اتم چیست؟ آشنایی با کوچکترین ذرات سازنده جهان
بلوکهای سازنده همه چیز در اطراف ما
تا به حال به این فکر کردهاید که همه چیز در اطراف ما، از هوایی که تنفس میکنیم گرفته تا صندلی که روی آن نشستهایم و حتی خود ما، از چه چیزی ساخته میشود؟ پاسخ در دنیای بسیار کوچک و نامرئی اتم ها قرار دارد. اتمها، بلوکهای سازنده بنیادی تمام مواد در جهان هستند. در این مقاله قصد داریم به زبان ساده به این سوال پاسخ دهیم که اتم چیست و با اجزای شگفتانگیز آن آشنا شویم.
اتم چیست؟ تعریفی ساده
کلمه (Atom) ریشه در واژه یونانی “atomos” دارد که به معنی “ناگسستنی” یا “غیرقابل تقسیم” است. اگرچه امروزه میدانیم که آنها از ذرات کوچکتری ساخته میشوند، اما اتم همچنان کوچکترین واحد یک عنصر شیمیایی باقی میماند که خواص آن عنصر را حفظ میکند. به عبارت دیگر، اگر یک تکه طلا را آنقدر تقسیم کنیم تا دیگر خواص طلا را نداشته باشد، به اتمهای طلا میرسیم.
ساختار اتم: هسته و الکترونها
اتمها ساختاری شبیه به یک منظومه شمسی کوچک دارند، البته با تفاوتهای مهم. هر اتم دو بخش اصلی را در بر میگیرد:
- هسته (Nucleus): در مرکز اتم قرار میگیرد و بخش بسیار کوچک اما چگال و سنگین آن است. هسته بار الکتریکی مثبت دارد.
- الکترونها (Electrons): ذرات بسیار سبکی با بار الکتریکی منفی هستند که در فضایی اطراف هسته حرکت میکنند.
اجزای هسته: پروتونها و نوترونها
هسته اتم خود از دو نوع ذره ساخته میشود:
- پروتونها (Protons): ذراتی با بار الکتریکی مثبت هستند. تعداد پروتونها در هسته، هویت یک عنصر شیمیایی را مشخص میکند. این تعداد را عدد اتمی مینامند و با حرف Z نمایش میدهند. هر عنصر شیمیایی (مانند هیدروژن، اکسیژن، آهن) عدد اتمی منحصر به فردی دارد.
- نوترونها (Neutrons): ذراتی بدون بار الکتریکی (خنثی) هستند. نوترونها به همراه پروتونها در هسته قرار دارند و به پایداری آن کمک میکنند. تعداد نوترونها در اتمهای یک عنصر میتواند متفاوت باشد؛ به این اتمها ایزوتوپ میگویند.
الکترونها و مدارهای الکترونی
نیروی جاذبه الکتریکی هسته با بار مثبت، الکترونها با بار منفی را در اطراف خود نگه میدارد. این الکترونها در سطوح انرژی یا “مدارهای” خاصی به دور هسته حرکت میکنند. تعداد الکترونها در یک اتم خنثی با تعداد پروتونهای آن برابر است؛ به این شکل بارهای مثبت و منفی یکدیگر را خنثی میکنند و اتم در مجموع بدون بار الکتریکی باقی میماند. اگر اتمی الکترون از دست بدهد یا به دست آورد، به ذرهای باردار تبدیل میشود؛ این ذره را یون مینامند.
عدد جرمی : مجموع پروتونها و نوترونها
مجموع تعداد پروتونها و نوترونهایی است که در هسته آن قرار دارند را با حرف A نمایش میدهند. عدد جرمی تقریباً تمام جرم اتم را نشان میدهد، زیرا جرم الکترونها در مقایسه با پروتونها و نوترونها بسیار ناچیز است.
چرا اتمها مهم هستند؟
اتمها پایه و اساس تمام مواد قابل مشاهده در جهان را تشکیل میدهند. آنها با ترکیب شدن با یکدیگر، مولکولها را میسازند (مانند مولکول آب). مولکولها نیز به نوبه خود مواد مختلف با خواص گوناگون را خلق میکنند. درک ساختار و رفتار اتمها برای مطالعه شیمی، فیزیک و بسیاری از علوم دیگر ضرورت دارد.
اندازه اتمها: چقدر کوچک هستند؟
قطر یک اتم معمولی حدود یک دهم میلیاردیم متر است! این یعنی در یک میلیمتر، میتوان دهها میلیون اتم را کنار هم چید. به همین دلیل، دیدن اتمها حتی با قویترین میکروسکوپهای نوری معمولی نیز ناممکن است و برای مشاهده آنها به میکروسکوپهای الکترونی پیشرفته نیاز داریم.
نتیجهگیری
در این مقاله آموختیم که اتم چیست و چگونه این ذرات بسیار کوچک، بلوکهای سازنده دنیای بزرگ ما را تشکیل میدهند. اتمها با هستهای شامل پروتونها و نوترونها در مرکز و الکترونهایی که در اطراف آن میچرخند، ساختاری شگفتانگیز ارائه میدهند که خواص عناصر شیمیایی را تعیین میکند. درک دنیای اتمها، دریچهای به سوی فهم عمیقتر جهان فیزیکی اطراف ما میگشاید. جهت اطلاعات بیشتر به صفحه برق چیست مراجعه فرمایید.
منابع:
انجمن فیزیک آمریکا (American Physical Society – APS)
انجمن شیمی آمریکا (American Chemical Society – ACS)