Atoommodel
De meeste materie bestaat uit een agglomeratie van moleculen, die relatief gemakkelijk kunnen worden gescheiden. Moleculen zijn op hun beurt opgebouwd uit atomen die met elkaar verbonden zijn door chemische bindingen die moeilijker te verbreken zijn. Elk afzonderlijk atoom bestaat uit kleinere deeltjes, namelijk elektronen en kernen. Deze deeltjes zijn elektrisch geladen, en de elektrische krachten op de lading zijn verantwoordelijk voor het bijeenhouden van het atoom. Pogingen om deze kleinere samenstellende deeltjes te scheiden vergen steeds grotere hoeveelheden energie en resulteren in het ontstaan van nieuwe subatomaire deeltjes, waarvan vele geladen zijn.
Zoals opgemerkt in de inleiding van dit artikel, bestaat een atoom grotendeels uit lege ruimte. De kern is het positief geladen centrum van een atoom en bevat het grootste deel van zijn massa. Hij bestaat uit protonen, die een positieve lading hebben, en neutronen, die geen lading hebben. Protonen, neutronen en de hen omringende elektronen zijn langlevende deeltjes die aanwezig zijn in alle gewone, in de natuur voorkomende atomen. Andere subatomaire deeltjes kunnen worden aangetroffen in combinatie met deze drie soorten deeltjes. Zij kunnen echter alleen worden gemaakt door toevoeging van enorme hoeveelheden energie, en zijn zeer kortlevend.
Alle atomen zijn ongeveer even groot, of zij nu 3 of 90 elektronen hebben. Ongeveer 50 miljoen atomen van vaste materie op een rij zouden 1 cm (0,4 inch) meten. Een handige lengte-eenheid voor het meten van atomaire afmetingen is de angstrom (Å), gedefinieerd als 10-10 meter. De straal van een atoom meet 1-2 Å. Vergeleken met de totale grootte van het atoom is de atoomkern nog veel kleiner. Hij staat in dezelfde verhouding tot het atoom als een knikker tot een voetbalveld. In volume neemt de kern slechts 10-14 meter van de ruimte in het atoom in – d.w.z. 1 deel op 100.000. Een handige lengte-eenheid voor het meten van de afmetingen van een atoomkern is de femtometer (fm), die gelijk is aan 10-15 meter. De diameter van een atoomkern hangt af van het aantal deeltjes dat hij bevat en varieert van ongeveer 4 fm voor een lichte kern zoals koolstof tot 15 fm voor een zware kern zoals lood. Ondanks de kleine afmetingen van de kern, is bijna alle massa van het atoom daar geconcentreerd. De protonen zijn massieve, positief geladen deeltjes, terwijl de neutronen geen lading hebben en iets massiever zijn dan de protonen. Het feit dat atoomkernen 1 tot bijna 300 protonen en neutronen kunnen hebben, verklaart hun grote variatie in massa. De lichtste kern, die van waterstof, is 1.836 maal zo zwaar als een elektron, terwijl zware kernen bijna 500.000 maal zo zwaar zijn.
Basiseigenschappen
De belangrijkste eigenschap van een atoom is het atoomnummer (gewoonlijk aangeduid met de letter Z), dat wordt gedefinieerd als het aantal eenheden van positieve lading (protonen) in de atoomkern. Als een atoom bijvoorbeeld een Z van 6 heeft, is het koolstof, terwijl een Z van 92 overeenkomt met uranium. Een neutraal atoom heeft een gelijk aantal protonen en elektronen, zodat de positieve en negatieve ladingen precies in evenwicht zijn. Aangezien het de elektronen zijn die bepalen hoe een atoom met een ander atoom interageert, is het uiteindelijk het aantal protonen in de kern dat de chemische eigenschappen van een atoom bepaalt.