อะตอม

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ข้ามไปที่การนำทาง ข้ามไปที่การค้นหา

อะตอม
Helium atom ground state
ภาพประกอบของอะตอมฮีเลียมแสดงนิวเคลียส (สีชมพู) และการกระจายของเมฆอิเล็กตรอน (สีดำ) นิวเคลียส (บนขวา) ในฮีเลียม-4 ในความเป็นจริงแล้วสมมาตรเป็นทรงกลมและมีลักษณะคล้ายกับเมฆอิเล็กตรอนอย่างใกล้ชิด แม้ว่าสำหรับนิวเคลียสที่ซับซ้อนกว่า จะไม่เป็นเช่นนั้นเสมอไป แถบสีดำเป็นหนึ่งอังสตรอม (10 -10  ม.หรือ100  น. ).
การจัดหมวดหมู่
การแบ่งองค์ประกอบทางเคมีที่เล็กที่สุดที่รู้จัก
คุณสมบัติ
ช่วงมวล1.67 × 10 −27ถึง4.52 × 10 −25  กก.
ค่าไฟฟ้าศูนย์ (เป็นกลาง) หรือไอออนค่าใช้จ่าย
ช่วงเส้นผ่านศูนย์กลาง62 น. ( เขา ) ถึง 520 น. ( Cs ) ( หน้าข้อมูล )
ส่วนประกอบอิเล็กตรอนและนิวเคลียสอัดแน่นของโปรตอนและนิวตรอน

อะตอมเป็นหน่วยที่เล็กที่สุดของสามัญเรื่องที่รูปแบบองค์ประกอบทางเคมีทุกคนที่เป็นของแข็ง , ของเหลว , ก๊าซและพลาสม่าประกอบด้วยเป็นกลางหรือแตกตัวเป็นไอออนอะตอม อะตอมมีขนาดเล็กมากมักจะประมาณ 100  picometersข้าม พวกเขามีขนาดเล็กที่ถูกต้องทำนายพฤติกรรมของพวกเขาโดยใช้ฟิสิกส์คลาสสิก -as ว่าพวกเขาเป็นลูกเทนนิสเช่นเป็นไปไม่ได้เนื่องจากผลกระทบควอนตัม

ทุกอะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอนอย่างน้อยหนึ่งตัวจับกับนิวเคลียส นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปและนิวตรอนจำนวนหนึ่ง เฉพาะไฮโดรเจนชนิดต่างๆ เท่านั้นที่ไม่มีนิวตรอน มวลอะตอมมากกว่า 99.94% อยู่ในนิวเคลียส โปรตอนมีประจุไฟฟ้าเป็นบวกอิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าลบ และนิวตรอนไม่มีประจุไฟฟ้า ถ้าจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากัน อะตอมก็จะเป็นกลางทางไฟฟ้า หากอะตอมมีอิเล็กตรอนมากหรือน้อยกว่าโปรตอน ก็จะมีประจุลบหรือประจุบวกโดยรวมตามลำดับ เรียกว่าอะตอมดังกล่าวไอออน

อิเล็กตรอนของอะตอมจะดึงดูดให้โปรตอนในนิวเคลียสของอะตอมโดยแรงแม่เหล็กไฟฟ้าโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสจะดึงดูดให้แต่ละอื่น ๆ โดยแรงนิวเคลียร์แรงนี้มักจะแรงกว่าแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่ขับไล่โปรตอนที่มีประจุบวกออกจากกัน ในบางสถานการณ์ แรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่ขับไล่จะแรงกว่าแรงนิวเคลียร์ ในกรณีนี้นิวเคลียสแยกและใบที่อยู่เบื้องหลังองค์ประกอบที่แตกต่างนี่คือรูปแบบของการสลายตัวของนิวเคลียร์

จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสคือเลขอะตอมและเป็นตัวกำหนดว่าอะตอมนั้นเป็นองค์ประกอบทางเคมีใด ยกตัวอย่างเช่นอะตอมใด ๆ ที่มี 29 โปรตอนเป็นทองแดง จำนวนนิวตรอนกำหนดไอโซโทปของธาตุ อะตอมสามารถแนบหนึ่งหรือมากกว่าหนึ่งอะตอมอื่น ๆ โดยพันธะเคมีในรูปแบบสารประกอบทางเคมีเช่นโมเลกุลหรือผลึก ความสามารถของอะตอมในการเชื่อมโยงและแยกตัวออกจากกันเป็นสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพส่วนใหญ่ที่สังเกตพบในธรรมชาติ เคมีเป็นสาขาวิชาที่ศึกษาการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้

ประวัติทฤษฎีอะตอม

ในทางปรัชญา

ความคิดพื้นฐานที่ว่าถูกสร้างขึ้นจากอนุภาคแบ่งแยกเล็ก ๆ เก่ามากปรากฏในวัฒนธรรมโบราณหลายอย่างเช่นกรีซและอินเดีย คำว่าอะตอมมาจากคำในภาษากรีกโบราณATOMOSซึ่งหมายความว่า "uncuttable" แนวคิดโบราณนี้มีพื้นฐานมาจากการให้เหตุผลเชิงปรัชญามากกว่าการให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ และทฤษฎีอะตอมสมัยใหม่ไม่ได้ตั้งอยู่บนแนวคิดแบบเก่าเหล่านี้ ที่กล่าวว่าคำว่า "อะตอม" นั้นถูกใช้โดยนักคิดที่สงสัยว่าสสารนั้นมีลักษณะที่ละเอียดในท้ายที่สุด [1] [2]

กฎของดาลตันที่มีสัดส่วนหลายสัดส่วน

อะตอมและโมเลกุลเป็นที่ปรากฎในจอห์นดาลตัน 's ระบบใหม่ของปรัชญาเคมีฉบับ 1 (1808)

ในช่วงต้นปี 1800 นักเคมีชาวอังกฤษจอห์น ดาลตัน ได้รวบรวมข้อมูลการทดลองที่รวบรวมโดยตัวเขาเองและนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ และค้นพบรูปแบบที่ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ " กฎหลายสัดส่วน " เขาสังเกตเห็นว่าในสารประกอบเคมีที่มีองค์ประกอบทางเคมีเฉพาะ เนื้อหาขององค์ประกอบนั้นในสารประกอบเหล่านี้จะแตกต่างกันตามอัตราส่วนของจำนวนเต็มขนาดเล็ก รูปแบบนี้แนะนำให้ดาลตันทราบว่าองค์ประกอบทางเคมีแต่ละชนิดรวมเข้ากับองค์ประกอบอื่นๆ ด้วยหน่วยมวลพื้นฐานและสม่ำเสมอบางหน่วย

ตัวอย่างเช่นทินออกไซด์มีอยู่สองประเภท แบบหนึ่งเป็นผงสีดำที่มีดีบุก 88.1% และออกซิเจน 11.9% และอีกประเภทเป็นผงสีขาวที่มีดีบุก 78.7% และออกซิเจน 21.3% เมื่อปรับตัวเลขเหล่านี้ ในแบล็กออกไซด์จะมีออกซิเจนประมาณ 13.5 กรัมต่อกระป๋อง 100 กรัม และในออกไซด์สีขาวจะมีออกซิเจนประมาณ 27 กรัมต่อดีบุก 100 กรัม 13.5 และ 27 เป็นอัตราส่วน 1:2 ในออกไซด์เหล่านี้ สำหรับทุกอะตอมของดีบุกจะมีอะตอมออกซิเจนหนึ่งหรือสองอะตอมตามลำดับ ( SnOและSnO 2 ) [3] [4]

ตัวอย่างที่สอง ดาลตันพิจารณาเหล็กออกไซด์สองชนิด : ผงสีดำซึ่งมีธาตุเหล็ก 78.1% และออกซิเจน 21.9% และผงสีแดงซึ่งมีธาตุเหล็ก 70.4% และออกซิเจน 29.6% เมื่อปรับตัวเลขเหล่านี้ ในแบล็กออกไซด์จะมีออกซิเจนประมาณ 28 กรัมต่อธาตุเหล็กทุกๆ 100 กรัม และในออกไซด์สีแดงจะมีออกซิเจนประมาณ 42 กรัมต่อธาตุเหล็กทุกๆ 100 กรัม 28 และ 42 เป็นอัตราส่วน 2:3 ในออกไซด์ตามลำดับเหล่านี้ สำหรับทุก ๆ สองอะตอมของเหล็ก จะมีออกซิเจนสองหรือสามอะตอม ( Fe 2 O 2และFe 2 O 3 ) [ก] [5] [6]

ตัวอย่างสุดท้ายไนตรัสออกไซด์คือไนโตรเจน 63.3% และออกซิเจน 36.7% ไนตริกออกไซด์คือไนโตรเจน 44.05% และออกซิเจน 55.95% และไนโตรเจนไดออกไซด์คือไนโตรเจน 29.5% และออกซิเจน 70.5% การปรับตัวเลขเหล่านี้ ในไนตรัสออกไซด์จะมีออกซิเจน 80 กรัมต่อไนโตรเจนทุกๆ 140 กรัม ในไนตริกออกไซด์จะมีออกซิเจนประมาณ 160 กรัมต่อไนโตรเจนทุกๆ 140 กรัม และในไนโตรเจนไดออกไซด์จะมีออกซิเจน 320 กรัมต่อทุกๆ 140 กรัมของไนโตรเจน 80, 160 และ 320 เป็นอัตราส่วน 1:2:4 สูตรที่เกี่ยวข้องสำหรับออกไซด์เหล่านี้เป็นN 2 O , NOและNO 2 [7] [8]

ทฤษฎีจลนศาสตร์ของก๊าซ

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 นักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่งพบว่าพวกเขาสามารถอธิบายพฤติกรรมของก๊าซได้ดีขึ้นโดยอธิบายว่าพวกมันเป็นกลุ่มอนุภาคย่อยด้วยกล้องจุลทรรศน์และจำลองพฤติกรรมโดยใช้สถิติและความน่าจะเป็น ต่างจากทฤษฎีอะตอมของดาลตัน ทฤษฎีจลนศาสตร์ของก๊าซไม่ได้อธิบายว่าก๊าซทำปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างกันอย่างไรเพื่อสร้างสารประกอบ แต่ลักษณะการทำงานทางกายภาพ: การแพร่ ความหนืด การนำไฟฟ้า ความดัน ฯลฯ

บราวเนียนโมชั่น

ในปี ค.ศ. 1827 นักพฤกษศาสตร์ Robert Brownใช้กล้องจุลทรรศน์เพื่อดูเม็ดฝุ่นที่ลอยอยู่ในน้ำ และพบว่าพวกมันเคลื่อนตัวไปอย่างไม่แน่นอน ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่รู้จักกันในชื่อ " การเคลื่อนที่แบบบราวเนียน " คิดว่าน่าจะเกิดจากโมเลกุลของน้ำกระทบกับเมล็ดพืช ในปี 1905, Albert Einsteinพิสูจน์ให้เห็นความเป็นจริงของโมเลกุลเหล่านี้และการเคลื่อนไหวของพวกเขาโดยการผลิตครั้งแรกสถิติฟิสิกส์การวิเคราะห์การเคลื่อนไหว Brownian [9] [10] [11]นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสฌอง แปร์ริน ได้ใช้ผลงานของไอน์สไตน์เพื่อทดลองหามวลและขนาดของโมเลกุล ดังนั้นจึงเป็นหลักฐานทางกายภาพสำหรับธรรมชาติของอนุภาคของสสาร(12)

การค้นพบอิเล็กตรอน

การทดลองไกเกอร์–มาร์สเดน :
ซ้าย:ผลลัพธ์ที่คาดหวัง: อนุภาคแอลฟาผ่านโมเดลพุดดิ้งพลัมของอะตอมโดยมีการเบี่ยงเบนเล็กน้อย
ขวา:ผลการสังเกต: ส่วนเล็กๆ ของอนุภาคถูกเบี่ยงเบนโดยประจุบวกเข้มข้นของนิวเคลียส

ในปี พ.ศ. 2440 เจ.เจ. ทอมสันค้นพบว่ารังสีแคโทดไม่ใช่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ทำจากอนุภาคที่เบากว่าไฮโดรเจน 1,800 เท่า(อะตอมที่เบาที่สุด) ทอมสันได้ข้อสรุปว่าอนุภาคเหล่านี้มาจากอะตอมภายในแคโทด - พวกเขาsubatomicอนุภาค เขาเรียกว่าอนุภาคใหม่เหล่านี้corpusclesแต่พวกเขาต่อมาเปลี่ยนชื่ออิเล็กตรอนทอมสันยังแสดงให้เห็นว่าอิเล็กตรอนเหมือนกันกับอนุภาคที่เกิดจากโฟโตอิเล็กทริกและวัสดุกัมมันตภาพรังสี[13]รู้ได้อย่างรวดเร็วว่าอิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่มีกระแสไฟฟ้าในสายโลหะ ทอมสันได้ข้อสรุปว่าอิเล็กตรอนเหล่านี้โผล่ออกมาจากอะตอมมากแคโทดในตราสารของเขาซึ่งหมายความว่าอะตอมไม่ได้แบ่งแยกเป็นชื่อATOMOSแสดงให้เห็น

การค้นพบนิวเคลียส

JJ Thomsonคิดว่าอิเล็กตรอนที่มีประจุลบถูกกระจายไปทั่วอะตอมในทะเลที่มีประจุบวกซึ่งกระจายไปทั่วปริมาตรทั้งหมดของอะตอม [14]รุ่นนี้บางครั้งก็เป็นที่รู้จักกันเป็นแบบจำลองอะตอมของทอมสัน

Ernest Rutherfordและเพื่อนร่วมงานของเขาHans GeigerและErnest Marsdenเกิดข้อสงสัยเกี่ยวกับแบบจำลอง Thomson หลังจากที่พวกเขาประสบปัญหาเมื่อพวกเขาพยายามสร้างเครื่องมือเพื่อวัดอัตราส่วนประจุต่อมวลของอนุภาคแอลฟา (เหล่านี้เป็นอนุภาคที่มีประจุบวกที่ปล่อยออกมาจาก สารกัมมันตภาพรังสีบางชนิด เช่นเรเดียม). อนุภาคแอลฟากระจัดกระจายไปตามอากาศในห้องตรวจจับ ซึ่งทำให้การวัดไม่น่าเชื่อถือ ทอมสันประสบปัญหาที่คล้ายกันในงานของเขาเกี่ยวกับรังสีแคโทด ซึ่งเขาแก้ไขโดยการสร้างสุญญากาศที่ใกล้สมบูรณ์แบบในเครื่องมือของเขา รัทเธอร์ฟอร์ดไม่คิดว่าเขาจะพบปัญหาเดียวกันนี้เพราะอนุภาคแอลฟาหนักกว่าอิเล็กตรอนมาก ตามแบบจำลองอะตอมของทอมสัน ประจุบวกในอะตอมนั้นไม่เข้มข้นพอที่จะสร้างสนามไฟฟ้าที่แรงพอที่จะเบี่ยงเบนอนุภาคแอลฟา และอิเล็กตรอนก็มีน้ำหนักเบามาก พวกมันควรถูกผลักออกไปอย่างง่ายดายด้วยอนุภาคแอลฟาที่หนักกว่ามาก ยังมีกระจัดกระจายอยู่ ดังนั้นรัทเทอร์ฟอร์ดและเพื่อนร่วมงานของเขาจึงตัดสินใจตรวจสอบการกระเจิงนี้อย่างรอบคอบ[15]

