Атом

Атомите обикновено имат размери от порядъка на 10¹⁰ m. Те са изградени от електрони, протони и неутрони и са електронеутрални съдържат по равен брой електрони и протони.

Атомът съдържа най-много няколкостотин електрони, протони и неутрони. Размерите на тези частици не надвишават порядъка 10 ¹⁴ m. Следователно, атомът е до голяма степен кух, частиците в него не са разположени плътно една до друга.

В атомите съществуват особени стационарни орбити на електроните. Движението на електроните по тези орбити не е съпроводено с излъчване на енергия. Стационарните състояния на атомите се характеризират с определени стойности на тяхната енергия Е₁, Е₂, Е₃,.Когато атомът се намира в стационарно състояние (електроните се движат по стационарните орбити), той не излъчва енергия. При преминаване на атома от едно стационарно състояние с енергия Е₁ в друго състояние с енергия Е₂ (преминаване на един електрон от една стационарна орбита на друга) атомът излъчва или поглъща квант енергия

h = Е₁ Е₂.

От броя на електроните в атома зависи разпределението им в атома по състояния, от което на свой ред се определят химичните свойства на атома. Следователно, броят на електроните (протоните) в атома определя спецификата на даден химичен елемент.

Задачата за взаимодействието между електроните, протоните и неутроните в атома може да се раздели на две отделни задачи:

1. за свързването на протоните и неутроните в едно съвсем малко (в сравнение с размерите на атома) ядро;

2. за движението на електроните около това ядро.

Това разделяне може да се направи, защото:

1. енергиите на взаимодействие между протоните и неутроните в ядрото (милиони електронволта) са много по-големи от енергиите на взаимодействие между електроните и ядрото (няколко eV до 10 ⁵ eV);

2. ядрото има много по-малки размери от размерите на атома.

Следователно, ядрото остава незасегнато при явления, които се отнасят до атома като цяло. При разглеждане на такива явления ние можем да не се интересуваме от структурата на ядрото. От друга страна явленията, свързани с ядрото, изискват толкова големи енергии и малки разстояния, че наличието на електрони около него може да се пренебрегне. Това значи, че ние можем да говорим отделно за атомна физика и за ядрена физика.

Атомно ядро

Атомното ядро е изградено от елементарните частици протони и неутрони, наречени с общото наименование нуклони. Основните характеристики на атомното ядро са зарядът на ядрото и масата на ядрото. Зарядът на ядрото се определя от броя на положителните елементарни заряди, съсредоточени в ядрото. Носител на положителния елементарен заряд е = 1,6.10 ¹⁹ С в ядрото е протонът. Тъй като атомът като цяло е електронеутрален зарядът на ядрото се определя също така от броя на електроните в атома, всеки от които има отрицателен елементарен заряд. Зарядът на ядрото q = Ze, където Z е номера на химичния елемент в таблицата на Менделеев.

Масата на атомното ядро практически съвпада с масата на атома, тъй като масата на електрона е равна на 1/1836 от масата на протона. Масата на атомите е прието да се изразява в атомни единици за маса. За атомна единица за маса е приета 1/12 от масата на атома на въглерода, ядрото на който е изградено от 12 нуклона (неутрони и протони) .

Масите на атомите, изразени в атомни единици са практически цели числа, тъй като атомните ядра на всички химични елементи се състоят от цяло число еднородни съставящи (нуклони) това цяло число се нарича масово число и се означава с буквата А. Прието е различните изотопи на химичните елементи да се означават по следния начин: , където Х е символът на химичния елемент в таблицата на Менделеев, съответстващ на заряд на ядрото Ze, където Z е броят на протоните в ядрото.