Vad finns inuti en atom?

Mindre än litet

Atomer är otroligt små. Några miljoner atomer på rad sida vid sida skulle precis räcka över punkten i slutet av den här meningen.

Ordet atom kommer från grekiskans atomos, som betyder ”odelbar”. Under lång tid trodde man att atomer var det minsta som fanns. Sedan, med start 1897, upptäckte forskare att atomer är uppbyggda av ännu mindre delar.

Atomkärnan: protoner och neutroner

I mitten av varje atom finns atomkärnan. Den innehåller två sorters partiklar: protoner, som har en positiv laddning, och neutroner, som inte har någon laddning alls.

Atomkärnan är pytteliten jämfört med hela atomen. Om en atom var lika stor som en idrottsarena skulle dess kärna vara ungefär lika stor som en ärta i mitten. Ändå innehåller kärnan mer än 99,9 % av atomens massa, eftersom protoner och neutroner är mycket tyngre än elektroner.

Lika laddningar stöter bort varandra, så protonerna i en atomkärna trycker mot varandra. En mycket stark kraft som bara verkar över små avstånd håller ändå ihop protonerna och neutronerna.

Elektroner: på utsidan

Elektroner är mycket lättare än protoner. Det krävs ungefär 1 836 elektroner för att motsvara massan hos en enda proton. Varje elektron har en negativ laddning.

Motsatta laddningar attraherar varandra, så den positiva atomkärnan drar i de negativa elektronerna. Det draget håller elektronerna nära kärnan.

Elektronerna är ordnade i lager som kallas skal. Det första skalet rymmer upp till 2 elektroner och det andra upp till 8. I diagram ritas elektroner ofta som prickar på cirklar, men riktiga elektroner följer inte snygga banor som planeter. De sprider ut sig i ett suddigt moln, och varje skal är egentligen en energinivå.

Laddningar och massor i korthet

En proton har laddningen +1 och en massa på ungefär 1 atommassenhet (u), en mycket liten enhet som är gjord för att väga atomer.

En neutron har ingen laddning (0) och en massa på ungefär 1 u, nästan exakt samma som en proton.

En elektron har laddningen −1 och en massa på bara cirka 0,0005 u. Det är så litet att det ofta räknas som noll.

Varför atomer inte har någon total laddning

I en atom är antalet elektroner lika med antalet protoner. De positiva och negativa laddningarna tar ut varandra, så atomen som helhet är neutral.

En kolatom är ett bra exempel. Den har 6 protoner och 6 elektroner, så dess laddningar är i balans. De flesta kolatomer har också 6 neutroner. De 6 elektronerna sitter i två skal: 2 i det första skalet och 4 i det andra.

Vanliga kemiska reaktioner förändrar aldrig atomkärnan. Atomer tar bara upp, avger eller delar elektroner. En atom som tar upp eller avger elektroner blir en laddad partikel som kallas jon. En natriumatom som avger en elektron blir Na⁺, och en kloratom som tar upp en blir Cl⁻.