ระหว่างปี ค.ศ. 1908 ถึง พ.ศ. 2456 รัทธฟอร์ดและเพื่อนร่วมงานของเขาได้ทำการทดลองหลายครั้งโดยที่พวกเขาทิ้งระเบิดโลหะบางๆ ด้วยอนุภาคแอลฟา พวกเขาเห็นอนุภาคแอลฟาเบี่ยงเบนไปจากมุมที่มากกว่า 90° เพื่ออธิบายเรื่องนี้ รัทเทอร์ฟอร์ดเสนอว่าประจุบวกของอะตอมไม่ได้กระจายไปทั่วปริมาตรของอะตอมตามที่ทอมสันเชื่อ แต่กระจุกตัวอยู่ในนิวเคลียสเล็กๆ ที่ศูนย์กลาง เฉพาะความเข้มข้นของประจุที่เข้มข้นเช่นนี้เท่านั้นที่สามารถผลิตสนามไฟฟ้าที่แรงพอที่จะเบี่ยงเบนอนุภาคแอลฟาตามที่สังเกตได้ [15]

การค้นพบไอโซโทป

ในขณะที่การทดลองกับผลิตภัณฑ์ที่มีการสลายกัมมันตรังสี , ในปี 1913 radiochemist เฟรเดอริ Soddyค้นพบว่ามีที่ดูเหมือนจะมากกว่าหนึ่งชนิดของอะตอมที่ตำแหน่งในแต่ละตารางธาตุ [16]คำว่าไอโซโทปได้รับการประกาศเกียรติคุณจากมาร์กาเร็ต ทอดด์ว่าเป็นชื่อที่เหมาะสมสำหรับอะตอมต่างๆ ที่อยู่ในองค์ประกอบเดียวกัน JJ Thomson สร้างเทคนิคสำหรับการแยกไอโซโทปผ่านการทำงานของเขาในก๊าซไอออนซึ่งต่อมานำไปสู่การค้นพบของไอโซโทป [17]

รุ่นบอร์

แบบจำลองอะตอมของบอร์ซึ่งมีอิเล็กตรอนทำให้ "ควอนตัมกระโดด" ทันทีจากวงโคจรหนึ่งไปยังอีกวงโคจรหนึ่งโดยมีการเพิ่มหรือการสูญเสียพลังงาน แบบจำลองอิเล็กตรอนในวงโคจรนี้ล้าสมัยแล้ว

ในปี ค.ศ. 1913 นักฟิสิกส์Niels Bohr ได้เสนอแบบจำลองที่สันนิษฐานว่าอิเล็กตรอนของอะตอมโคจรรอบนิวเคลียส แต่สามารถทำได้ในชุดวงโคจรที่จำกัด และสามารถกระโดดไปมาระหว่างวงโคจรเหล่านี้ได้เฉพาะในการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งสอดคล้องกับการดูดกลืนหรือ การแผ่รังสีของโฟตอน[18] การหาปริมาณนี้ใช้เพื่ออธิบายว่าทำไมวงโคจรของอิเล็กตรอนจึงมีความเสถียร (โดยปกติประจุด้วยความเร่ง รวมถึงการเคลื่อนที่แบบวงกลม สูญเสียพลังงานจลน์ที่ปล่อยออกมาเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ดูการแผ่รังสีซินโครตรอน ) และเหตุใดองค์ประกอบจึงดูดซับและปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า รังสีในสเปกตรัมไม่ต่อเนื่อง(19)

ต่อมาในปีเดียวกันเฮนรี่มอสลีย์ให้หลักฐานการทดลองเพิ่มเติมในความโปรดปรานของทฤษฎีของ Niels Bohrผลลัพธ์เหล่านี้ได้จากการกลั่นเออร์เนสรัทเธอร์ 'และแอนโทนี van den Broek ' รุ่น s ซึ่งเสนอว่าอะตอมมีในของนิวเคลียสจำนวนบวกค่าใช้จ่ายนิวเคลียร์ที่เท่ากับจำนวน (อะตอม) ในตารางธาตุ จนกระทั่งการทดลองเหล่านี้เลขอะตอมไม่เป็นที่รู้จักว่าเป็นปริมาณทางกายภาพและเชิงทดลอง ที่มันมีค่าเท่ากับประจุนิวเคลียร์ปรมาณูยังคงเป็นแบบจำลองอะตอมที่เป็นที่ยอมรับในปัจจุบัน(20)

Gilbert Newton Lewisอธิบายพันธะเคมีระหว่างอะตอมในปี 1916 ว่าเป็นปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนที่เป็นส่วนประกอบ[21]ในฐานะที่เป็นคุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบที่เป็นที่รู้จักกันส่วนใหญ่ซ้ำตัวเองให้เป็นไปตามกฎหมายเป็นระยะ , [22]ในปี 1919 นักเคมีชาวอเมริกันLangmuir เออร์วิงบอกว่านี่สามารถอธิบายได้ถ้าอิเล็กตรอนในอะตอมถูกเชื่อมต่อหรือคลัสเตอร์ในบาง มารยาท. คิดว่ากลุ่มอิเล็กตรอนจะครอบครองชุดของเปลือกอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส[23]

แบบจำลองอะตอมของบอร์เป็นแบบจำลองทางกายภาพที่สมบูรณ์ชุดแรกของอะตอม มันอธิบายโครงสร้างโดยรวมของอะตอม ว่าอะตอมมีพันธะระหว่างกันอย่างไร และทำนายเส้นสเปกตรัมของไฮโดรเจน แบบจำลองของบอร์ไม่สมบูรณ์แบบและในไม่ช้าก็ถูกแทนที่ด้วยแบบจำลองชโรดิงเงอร์ที่แม่นยำกว่า แต่ก็เพียงพอที่จะขจัดข้อสงสัยที่เหลืออยู่ซึ่งสสารประกอบด้วยอะตอม สำหรับนักเคมี แนวคิดเรื่องอะตอมเป็นเครื่องมือฮิวริสติกที่มีประโยชน์ แต่นักฟิสิกส์สงสัยว่าสสารประกอบด้วยอะตอมจริง ๆ หรือไม่ เนื่องจากยังไม่มีใครพัฒนาแบบจำลองทางกายภาพที่สมบูรณ์ของอะตอม

รุ่นชโรดิงเงอร์

การทดลอง Stern–Gerlachในปี 1922 ได้ให้หลักฐานเพิ่มเติมเกี่ยวกับธรรมชาติของควอนตัมของคุณสมบัติของอะตอม เมื่อลำแสงของอะตอมเงินก็ผ่านไปผ่านสนามแม่เหล็กที่มีรูปร่างพิเศษคานถูกแบ่งออกในทางที่มีความสัมพันธ์กับทิศทางของโมเมนตัมเชิงมุมของอะตอมหรือสปินเนื่องจากทิศทางการหมุนนี้เป็นแบบสุ่มในขั้นต้น ลำแสงคาดว่าจะเบี่ยงเบนไปในทิศทางแบบสุ่ม ในทางกลับกัน ลำแสงถูกแบ่งออกเป็นสององค์ประกอบทิศทาง ซึ่งสอดคล้องกับการหมุนของอะตอมที่ถูกวางแนวขึ้นหรือลงโดยสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็ก[24]

ใน 1,925 Werner Heisenbergตีพิมพ์สูตรทางคณิตศาสตร์ที่สอดคล้องกันครั้งแรกของกลศาสตร์ควอนตัม ( กลศาสตร์เมทริกซ์ ). [20] เมื่อหนึ่งปีก่อนหลุยส์ เดอ บรอกลีได้เสนอสมมติฐานเดอบรอกลีว่าอนุภาคทั้งหมดมีลักษณะเหมือนคลื่นในระดับหนึ่ง[25]และในปี พ.ศ. 2469 เออร์วิน ชโรดิงเงอร์ได้ใช้แนวคิดนี้เพื่อพัฒนาสมการชโรดิงเงอร์ซึ่งเป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของอะตอม (กลศาสตร์คลื่น) ที่อธิบายว่าอิเล็กตรอนเป็นรูปคลื่นสามมิติมากกว่าอนุภาคจุด(26)

ผลที่ตามมาของการใช้รูปคลื่นเพื่ออธิบายอนุภาคก็คือ เป็นไปไม่ได้ทางคณิตศาสตร์ที่จะได้ค่าที่แม่นยำสำหรับทั้งตำแหน่งและโมเมนตัมของอนุภาค ณ จุดหนึ่งในเวลาที่กำหนด สิ่งนี้กลายเป็นที่รู้จักในฐานะหลักการความไม่แน่นอนซึ่งกำหนดโดยเวอร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์กในปี 1927 [20]ในแนวคิดนี้ เพื่อความแม่นยำในการวัดตำแหน่งที่กำหนด เราจะทำได้เพียงช่วงของค่าที่น่าจะเป็นสำหรับโมเมนตัม และในทางกลับกัน[27] แบบจำลองนี้สามารถอธิบายการสังเกตพฤติกรรมของอะตอมที่แบบจำลองก่อนหน้านี้ไม่สามารถทำได้ เช่น โครงสร้างและสเปกตรัมบางอย่างรูปแบบของอะตอมที่ใหญ่กว่าไฮโดรเจน ดังนั้น แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอมจึงถูกละทิ้งไปเพื่อสนับสนุนแบบจำลองที่อธิบายโซนการโคจรของอะตอมรอบนิวเคลียสซึ่งมีแนวโน้มมากที่สุดที่จะสังเกตอิเล็กตรอนที่ให้มา [28] [29]

การค้นพบนิวตรอน

การพัฒนาแมสสเปกโตรมิเตอร์ทำให้สามารถวัดมวลของอะตอมได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น อุปกรณ์นี้ใช้แม่เหล็กในการดัดวิถีโคจรของลำไอออน และปริมาณการโก่งตัวถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของมวลอะตอมต่อประจุ นักเคมีฟรานซิส วิลเลียม แอสตันใช้เครื่องมือนี้เพื่อแสดงว่าไอโซโทปมีมวลต่างกันมวลอะตอมของไอโซโทปเหล่านี้แตกต่างกันโดยจำนวนเงินจำนวนเต็มเรียกว่ากฎจำนวนทั้งหมด [30]คำอธิบายสำหรับไอโซโทปที่แตกต่างกันเหล่านี้รอการค้นพบนิวตรอนซึ่งเป็นอนุภาคที่ไม่มีประจุซึ่งมีมวลคล้ายกับโปรตอนโดยJames Chadwickนักฟิสิกส์ในปี ค.ศ. 1932 ไอโซโทปถูกอธิบายว่าเป็นองค์ประกอบที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากัน แต่มีนิวตรอนจำนวนต่างกันภายในนิวเคลียส [31]

ฟิชชัน ฟิสิกส์พลังงานสูง และสสารควบแน่น

ในปี 1938 นักเคมีชาวเยอรมันOtto Hahnนักเรียนของ Rutherford กำกับนิวตรอนบนอะตอมยูเรเนียมคาดหวังว่าจะได้รับธาตุหลังยูเรเนียมการทดลองทางเคมีของเขาแสดงให้เห็นว่าแบเรียมเป็นผลิตภัณฑ์แทน[32] [33]หนึ่งปีต่อมาLise Meitnerเธอและหลานชายอ็อตโต Frischสอบว่าผลของฮาห์นเป็นคนแรกที่ทดลองนิวเคลียร์ [34] [35]ในปี 1944 ฮาห์นได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีแม้จะมีความพยายามของ Hahn แต่ผลงานของ Meitner และ Frisch ก็ไม่เป็นที่รู้จัก(36)

ในปี 1950 การพัฒนาเครื่องเร่งอนุภาคและเครื่องตรวจจับอนุภาคที่ได้รับการปรับปรุงทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาผลกระทบของอะตอมที่เคลื่อนที่ด้วยพลังงานสูง [37]นิวตรอนและโปรตอนพบว่ามีฮาดรอนหรือคอมโพสิตของอนุภาคขนาดเล็กที่เรียกว่าควาร์ก แบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาคได้รับการพัฒนาเพื่อให้ห่างไกลที่ได้อธิบายประสบความสำเร็จในสมบัติของนิวเคลียสในแง่ของอนุภาคย่อยของอะตอมเหล่านี้และกองกำลังที่ควบคุมการปฏิสัมพันธ์ [38]

โครงสร้าง

อนุภาค

แม้ว่าคำว่าอะตอมเดิมแสดงอนุภาคที่ไม่สามารถตัดเป็นอนุภาคที่มีขนาดเล็กในการใช้งานทางวิทยาศาสตร์ที่ทันสมัยอะตอมประกอบด้วยต่างๆอนุภาค อนุภาคที่เป็นส่วนประกอบของอะตอมที่มีอิเล็กตรอนที่โปรตอนและนิวตรอน

อิเล็กตรอนมีมวลน้อยที่สุดของอนุภาคเหล่านี้ที่ 9.11 × 10 -31  กก.กับเชิงลบค่าไฟฟ้าและขนาดที่มีขนาดเล็กเกินไปที่จะวัดโดยใช้เทคนิคที่มีอยู่[39]เป็นอนุภาคที่เบาที่สุดที่มีมวลพักเป็นบวก จนกระทั่งมีการค้นพบมวลนิวทริโนภายใต้สภาวะปกติ อิเล็กตรอนจะถูกจับกับนิวเคลียสที่มีประจุบวกโดยแรงดึงดูดที่เกิดจากประจุไฟฟ้าตรงข้ามกัน หากอะตอมมีอิเล็กตรอนมากหรือน้อยกว่าเลขอะตอม อะตอมนั้นก็จะมีประจุลบหรือประจุบวกทั้งหมดตามลำดับ อะตอมคิดค่าบริการที่เรียกว่าไอออนอิเล็กตรอนเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 19 ส่วนใหญ่ต้องขอบคุณJJ Thomson ; ดูประวัติของฟิสิกส์ย่อยสำหรับรายละเอียด

โปรตอนมีประจุบวกและมีมวล 1,836 เท่าของอิเล็กตรอนที่ 1.6726 × 10 −27  กก . จำนวนโปรตอนในอะตอมจะถูกเรียกว่าเลขอะตอม เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด (1919) สังเกตว่าไนโตรเจนภายใต้การทิ้งระเบิดของอนุภาคแอลฟาจะปล่อยนิวเคลียสของไฮโดรเจนออกมา 1920 โดยเขาได้รับการยอมรับว่านิวเคลียสไฮโดรเจนเป็นอนุภาคที่แตกต่างกันภายในอะตอมและตั้งชื่อมันโปรตอน

นิวตรอนไม่มีประจุไฟฟ้าและมีมวลอิสระ 1,839 เท่าของมวลอิเล็กตรอนหรือ 1.6749 × 10 −27  กก . [40] [41]นิวตรอนเป็นที่หนักที่สุดในสามของอนุภาคที่เป็นส่วนประกอบ แต่มวลของพวกเขาสามารถลดลงได้โดยการใช้พลังงานนิวเคลียร์ที่มีผลผูกพัน นิวตรอนและโปรตอน (เรียกรวมกันว่านิวคลีออน ) มีขนาดใกล้เคียงกัน—ตามลำดับของ2.5 × 10 -15  ม. — แม้ว่า 'พื้นผิว' ของอนุภาคเหล่านี้จะไม่ได้กำหนดไว้อย่างชัดเจน [42]นิวตรอนที่ถูกค้นพบในปี 1932 โดยนักฟิสิกส์ภาษาอังกฤษJames Chadwick

