Atóm

Atóm (grec. άτομον – nedeliteľný) je najmenšia, chemicky ďalej nedeliteľná častica chemického prvku, ktorá je nositeľom jeho vlastností.
Tento pojem atómu zaviedli grécki filozofi Leukippos z Milétu a Démokritos z Abdér, všeobecne sa ujal až na začiatku 19. storočia. Ernest Rutherford a Niels Bohr objavili subatomárne častice a tým sa dokázalo, že atóm nie je nedeliteľný. Atómy sa ďalej zlučujú do molekúl. V prirodzenom prostredí majú rovnaký počet elektrónov aj protónov, v tomto stave je atóm elektroneutrálny. Ak sa tento pomer zmení, vzniká ión, ktorý je buď kladný (katión) alebo záporný (anión). Molekula, atóm či dokonca jeho subatomárne častice sú v neustálom pohybe.

Atóm podľa Demokrita

Atóm je jednotlivá častica uzavretá v sebe, nedeliteľná a plná, oddelená akýmsi prázdnom, čiže nebytím od každej inej jednotlivej častice. Z týchto jednotlivých častí sa skladá celá pozorovateľná skutočnosť, ale ony samy sú postihnuteľné len prostredníctvom rozumového poznania. Atóm je bytím nevznikajúcim ani nehynúcim, je čímsi obsahom rovnorodým. Atómy sa líšia iba podobou a veľkosťou. Nepodlieha kvalitatívnym zmenám, ale len kvantitatívnym zmenám. Atóm má tri základné vlastnosti: tvar, polohu a miesto.

Atóm podľa Diderota

Atóm je entita, z ktorej pozostáva svet i veci v ňom. Každý atóm prejavuje sily príťažlivosti, pohyb a schopnosť pociťovať: je to akási zmaterializovaná Leibnizova monáda. Každý atóm sa kvalitatívne líši od každého iného atómu. Každý atóm má päť odlíšiteľných vlastností: pohyb, dĺžku, výšku, nepriestupnosť a citlivosť.
Vzájomnou výmenou prvkov a ich vlastností vzniká rôznorodosť vecí a javov vo svete, a to prechodom zo stavu driemajúcej citlivosti v atómoch až do stavu jej maximálneho rozvoja v podobe ľudského rozumu

Elektrónový obal

Elektrónový obal atómu tvoria elektricky záporne nabité elektróny. Počet elektrónov v normálnom atóme sa rovná počtu protónov v jeho jadre, t. j. protónovému číslu Z. V tomto prípade je atóm ako celok elektricky neutrálny. Každý elektrón v obale atómu sa nachádza v určitom energetickom stave, ktorý je určený štyrmi kvantovými číslami.
Elektrónový obal určuje jeho chemické i optické vlastnosti. Ak atóm interaguje so žiarením, môže elektrón v jeho obale žiarenie absorbovať a dostať sa tak na vyššiu energetickú hladinu (excitácia). Z vyššej hladiny prejde elektrón takmer ihneď do nižšej hladiny, pričom vyšle kvantum žiarenia určitej vlnovej dĺžky (emisia žiarenia). Frekvenciu absorbovaného i emitovaného žiarenia v pritom určuje rozdiel energií hladín ΔE podľa vzťahu v = ΔE/h, kde h je Planckova konštanta. Ak v určitom prostredí je veľký počet atómov takým spôsobom absorbuje alebo emituje žiarenie s rovnakou frekvenciou, prejaví sa v jeho spektre absorpčná alebo emisná spektrálna čiara. Z pozorovanej frekvencie spektrálnych čiar možno spätne určiť, medzi ktorými energetickými hladinami a v akých atómoch nastal prechod elektrónov. Ak absorbovaná energia prevýši určitú hraničnú hodnotu, elektrón sa celkom odtrhne od atómu. Ak atóm stratí jeden alebo viac elektrónov, stáva sa ionizovaným. (ión, ionizácia). Ak naopak ionizovaný atóm zachytí do svojho obalu voľný elektrón, nastáva rekombinácia atómu. Jednoduchú predstavu štruktúry atómu vyjadruje Bohrov model atómu.

Pauliho princíp

Podľa Pauliho princípu sa nemôžu v atóme nachádzať dva elektróny v rovnakom energetickom stave, t. j. s rovnakými všetkými kvantovými číslami; aspoň jedným kvantovým číslom sa musia odlišovať. Pauliho princíp súčasne určuje štruktúru elektrónového obalu atómu, pozostávajúcu z viacerých sfér (zodpovedajúcich rôznym hodnotám hlavného kvantového čísla), podsféry (zodpovedajúcich vedľajším kvantovým číslam) a stavov (zodpovedajúcich magnetickým kvantovým číslam), v ktorých sa elektróny môžu nachádzať.

Označenie

Na označenie rôznych atómov sa používa chemická značka, pred ktorými sa napíše nukleónové číslo ᴬX a protónové číslo ZX; napríklad ⁴He je atóm izotopu hélia s dvoma protónmi a dvoma neutrónmi. Protónové číslo, ktoré vyjadruje sama značka chemického prvku, sa často vynecháva.

Stabilita

Vysvetlenie rôznej stability jadier a magických čísiel spočíva v štruktúre atómového jadra. Podľa vrstvového modelu môžu sa nukleóny vyskytovať v jadre iba na určitých energetických hladinách vo vrstvách určených kvantovými číslami. Jadro má najväčšiu stabilitu vtedy, keď sú tieto vrstvy zaplnené; magické čísla zodpovedajú počtu neutrónov alebo protónov, ktoré práve vypĺňajú jednotlivé vrstvy. Väzbová energia na jeden nukleón rastie so vzrastajúcim nukleónovým číslom, najväčšia je pri nukleónovom čísle A = 50 a pri ťažších jadrách opäť klesá vplyvom prevahy elektrických odpudivých síl medzi protónmi jadra nad úzkoúčinnými jadrovými príťažlivými silami.
Dôsledkom tejto závislosti sú dva možné druhy jadrových procesov – syntéza ľahkých jadier na ťažšie a rozpad ťažkých jadier na na ľahšie. Hmotnosť ťažšieho jadra, ktoré vzniklo z ľahších jadier, je menšia ako súčet ich hmotností; preto sa pri takejto jadrovej reakcii uvoľní jadrová energia zodpovedajúca rozdielu hmotností. Obdobne, hoci v relatívne menšom množstve, sa uvoľní jadrová energia i pri rozpade ťažších jadier (rádioaktivita). Syntéza ľahkých jadier na ťažšie sa môže uskutočňovať iba pri veľmi vysokých teplotách a je hlavným zdrojom žiarivej energie hviezd (termonukleárna fúzia). Syntézou jadier v začiatočných horúcich fázach vývoja vesmíru a procesmi vo hviezdach sa vytvorili všetky chemické prvky.