Atomen

atoom
een artistieke impressie van een Helium atoom: een kern met 2 protonen en 2 neutronen met er rond 2 electronen

Atomen zijn de bouwstenen van alle materie in ons universum. Ze bestaan uit een atoomkern waar electronen rond zwermen in een electronenwolk. De kern zelf bestaat uit neutronen en protonen.

Het aantal protonen in de kern bepaalt de aard van de stof. Er zijn momenteel 118 atomen bekend (dus met 1 tot 118 protonen in de kern) die vaak weergegeven worden in de tabel van Mendeljev of het periodiek systeem der elementen. De zwaarste atomen in de tabel van Mendeljev komen van nature niet voor op aarde. De zwaarste atomen die op aarde gevonden worden zijn elementen 92 (uranium) en 94 (plutonium).

Atoomkern

Een atoomkern bestaat uit 1 of meer protonen en - op een uitzondering na - neutronen. Het atoom waterstof is het eenvoudigste atoom: de kern bestaat uit slechts 1 proton en heeft als enige atoom geen enkel neutron.

De massa van een atoom is bijna volledig te wijten aan het aantal kerndeeltjes: een proton en een neutron hebben ongeveer dezelfde massa. De massa van electronen is te verwaarlozen.

Het aantal neutronen van atomen met hetzelfde aantal protonen kan variëren. Men noemt dit isotopen. Een belangrijk voorbeeld is het element Uranium, het zwaarste element uit de tabel van Mendeljev dat natuurlijk op aarde voorkomt: in de natuur bestaan er 2 isotopen van Uranium: 235U (uranium 235, ook weergegeven als U-235) en 238U (uranium 238 - U-238). De getallen 235 en 238 duiden het aantal nucleonen (=kerndeeltjes: protonen en neutronen samen) aan. Uranium heeft 92 protonen (anders zou het geen uranium meer zijn), maar 235U heeft daarboven nog eens 143 neutronen in de kern. 238U bezit 146 neutronen.

De deeltjes in een atoomkern worden samengehouden door de sterke kernkracht, één van de 4 fundamentele natuurkrachten (naast de zwakke kernkracht, electromagnetische kracht en zwaartekracht). Zonder deze sterke kernkracht zouden de positief geladen protonen elkaar immers afstoten. Deze kracht is de sterkste van de 4 gekende natuurkrachten.

Sommige atomen zijn zeer stabiel en zullen over miljarden jaren nog altijd hetzelfde aantal nucleonen hebben. Andere atomen, zoals uranium en plutonium zijn minder stabiel en hebben de spontane neiging om te vervallen in een of meer kleinere atomen. Soms zijn sommige isotopen heel stabiel en andere isotopen van hetzelfde atoom onstabiel en dus radioactief (vb.: koolstof 12 is stabiel, koolstof 14 niet).

Ionen

Electronen zijn elektrisch negatief geladen deeltjes, neutronen zijn elektrisch neutraal en protonen zijn elektrisch positief geladen.

Normaal is een atoom elektrisch neutraal. Dit betekent dat er evenveel protonen als electronen in het atoom aanwezig zijn. Atomen die electrisch geladen zijn noemt men ionen. Een ion kan positief (+) of negatief (-) geladen zijn. Een ion is niet stabiel: het heeft de natuurlijke neiging om terug neutraal te worden door een electron aan te trekken of af te stoten. Ionen kunnen ook verbindingen aangaan met andere ionen van tegengestelde lading, zodat de verbinding electrisch terug neutraal is. Indien deze verbinding een vaste stof is (dus geen vloeistof of gas), spreekt men van een zout. Er bestaan zeer veel verschillende soorten zouten, maar de bekendste is uiteraard het keukenzout. Keukenzout bestaat uit postief geladen Natrium ionen (Na+) en negatief geladen Chloride ionen (Cl-): NaCl.

Ioniserende straling of radioactieve straling is straling die electronen uit een atoom kan wegslaan met als gevolg de vorming van een ion.