ในรุ่นมาตรฐานของฟิสิกส์อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคมูลฐานอย่างแท้จริงโดยไม่มีโครงสร้างภายในขณะที่โปรตอนและนิวตรอนเป็นอนุภาคคอมโพสิตประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานเรียกว่าควาร์ก อะตอมมีควาร์กสองประเภท แต่ละชนิดมีประจุไฟฟ้าเป็นเศษส่วน โปรตอนประกอบด้วยอัพควาร์กสองตัว (แต่ละตัวมีประจุ +2/3) และดาวน์ควาร์กหนึ่งตัว (มีประจุเป็น −1/3). นิวตรอนประกอบด้วยอัพควาร์กหนึ่งตัวและดาวน์ควาร์กสองตัว ความแตกต่างนี้เป็นสาเหตุของความแตกต่างของมวลและประจุระหว่างอนุภาคทั้งสอง [43] [44]

ควาร์กถูกยึดเข้าด้วยกันโดยปฏิกิริยาที่รุนแรง (หรือแรงที่รุนแรง) ซึ่งเป็นสื่อกลางโดยกลูออในทางกลับกัน โปรตอนและนิวตรอนจะถูกยึดติดกันในนิวเคลียสโดยแรงนิวเคลียร์ซึ่งเป็นสารตกค้างของแรงรุนแรงที่มีคุณสมบัติช่วงที่แตกต่างกันบ้าง (ดูบทความเกี่ยวกับแรงนิวเคลียร์สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม) กลูออนเป็นสมาชิกของตระกูลเกจโบซอนซึ่งเป็นอนุภาคมูลฐานที่ทำหน้าที่ไกล่เกลี่ยกองกำลังทางกายภาพ [43] [44]

นิวเคลียส

ปกพลังงานที่จำเป็นสำหรับการ nucleon หนีนิวเคลียสสำหรับไอโซโทปต่างๆ

ทั้งหมดโปรตอนและนิวตรอนที่ถูกผูกไว้ในอะตอมทำขึ้นเล็ก ๆนิวเคลียสและถูกเรียกว่านิวคลีออ รัศมีของนิวเคลียสมีค่าประมาณเท่ากับ femtometresโดยที่คือจำนวนนิวคลีออนทั้งหมด [45]ซึ่งน้อยกว่ารัศมีของอะตอมมาก ซึ่งอยู่ที่ 10 5  fm นิวคลีออจะผูกพันกันโดยที่มีศักยภาพที่น่าสนใจระยะสั้นอยู่ในช่วงที่เรียกว่าแรงเหลือ ที่ระยะทางน้อยกว่า 2.5 fm แรงนี้จะมีพลังมากกว่าแรงไฟฟ้าสถิตที่ทำให้โปรตอนที่มีประจุบวกผลักกัน [46]

อะตอมของเดียวกันองค์ประกอบมีจำนวนเท่ากันของโปรตอนเรียกว่าเลขอะตอมภายในองค์ประกอบเดียว จำนวนนิวตรอนอาจแตกต่างกัน โดยกำหนดไอโซโทปของธาตุนั้น จำนวนโปรตอนและนิวตรอนทั้งหมดเป็นตัวกำหนดนิวไคลด์ จำนวนนิวตรอนที่สัมพันธ์กับโปรตอนเป็นตัวกำหนดความเสถียรของนิวเคลียส โดยไอโซโทปบางชนิดจะสลายตัวด้วยกัมมันตภาพรังสี[47]

โปรตอน อิเล็กตรอน และนิวตรอน จัดเป็นเฟอร์มิออน Fermions ปฏิบัติตามหลักการกีดกันของ Pauliซึ่งห้ามไม่ให้เฟอร์มิออนที่เหมือนกันเช่น โปรตอนหลายตัว ครอบครองสถานะควอนตัมเดียวกันในเวลาเดียวกัน ดังนั้น โปรตอนทุกตัวในนิวเคลียสต้องมีสถานะควอนตัมที่แตกต่างจากโปรตอนอื่นๆ ทั้งหมด และเช่นเดียวกันกับนิวตรอนทั้งหมดของนิวเคลียสและอิเล็กตรอนทั้งหมดของเมฆอิเล็กตรอน[48]

นิวเคลียสที่มีจำนวนโปรตอนแตกต่างจากนิวตรอนอาจลดลงสู่สถานะพลังงานที่ต่ำกว่าผ่านการสลายกัมมันตภาพรังสีที่ทำให้จำนวนโปรตอนและนิวตรอนใกล้เคียงกันมากขึ้น ผลที่ได้คือ อะตอมที่มีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนตรงกันจะมีเสถียรภาพมากขึ้นต่อการสลายตัว แต่ด้วยจำนวนอะตอมที่เพิ่มขึ้น การผลักกันของโปรตอนจึงต้องการสัดส่วนของนิวตรอนที่เพิ่มขึ้นเพื่อรักษาเสถียรภาพของนิวเคลียส [48]

ภาพประกอบของกระบวนการหลอมรวมนิวเคลียร์ที่สร้างนิวเคลียสดิวเทอเรียมซึ่งประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนจากโปรตอนสองตัว โพซิตรอน (E + ) โครงสร้างปฏิสสารอิเล็กตรอนถูกปล่อยออกมาพร้อมกับอิเล็กตรอนนิวตริโน

The number of protons and neutrons in the atomic nucleus can be modified, although this can require very high energies because of the strong force. Nuclear fusion occurs when multiple atomic particles join to form a heavier nucleus, such as through the energetic collision of two nuclei. For example, at the core of the Sun protons require energies of 3 to 10 keV to overcome their mutual repulsion—the coulomb barrier—and fuse together into a single nucleus.[49] Nuclear fissionเป็นกระบวนการที่ตรงกันข้าม ทำให้นิวเคลียสแยกออกเป็นสองนิวเคลียสที่เล็กกว่า—โดยปกติผ่านการสลายกัมมันตภาพรังสี นิวเคลียสสามารถแก้ไขได้ด้วยการทิ้งระเบิดด้วยอนุภาคหรือโฟตอนที่มีพลังงานสูง หากสิ่งนี้เปลี่ยนจำนวนโปรตอนในนิวเคลียส อะตอมจะเปลี่ยนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่ต่างกัน [50] [51]

หากมวลของนิวเคลียสหลังปฏิกิริยาฟิวชันมีค่าน้อยกว่าผลรวมของมวลของอนุภาคที่แยกจากกัน ความแตกต่างระหว่างค่าทั้งสองนี้สามารถปล่อยออกมาเป็นพลังงานที่ใช้งานได้ (เช่นรังสีแกมมาหรือพลังงานจลน์ ของอนุภาคบีตา ) ตามที่อธิบายไว้โดยAlbert Einstein 's เท่าเทียมมวลพลังงานสูตร, ที่ไหน คือการสูญเสียมวลและ เป็นความเร็วของแสง การขาดดุลนี้เป็นส่วนหนึ่งของพลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียสใหม่ และเป็นการสูญเสียพลังงานที่ไม่สามารถกู้คืนได้ซึ่งทำให้อนุภาคที่ถูกหลอมรวมยังคงอยู่ในสถานะที่ต้องใช้พลังงานนี้ในการแยกออก [52]

The fusion of two nuclei that create larger nuclei with lower atomic numbers than iron and nickel—a total nucleon number of about 60—is usually an exothermic process that releases more energy than is required to bring them together.[53] It is this energy-releasing process that makes nuclear fusion in stars a self-sustaining reaction. For heavier nuclei, the binding energy per nucleon in the nucleus begins to decrease. That means fusion processes producing nuclei that have atomic numbers higher than about 26, and atomic masses higher than about 60, is an endothermic process. นิวเคลียสที่มีมวลมากกว่าเหล่านี้ไม่สามารถเกิดปฏิกิริยาฟิวชันที่สร้างพลังงานซึ่งสามารถรักษาสมดุลอุทกสถิตของดาวได้ [48]

เมฆอิเล็กตรอน

ดีที่อาจเกิดขึ้นแสดงให้เห็นตามกลศาสตร์คลาสสิก , พลังงานขั้นต่ำV ( x ) ที่จำเป็นในการเข้าถึงแต่ละตำแหน่งx คลาสสิก, อนุภาคมีพลังงานEเป็นข้อ จำกัด ในช่วงของตำแหน่งระหว่างx 1และx 2

อิเล็กตรอนในอะตอมจะดึงดูดให้โปรตอนในนิวเคลียสโดยแรงแม่เหล็กไฟฟ้าแรงนี้จับอิเล็กตรอนภายในบ่อน้ำศักย์ไฟฟ้าสถิตที่ล้อมรอบนิวเคลียสที่เล็กกว่า ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานภายนอกเพื่อให้อิเล็กตรอนหลบหนี ยิ่งอิเล็กตรอนอยู่ใกล้นิวเคลียส แรงดึงดูดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นอิเล็กตรอนที่ถูกผูกไว้ใกล้กับจุดศูนย์กลางของหลุมที่มีศักยภาพจึงต้องการพลังงานในการหลบหนีมากกว่าอิเล็กตรอนที่แยกตัวออกจากกันมากขึ้น

อิเล็กตรอนเช่นอนุภาคอื่น ๆ ที่มีคุณสมบัติของทั้งสองอนุภาคและคลื่นเมฆอิเล็กตรอนเป็นบริเวณภายในหลุมศักย์ไฟฟ้า ซึ่งอิเล็กตรอนแต่ละตัวก่อให้เกิดคลื่นนิ่งสามมิติชนิดหนึ่งซึ่งเป็นรูปคลื่นที่ไม่เคลื่อนที่สัมพันธ์กับนิวเคลียส พฤติกรรมนี้กำหนดโดยอะตอมออร์บิทัลซึ่งเป็นฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ที่กำหนดลักษณะความน่าจะเป็นที่อิเล็กตรอนจะอยู่ที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งเมื่อวัดตำแหน่ง[54]มีเพียงชุดออร์บิทัลที่ไม่ต่อเนื่อง (หรือเชิงปริมาณ ) รอบนิวเคลียส เนื่องจากรูปแบบคลื่นอื่นๆ ที่เป็นไปได้จะสลายตัวอย่างรวดเร็วในรูปแบบที่เสถียรกว่า[55]ออร์บิทัลสามารถมีโครงสร้างวงแหวนหรือโหนดได้ตั้งแต่หนึ่งโครงสร้างขึ้นไป และมีขนาด รูปร่าง และการวางแนวต่างกัน [56]

มุมมอง 3 มิติของออร์บิทัลคล้ายไฮโดรเจนบางออร์บิทัลซึ่งแสดงความหนาแน่นของความน่าจะเป็นและเฟส ( ไม่แสดงg orbitals ขึ้นไป)

การโคจรของอะตอมแต่ละอันสอดคล้องกับระดับพลังงานเฉพาะของอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนสามารถเปลี่ยนสถานะเป็นระดับพลังงานที่สูงขึ้นได้โดยการดูดซับโฟตอนด้วยพลังงานที่เพียงพอเพื่อเพิ่มสถานะควอนตัมใหม่ ในทำนองเดียวกัน ผ่านการปล่อยตามธรรมชาติอิเล็กตรอนในสถานะพลังงานที่สูงขึ้นสามารถตกสู่สถานะพลังงานที่ต่ำกว่าในขณะที่แผ่พลังงานส่วนเกินออกมาเป็นโฟตอน เหล่านี้ค่าพลังงานลักษณะที่กำหนดโดยความแตกต่างในพลังงานของรัฐควอนตัมที่มีความรับผิดชอบสำหรับเส้นสเปกตรัมของอะตอม [55]

ปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการขจัดหรือเพิ่มอิเล็กตรอน— พลังงานการจับอิเล็กตรอน —น้อยกว่าพลังงานจับของนิวคลีออนมาก ตัวอย่างเช่น ต้องการเพียง 13.6 eV เพื่อดึงอิเล็กตรอนที่สถานะพื้นดินออกจากอะตอมไฮโดรเจน[57]เทียบกับ 2.23  ล้าน eV สำหรับการแยกนิวเคลียสดิวเทอเรียม[58]อะตอมจะเป็นกลางทางไฟฟ้าหากมีโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากัน อะตอมที่มีการขาดดุลหรืออิเล็กตรอนส่วนเกินเรียกว่าไอออน . อิเล็กตรอนที่อยู่ห่างจากนิวเคลียสมากที่สุดอาจถูกถ่ายโอนไปยังอะตอมอื่นที่อยู่ใกล้เคียงหรือใช้ร่วมกันระหว่างอะตอม ด้วยกลไกนี้ อะตอมจึงสามารถพันธบัตรเข้าไปในโมเลกุลและประเภทอื่น ๆ ของสารประกอบทางเคมีเช่นอิออนและโควาเลนต์เครือข่ายผลึก [59]

คุณสมบัติ

สมบัติทางนิวเคลียร์

โดยความหมายใด ๆ สองอะตอมที่มีจำนวนที่เหมือนกันของโปรตอนในนิวเคลียสของพวกเขาอยู่ในที่เดียวกันองค์ประกอบทางเคมีอะตอมที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากันแต่จำนวนนิวตรอนต่างกันเป็นไอโซโทปที่แตกต่างกันของธาตุเดียวกัน ตัวอย่างเช่น อะตอมของไฮโดรเจนทั้งหมดยอมรับโปรตอนเพียงตัวเดียว แต่มีไอโซโทปโดยไม่มีนิวตรอน ( ไฮโดรเจน-1ซึ่งเป็นรูปแบบที่พบบ่อยที่สุด[60]เรียกอีกอย่างว่าโปรเทียม) หนึ่งนิวตรอน ( ดิวเทอเรียม ) สองนิวตรอน ( ทริเทียม ) และอื่นๆ กว่าสองนิวตรอนธาตุที่รู้จักสร้างชุดของเลขอะตอม ตั้งแต่ไฮโดรเจนที่มีโปรตอนเดี่ยวไปจนถึงโอกาเนสสันที่มี 118 โปรตอน.[61] All known isotopes of elements with atomic numbers greater than 82 are radioactive, although the radioactivity of element 83 (bismuth) is so slight as to be practically negligible.[62][63]

เกี่ยวกับ 339 นิวไคลด์เกิดขึ้นตามธรรมชาติบนโลก , [64]ซึ่ง 252 (ประมาณ 74%) ยังไม่ได้รับการปฏิบัติที่จะสลายตัวและถูกเรียกว่า " ไอโซโทป " มีเพียง 90 นิวไคลด์เท่านั้นที่มีความเสถียรทางทฤษฎีในขณะที่อีก 162 นิวไคลด์ (ซึ่งรวมเป็น 252) ไม่ได้ถูกสังเกตเห็นว่าสลายตัว แม้ว่าในทางทฤษฎีแล้วมันเป็นไปได้อย่างกระฉับกระเฉง สิ่งเหล่านี้จัดอย่างเป็นทางการว่า "เสถียร" เพิ่มอีก 34 นิวไคลด์กัมมันตรังสีมีครึ่งชีวิตนานกว่า 100 ล้านปีและมีระยะยาวอยู่ในพอที่จะมีรับในปัจจุบันมาตั้งแต่เกิดของระบบสุริยะคอลเลกชั่นของนิวไคลด์ 286 ตัวนี้เรียกว่านิวไคลด์ดึกดำบรรพ์. สุดท้าย เป็นที่ทราบกันว่านิวไคลด์อายุสั้นอีก 53 ตัวเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น ผลิตภัณฑ์ลูกของการสลายตัวของนิวไคลด์ยุคแรก (เช่นเรเดียมจากยูเรเนียม ) หรือเป็นผลจากกระบวนการพลังงานตามธรรมชาติบนโลก เช่น การทิ้งระเบิดของรังสีคอสมิก (เช่น คาร์บอน) -14). [65] [หมายเหตุ 1]

