски)
↑абDong, Judy.Diameter of an Atom // The Physics Factbook, 1998. Архивиран оторигинала на 2007-11-04. Посетен на 19 ноември 2007. (на английски)
↑абFirestone, Richard B.Radioactive Decay Modes // Berkeley Laboratory, 22 май 2000. Архивиран оторигинала на 2006-09-29. Посетен на 7 януари 2007. (на английски)
↑абHornak, J. P.Chapter 3: Spin Physics // The Basics of NMR. Rochester Institute of Technology, 2006. Посетен на 7 януари 2007. (на английски)
↑абвSchroeder, Paul A.Magnetic Properties // University of Georgia, 25 февруари 2000. Архивиран оторигинала на 2007-04-29. Посетен на 7 януари 2007. (на английски)
↑абGoebel, Greg.[4.3] Magnetic Properties of the Atom // Elementary Quantum Physics. In The Public Domain website, 1 септември 2007. Посетен на 7 януари 2007. (на английски)
↑абYarris, Lynn.Talking Pictures // Berkeley Lab Research Review. Spring 1997. Архивиран оторигинала на 2022-08-22. Посетен на 9 януари 2008. (на английски)
↑абZeghbroeck, Bart J. Van.Energy levels // Shippensburg University, 1998. Архивиран оторигинала на 2005-01-15. Посетен на 23 декември 2007. (на английски)
↑абBrazhkin, Vadim V. Metastable phases, phase transformations, and phase diagrams in physics and chemistry // Physics-Uspekhi 49 (7). 2006. DOI:10.1070/PU2006v049n07ABEH006013. p. 719 – 24. (на английски)
↑абHinshaw, Gary.What is the Universe Made Of? // NASA/WMAP, 10 февруари 2006. Архивиран оторигинала на 31 декември 2007. Посетен на 7 януари 2008. (на английски)
↑абDavidsen, Arthur F. Far-Ultraviolet Astronomy on the Astro-1 Space Shuttle Mission // Science 259 (5093). 1993. DOI:10.1126/science.259.5093.327. p. 327 – 34. (на английски)
↑абCopi, Craig J. et al. Big-Bang Nucleosynthesis and the Baryon Density of the Universe // Science 267 (5195). 1995. DOI:10.1126/science.7809624. p. 192 – 99. (на английски)
↑абHoyle, F. The synthesis of the elements from hydrogen // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 106. 1946. p. 343 – 83. (на английски)
↑абKnauth, D. C. et al. Newly synthesized lithium in the interstellar medium // Nature 405 (6787). 2000. DOI:10.1038/35015028. p. 656 – 58. (на английски)
↑абKansas Geological Survey.Age of the Earth // University of Kansas, 4 май 2005. Архивиран оторигинала на 2008-07-05. Посетен на 14 януари 2008. (на английски)
↑абAnderson, Don L. et al.Helium: Fundamental models // MantlePlumes.org, 2 септември 2006. Архивиран оторигинала на 8 февруари 2007. Посетен на 14 януари 2007. (на английски)
↑абDiamond, H et al. Heavy Isotope Abundances in Mike Thermonuclear Device // Physical Review 119 (6). 1960. DOI:10.1103/PhysRev.119.2000. p. 2000 – 04. (на английски)
↑абAnderson, Don L. The inner inner core of Earth // Proceedings of the National Academy of Sciences 99 (22). 2002. DOI:10.1073/pnas.232565899. p. 13966 – 68. (на английски)
↑абJacoby, Mitch. As-yet-unsynthesized superheavy atom should form a stable diatomic molecule with fluorine // Chemical & Engineering News 84 (10). 2006. p. 19. (на английски)
↑Particle Data Group.The Particle Adventure // Lawrence Berkeley Laboratory, 2002. Посетен на 3 януари 2007. (на английски)
↑Schombert, James.Elementary Particles // University of Oregon, 18 април 2006. Архивиран оторигинала на 2011-08-30. Посетен на 3 януари 2007. (на английски)
Bell, R. E et al. Gamma-Rays from the Reaction H1(n,γ)D2 and the Binding Energy of the Deuteron // Physical Review 79 (2). 1950. DOI:10.1103/PhysRev.79.282. p. 282 – 285. (на английски)
Brucat, Philip J.The Quantum Atom // University of Florida, 2008. Архивиран оторигинала на 2006-12-07. Посетен на 4 януари 2007. (на английски)
Beyer, H. F. et al. Introduction to the Physics of Highly Charged Ions. CRC Press, 2003. ISBN 0-7503-0481-2. OCLC47150433. (на английски)
Choppin, Gregory R., Liljenzin, Jan-Olov, Rydberg, Jan. Radiochemistry and Nuclear Chemistry. Elsevier, 2001. ISBN 0-7506-7463-6. OCLC162592180. (на английски)
Dalton, J. A New System of Chemical Philosophy, Part 1. London and Manchester, S. Russell, 1808. (на английски)
Demtröder, Wolfgang. Atoms, Molecules and Photons: An Introduction to Atomic- Molecular- and Quantum Physics. 1st. Springer, 2002. ISBN 3-540-20631-0. OCLC181435713. (на английски)
Fowles, Grant R. Introduction to Modern Optics. Courier Dover Publications, 1989. ISBN 0-486-65957-7. OCLC18834711. (на английски)
Goodstein, David L. States of Matter. Courier Dover Publications, 2002. ISBN 0-13-843557-X. (на английски)
Harrison, Edward Robert. Masks of the Universe: Changing Ideas on the Nature of the Cosmos. Cambridge University Press, 2003. ISBN 0-521-77351-2. OCLC50441595. (на английски)
Levere, Trevor, H. Transforming Matter – A History of Chemistry from Alchemy to the Buckyball. The Johns Hopkins University Press, 2001. ISBN 0-8018-6610-3. (на английски)
MacGregor, Malcolm H. The Enigmatic Electron. Oxford University Press, 1992. ISBN 0-19-521833-7. OCLC223372888. (на английски)
Mulliken, Robert S. Spectroscopy, Molecular Orbitals, and Chemical Bonding // Science 157 (3784). 1967. DOI:10.1126/science.157.3784.13. p. 13 – 24. (на английски)
Mazo, Robert M. Brownian Motion: Fluctuations, Dynamics, and Applications. Oxford University Press, 2002. ISBN 0-19-851567-7. OCLC48753074. (на английски)
Zumdahl, Steven S. Introductory Chemistry: A Foundation. 5th. Houghton Mifflin, 2002. ISBN 0-618-34342-3. OCLC173081482. Посетен на 5 февруари 2008. (на английски)
Тази статия е включена в списъка наизбраните на2 май 2013. Тя е оценена от участниците в проекта като една от най-добрите статии на български език в Уикипедия.
