Što je Atom?

Atom je najosnovniji oblik materije. Vjerovalo se da su atomi najmanje čestice koje su mogle postojati kada su prvi put otkriveni. Riječ 'atom' potječe od grčke riječi za 'nedjeljiv' jer se nešto što je već najmanja moguća veličina ne može podijeliti.

Sada znamo da postoje čestice manje od atoma i da se, unatoč podrijetlu njihovog imena, mogu podijeliti. To znamo jer cijepanje atoma stvara energiju koju skupljamo kroz proces koji se naziva nuklearna fuzija.

Struktura atoma

Svaki atom sadrži tri vrste subatomskih čestica: elektrone, protone i neutrone. Protoni i neutroni tvore jezgru u središtu atoma, dok su elektroni u stalnom gibanju oko jezgre. Subatomske čestice se sastoje od još manjih čestica poznatih kao kvarkovi. Kvarkovi su toliko mali da se ne mogu vidjeti. Znanstvenici znaju da kvarkovi postoje samo promatrajući njihove učinke na okolne čestice.

Ioni

Većina atoma je neutralna bez električnog naboja. Električno nabijeni atomi nazivaju se ioni. Naboj određuju protoni i elektroni. Protoni su pozitivno nabijeni, a elektroni negativno. Neutralni atomi sadrže jednak broj protona i elektrona. Kationi su pozitivno nabijeni jer sadrže više protona. Anioni sadrže više elektrona, pa su negativno nabijeni. Ioni se mogu jako razlikovati od neutralnih atoma. Natrijevi ioni i ioni klorida tvore sol, ali neutralni atomi natrija izbijaju u plamen kada dođu u kontakt s vodom. Neutralni atomi klora spajaju se jedni s drugima i tvore tako opasan spoj da se gradovi evakuiraju kada su kamioni ili vlakovi koji prevoze kloridni plin uključeni u nesreće.

Veliki prasak

Veliki prasak koji je formirao naš svemir dogodio se prije 13,7 milijardi godina. Novi svemir se proširio i udvostručio svoju veličinu najmanje 90 puta unutar prve sekunde postojanja. Kvarkovi i elektroni nastali su i raširili se po svemiru nakon prvih deset milijuna dionica sekunde. Protoni i neutroni spojeni u jezgre 3 minute nakon Velikog praska. Istraživači pokušavaju rekreirati Veliki prasak u moćnim sudaračima čestica. Nadaju se da će naučiti više o materiji i istražiti mogućnost alternativnih stvarnosti i dimenzija.

Prvi atomi

Prvi atomi nastali su 380.000 godina nakon Velikog praska. Toliko je trebalo da se svemir dovoljno ohladi da se pokretni elektroni uspore. Sporije elektrone su zarobile jezgre kako bi nastale atome. Vodik i helij su najlakši atomi i prvi su nastali elementi.

Supernove

Prvi nastali atomi bili su vrlo lagani, dok su teži atomi nastali unutar zvijezda. Neke vrste zvijezda postaju supernove kada umru. Supernove proizvode toliko energije da nakratko zasjenjuju galaksije. Energija se također manifestira kao ogromna, eksplozivna sila. Sila koju stvaraju supernove raspršila je teške atome po svemiru.

Sile u atomskim jezgrama

Protone i neutrone u jezgri atoma drži jaka sila. Jezgre u određenim atomima su nestabilne jer sila vezanja nije jako jaka. Nestabilni atomi se raspadaju i gube neutrone ili elektrone u nastojanju da postanu stabilni. Nestabilan atom postaje ion ako izgubi ili dobije elektrone, ali postaje radioaktivan ako izgubi neutrone.

Izotopi

Izotopi su inačice elementa koji imaju različit broj neutrona. Izotopi istog elementa uvijek sadrže isti broj protona. Riječ 'izotop' dolazi od starogrčkog korijena 'isos' što znači 'jednak' i 'topos' što znači 'isto mjesto'. Ime je odabrano jer bez obzira koliko izotopa elementa postoji, svi oni zauzimaju isto mjesto u periodnom sustavu.

Periodni sustav elemenata

Periodni sustav, koji se naziva i periodni sustav elemenata, je grafikon koji prikazuje svaki kemijski element. Elementi su raspoređeni u sedam redova, odnosno razdoblja, prema atomskom broju. Svi atomi imaju barem jedan proton. Broj protona je atomski broj. Promjena broja neutrona stvara izotope, ali promjena protonskog broja stvara potpuno drugačiji element.

Radioaktivnost

Radioaktivni atom pokušava postići stabilno stanje odbacivanjem protona i neutrona ili pokušavajući osloboditi energiju u drugim oblicima. Radioaktivnost se odnosi na djelovanje nestabilnih atoma koji emitiraju nuklearno zračenje. Zračenje dolazi od radioaktivnog raspada u jezgri. Raspad rezultira drugačijim izotopom koji može, ali i ne mora biti radioaktivan.

Uran

Uran je najčešće nuklearno gorivo jer postoji u prirodi. Uran-238 čini većinu prirodnog urana. Sam po sebi nije jako radioaktivan, ali stvara plutonij-239 u nuklearnom reaktoru. Uran-235 je prirodno radioaktivan. Koristi se u nuklearnim reaktorima i oružju, a priželjkuje ga svaka zemlja koja koristi nuklearnu energiju ili pokušava napraviti oružje jer se može koristiti bez obogaćivanja. Samo 0,7% prirodnog urana je uran-235, ali je jedno vrijeme činio 85% cjelokupnog urana. Smanjenje je posljedica nestabilne jezgre izotopa, što ga u prvom redu čini tako poželjnom.