Het atoom, afgeleid van een Grieks woord dat losjes vertaalt in "datgene wat niet kan worden verdeeld", wordt algemeen beschouwd als de fundamentele eenheid van alle materie. Atomen bestaan ​​uit subatomaire deeltjes die protonen, neutronen en elektronen worden genoemd, waarbij de eerste twee zich in de kern van het atoom bevinden en bijna de hele massa voor hun rekening nemen, en elektronen beperkt tot orbitalen aan de rand van het atoom. Het aantal protonen in van nature voorkomende atomen varieert van 1 tot 92; deze verschillende atomen corresponderen met elementen, die verschillende elektrochemische eigenschappen hebben vanwege hun verschillende massa's en de unieke rangschikking van hun kleine samenstellende deeltjes in de ruimte.

The Atom

Atomen zijn extreem kleine deeltjes en kunnen niet verder worden verdeeld, behalve door buitengewone middelen. Denk aan de stukjes waaruit een legpuzzel bestaat. Deze kunnen technisch worden gescheiden in kleinere stukjes karton en papier door ze te vernietigen, maar voor praktische doeleinden zijn deze stukjes de fundamentele, ondeelbare elementen van legpuzzels.

Atomen bestaan ​​uit protonen, die een positieve elektrische lading dragen ; elektronen, die een negatieve lading dragen; en neutronen, die geen lading dragen. Dus in een gewoon, elektrisch neutraal atoom, is het aantal protonen en het aantal elektronen gelijk.

De atomaire massa van een atoom is ongeveer gelijk aan het aantal protonen plus het aantal elektronen, omdat de massa van elektronen is praktisch te verwaarlozen.

Het proton

Het proton is in feite het indexdeeltje van elk atoom. Het is het aantal protonen in een atoom dat de identiteit bepaalt van het element waartoe een atoom behoort; met andere woorden, als twee atomen een ander aantal protonen hebben, zijn ze niet hetzelfde element.

Het aantal protonen in een element bepaalt het atoomnummer, Z. Waterstof is het lichtste element en heeft één proton (Z = 1); uranium is het zwaarste van nature voorkomende element en heeft 92 protonen (Z = 92). Elk proton, dat een massa van 1.00728 atomaire massa-eenheden (amu) krijgt toegewezen, heeft een lading aangeduid als +1.

Atomen kunnen alleen bestaan ​​met een proton in hun kern, zoals het geval is met waterstofatomen. Een kern zonder ten minste één bijbehorend proton is echter geen atoom.

Het neutron-type

Neutronen zijn qua grootte vergelijkbaar met protonen, met een amu van 1,00867 en bevinden zich ook in de kern van atomen. Het aantal neutronen in een atoom in de meest stabiele configuratie van een element is meestal groter dan het aantal protonen, waarbij deze ongelijkheid groter wordt naarmate het aantal atomen toeneemt. Een waterstofatoom heeft bijvoorbeeld een proton maar geen neutronen, terwijl een heliumatoom er twee heeft. Tin heeft daarentegen 50 protonen en 69 neutronen, terwijl uranium respectievelijk 92 en 146 heeft.

Het aantal protonen plus neutronen in een atoom is het massagetal, M. Dus het aantal neutronen in een atoom is het atomaire massagetal minus het atoomnummer, of M - Z.

Als een atoom neutronen wint of verliest, blijft het hetzelfde element maar wordt het een isotoop van dat element. Verschillende isotopen worden geïdentificeerd door M aan de linkerbovenhoek van de afkorting voor dat element toe te voegen. Bijvoorbeeld: ^{14C is een isotoop van koolstof (Z = 6) met acht neutronen in plaats van de gebruikelijke zes.}

De elektronen

Elektronen zijn klein (0,000549 amu), negatief geladen deeltjes die beschreven worden als een baan om de protonen en neutronen die de kern van een atoom vormen, op de manier van planeten in een baan rond de zon. Dit is echter een ruwe beschrijving, omdat de vooruitgang in de kwantumfysica heeft geleid tot het concept van discrete orbitalen rond de kern waartussen elektronen kunnen 'springen'. Deze orbitalen komen overeen met verschillende elektromagnetische energieniveaus en krijgen namen als s, p, d en f. De beweging van elektronen komt voort uit het feit dat ze een lading van -1 hebben en aangetrokken worden tot de positief geladen kern.

Normaal gesproken is het aantal elektronen in een atoom gelijk aan Z, waardoor deze atomen neutraal zijn in de totale lading. Sommige atomen hebben verschillende aantallen protonen en elektronen, wat resulteert in een netto positieve of negatieve lading. Deze atomen worden ionen genoemd.