Что такое атом?

Серия «Простыми словами»

Д. В. Наумов

Атомы

Вещество состоит из атомов. Но что такое атом?

Атом — наименьшая электрически нейтральная единица данного химического элемента.

Как устроен атом?

Как устроен атом

• В центре атома — положительно заряженное атомное ядро.
• В объёме атома — отрицательно заряженные электроны. Их суммарный заряд равен заряду ядра с обратным знаком.
• Химический элемент определяется зарядом атомного ядра.
• Масса атома в основном определяется атомным ядром.

Как устроен атом

• Линейный размер атомного ядра примерно в 100 тысяч раз меньше размера атома.
• Объём ядра в \(10^{15} = 1\,000\,000\,000\,000\,000\) раз меньше объёма атома.

В основном атом состоит из пустоты.

Атом неделимый?

Демокрит, 460 до н. э.: «Делить можно лишь до неделимого — атома»

Гравюра неизвестного автора, Wikimedia Commons, общественное достояние.

• Представление Демокрита об атоме как о неделимом оказалось неверным.
• Атом можно разделить на атомное ядро и электроны.

Где находятся электроны?

Популярная картина: электроны, как планеты, движутся вокруг ядра-Солнца.

Что в этой картинке не так?

• электроны — это не шарики;
• электроны не движутся по орбитам, как планеты.

Где находятся электроны?

Описание атома корректно в рамках квантовой физики: правильно говорить об области, где электрон может быть обнаружен с той или иной вероятностью.

Атом водорода: где вероятнее всего найти электрон в разных состояниях. Ярче — вероятнее. Расчёт по решениям уравнения Шрёдингера; масштаб картинок разный.

Что такое атом?

Атом — это сложная устойчивая система: компактное ядро плюс электроны. Именно такая система является минимальным носителем химических свойств элемента.

Описание атома возможно в рамках квантовой физики.