Budowa i kształt atomów według dzisiejszej fizyki

Prawdziwe atomy w pierwszym spojrzeniu można uważać za kulki. Jednak nie są to idealne twarde kulki, a raczej dość elastyczne „okrągłe baloniki”. Pod wpływem oddziaływań z zewnątrz atomy mogą się rozciągać, odkształcać, lub zmieniać inne swoje właściwości (np. elektryczne, magnetyczne). Atomy wyraźnie reagują na działania skierowane wobec nich przez siły zewnętrzne.

Chciałbym tu przestrzec, że z koncepcją atomu jako „balonika”, nie należy wiązać się zbyt sztywno, ponieważ znane nam balony mają wyraźną powłokę, tymczasem atom nie posiada ścisłej powierzchni – jest ona rozmyta i trudno jest dokładnie powiedzieć gdzie się dany atom zaczyna.

Każdy atom składa się z jądra i elektronów (w przypadku najprostszym – atomu wodoru jest to tylko jeden elektron). Jądro znajduje się w środku atomu i zawiera w sobie prawie całą masę atomu. Elektrony otaczają jądro tworząc leciutką „chmurę” bardzo szybko poruszających się cząstek - trochę tak jak by stado os krążyło wokół gniazda. Jednak porównanie z osami nie jest do końca słuszne, bo istnieje tu dość wyraźna różnica proporcji – jądro jest w rzeczywistości bardzo małe w stosunku do rozmiarów całego atomu. Gdyby typowy atom powiększyć do rozmiarów stadionu sportowego (ok. 200 m średnicy), to jądro miałoby rozmiar zaledwie kilku milimetrów. I ten kilkumilimetrowy kawałek materii skupiałby prawie całą masę atomu (ponad 99,9%).

Na tym rysunku kropka symbolizująca jądro atomowe jest narysowana nieproporcjonalnie – jest o wiele za duża. W rzeczywistości powinna ona być ok. tysiąc razy mniejsza (ale wtedy nikt by jej na tym rysunku nie zauważył).

Gdyby atom powiększyć proporcjonalnie tak, że masa i rozmiar elektronów zrównałby się z masą i rozmiarem powietrza wypełniającego balonik o średnicy ok. 30 cm (mieści się tam ok. 30 g powietrza), to masa jądra w tej proporcji byłaby mniej więcej równa masie człowieka (ok. 60 kg), a skupiona byłaby ona w obszarze niedostrzegalnym przez ludzki wzrok – mniejszym niż setna część milimetra.

Wydawać by się mogło, że elektrony, które są tak lekkie w stosunku do jądra, powinny mieć bardzo niewielki wpływ na właściwości całego atomu. Jednak byłoby to myślenie błędne. Elektrony, choć tak małe i lekkie, niosą ze sobą duży ładunek elektryczny (równy co do wartości ładunkowi jądra, choć mający przeciwny znak) i bardzo silnie się „rozpychają”. Dlatego chmury elektronowe skutecznie (przynajmniej w ziemskich warunkach) oddzielają i ekranują jedne jądra od drugich.

Gdy zbliżymy do siebie i spróbujemy zetknąć dwa atomy, to zewnętrzne obszary chmur elektronowych nieco się odkształcą, co (w zależności od rodzaju atomów) spowoduje mniejszą lub większą ich tendencję do łączenia się.

Jeśli atomy zechcą się połączyć swoimi chmurami elektronowymi, to ostatecznie powstanie nowy obiekt – cząsteczka.

Atom

Poglądy starożytnych < Budowa, kształt atomu > Rozmiary atomów
> Masy atomów, jednostka masy atomowej