Kas yra Atomas?

Atomas yra pati pagrindinė materijos forma. Buvo manoma, kad atomai buvo mažiausios dalelės, kurios galėjo egzistuoti, kai buvo pirmą kartą atrastos. Žodis „atomas“ yra kilęs iš graikų kalbos žodžio „nedalomas“, nes tai, kas jau yra mažiausio įmanomo dydžio, negali būti padalinta.

Dabar žinome, kad yra dalelių, mažesnių už atomus ir kad, nepaisant jų pavadinimo kilmės, jas galima padalyti. Mes tai žinome, nes skildami atomai sukuria energiją, kurią surenkame per procesą, vadinamą branduolių sinteze.

Atomo sandara

Kiekviename atome yra trijų rūšių subatominės dalelės: elektronai, protonai ir neutronai. Protonai ir neutronai sudaro branduolį atomo centre, o elektronai nuolat juda aplink branduolį. Subatominės dalelės yra sudarytos iš dar mažesnių dalelių, žinomų kaip kvarkai. Kvarkai yra tokie maži, kad jų nesimato. Mokslininkai žino tik apie kvarkų egzistavimą stebėdami jų poveikį aplinkinėms dalelėms.

Jonai

Dauguma atomų yra neutralūs ir neturi elektros krūvio. Elektra įkrauti atomai vadinami jonais. Krūvį lemia protonai ir elektronai. Protonai įkrauti teigiamai, o elektronai – neigiamai. Neutraliuose atomuose yra vienodas protonų ir elektronų skaičius. Katijonai yra teigiamai įkrauti, nes juose yra daugiau protonų. Anijonuose yra daugiau elektronų, todėl jie yra neigiamai įkrauti. Jonai gali labai skirtis nuo neutralių atomų. Natrio jonai ir chlorido jonai sudaro druską, tačiau neutralūs natrio atomai užsiliepsnoja, kai liečiasi su vandeniu. Neutralūs chloro atomai jungiasi vienas su kitu ir sudaro tokį pavojingą junginį, kad miestai evakuojami, kai sunkvežimiai ar traukiniai, vežantys chlorido dujas, patenka į avarijas.

Didysis sprogimas

Didysis sprogimas, sudaręs mūsų visatą, įvyko prieš 13,7 milijardo metų. Naujoji visata išsiplėtė ir padvigubino savo dydį mažiausiai 90 kartų per pirmąją egzistavimo sekundę. Kvarkai ir elektronai susiformavo ir išplito visoje visatoje po pirmųjų dešimties milijonų sekundės dalių. Protonai ir neutronai susijungė į branduolius praėjus 3 minutėms po Didžiojo sprogimo. Tyrėjai bando atkurti Didįjį sprogimą galinguose dalelių greitintuvuose. Jie tikisi daugiau sužinoti apie materiją ir ištirti alternatyvių realijų ir dimensijų galimybę.

Pirmieji atomai

Pirmieji atomai susiformavo praėjus 380 000 metų po Didžiojo sprogimo. Tiek laiko prireikė, kad visata pakankamai atvėstų, kad judantys elektronai sulėtėtų. Lėtesnius elektronus sugavo branduoliai, kad susidarytų atomai. Vandenilis ir helis yra lengviausi atomai ir buvo pirmieji susiformavę elementai.

Supernovos

Pirmieji susiformavę atomai buvo labai lengvi, o sunkesni atomai susiformavo žvaigždėse. Kai kurių tipų žvaigždės mirdamos tampa supernovomis. Supernovos gamina tiek energijos, kad trumpam pranoksta galaktikas. Energija taip pat pasireiškia kaip didžiulė sprogstama jėga. Supernovų sukurta jėga išsklaidė sunkiuosius atomus visoje visatoje.

Jėgos atominiuose branduoliuose

Protonus ir neutronus atomo branduolyje laiko kartu stipri jėga. Tam tikrų atomų branduoliai yra nestabilūs, nes surišimo jėga nėra labai stipri. Nestabilūs atomai suyra ir praranda neutronus arba elektronus, siekdami tapti stabilūs. Nestabilus atomas tampa jonu, jei praranda arba įgyja elektronų, bet tampa radioaktyvus, jei praranda neutronus.

Izotopai

Izotopai yra elemento versijos, turinčios skirtingą neutronų skaičių. To paties elemento izotopuose visada yra tiek pat protonų. Žodis „izotopas“ kilęs iš senovės graikų šaknies „isos“, reiškiančios „lygus“, ir „topos“, reiškiančios „ta pati vieta“. Pavadinimas pasirinktas todėl, kad nesvarbu, kiek elemento izotopų egzistuoja, jie visi užima tą pačią vietą periodinėje lentelėje.

Periodinė elementų lentelė

Periodinė lentelė, dar vadinama periodine elementų lentele, yra diagrama, kurioje rodomas kiekvienas cheminis elementas. Elementai yra suskirstyti į septynias eilutes arba taškus pagal atominį skaičių. Visi atomai turi bent vieną protoną. Protonų skaičius yra atominis skaičius. Pakeitus neutronų skaičių sukuriami izotopai, tačiau pakeitus protonų skaičių sukuriamas visiškai kitas elementas.

Radioaktyvumas

Radioaktyvus atomas bando pasiekti stabilią būseną, išmesdamas protonus ir neutronus arba bandydamas išlaisvinti energiją kitomis formomis. Radioaktyvumas reiškia nestabilių atomų, skleidžiančių branduolinę spinduliuotę, veiksmus. Spinduliuotė atsiranda dėl radioaktyvaus skilimo branduolyje. Dėl skilimo atsiranda kitoks izotopas, kuris gali būti arba nebūti radioaktyvus.

Uranas

Uranas yra labiausiai paplitęs branduolinis kuras, nes jo yra gamtoje. Uranas-238 sudaro didžiąją natūralaus urano dalį. Jis pats savaime nėra labai radioaktyvus, tačiau branduoliniame reaktoriuje sudaro plutonį-239. Uranas-235 yra natūraliai radioaktyvus. Jis naudojamas branduoliniuose reaktoriuose ir ginkluose, jo pageidauja kiekviena šalis, naudojanti branduolinę energiją arba bandanti pasigaminti ginklus, nes gali būti naudojama tokia, kokia yra be sodrinimo. Tik 0,7% natūraliai susidarančio urano yra uranas-235, tačiau vienu metu jis sudarė 85% viso urano. Nuosmukį nulėmė nestabili izotopo šerdis, todėl ji visų pirma yra pageidautina.