สำหรับองค์ประกอบทางเคมี 80 ชนิดมีไอโซโทปเสถียรอย่างน้อยหนึ่งตัว ตามกฎแล้ว มีไอโซโทปเสถียรเพียงไม่กี่ตัวสำหรับแต่ละองค์ประกอบเหล่านี้ ค่าเฉลี่ยคือ 3.2 ไอโซโทปที่เสถียรต่อองค์ประกอบ ยี่สิบหกองค์ประกอบมีเพียงไอโซโทปเดียวในขณะที่จำนวนมากที่สุดของเสถียรภาพไอโซโทปสังเกตองค์ประกอบใด ๆ เป็นสิบสำหรับองค์ประกอบดีบุกองค์ประกอบ43 , 61และองค์ประกอบทั้งหมดที่มีหมายเลข83หรือสูงกว่านั้นไม่มีไอโซโทปที่เสถียร[66] : 1–12 

ความคงตัวของไอโซโทปได้รับผลกระทบจากอัตราส่วนของโปรตอนต่อนิวตรอน และการมีอยู่ของ "ตัวเลขมหัศจรรย์" บางอย่างของนิวตรอนหรือโปรตอนซึ่งเป็นตัวแทนของเปลือกควอนตัมแบบปิดและแบบเติม เปลือกควอนตัมเหล่านี้สอดคล้องกับชุดของระดับพลังงานภายในแบบจำลองเปลือกของนิวเคลียส เปลือกที่เติมเข้าไป เช่น เปลือกที่เติมด้วยโปรตอน 50 ตัวสำหรับดีบุก ให้ความเสถียรที่ผิดปกติบนนิวไคลด์ ของ 252 ที่รู้จักกันไอโซโทปเสถียรเพียงสี่มีทั้งเลขคี่ของโปรตอนและเลขคี่ของนิวตรอน: ไฮโดรเจน 2 ( ดิวทีเรียม ), ลิเธียม 6 , โบรอน-10และไนโตรเจน-14. นอกจากนี้ยังมีเพียงสี่ธรรมชาติที่เกิดขึ้นกัมมันตรังสีไอโซโทปคี่คี่มีครึ่งชีวิตกว่าพันล้านปีโพแทสเซียม-40 , วานาเดียม-50 , แลนทานัม-138และแทนทาลัม-180m นิวเคลียสคี่คี่ส่วนใหญ่มีความไม่แน่นอนอย่างมากเกี่ยวกับการสลายตัวของเบต้าเพราะสลายผลิตภัณฑ์ที่มีแม้ได้และมีความผูกพันจึงมากขึ้นอย่างมากเนื่องจากผลกระทบการจับคู่นิวเคลียร์ [67]

มวล

มวลอะตอมส่วนใหญ่มาจากโปรตอนและนิวตรอนที่ประกอบเป็นอะตอม จำนวนทั้งหมดของอนุภาคเหล่านี้ (เรียกว่า "นิวคลีออน") ในอะตอมที่กำหนดเรียกว่าเลขมวล . เป็นจำนวนเต็มบวกและไม่มีมิติ (แทนที่จะมีมิติของมวล) เพราะมันแสดงถึงการนับ ตัวอย่างการใช้เลขมวลคือ "คาร์บอน-12" ซึ่งมี 12 นิวคลีออน (หกโปรตอนและหกนิวตรอน)

มวลที่แท้จริงของอะตอมที่อยู่นิ่งมักแสดงเป็นดัลตัน (Da) หรือเรียกอีกอย่างว่าหน่วยมวลอะตอมรวม (u) หน่วยนี้ถูกกำหนดให้เป็นหนึ่งในสิบสองของมวลของอะตอมที่เป็นกลางของคาร์บอน -12ซึ่งมีค่าประมาณ1.66 × 10 −27  กก . [68] ไฮโดรเจน-1 (ไอโซโทปที่เบาที่สุดของไฮโดรเจนซึ่งเป็นนิวไคลด์ที่มีมวลน้อยที่สุดด้วย) มีน้ำหนักอะตอมเท่ากับ 1.007825 Da [69]ค่าของจำนวนนี้จะถูกเรียกว่ามวลอะตอม อะตอมที่กำหนดมีมวลอะตอมประมาณเท่ากับ (ภายใน 1%) ของมวลอะตอมคูณหน่วยมวลอะตอม (เช่น มวลของไนโตรเจน -14 ประมาณ 14 Da) แต่ตัวเลขนี้จะไม่เป็นจำนวนเต็มทุกประการ ยกเว้น ( ตามคำจำกัดความ) ในกรณีของคาร์บอน-12 [70]อะตอมเสถียรที่หนักที่สุดคือตะกั่ว-208, [62]ด้วยมวล207.976 6521  ดา . [71]

เนื่องจากแม้แต่อะตอมที่มีมวลมากที่สุดก็ยังเบาเกินกว่าจะรับมือได้โดยตรง นักเคมีจึงใช้หน่วยของโมลแทน อะตอมของธาตุหนึ่งโมลจะมีจำนวนอะตอมเท่ากันเสมอ (ประมาณ6.022 × 10 23 ). ตัวเลขนี้ถูกเลือกเพื่อที่ว่าถ้าองค์ประกอบมีมวลอะตอมเท่ากับ 1 u โมลของอะตอมของธาตุนั้นจะมีมวลใกล้เคียงกับหนึ่งกรัม เนื่องจากคำจำกัดความของหน่วยมวลอะตอมแบบรวมเป็นหนึ่ง อะตอมของคาร์บอน-12 แต่ละอะตอมจึงมีมวลอะตอมเท่ากับ 12 Da ดังนั้นอะตอมของคาร์บอน-12 หนึ่งโมลจึงมีน้ำหนัก 0.012 กิโลกรัมพอดี [68]

รูปร่างและขนาด

อะตอมขาดเขตแดนด้านนอกที่ดีที่กำหนดดังนั้นขนาดของพวกเขามักจะมีคำอธิบายในแง่ของรัศมีอะตอมนี่คือการวัดระยะทางที่เมฆอิเล็กตรอนขยายออกจากนิวเคลียส[72]สิ่งนี้ถือว่าอะตอมมีรูปทรงกลม ซึ่งเชื่อฟังเฉพาะอะตอมในสุญญากาศหรือในที่ว่าง รัศมีอะตอมอาจจะมาจากระยะทางระหว่างสองนิวเคลียสเมื่อสองอะตอมจะเข้าร่วมในพันธะเคมีรัศมีจะแปรผันตามตำแหน่งของอะตอมในแผนภูมิอะตอม ประเภทของพันธะเคมี จำนวนของอะตอมใกล้เคียง ( หมายเลขประสานงาน ) และคุณสมบัติทางกลของควอนตัมที่เรียกว่าสปิ[73]บนตารางธาตุของธาตุ ขนาดอะตอมมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเมื่อเลื่อนลงคอลัมน์ แต่ลดลงเมื่อเคลื่อนที่ข้ามแถว (ซ้ายไปขวา) [74]ดังนั้น อะตอมที่เล็กที่สุดคือฮีเลียมที่มีรัศมี 32  น.ในขณะที่อะตอมที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งคือซีเซียมเวลา 225 น. [75]

เมื่ออยู่ภายใต้กองกำลังภายนอกเช่นสนามไฟฟ้ารูปร่างของอะตอมอาจเบี่ยงเบนไปจากความสมมาตรทรงกลมการเสียรูปขึ้นอยู่กับขนาดของสนามและประเภทการโคจรของอิเล็กตรอนเปลือกนอก ดังที่แสดงโดยการพิจารณาตามทฤษฎีกลุ่มอาจมีการเบี่ยงเบนของทรงกลมเช่นในผลึกซึ่งสนามไฟฟ้าผลึกขนาดใหญ่อาจเกิดขึ้นที่ไซต์ขัดแตะที่มีความสมมาตรต่ำ[76] [77]มีการแสดงการเปลี่ยนรูปวงรีที่มีนัยสำคัญสำหรับไอออนกำมะถัน[78]และไอออนของchalcogen [79]ในสารประกอบประเภท ไพไรต์

ขนาดอะตอมเป็นพันครั้งมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสง (400-700  นาโนเมตร ) เพื่อให้พวกเขาไม่สามารถดูได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์แม้ว่าแต่ละอะตอมสามารถสังเกตได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อุโมงค์ เพื่อให้เห็นภาพความละเอียดอ่อนของอะตอม ให้พิจารณาว่าเส้นผมของมนุษย์โดยทั่วไปมีความกว้างประมาณ 1 ล้านอะตอมของคาร์บอน [80]น้ำหนึ่งหยดมีประมาณ 2  พันล้านล้าน (2 × 10 21 ) อะตอมของออกซิเจนและสองเท่าของจำนวนอะตอมของไฮโดรเจน [81]เดียวกะรัต เพชรกับมวลของ2 × 10 -4  กก.มีประมาณ 10 sextillion (10 22 ) อะตอมของคาร์บอน [หมายเหตุ 2]หากแอปเปิลถูกขยายให้มีขนาดเท่าโลก อะตอมในแอปเปิลจะมีขนาดประมาณแอปเปิลดั้งเดิม [82]

การสลายตัวของสารกัมมันตรังสี

แผนภาพนี้แสดงครึ่งชีวิต (T ½ ) ของไอโซโทปต่างๆ ที่มีโปรตอน Z และ N นิวตรอน

ทุกธาตุมีไอโซโทปตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปที่มีนิวเคลียสที่ไม่เสถียรซึ่งมีการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี ทำให้นิวเคลียสปล่อยอนุภาคหรือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า กัมมันตภาพรังสีอาจเกิดขึ้นได้เมื่อรัศมีของนิวเคลียสมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับรัศมีของแรงแรง ซึ่งกระทำในระยะทางที่ 1 fm เท่านั้น [83]

รูปแบบการสลายกัมมันตภาพรังสีที่พบบ่อยที่สุดคือ: [84] [85]

  • การสลายตัวของอัลฟ่า : กระบวนการนี้เกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสปล่อยอนุภาคแอลฟาซึ่งเป็นนิวเคลียสของฮีเลียมที่ประกอบด้วยโปรตอนสองตัวและนิวตรอนสองตัว ผลมาจากการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เป็นองค์ประกอบใหม่ที่มีต่ำกว่าเลขอะตอม
  • การสลายตัวของบีตา (และการดักจับอิเล็กตรอน ): กระบวนการเหล่านี้ควบคุมโดยแรงอ่อนและเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของนิวตรอนเป็นโปรตอน หรือโปรตอนเป็นนิวตรอน การเปลี่ยนแปลงของนิวตรอนเป็นโปรตอนจะมาพร้อมกับการปล่อยอิเล็กตรอนและแอนตินิวตริโนในขณะที่การเปลี่ยนแปลงของโปรตอนเป็นนิวตรอน (ยกเว้นในการดักจับอิเล็กตรอน) ทำให้เกิดการปล่อยโพซิตรอนและนิวตริโน. การปล่อยอิเล็กตรอนหรือโพซิตรอนเรียกว่าอนุภาคบีตา การสลายตัวของเบต้าจะเพิ่มหรือลดเลขอะตอมของนิวเคลียสทีละหนึ่ง การดักจับอิเล็กตรอนเป็นเรื่องปกติธรรมดามากกว่าการปล่อยโพซิตรอน เนื่องจากต้องใช้พลังงานน้อยกว่า ในการสลายตัวประเภทนี้ อิเล็กตรอนจะถูกดูดกลืนโดยนิวเคลียส แทนที่จะเป็นโพซิตรอนที่ปล่อยออกมาจากนิวเคลียส นิวตริโนยังคงถูกปล่อยออกมาในกระบวนการนี้ และโปรตอนจะเปลี่ยนเป็นนิวตรอน
  • การสลายตัวของแกมมา : กระบวนการนี้เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงในระดับพลังงานของนิวเคลียสเป็นสถานะที่ต่ำกว่า ส่งผลให้เกิดการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า สภาวะตื่นเต้นของนิวเคลียสซึ่งส่งผลให้เกิดการแผ่รังสีแกมมามักเกิดขึ้นหลังจากการปล่อยอนุภาคแอลฟาหรือบีตา ดังนั้น การสลายตัวของแกมมามักจะตามหลังการสลายตัวของอัลฟาหรือเบตา

อื่น ๆ ชนิดที่หายากมากขึ้นจากการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีได้แก่ ขับนิวตรอนหรือโปรตอนหรือกลุ่มของนิวคลีออจากนิวเคลียสหรือมากกว่าหนึ่งอนุภาคบีตาแอนะล็อกของการปล่อยแกมมาซึ่งทำให้นิวเคลียสที่ถูกกระตุ้นสูญเสียพลังงานในลักษณะที่ต่างออกไป คือการแปลงภายในซึ่งเป็นกระบวนการที่สร้างอิเล็กตรอนความเร็วสูงที่ไม่ใช่รังสีบีตา ตามด้วยการผลิตโฟตอนพลังงานสูงที่ไม่ใช่รังสีแกมมา นิวเคลียสขนาดใหญ่ไม่กี่ระเบิดออกเป็นสองหรือมากกว่าชิ้นส่วนการเรียกเก็บเงินที่แตกต่างกันของมวลชนบวกหลายนิวตรอนในการสลายตัวที่เรียกว่าธรรมชาตินิวเคลียร์

Each radioactive isotope has a characteristic decay time period—the half-life—that is determined by the amount of time needed for half of a sample to decay. This is an exponential decay process that steadily decreases the proportion of the remaining isotope by 50% every half-life. Hence after two half-lives have passed only 25% of the isotope is present, and so forth.[83]

Magnetic moment

Elementary particles possess an intrinsic quantum mechanical property known as spin. This is analogous to the angular momentum of an object that is spinning around its center of mass, although strictly speaking these particles are believed to be point-like and cannot be said to be rotating. Spin is measured in units of the reduced Planck constant (ħ), with electrons, protons and neutrons all having spin ½ ħ, or "spin-½". In an atom, electrons in motion around the nucleus possess orbital angular momentum in addition to their spin, while the nucleus itself possesses angular momentum due to its nuclear spin.[86]

