Atom

Das Atom ist der kleinste, chemisch nicht mehr teilbare Baustein der Materie. Atome setzen sich aus einem elektrisch positiv geladenen Atomkern und einer Atomhülle aus negativ geladenen Elektronen zusammen. Im Normalzustand sind Atome elektrisch neutral, hierbei ist die Anzahl von Protonen und Elektronen jeweils gleich. Falls ein Atom eine elektrische Ladung tragen, werden sie als Ion bezeichnet. Ionisierung bezeichnet das Umwandeln eines neutralen Atoms in ein Ion durch Entfernen oder Hinzufügen von Elektronen. Der Atomkern besteht aus positiv geladenen Protonen und elektrisch neutralen Neutronen. Nuklide, welche dieselbe Anzahl von Protonen (Kernladungszahl) und somit dieselbe Ordnungszahl haben, werden zu ein und demselben Element zugeordnet und heißen Isotope. Weil die Eigenschaften der Atomhülle das chemische Verhalten eines Atoms bestimmt, sind Isotope ein und desselben Elements chemisch nicht differenzierbar. Beinahe die gesamte von uns wahrnehmbare Materie in unserer irdischen Umgebung setzt sich aus (neutralen oder ionisierten) Atomen zusammen. Daneben gibt es zudem Neutronenmaterie von Neutronensternen und vielleicht noch eine hypothetische Dunkle Materie bislang unbekannter Natur.

Aufbau

Der Kern ist im Gegensatz zur Hülle winzig klein. Die Hülle besitzt mit einem Durchmesser von etwa 10-10 m einen etwa zehntausendfach größeren Durchmesser als der Kern mit 10-14 m. Nahezu die gesamte Masse des Atoms entfällt auf den winzigen Kern, wobei dieser nur ca. ein Billiardstel des gesamten Volumens eines Atoms einnimmt. Das Atom besteht als Grundbaustein der Materie somit nahezu ausschließlich aus leerem Raum. Atome sind kugelförmig gebaut und haben eine Größe von 0,1 bis 0,5 nm. Die Kernladungszahl bestimmt hierbei wo das Element im Periodensystem der chemischen Elemente eingeordnet wird (daher auch Ordnungszahl genannt.) Im Periodensystem nehmen die Atomradien mit Ausnahme der Edelgase von oben nach unten zu. Jedoch besteht kein linearer Zusammenhang zwischen der Ordnungszahl und Atomradius. Der Atomkern enthält fast die gesamte Masse des Atoms. Deshalb heißt die gesamte Anzahl der Protonen und Neutronen im Kern Massenzahl. Eine Atomart oder Nuklid wird durch die Angabe des Elements und der Massenzahl beschrieben, so beschreibt 16O das häufigste Sauerstoffisotop oder 56Fe das häufigste Eisenisotop. Das Wasserstoffatom 1H ist das kleinste und leichteste Atom, dessen Kern aus einem einzigen Proton besteht. Das schwerste Nuklid ist das Ununoctium 294, das über 118 Protonen verfügt.