Atọm

Atome bestehen aus einem Atomkern und einer Atomhülle (Elektronenhülle). Der Atomkern wird aus den Nukleonen gebildet, d. h. den elektrisch positiv geladenen Protonen und den elektrisch neutralen Neutronen. In der Hülle befinden sich die elektrisch negativ geladenen Elektronen.

Der Durchmesser eines Atom beträgt etwa 10^–10 m, der des Kerns aber nur etwa 10^–14 m. Wenn ein Kern einen Durchmesser von 1 cm besäße, hätte das Atom selbst den vergleichsweise riesigen Durchmesser von 100 m. Der Kern enthält nahezu die gesamte Masse des Atoms (99,9%); die viel kleinere Masse der Elektronen in der Hülle spielt daneben keine große Rolle. Bei gegebener Protonen- bzw. Kernladungszahl Z (Ordnungszahl) kann die Neutronenzahl N innerhalb gewisser Grenzen variieren. So entstehen die verschiedenen Isotope eines Elements. Die Gesamtzahl der Nukleonen (Protonen und Neutronen) eines Kerns ist seine Massenzahl A = Z + N; jedes Isotop hat also eine andere Massenzahl. Atome, deren Protonen- und Elektronenzahl übereinstimmen, sind nach außen elektrisch neutral; weichen beide Werte voneinander ab, so sind die Atome elektrisch geladen und heißen Ionen. Kern und Hülle werden durch die elektrischen Anziehungskräfte zwischen den ungleichnamigen Ladungen zusammengehalten. Innerhalb der Hülle sind die Elektronen in einzelnen „Schalen“ angeordnet, die von innen nach außen 2, 8, 18, 32 usw. Elektronen nach der Formel 2n² [n = Nummer der Elektronenschale] aufnehmen können. Abgeschlossene, d. h. voll aufgefüllte Schalen sind besonders stabil und nehmen an den chemischen Reaktionen von Atomen nicht teil. Die Atome der Edelgase allerdings enthalten zwar abgeschlossene Schalen, sind aber chemisch nicht völlig indifferent. Allein die Elektronen der äußersten nicht abgeschlossenen Schale bestimmen das chemische Verhalten eines Atoms. Dadurch wird die Anordnung der chemischen Elemente zu einem Periodensystem erklärt, in dem gewisse Gruppen von Elementen gleiche Wertigkeit und ähnliche chemische Eigenschaften besitzen. Z. B. haben die Atome der Alkalimetalle Lithium, Kalium, Natrium usw. jeweils ein einzelnes Elektron außerhalb von abgeschlossenen Schalen. Werden Elektronen z. B. durch Stöße ganz aus dem Atom herausgeschlagen oder aufgenommen, so entstehen positiv bzw. negativ geladene Ionen,die andere physikalische und chemische Eigenschaften als die neutralen Atome haben.