สนามแม่เหล็กที่ผลิตโดยอะตอมของมันขณะแม่เหล็ก -is กำหนดโดยรูปแบบต่าง ๆ เหล่านี้โมเมนตัมเชิงมุมเพียงเป็นวัตถุที่เรียกเก็บเงินหมุนคลาสสิกผลิตสนามแม่เหล็ก แต่ผลงานที่โดดเด่นที่สุดมาจากอิเล็กตรอนหมุน เนื่องจากธรรมชาติของอิเล็กตรอนจะปฏิบัติตามหลักการกีดกันของ Pauliซึ่งไม่พบอิเล็กตรอนสองตัวในสถานะควอนตัมเดียวกันอิเล็กตรอนที่ถูกผูกมัดจะจับคู่กันและกัน โดยที่สมาชิกตัวหนึ่งของแต่ละคู่อยู่ในสถานะหมุนขึ้นและอีกตัวอยู่ในสถานะหมุน ตรงกันข้ามให้หมุนลง ดังนั้นสปินเหล่านี้จะหักล้างซึ่งกันและกัน ลดโมเมนต์ไดโพลแม่เหล็กทั้งหมดเป็นศูนย์ในอะตอมบางตัวที่มีจำนวนอิเล็กตรอนเท่ากัน[87]

ในองค์ประกอบที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกเช่น เหล็ก โคบอลต์ และนิกเกิล จำนวนอิเล็กตรอนที่คี่จะนำไปสู่อิเล็กตรอนที่ไม่คู่กันและโมเมนต์แม่เหล็กโดยรวมสุทธิ orbitals ของอะตอมเพื่อนบ้านทับซ้อนและพลังงานที่ต่ำกว่าจะประสบความสำเร็จเมื่อสปินของอิเล็กตรอน unpaired จะสอดคล้องกับแต่ละอื่น ๆ เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเองที่รู้จักกันเป็นปฏิสัมพันธ์แลกเปลี่ยนเมื่อโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมเฟอร์โรแมกเนติกเรียงต่อกัน วัสดุสามารถสร้างสนามมหภาคที่วัดได้วัสดุพาราแมกเนติกมีอะตอมที่มีโมเมนต์แม่เหล็กซึ่งเรียงตัวกันในทิศทางแบบสุ่มเมื่อไม่มีสนามแม่เหล็ก แต่โมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมแต่ละตัวจะเรียงกันต่อหน้าสนาม[87] [88]

นิวเคลียสของอะตอมจะไม่หมุนเมื่อมีเลขคู่ของนิวตรอนและโปรตอน แต่สำหรับกรณีอื่นๆ ของเลขคี่ นิวเคลียสอาจมีการหมุน โดยปกตินิวเคลียสที่มีการหมุนจะจัดเรียงในทิศทางแบบสุ่มเนื่องจากสมดุลทางความร้อนแต่สำหรับองค์ประกอบบางอย่าง (เช่นซีนอน-129 ) เป็นไปได้ที่จะโพลาไรซ์ในสัดส่วนที่มีนัยสำคัญของสถานะการหมุนของนิวเคลียร์เพื่อให้พวกมันอยู่ในแนวเดียวกัน—เงื่อนไข เรียกว่าไฮเปอร์โพลาไรเซชัน นี้มีการใช้งานที่สำคัญในการถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็ก [89] [90]

ระดับพลังงาน

ระดับพลังงานของอิเล็กตรอนเหล่านี้ (ไม่ถึงมาตราส่วน) เพียงพอสำหรับสถานะพื้นดินของอะตอมจนถึงแคดเมียม (5s 2 4d 10 ) โดยรวม อย่าลืมว่าแม้แต่ด้านบนของไดอะแกรมก็ยังต่ำกว่าสถานะอิเล็กตรอนที่ไม่ผูกมัด

พลังงานที่มีศักยภาพของอิเล็กตรอนในอะตอมเป็นเชิงลบเมื่อเทียบกับเมื่อระยะห่างจากนิวเคลียสไปที่อินฟินิตี้ ; การพึ่งพาตำแหน่งของอิเล็กตรอนไปถึงจุดต่ำสุดภายในนิวเคลียสโดยประมาณในสัดส่วนผกผันกับระยะทาง ในรูปแบบควอนตัมกลอิเล็กตรอนที่ถูกผูกไว้สามารถครอบครองเพียงชุดของรัฐศูนย์กลางในนิวเคลียสและรัฐแต่ละสอดคล้องกับการที่เฉพาะเจาะจงระดับพลังงาน ; ดูสมการชโรดิงเงอร์ที่ไม่ขึ้นกับเวลาสำหรับคำอธิบายเชิงทฤษฎี ระดับพลังงานสามารถวัดได้จากปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการแยกออกอิเล็กตรอนจากอะตอม และมักจะได้รับในหน่วยของอิเล็กตรอนโวลต์ (eV) สถานะพลังงานต่ำสุดของอิเล็กตรอนที่ถูกผูกไว้เรียกว่าสถานะกราวด์ กล่าวคือสถานะนิ่งในขณะที่การเปลี่ยนอิเล็กตรอนไปยังระดับที่สูงกว่าจะส่งผลให้เกิดสถานะตื่นเต้น[91]พลังงานของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นพร้อมกับnเนื่องจากระยะทาง (เฉลี่ย) ไปยังนิวเคลียสเพิ่มขึ้น การพึ่งพาพลังงานบนไม่ได้เกิดจากศักย์ไฟฟ้าสถิตของนิวเคลียส แต่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กตรอน

เพื่อให้อิเล็กตรอนเปลี่ยนสถานะระหว่างสองสถานะที่แตกต่างกันเช่นสถานะพื้นดินเป็นสถานะตื่นเต้นครั้งแรกจะต้องดูดซับหรือปล่อยโฟตอนด้วยพลังงานที่ตรงกับความต่างของพลังงานศักย์ของระดับเหล่านั้น ตามแบบจำลองของNiels Bohrสิ่งที่สามารถระบุได้อย่างแม่นยำ คำนวณโดยสมการชโรดิงเงอร์ อิเล็กตรอนกระโดดไปมาระหว่างออร์บิทัลในลักษณะคล้ายอนุภาค ตัวอย่างเช่น ถ้าโฟตอนตัวเดียวกระทบอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวจะเปลี่ยนสถานะเพื่อตอบสนองต่อโฟตอน ดูElectron คุณสมบัติ

พลังงานของโฟตอนที่ปล่อยออกมาเป็นสัดส่วนของความถี่เหล่านี้จึงระดับพลังงานที่เฉพาะเจาะจงปรากฏเป็นวงดนตรีที่แตกต่างกันในสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า [92]แต่ละองค์ประกอบมีลักษณะสเปกตรัมที่สามารถขึ้นอยู่กับประจุนิวเคลียร์ เปลือกย่อยที่เต็มไปด้วยอิเล็กตรอน ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างอิเล็กตรอนและปัจจัยอื่นๆ [93]

ตัวอย่างเส้นดูดกลืนในสเปกตรัม

เมื่อสเปกตรัมพลังงานต่อเนื่องถูกส่งผ่านก๊าซหรือพลาสมา โฟตอนบางส่วนจะถูกดูดซับโดยอะตอม ทำให้อิเล็กตรอนเปลี่ยนระดับพลังงานของพวกมัน อิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นซึ่งยังคงจับกับอะตอมของพวกมันจะปล่อยพลังงานนี้ออกมาเป็นโฟตอนโดยธรรมชาติ โดยเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่สุ่มเสี่ยง และตกกลับไปสู่ระดับพลังงานที่ต่ำลง ดังนั้นอะตอมจึงมีพฤติกรรมเหมือนตัวกรองที่สร้างแถบการดูดกลืนความมืดในพลังงานที่ส่งออก (ผู้สังเกตดูอะตอมจากมุมมองที่ไม่รวมสเปกตรัมต่อเนื่องในพื้นหลัง แต่กลับเห็นชุดของเส้นการแผ่รังสีจากโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากอะตอม) การวัดสเปกโตรสโกปีของความแข็งแรงและความกว้างของเส้นสเปกตรัมของอะตอมอนุญาตให้กำหนดองค์ประกอบและคุณสมบัติทางกายภาพของสารได้ [94]

การตรวจสอบเส้นสเปกตรัมอย่างใกล้ชิดพบว่าบางส่วนแสดงการแยกโครงสร้างที่ดี สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากcouplingของspin-orbitซึ่งเป็นปฏิสัมพันธ์ระหว่างการหมุนและการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนชั้นนอกสุด [95]เมื่ออะตอมอยู่ในสนามแม่เหล็กภายนอก เส้นสเปกตรัมจะแบ่งออกเป็นสามส่วนหรือมากกว่านั้น ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าผล Zeeman สิ่งนี้เกิดจากปฏิกิริยาของสนามแม่เหล็กกับโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมและอิเล็กตรอน อะตอมบางตัวสามารถมีอิเล็กตรอนได้หลายแบบ with the same energy level, which thus appear as a single spectral line. The interaction of the magnetic field with the atom shifts these electron configurations to slightly different energy levels, resulting in multiple spectral lines.[96] The presence of an external electric field can cause a comparable splitting and shifting of spectral lines by modifying the electron energy levels, a phenomenon called the Stark effect.[97]

ถ้าอิเล็กตรอนที่ถูกผูกมัดอยู่ในสถานะตื่นเต้น โฟตอนที่มีปฏิสัมพันธ์กับพลังงานที่เหมาะสมสามารถกระตุ้นการปล่อยโฟตอนด้วยระดับพลังงานที่ตรงกัน เพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้น อิเล็กตรอนจะต้องตกสู่สถานะพลังงานที่ต่ำกว่าซึ่งมีความแตกต่างของพลังงานที่ตรงกับพลังงานของโฟตอนที่มีปฏิสัมพันธ์ โฟตอนที่ปล่อยออกมาและโฟตอนที่มีปฏิสัมพันธ์จะเคลื่อนที่ไปในแนวขนานและด้วยเฟสที่ตรงกัน นั่นคือรูปแบบคลื่นของโฟตอนทั้งสองจะซิงโครไนซ์ คุณสมบัติทางกายภาพนี้ใช้ในการผลิตเลเซอร์ซึ่งสามารถปล่อยลำแสงพลังงานแสงที่สอดคล้องกันในย่านความถี่แคบ [98]

วาเลนซ์และพฤติกรรมพันธะ

วาเลนซีเป็นพลังรวมขององค์ประกอบ ถูกกำหนดโดยจำนวนของพันธะที่สามารถก่อตัวเป็นอะตอมหรือกลุ่มอื่น[99]เปลือกนอกสุดอิเล็กตรอนของอะตอมในรัฐ uncombined เป็นที่รู้จักกันเป็นเปลือกจุและอิเล็กตรอนในเชลล์ที่จะเรียกว่าอิเล็กตรอนจำนวนของเวเลนซ์อิเล็กตรอนกำหนด พฤติกรรมพันธะกับอะตอมอื่น อะตอมมีแนวโน้มที่จะทำปฏิกิริยาทางเคมีกับแต่ละอื่น ๆ ในลักษณะที่เติม (หรือล้าง) เปลือกความจุภายนอกของพวกมัน[100]ตัวอย่างเช่น การถ่ายโอนอิเล็กตรอนเดี่ยวระหว่างอะตอมเป็นค่าประมาณที่เป็นประโยชน์สำหรับพันธะที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมที่มีอิเล็กตรอนมากกว่าหนึ่งตัวมากกว่าเปลือกเต็ม และอื่น ๆ ที่มีอิเล็กตรอนสั้นหนึ่งตัวของเปลือกเต็ม เช่น เกิดขึ้นในสารประกอบโซเดียมคลอไรด์และเกลืออิออนเคมีอื่น ๆ องค์ประกอบหลายอย่างแสดงวาเลนซ์หลายอัน หรือมีแนวโน้มที่จะแบ่งปันจำนวนอิเล็กตรอนที่แตกต่างกันในสารประกอบต่างๆ ดังนั้นพันธะเคมีระหว่างองค์ประกอบเหล่านี้จึงมีการแบ่งปันอิเล็กตรอนหลายรูปแบบที่มากกว่าการถ่ายโอนอิเล็กตรอนอย่างง่าย ตัวอย่าง ได้แก่ ธาตุคาร์บอนและสารอินทรีย์ [11]

องค์ประกอบทางเคมีที่มักจะปรากฏในตารางธาตุที่มีออกมาวางเพื่อการแสดงผลที่เกิดขึ้นคุณสมบัติทางเคมีและองค์ประกอบที่มีหมายเลขเดียวกันของอิเล็กตรอนแบบกลุ่มที่สอดคล้องในคอลัมน์เดียวกันของตาราง (แถวแนวนอนตรงตามลักษณะที่เติมเปลือกควอนตัมของอิเล็กตรอน.) องค์ประกอบที่ด้านขวาสุดของตารางมีเปลือกนอกของพวกเขาสมบูรณ์เต็มไปด้วยอิเล็กตรอนซึ่งผลลัพธ์ในทางเคมีเฉื่อยองค์ประกอบที่รู้จักกันเป็นก๊าซเฉื่อย [102] [103]

รัฐ

ภาพกราฟิกแสดงการก่อตัวของคอนเดนเสทของโบส–ไอน์สไตน์

ปริมาณของอะตอมที่พบในรัฐที่แตกต่างของเรื่องที่ขึ้นอยู่กับสภาพทางกายภาพเช่นอุณหภูมิและความดันโดยการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขวัสดุที่สามารถเปลี่ยนระหว่างของแข็ง , ของเหลว , ก๊าซและพลาสม่า [104]ภายในสถานะหนึ่ง วัสดุสามารถมีอยู่ในallotropes ที่แตกต่างกันได้ ตัวอย่างของสิ่งนี้คือ คาร์บอนที่เป็นของแข็ง ซึ่งสามารถมีอยู่เป็นกราไฟต์หรือเพชร . [105] allotropes ก๊าซที่มีอยู่เช่นกันเช่นdioxygenและโอโซน

ที่อุณหภูมิใกล้เคียงกับศูนย์สัมบูรณ์อะตอมสามารถก่อตัวเป็นคอนเดนเสทของโบส–ไอน์สไตน์ซึ่ง ณ จุดที่ผลกระทบทางกลของควอนตัมซึ่งปกติแล้วจะสังเกตเห็นได้ในระดับอะตอมเท่านั้น จะปรากฏให้เห็นในระดับมหภาค [106] [107]คอลเล็กชันอะตอมที่เย็นยิ่งยวดนี้จะมีพฤติกรรมเหมือนซุปเปอร์อะตอมเดี่ยวซึ่งอาจช่วยให้ตรวจสอบพฤติกรรมเชิงกลของควอนตัมขั้นพื้นฐานได้ [108]

บัตรประจำตัว

Scanning tunneling microscope image showing the individual atoms making up this gold (100) surface. The surface atoms deviate from the bulk crystal structure and arrange in columns several atoms wide with pits between them (See surface reconstruction).

While atoms are too small to be seen, devices such as the scanning tunneling microscope (STM) enable their visualization at the surfaces of solids. The microscope uses the quantum tunneling phenomenon, which allows particles to pass through a barrier that would be insurmountable in the classical perspective. Electrons tunnel through the vacuum between two biasedอิเล็กโทรดที่ให้กระแสในอุโมงค์ที่ขึ้นอยู่กับการแยกตัวแบบทวีคูณ อิเล็กโทรดหนึ่งอันเป็นปลายแหลมที่ลงท้ายด้วยอะตอมเดียว ในแต่ละจุดของการสแกนพื้นผิว ความสูงของส่วนปลายจะถูกปรับเพื่อให้กระแสของอุโมงค์อยู่ที่ค่าที่ตั้งไว้ ปลายจะเคลื่อนไปและออกจากพื้นผิวมากน้อยเพียงใดจะถูกตีความว่าเป็นโปรไฟล์ความสูง อคติต่ำภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเฉลี่ย orbitals ข้ามระดับพลังงานที่บรรจุอย่างใกล้ชิดในท้องถิ่นมีความหนาแน่นของรัฐอิเล็กทรอนิกส์ใกล้แฟร์ระดับ [109] [110]เนื่องจากระยะทางที่เกี่ยวข้อง อิเล็กโทรดทั้งสองจึงต้องมีความเสถียรอย่างยิ่ง เฉพาะช่วงเวลาเท่านั้นที่สามารถสังเกตได้ซึ่งสอดคล้องกับอะตอมแต่ละตัว วิธีการนี้เพียงอย่างเดียวไม่จำเพาะทางเคมี และไม่สามารถระบุชนิดอะตอมที่พื้นผิวได้

อะตอมสามารถระบุได้อย่างง่ายดายด้วยมวลของพวกมัน หากอะตอมถูกแตกตัวเป็นไอออนโดยการกำจัดอิเล็กตรอนตัวใดตัวหนึ่ง วิถีโคจรของมันเมื่อผ่านสนามแม่เหล็กจะโค้งงอ รัศมีที่วิถีของไอออนเคลื่อนที่ถูกหมุนโดยสนามแม่เหล็กถูกกำหนดโดยมวลของอะตอมสเปกโตรมิเตอร์มวลใช้หลักการนี้ในการวัดอัตราส่วนมวลที่จะเสียค่าใช้จ่ายของไอออน หากตัวอย่างมีไอโซโทปหลายตัว แมสสเปกโตรมิเตอร์สามารถกำหนดสัดส่วนของไอโซโทปแต่ละตัวในตัวอย่างได้โดยการวัดความเข้มของลำไอออนต่างๆ เทคนิคการอะตอมกลายเป็นไอรวมถึงinductively คู่พลาสม่าสเปคโทรอะตอมปล่อยก๊าซเรือนกระจกและinductively คู่มวลสารพลาสม่าซึ่งทั้งคู่ใช้พลาสมาเพื่อทำให้ตัวอย่างกลายเป็นไอเพื่อการวิเคราะห์ [111]

อะตอมสอบสวน Tomographมีความละเอียดย่อยนาโนเมตรใน 3-D และสารเคมีที่สามารถระบุแต่ละอะตอมโดยใช้มวลสารเวลาของเที่ยวบิน [112]

เทคนิคการปล่อยอิเล็กตรอน เช่นX-ray photoelectron spectroscopy (XPS) และAuger electron spectroscopy (AES) ซึ่งวัดพลังงานยึดเหนี่ยวของแกนอิเล็กตรอนใช้เพื่อระบุชนิดของอะตอมที่มีอยู่ในตัวอย่างในลักษณะที่ไม่ทำลาย ด้วยการโฟกัสที่เหมาะสม ทั้งคู่ก็สามารถทำให้เฉพาะพื้นที่ได้ อีกวิธีหนึ่งคือสเปกโตรสโคปีการสูญเสียพลังงานอิเล็กตรอน (EELS) ซึ่งวัดการสูญเสียพลังงานของลำอิเล็กตรอนภายในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับส่วนหนึ่งของตัวอย่าง

Spectra ของรัฐตื่นเต้นสามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์องค์ประกอบของอะตอมที่ห่างไกลดาว ความยาวคลื่นแสงเฉพาะที่มีอยู่ในแสงที่สังเกตได้จากดาวฤกษ์สามารถแยกออกได้และเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณในอะตอมของก๊าซอิสระ สีเหล่านี้สามารถจำลองได้โดยใช้หลอดปล่อยก๊าซที่มีองค์ประกอบเดียวกัน [113] ฮีเลียมถูกค้นพบในลักษณะนี้ในสเปกตรัมของดวงอาทิตย์ 23 ปีก่อนพบบนโลก [14]

แหล่งกำเนิดและสถานะปัจจุบัน

เรื่อง baryonicรูปแบบประมาณ 4% ของความหนาแน่นของพลังงานรวมของจักรวาลที่มีความหนาแน่นเฉลี่ยประมาณ 0.25 อนุภาค / M 3 (ส่วนใหญ่เป็นโปรตอนและอิเล็กตรอน) [115]ภายในกาแล็กซีเช่นที่ทางช้างเผือกอนุภาคมีความเข้มข้นมากขึ้นกับความหนาแน่นของสสารในดวงดาวกลาง (ISM) ตั้งแต่ 10 5ที่จะ 10 9อะตอม / m 3 [116]เดอะซันเชื่อว่าจะเป็นภายในฟองท้องถิ่นเพื่อให้ความหนาแน่นในเขตแสงอาทิตย์เป็นเพียงประมาณ 10 3อะตอม / m 3 [117] ดาวก่อตัวขึ้นจากเมฆหนาแน่นใน ISM และกระบวนการวิวัฒนาการของดาวส่งผลให้ ISM มีองค์ประกอบที่มีมวลมากกว่าไฮโดรเจนและฮีเลียมอย่างต่อเนื่อง

สสารแบริโอนิกของทางช้างเผือกมากถึง 95% กระจุกตัวอยู่ภายในดาวฤกษ์ ซึ่งเงื่อนไขไม่เอื้ออำนวยต่อสสารอะตอม มวลแบริออนรวมประมาณ 10% ของมวลดาราจักร [118]ที่เหลือของมวลคือรู้จักสสารมืด [119]อุณหภูมิสูงภายในดาวฤกษ์ทำให้ "อะตอม" ส่วนใหญ่แตกตัวเป็นไอออนอย่างเต็มที่ นั่นคือแยกอิเล็กตรอนทั้งหมดออกจากนิวเคลียส ในเศษของดาวฤกษ์ —ยกเว้นชั้นผิวของพวกมัน— แรงกดดันมหาศาลทำให้เปลือกอิเล็กตรอนเป็นไปไม่ได้

รูปแบบ

ตารางธาตุแสดงที่มาของแต่ละธาตุ องค์ประกอบจากคาร์บอนได้ถึงกำมะถันอาจจะทำในดาวขนาดเล็กโดยกระบวนการอัลฟา องค์ประกอบที่อยู่เหนือธาตุเหล็กถูกสร้างขึ้นในดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ที่มีการจับนิวตรอนช้า ( s-process ) ธาตุที่หนักกว่าเหล็กอาจจะทำในการควบรวมดาวนิวตรอนหรือซุปเปอร์โนวาหลังจากที่กระบวนการ R

อิเล็กตรอนมีความคิดที่มีอยู่ในจักรวาลตั้งแต่ขั้นเริ่มต้นของบิ๊กแบงนิวเคลียสของอะตอมก่อตัวขึ้นในปฏิกิริยาการสังเคราะห์นิวเคลียสในเวลาประมาณสามนาทีบิ๊กแบง nucleosynthesisผลิตส่วนใหญ่ของฮีเลียม , ลิเธียมและดิวทีเรียมในจักรวาลและบางทีบางส่วนของเบริลเลียมและโบรอน [120] [121] [122]

ความแพร่หลายและความเสถียรของอะตอมขึ้นอยู่กับพลังงานจับซึ่งหมายความว่าอะตอมมีพลังงานต่ำกว่าระบบนิวเคลียสและอิเล็กตรอนที่ไม่ผูกมัด ในที่ที่อุณหภูมิสูงกว่าศักยภาพในการแตกตัวเป็นไอออนมาก สสารมีอยู่ในรูปของพลาสมา —ก๊าซของไอออนที่มีประจุบวก (อาจเป็นนิวเคลียสเปล่า) และอิเล็กตรอน เมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่าศักยภาพของไอออไนเซชัน อะตอมก็จะกลายเป็นที่น่าพอใจทางสถิติอะตอม (พร้อมอิเล็กตรอนที่ถูกผูกไว้) กลายเป็นที่จะมีอิทธิพลเหนือเรียกเก็บ อนุภาค 380,000 ปีหลังจาก Big Bang-ยุคที่เรียกว่ารวมตัวกันอีกเมื่อเอกภพที่ขยายตัวเย็นลงจนทำให้อิเล็กตรอนสามารถเกาะติดกับนิวเคลียสได้ [123]

เนื่องจากบิ๊กแบงซึ่งไม่ได้ผลิตคาร์บอนหรือธาตุที่หนักกว่านิวเคลียสของอะตอมจึงถูกรวมเข้ากับดาวฤกษ์ผ่านกระบวนการฟิวชั่นนิวเคลียร์เพื่อผลิตธาตุฮีเลียมมากขึ้น และ (ผ่านกระบวนการอัลฟ่าสามเท่า ) ลำดับของธาตุจากคาร์บอนจนถึงเหล็ก ; [124]ดูรายละเอียดการ สังเคราะห์นิวเคลียสของดาวฤกษ์

ไอโซโทปเช่นลิเธียม 6 เช่นเดียวกับบางเบริลเลียมและโบรอนจะเกิดขึ้นในพื้นที่ผ่านSpallation รังสีคอสมิก [125]สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อโปรตอนพลังงานสูงชนนิวเคลียสของอะตอม ทำให้นิวคลีออนจำนวนมากพุ่งออกมา

องค์ประกอบที่หนักกว่าเหล็กถูกสร้างขึ้นในซุปเปอร์โนวาและชนดาวนิวตรอนผ่านกระบวนการ rและในดาว AGBผ่านกระบวนการ sซึ่งทั้งสองอย่างนี้เกี่ยวข้องกับการจับนิวตรอนโดยนิวเคลียสของอะตอม [126]ธาตุต่างๆ เช่นตะกั่วก่อตัวขึ้นโดยมากจากการสลายกัมมันตภาพรังสีของธาตุที่หนักกว่า [127]

โลก

ส่วนใหญ่ของอะตอมที่ทำขึ้นในโลกและอาศัยอยู่ในปัจจุบันในรูปแบบปัจจุบันของพวกเขาในเนบิวลาที่ทรุดตัวออกมาจากเมฆโมเลกุลในรูปแบบของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนที่เหลือเป็นผลมาจากการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีและสัดส่วนญาติของพวกเขาสามารถนำมาใช้ในการกำหนดอายุของโลกผ่านดาวเทียมที่บันทึกเดท [128] [129]ส่วนใหญ่ของฮีเลียมในเปลือกของโลก (ประมาณ 99% ของก๊าซฮีเลียมจากบ่อก๊าซที่แสดงโดยความอุดมสมบูรณ์ต่ำของฮีเลียม -3 ) เป็นผลิตภัณฑ์ของการสลายตัวของอัลฟา [130]

มีอะตอมเพียงไม่กี่ชนิดบนโลกที่ไม่มีอยู่ในตอนเริ่มต้น (กล่าวคือ ไม่ใช่ "ยุคดึกดำบรรพ์") และไม่ได้เป็นผลมาจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีคาร์บอน-14ถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่องโดยรังสีคอสมิกในชั้นบรรยากาศ[131]อะตอมบางส่วนบนโลกได้ถูกสร้างขึ้นโดยไม่ได้ตั้งใจไม่ว่าจะโดยเจตนาหรือเป็นผลพลอยได้จากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรือการระเบิด[132] [133]ของธาตุทรานซูรานิก — ที่มีเลขอะตอมมากกว่า 92— มีเพียงพลูโทเนียมและเนปทูเนียมเท่านั้นที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติบนโลก[134] [135]องค์ประกอบ Transuranic มีอายุการใช้งานของกัมมันตภาพรังสีสั้นกว่าอายุปัจจุบันของโลก[136] and thus identifiable quantities of these elements have long since decayed, with the exception of traces of plutonium-244 possibly deposited by cosmic dust.[128] Natural deposits of plutonium and neptunium are produced by neutron capture in uranium ore.[137]

The Earth contains approximately 1.33 × 10 50อะตอม[138]แม้ว่าตัวเลขเล็ก ๆ ของอะตอมอิสระของก๊าซมีตระกูลมีอยู่เช่นอาร์กอน , นีออนและฮีเลียม 99% ของชั้นบรรยากาศที่ถูกผูกไว้ในรูปแบบของโมเลกุลรวมทั้งก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และอะตอมสองอะตอม ออกซิเจนและไนโตรเจนที่พื้นผิวของโลก, ส่วนใหญ่ที่ครอบงำของอะตอมรวมถึงรูปแบบสารประกอบต่าง ๆ รวมทั้งน้ำ , เกลือ , ซิลิเกตและออกไซด์. อะตอมยังสามารถรวมกันเพื่อสร้างวัสดุที่ไม่ประกอบด้วยโมเลกุลที่ไม่ต่อเนื่องรวมทั้งผลึกและของเหลวหรือของแข็งโลหะ [139] [140]สสารปรมาณูนี้ก่อให้เกิดการจัดเรียงแบบเครือข่ายที่ไม่มีคำสั่งขัดจังหวะขนาดเล็กเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับเรื่องโมเลกุล [141]

รูปแบบที่หายากและทฤษฎี

องค์ประกอบหนักมาก

นิวไคลด์ทั้งหมดที่มีเลขอะตอมสูงกว่า 82 ( ตะกั่ว ) เป็นที่ทราบกันดีว่ามีกัมมันตภาพรังสี ไม่มีนิวไคลด์ที่มีเลขอะตอมเกิน 92 ( ยูเรเนียม ) ที่มีอยู่บนโลกในฐานะนิวไคลด์ยุคแรกและองค์ประกอบที่หนักกว่าโดยทั่วไปจะมีครึ่งชีวิตที่สั้นกว่า อย่างไรก็ตาม " เกาะแห่งเสถียรภาพ " ซึ่งครอบคลุมไอโซโทปอายุยืนของธาตุหนักยิ่งยวด[142] ที่มีเลขอะตอม110ถึง114อยู่[143] การคาดการณ์ครึ่งชีวิตของนิวไคลด์ที่เสถียรที่สุดบนเกาะมีตั้งแต่ไม่กี่นาทีจนถึงหลายล้านปี[144] ไม่ว่าในกรณีใด องค์ประกอบที่หนักมาก (กับZ > 104) would not exist due to increasing Coulomb repulsion (which results in spontaneous fission with increasingly short half-lives) in the absence of any stabilizing effects.[145]

Exotic matter

อนุภาคของสสารแต่ละอนุภาคมีอนุภาคปฏิสสารที่สอดคล้องกันซึ่งมีประจุไฟฟ้าตรงข้ามกัน ดังนั้นโพซิตรอนเป็นประจุบวกโพซิตรอนและโปรตอนเป็นประจุลบเทียบเท่าของโปรตอนเมื่อสสารและปฏิสสารมาบรรจบกัน พวกมันจะทำลายล้างซึ่งกันและกัน ด้วยเหตุนี้ ควบคู่ไปกับความไม่สมดุลระหว่างจำนวนของสสารและอนุภาคปฏิสสาร ซึ่งหาได้ยากในจักรวาล สาเหตุแรกของความไม่สมดุลนี้ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ แม้ว่าทฤษฎีการเกิดภาวะแบริโอเจเนซิสอาจให้คำอธิบายได้ เป็นผลให้ไม่มีการค้นพบอะตอมของปฏิสสารในธรรมชาติ[146] [147]ในปี 1996 คู่ปฏิสสารของไฮโดรเจนอะตอม ( antihydrogen ) ถูกสังเคราะห์ที่เซิร์นในห้องปฏิบัติการในเจนีวา [148] [149]

อะตอมที่แปลกใหม่อื่น ๆถูกสร้างขึ้นโดยการแทนที่โปรตอน นิวตรอนหรืออิเล็กตรอนตัวใดตัวหนึ่งด้วยอนุภาคอื่นที่มีประจุเท่ากัน ตัวอย่างเช่น อิเล็กตรอนสามารถถูกแทนที่ด้วยมิวออนที่มีมวลมากกว่าทำให้เกิดอะตอมมิวนิก อะตอมประเภทนี้สามารถใช้ทดสอบการทำนายพื้นฐานของฟิสิกส์ได้ [150] [151] [152]

ดูสิ่งนี้ด้วย

หมายเหตุ

  1. ^ สำหรับการปรับปรุงล่าสุดเพิ่มเติมโปรดดูที่ Brookhaven National Laboratory 'sแผนภูมิแบบโต้ตอบของไอโซโทป ]ที่จัดเก็บ 25 กรกฎาคม 2020 ที่เครื่อง Wayback
  2. ^ กะรัตเท่ากับ 200 มิลลิกรัม ตามคำนิยามคาร์บอน-12 มี 0.012 กิโลกรัมต่อโมล เลขอาโวกาโดรกำหนด6 × 10 23อะตอมต่อโมล
  1. ^ สูตรของ Iron(II) ออกไซด์เขียนที่นี่เป็น Fe 2 O 2แทนที่จะเป็น FeO แบบธรรมดาเพราะสิ่งนี้แสดงคำอธิบายได้ดีกว่า

อ้างอิง

  1. ^ Pullman, Bernard (1998). The Atom in the History of Human Thought. Oxford, England: Oxford University Press. pp. 31–33. ISBN 978-0-19-515040-7.
  2. ^ Melsen (1952). From Atomos to Atom, pp. 18-19
  3. ^ Dalton (1817). A New System of Chemical Philosophy vol. 2, p. 36
  4. ^ Melsen (1952). From Atomos to Atom, p. 137
  5. ^ Dalton (1817). A New System of Chemical Philosophy vol. 2, pp. 28
  6. ^ Millington (1906). John Dalton, p. 113
  7. ^ Dalton (1808). A New System of Chemical Philosophy vol. 1, pp. 316-319
  8. ^ Holbrow et al (2010). Modern Introductory Physics, pp. 65-66
  9. ^ Einstein, Albert (1905). "Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen" (PDF). Annalen der Physik (in German). 322 (8): 549–560. Bibcode:1905AnP...322..549E. doi:10.1002/andp.19053220806. Archived (PDF) from the original on 18 July 2007.
  10. ^ Mazo, Robert M. (2002). Brownian Motion: Fluctuations, Dynamics, and Applications. Oxford University Press. pp. 1–7. ISBN 978-0-19-851567-8. OCLC 48753074.
  11. ^ Lee, Y.K.; Hoon, K. (1995). "Brownian Motion". Imperial College. Archived from the original on 18 December 2007.
  12. ^ Patterson, G. (2007). "Jean Perrin and the triumph of the atomic doctrine". Endeavour. 31 (2): 50–53. doi:10.1016/j.endeavour.2007.05.003. PMID 17602746.
  13. ^ Thomson, J.J. (August 1901). "On bodies smaller than atoms". The Popular Science Monthly: 323–335. Retrieved 21 June 2009.
  14. ^ Navarro (2012). A History of the Electron, p. 94
  15. ^ a b Heilbron (2003). Ernest Rutheford and the Explosion of Atoms, pp. 64-68
  16. ^ "Frederick Soddy, The Nobel Prize in Chemistry 1921". Nobel Foundation. Archived from the original on 9 April 2008. Retrieved 18 January 2008.
  17. ^ Thomson, Joseph John (1913). "Rays of positive electricity". Proceedings of the Royal Society. A. 89 (607): 1–20. Bibcode:1913RSPSA..89....1T. doi:10.1098/rspa.1913.0057. Archived from the original on 4 November 2016.
  18. ^ Stern, David P. (16 May 2005). "The Atomic Nucleus and Bohr's Early Model of the Atom". NASA/Goddard Space Flight Center. Archived from the original on 20 August 2007.
  19. ^ Bohr, Niels (11 December 1922). "Niels Bohr, The Nobel Prize in Physics 1922, Nobel Lecture". Nobel Foundation. Archived from the original on 15 April 2008.
  20. ^ a b c Pais, Abraham (1986). Inward Bound: Of Matter and Forces in the Physical World. New York: Oxford University Press. pp. 228–230. ISBN 978-0-19-851971-3.
  21. ^ Lewis, Gilbert N. (1916). "The Atom and the Molecule". Journal of the American Chemical Society. 38 (4): 762–786. doi:10.1021/ja02261a002. Archived (PDF) from the original on 25 August 2019.
  22. ^ Scerri, Eric R. (2007). The periodic table: its story and its significance. Oxford University Press US. pp. 205–226. ISBN 978-0-19-530573-9.
  23. ^ Langmuir, Irving (1919). "The Arrangement of Electrons in Atoms and Molecules". Journal of the American Chemical Society. 41 (6): 868–934. doi:10.1021/ja02227a002. Archived from the original on 21 June 2019.
  24. ^ Scully, Marlan O.; Lamb, Willis E.; Barut, Asim (1987). "On the theory of the Stern-Gerlach apparatus". Foundations of Physics. 17 (6): 575–583. Bibcode:1987FoPh...17..575S. doi:10.1007/BF01882788. S2CID 122529426.
  25. ^ McEvoy, J. P.; Zarate, Oscar (2004). Introducing Quantum Theory. Totem Books. pp. 110–114. ISBN 978-1-84046-577-8.
  26. ^ Kozłowski, Miroslaw (2019). "The Schrödinger equation A History".
  27. ^ Chad Orzel (16 September 2014). "What is the Heisenberg Uncertainty Principle?". TED-Ed. Archived from the original on 13 September 2015 – via YouTube.
  28. ^ Brown, Kevin (2007). "The Hydrogen Atom". MathPages. Archived from the original on 5 September 2012.
  29. ^ Harrison, David M. (2000). "The Development of Quantum Mechanics". University of Toronto. Archived from the original on 25 December 2007.
  30. ^ Aston, Francis W. (1920). "The constitution of atmospheric neon". Philosophical Magazine. 39 (6): 449–455. doi:10.1080/14786440408636058.
  31. ^ Chadwick, James (12 December 1935). "Nobel Lecture: The Neutron and Its Properties". Nobel Foundation. Archived from the original on 12 October 2007.
  32. ^ Bowden, Mary Ellen (1997). "Otto Hahn, Lise Meitner, and Fritz Strassmann". Chemical achievers : the human face of the chemical sciences. Philadelphia, PA: Chemical Heritage Foundation. pp. 76–80, 125. ISBN 978-0-941901-12-3.
  33. ^ "Otto Hahn, Lise Meitner, and Fritz Strassmann". Science History Institute. June 2016. Archived from the original on 21 March 2018.
  34. ^ Meitner, Lise; Frisch, Otto Robert (1939). "Disintegration of uranium by neutrons: a new type of nuclear reaction". Nature. 143 (3615): 239–240. Bibcode:1939Natur.143..239M. doi:10.1038/143239a0. S2CID 4113262.
  35. ^ Schroeder, M. "Lise Meitner – Zur 125. Wiederkehr Ihres Geburtstages" (in German). Archived from the original on 19 July 2011. Retrieved 4 June 2009.
  36. ^ Crawford, E.; Sime, Ruth Lewin; Walker, Mark (1997). "A Nobel tale of postwar injustice". Physics Today. 50 (9): 26–32. Bibcode:1997PhT....50i..26C. doi:10.1063/1.881933.
  37. ^ Kullander, Sven (28 August 2001). "Accelerators and Nobel Laureates". Nobel Foundation. Archived from the original on 13 April 2008.
  38. ^ "The Nobel Prize in Physics 1990". Nobel Foundation. 17 October 1990. Archived from the original on 14 May 2008.
  39. ^ Demtröder, Wolfgang (2002). Atoms, Molecules and Photons: An Introduction to Atomic- Molecular- and Quantum Physics (1st ed.). Springer. pp. 39–42. ISBN 978-3-540-20631-6. OCLC 181435713.
  40. ^ Woan, Graham (2000). The Cambridge Handbook of Physics. Cambridge University Press. p. 8. ISBN 978-0-521-57507-2. OCLC 224032426.
  41. ^ Mohr, P.J.; Taylor, B.N. and Newell, D.B. (2014), "The 2014 CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants" Archived 21 February 2012 at WebCite (Web Version 7.0). The database was developed by J. Baker, M. Douma, and S. Kotochigova. (2014). National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, Maryland 20899.
  42. ^ MacGregor, Malcolm H. (1992). The Enigmatic Electron. Oxford University Press. pp. 33–37. ISBN 978-0-19-521833-6. OCLC 223372888.
  43. ^ a b Particle Data Group (2002). "The Particle Adventure". Lawrence Berkeley Laboratory. Archived from the original on 4 January 2007.
  44. ^ a b Schombert, James (18 April 2006). "Elementary Particles". University of Oregon. Archived from the original on 21 August 2011.
  45. ^ Jevremovic, Tatjana (2005). Nuclear Principles in Engineering. Springer. p. 63. ISBN 978-0-387-23284-3. OCLC 228384008.
  46. ^ Pfeffer, Jeremy I.; Nir, Shlomo (2000). Modern Physics: An Introductory Text. Imperial College Press. pp. 330–336. ISBN 978-1-86094-250-1. OCLC 45900880.
  47. ^ Wenner, Jennifer M. (10 October 2007). "How Does Radioactive Decay Work?". Carleton College. Archived from the original on 11 May 2008.
  48. ^ a b c Raymond, David (7 April 2006). "Nuclear Binding Energies". New Mexico Tech. Archived from the original on 1 December 2002.
  49. ^ Mihos, Chris (23 July 2002). "Overcoming the Coulomb Barrier". Case Western Reserve University. Archived from the original on 12 September 2006.
  50. ^ Staff (30 March 2007). "ABC's of Nuclear Science". Lawrence Berkeley National Laboratory. Archived from the original on 5 December 2006.
  51. ^ Makhijani, Arjun; Saleska, Scott (2 March 2001). "Basics of Nuclear Physics and Fission". Institute for Energy and Environmental Research. Archived from the original on 16 January 2007.
  52. ^ Shultis, J. Kenneth; Faw, Richard E. (2002). Fundamentals of Nuclear Science and Engineering. CRC Press. pp. 10–17. ISBN 978-0-8247-0834-4. OCLC 123346507.
  53. ^ Fewell, M.P. (1995). "The atomic nuclide with the highest mean binding energy". American Journal of Physics. 63 (7): 653–658. Bibcode:1995AmJPh..63..653F. doi:10.1119/1.17828.
  54. ^ Mulliken, Robert S. (1967). "Spectroscopy, Molecular Orbitals, and Chemical Bonding". Science. 157 (3784): 13–24. Bibcode:1967Sci...157...13M. doi:10.1126/science.157.3784.13. PMID 5338306.
  55. ^ a b Brucat, Philip J. (2008). "The Quantum Atom". University of Florida. Archived from the original on 7 December 2006.
  56. ^ Manthey, David (2001). "Atomic Orbitals". Orbital Central. Archived from the original on 10 January 2008.
  57. ^ Herter, Terry (2006). "Lecture 8: The Hydrogen Atom". Cornell University. Archived from the original on 22 February 2012.
  58. ^ Bell, R.E.; Elliott, L.G. (1950). "Gamma-Rays from the Reaction H1(n,γ)D2 and the Binding Energy of the Deuteron". Physical Review. 79 (2): 282–285. Bibcode:1950PhRv...79..282B. doi:10.1103/PhysRev.79.282.
  59. ^ Smirnov, Boris M. (2003). Physics of Atoms and Ions. Springer. pp. 249–272. ISBN 978-0-387-95550-6.
  60. ^ Matis, Howard S. (9 August 2000). "The Isotopes of Hydrogen". Guide to the Nuclear Wall Chart. Lawrence Berkeley National Lab. Archived from the original on 18 December 2007.
  61. ^ Weiss, Rick (17 October 2006). "Scientists Announce Creation of Atomic Element, the Heaviest Yet". Washington Post. Archived from the original on 21 August 2011.
  62. ^ a b Sills, Alan D. (2003). Earth Science the Easy Way. Barron's Educational Series. pp. 131–134. ISBN 978-0-7641-2146-3. OCLC 51543743.
  63. ^ Dumé, Belle (23 April 2003). "Bismuth breaks half-life record for alpha decay". Physics World. Archived from the original on 14 December 2007.
  64. ^ Lindsay, Don (30 July 2000). "Radioactives Missing From The Earth". Don Lindsay Archive. Archived from the original on 28 April 2007.
  65. ^ Tuli, Jagdish K. (April 2005). "Nuclear Wallet Cards". National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Archived from the original on 3 October 2011.
  66. ^ CRC Handbook (2002).
  67. ^ Krane, K. (1988). Introductory Nuclear Physics. John Wiley & Sons. pp. 68. ISBN 978-0-471-85914-7.
  68. ^ a b Mills, Ian; Cvitaš, Tomislav; Homann, Klaus; Kallay, Nikola; Kuchitsu, Kozo (1993). Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (2nd ed.). Oxford: International Union of Pure and Applied Chemistry, Commission on Physiochemical Symbols Terminology and Units, Blackwell Scientific Publications. p. 70. ISBN 978-0-632-03583-0. OCLC 27011505.
  69. ^ Chieh, Chung (22 January 2001). "Nuclide Stability". University of Waterloo. Archived from the original on 30 August 2007.
  70. ^ "Atomic Weights and Isotopic Compositions for All Elements". National Institute of Standards and Technology. Archived from the original on 31 December 2006. Retrieved 4 January 2007.
  71. ^ Audi, G.; Wapstra, A.H.; Thibault, C. (2003). "The Ame2003 atomic mass evaluation (II)" (PDF). Nuclear Physics A. 729 (1): 337–676. Bibcode:2003NuPhA.729..337A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. Archived (PDF) from the original on 16 October 2005.
  72. ^ Ghosh, D.C.; Biswas, R. (2002). "Theoretical calculation of Absolute Radii of Atoms and Ions. Part 1. The Atomic Radii". Int. J. Mol. Sci. 3 (11): 87–113. doi:10.3390/i3020087.
  73. ^ Shannon, R.D. (1976). "Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides" (PDF). Acta Crystallographica A. 32 (5): 751–767. Bibcode:1976AcCrA..32..751S. doi:10.1107/S0567739476001551.
  74. ^ Dong, Judy (1998). "Diameter of an Atom". The Physics Factbook. Archived from the original on 4 November 2007.
  75. ^ Zumdahl, Steven S. (2002). Introductory Chemistry: A Foundation (5th ed.). Houghton Mifflin. ISBN 978-0-618-34342-3. OCLC 173081482. Archived from the original on 4 March 2008.
  76. ^ Bethe, Hans (1929). "Termaufspaltung in Kristallen". Annalen der Physik. 3 (2): 133–208. Bibcode:1929AnP...395..133B. doi:10.1002/andp.19293950202.
  77. ^ Birkholz, Mario (1995). "Crystal-field induced dipoles in heteropolar crystals – I. concept". Z. Phys. B. 96 (3): 325–332. Bibcode:1995ZPhyB..96..325B. CiteSeerX 10.1.1.424.5632. doi:10.1007/BF01313054. S2CID 122527743.
  78. ^ Birkholz, M.; Rudert, R. (2008). "Interatomic distances in pyrite-structure disulfides – a case for ellipsoidal modeling of sulfur ions" (PDF). Physica Status Solidi B. 245 (9): 1858–1864. Bibcode:2008PSSBR.245.1858B. doi:10.1002/pssb.200879532.
  79. ^ Birkholz, M. (2014). "Modeling the Shape of Ions in Pyrite-Type Crystals". Crystals. 4 (3): 390–403. doi:10.3390/cryst4030390.
  80. ^ Staff (2007). "Small Miracles: Harnessing nanotechnology". Oregon State University. Archived from the original on 21 May 2011. – describes the width of a human hair as 105 nm and 10 carbon atoms as spanning 1 nm.
  81. ^ Padilla, Michael J.; Miaoulis, Ioannis; Cyr, Martha (2002). Prentice Hall Science Explorer: Chemical Building Blocks. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice-Hall, Inc. p. 32. ISBN 978-0-13-054091-1. OCLC 47925884. There are 2,000,000,000,000,000,000,000 (that's 2 sextillion) atoms of oxygen in one drop of water—and twice as many atoms of hydrogen.
  82. ^ Feynman, Richard (1995). Six Easy Pieces. The Penguin Group. p. 5. ISBN 978-0-14-027666-4. OCLC 40499574.
  83. ^ a b "Radioactivity". Splung.com. Archived from the original on 4 December 2007. Retrieved 19 December 2007.
  84. ^ L'Annunziata, Michael F. (2003). Handbook of Radioactivity Analysis. Academic Press. pp. 3–56. ISBN 978-0-12-436603-9. OCLC 16212955.
  85. ^ Firestone, Richard B. (22 May 2000). "Radioactive Decay Modes". Berkeley Laboratory. Archived from the original on 29 September 2006.
  86. ^ Hornak, J.P. (2006). "Chapter 3: Spin Physics". The Basics of NMR. Rochester Institute of Technology. Archived from the original on 3 February 2007.
  87. ^ a b Schroeder, Paul A. (25 February 2000). "Magnetic Properties". University of Georgia. Archived from the original on 29 April 2007.
  88. ^ Goebel, Greg (1 September 2007). "[4.3] Magnetic Properties of the Atom". Elementary Quantum Physics. In The Public Domain website. Archived from the original on 29 June 2011.
  89. ^ Yarris, Lynn (Spring 1997). "Talking Pictures". Berkeley Lab Research Review. Archived from the original on 13 January 2008.
  90. ^ Liang, Z.-P.; Haacke, E.M. (1999). Webster, J.G. (ed.). Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering: Magnetic Resonance Imaging. 2. John Wiley & Sons. pp. 412–426. ISBN 978-0-471-13946-1.
  91. ^ Zeghbroeck, Bart J. Van (1998). "Energy levels". Shippensburg University. Archived from the original on 15 January 2005.
  92. ^ Fowles, Grant R. (1989). Introduction to Modern Optics. Courier Dover Publications. pp. 227–233. ISBN 978-0-486-65957-2. OCLC 18834711.
  93. ^ Martin, W.C.; Wiese, W.L. (May 2007). "Atomic Spectroscopy: A Compendium of Basic Ideas, Notation, Data, and Formulas". National Institute of Standards and Technology. Archived from the original on 8 February 2007.
  94. ^ "Atomic Emission Spectra – Origin of Spectral Lines". Avogadro Web Site. Archived from the original on 28 February 2006. Retrieved 10 August 2006.
  95. ^ Fitzpatrick, Richard (16 February 2007). "Fine structure". University of Texas at Austin. Archived from the original on 21 August 2011.
  96. ^ Weiss, Michael (2001). "The Zeeman Effect". University of California-Riverside. Archived from the original on 2 February 2008.
  97. ^ Beyer, H.F.; Shevelko, V.P. (2003). Introduction to the Physics of Highly Charged Ions. CRC Press. pp. 232–236. ISBN 978-0-7503-0481-8. OCLC 47150433.
  98. ^ Watkins, Thayer. "Coherence in Stimulated Emission". San José State University. Archived from the original on 12 January 2008. Retrieved 23 December 2007.
  99. ^ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version:  (2006–) "valence". doi:10.1351/goldbook.V06588
  100. ^ Reusch, William (16 July 2007). "Virtual Textbook of Organic Chemistry". Michigan State University. Archived from the original on 29 October 2007.
  101. ^ "Covalent bonding – Single bonds". chemguide. 2000. Archived from the original on 1 November 2008.
  102. ^ Husted, Robert; et al. (11 December 2003). "Periodic Table of the Elements". Los Alamos National Laboratory. Archived from the original on 10 January 2008.
  103. ^ Baum, Rudy (2003). "It's Elemental: The Periodic Table". Chemical & Engineering News. Archived from the original on 21 August 2011.
  104. ^ Goodstein, David L. (2002). States of Matter. Courier Dover Publications. pp. 436–438. ISBN 978-0-13-843557-8.
  105. ^ Brazhkin, Vadim V. (2006). "Metastable phases, phase transformations, and phase diagrams in physics and chemistry". Physics-Uspekhi. 49 (7): 719–724. Bibcode:2006PhyU...49..719B. doi:10.1070/PU2006v049n07ABEH006013.
  106. ^ Myers, Richard (2003). The Basics of Chemistry. Greenwood Press. p. 85. ISBN 978-0-313-31664-7. OCLC 50164580.
  107. ^ Staff (9 October 2001). "Bose–Einstein Condensate: A New Form of Matter". National Institute of Standards and Technology. Archived from the original on 3 January 2008.
  108. ^ Colton, Imogen; Fyffe, Jeanette (3 February 1999). "Super Atoms from Bose–Einstein Condensation". The University of Melbourne. Archived from the original on 29 August 2007.
  109. ^ Jacox, Marilyn; Gadzuk, J. William (November 1997). "Scanning Tunneling Microscope". National Institute of Standards and Technology. Archived from the original on 7 January 2008.
  110. ^ "The Nobel Prize in Physics 1986". The Nobel Foundation. Archived from the original on 17 September 2008. Retrieved 11 January 2008. In particular, see the Nobel lecture by G. Binnig and H. Rohrer.
  111. ^ Jakubowski, N.; Moens, Luc; Vanhaecke, Frank (1998). "Sector field mass spectrometers in ICP-MS". Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. 53 (13): 1739–1763. Bibcode:1998AcSpe..53.1739J. doi:10.1016/S0584-8547(98)00222-5.
  112. ^ Müller, Erwin W.; Panitz, John A.; McLane, S. Brooks (1968). "The Atom-Probe Field Ion Microscope". Review of Scientific Instruments. 39 (1): 83–86. Bibcode:1968RScI...39...83M. doi:10.1063/1.1683116.
  113. ^ Lochner, Jim; Gibb, Meredith; Newman, Phil (30 April 2007). "What Do Spectra Tell Us?". NASA/Goddard Space Flight Center. Archived from the original on 16 January 2008.
  114. ^ Winter, Mark (2007). "Helium". WebElements. Archived from the original on 30 December 2007.
  115. ^ Hinshaw, Gary (10 February 2006). "What is the Universe Made Of?". NASA/WMAP. Archived from the original on 31 December 2007.
  116. ^ Choppin, Gregory R.; Liljenzin, Jan-Olov; Rydberg, Jan (2001). Radiochemistry and Nuclear Chemistry. Elsevier. p. 441. ISBN 978-0-7506-7463-8. OCLC 162592180.
  117. ^ Davidsen, Arthur F. (1993). "Far-Ultraviolet Astronomy on the Astro-1 Space Shuttle Mission". Science. 259 (5093): 327–334. Bibcode:1993Sci...259..327D. doi:10.1126/science.259.5093.327. PMID 17832344. S2CID 28201406.
  118. ^ Lequeux, James (2005). The Interstellar Medium. Springer. p. 4. ISBN 978-3-540-21326-0. OCLC 133157789.
  119. ^ Smith, Nigel (6 January 2000). "The search for dark matter". Physics World. Archived from the original on 16 February 2008.
  120. ^ Croswell, Ken (1991). "Boron, bumps and the Big Bang: Was matter spread evenly when the Universe began? Perhaps not; the clues lie in the creation of the lighter elements such as boron and beryllium". New Scientist (1794): 42. Archived from the original on 7 February 2008.
  121. ^ Copi, Craig J.; Schramm, DN; Turner, MS (1995). "Big-Bang Nucleosynthesis and the Baryon Density of the Universe". Science (Submitted manuscript). 267 (5195): 192–199. arXiv:astro-ph/9407006. Bibcode:1995Sci...267..192C. doi:10.1126/science.7809624. PMID 7809624. S2CID 15613185. Archived from the original on 14 August 2019.
  122. ^ Hinshaw, Gary (15 December 2005). "Tests of the Big Bang: The Light Elements". NASA/WMAP. Archived from the original on 17 January 2008.
  123. ^ Abbott, Brian (30 May 2007). "Microwave (WMAP) All-Sky Survey". Hayden Planetarium. Archived from the original on 13 February 2013.
  124. ^ Hoyle, F. (1946). "The synthesis of the elements from hydrogen". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 106 (5): 343–383. Bibcode:1946MNRAS.106..343H. doi:10.1093/mnras/106.5.343.
  125. ^ Knauth, D.C.; Knauth, D.C.; Lambert, David L.; Crane, P. (2000). "Newly synthesized lithium in the interstellar medium". Nature. 405 (6787): 656–658. Bibcode:2000Natur.405..656K. doi:10.1038/35015028. PMID 10864316. S2CID 4397202.
  126. ^ Mashnik, Stepan G. (2000). "On Solar System and Cosmic Rays Nucleosynthesis and Spallation Processes". arXiv:astro-ph/0008382.
  127. ^ Kansas Geological Survey (4 May 2005). "Age of the Earth". University of Kansas. Archived from the original on 5 July 2008.
  128. ^ a b Manuel (2001). Origin of Elements in the Solar System, pp. 407-430, 511-519
  129. ^ Dalrymple, G. Brent (2001). "The age of the Earth in the twentieth century: a problem (mostly) solved". Geological Society, London, Special Publications. 190 (1): 205–221. Bibcode:2001GSLSP.190..205D. doi:10.1144/GSL.SP.2001.190.01.14. S2CID 130092094. Archived from the original on 11 November 2007.
  130. ^ Anderson, Don L.; Foulger, G.R.; Meibom, Anders (2 September 2006). "Helium: Fundamental models". MantlePlumes.org. Archived from the original on 8 February 2007.
  131. ^ Pennicott, Katie (10 May 2001). "Carbon clock could show the wrong time". PhysicsWeb. Archived from the original on 15 December 2007.
  132. ^ Yarris, Lynn (27 July 2001). "New Superheavy Elements 118 and 116 Discovered at Berkeley Lab". Berkeley Lab. Archived from the original on 9 January 2008.
  133. ^ Diamond, H; et al. (1960). "Heavy Isotope Abundances in Mike Thermonuclear Device". Physical Review. 119 (6): 2000–2004. Bibcode:1960PhRv..119.2000D. doi:10.1103/PhysRev.119.2000.
  134. ^ Poston Sr., John W. (23 March 1998). "Do transuranic elements such as plutonium ever occur naturally?". Scientific American. Archived from the original on 27 March 2015.
  135. ^ Keller, C. (1973). "Natural occurrence of lanthanides, actinides, and superheavy elements". Chemiker Zeitung. 97 (10): 522–530. OSTI 4353086.
  136. ^ Zaider, Marco; Rossi, Harald H. (2001). Radiation Science for Physicians and Public Health Workers. Springer. p. 17. ISBN 978-0-306-46403-4. OCLC 44110319.
  137. ^ "Oklo Fossil Reactors". Curtin University of Technology. Archived from the original on 18 December 2007. Retrieved 15 January 2008.
  138. ^ Weisenberger, Drew. "How many atoms are there in the world?". Jefferson Lab. Archived from the original on 22 October 2007. Retrieved 16 January 2008.
  139. ^ Pidwirny, Michael. "Fundamentals of Physical Geography". University of British Columbia Okanagan. Archived from the original on 21 January 2008. Retrieved 16 January 2008.
  140. ^ Anderson, Don L. (2002). "The inner inner core of Earth". Proceedings of the National Academy of Sciences. 99 (22): 13966–13968. Bibcode:2002PNAS...9913966A. doi:10.1073/pnas.232565899. PMC 137819. PMID 12391308.
  141. ^ Pauling, Linus (1960). The Nature of the Chemical Bond. Cornell University Press. pp. 5–10. ISBN 978-0-8014-0333-0. OCLC 17518275.
  142. ^ Anonymous (2 October 2001). "Second postcard from the island of stability". CERN Courier. Archived from the original on 3 February 2008.
  143. ^ Karpov, A. V.; Zagrebaev, V. I.; Palenzuela, Y. M.; et al. (2012). "Decay properties and stability of the heaviest elements" (PDF). International Journal of Modern Physics E. 21 (2): 1250013-1–1250013-20. Bibcode:2012IJMPE..2150013K. doi:10.1142/S0218301312500139.
  144. ^ "Superheavy Element 114 Confirmed: A Stepping Stone to the Island of Stability". Berkeley Lab. 2009.
  145. ^ Möller, P. (2016). "The limits of the nuclear chart set by fission and alpha decay" (PDF). EPJ Web of Conferences. 131: 03002-1–03002-8. Bibcode:2016EPJWC.13103002M. doi:10.1051/epjconf/201613103002.
  146. ^ Koppes, Steve (1 March 1999). "Fermilab Physicists Find New Matter-Antimatter Asymmetry". University of Chicago. Archived from the original on 19 July 2008.
  147. ^ Cromie, William J. (16 August 2001). "A lifetime of trillionths of a second: Scientists explore antimatter". Harvard University Gazette. Archived from the original on 3 September 2006.
  148. ^ Hijmans, Tom W. (2002). "Particle physics: Cold antihydrogen". Nature. 419 (6906): 439–440. Bibcode:2002Natur.419..439H. doi:10.1038/419439a. PMID 12368837.
  149. ^ Staff (30 October 2002). "Researchers 'look inside' antimatter". BBC News. Archived from the original on 22 February 2007.
  150. ^ Barrett, Roger (1990). "The Strange World of the Exotic Atom". New Scientist (1728): 77–115. Archived from the original on 21 December 2007.
  151. ^ Indelicato, Paul (2004). "Exotic Atoms". Physica Scripta. T112 (1): 20–26. arXiv:physics/0409058. Bibcode:2004PhST..112...20I. doi:10.1238/Physica.Topical.112a00020. S2CID 11134265. Archived from the original on 4 November 2018.
  152. ^ Ripin, Barrett H. (July 1998). "Recent Experiments on Exotic Atoms". American Physical Society. Archived from the original on 23 July 2012.

Bibliography

Further reading

External links