ליאור שנהב I דיאטן ספורט, תזונאי קליני, תזונה נכונה. - אטום

גרעין האטום - Nucleus

גרעין האטום מכיל פרוטונים בעלי מטען חשמלי חיובי, אשר קובעים את גודל המטען החיובי של הגרעין ונויטרונים חסרי מטען חשמלי. הגרעין מהווה את רוב המסה של האטום, מסת האלקטרון זניחה לעומת מסת הפרוטון והנויטרון. סוג האטום - ייסוד, נקבע על פי מספר הפרוטונים בגרעין.

איזוטופים

מספר המסה של האטום מושפע ממסת הפרוטונים אשר מספרם נשאר קבוע וממסת הניוטרונים אשר מספרם עשיו להשתנות.

איזוטופים הינם צורות שונות של אותו הייסוד אשר מכילות מספר שונה של ניוטרונים. התכונות הכימיות של האיזוטופים של אותו הייסוד זהות, אך התכונות הפיזיקליות שלהם שונות, למשל צפיפות.

לדוגמה: למימן יש 3 איזוטופים:

האלקטרונים באטום וחוק קולון

חוק קולון: כוח המשיכה החשמלי (F) הפועל בין שני חלקיקים טעונים נמצא ביחס ישר לגודל מטענם החשמלי (q1,q2) וביחס הפוך לריבוע המרחק (r) ביניהם.

כוח המשיכה בין האלקטרונים לגרעין, על פי חוק קולון:
א. כוח המשיכה יגדל ככל שהמטען החיובי בגרעין יגדל.
כלומר, ככל שיהיו בגרעין יותר פרוטונים.
ב. כוח המשיכה יגדל ככל ש"המרחק" בין אלקטרון כלשהו לגרעין יקטין.

רמות אנרגיה ואורביטלים

רמת אנרגיה: כמות אנרגיה מוגדרת שיש לכל אלקטרון באטום. ככל שרמת האנרגיה של האלקטרון באטום גבוהה יותר, ההסתברות להימצאותו בקרבת הגרעין קטנה יותר.

אורביטל: צורה מרחבית מוגדרת, המתארת את הסיכוי למציאת אלקטרון בעל אנרגיה כלשהי באטום. יש אורביטלים בצורות גאומטריות שונות.
לא ניתן להציג את האלקטרון כחלקיק הנע במסלול מוגדר. אפשר אך ורק להצביע על הסיכוי (ההסתברות) למציאת מיקומו בסביבת הגרעין.

אנרגיית יינון

אנרגיית היינון היא האנרגיה שיש להשקיע כדי להוציא אלקטרון מאטום בודד.
הגורמים הקובעים את גודל אנרגיית היינון: (על פי חוק קולון)
1. מטען הגרעין: ככל שהמטען החשמלי של הגרעין חיובי יותר (יש בו יותר פרוטונים) אנרגיית היינון גבוהה יותר.

2. "מרחק" האלקטרון מהגרעין : רמת האנרגיה שממנה יצא האלקטרון: ככל ש"המרחק" גדול יותר (הרמה של האלקטרון גבוהה יותר) אנרגיית היינון נמוכה יותר.

יונים

יון : אטום או קבוצת אטומים טעונים מטען חשמלי.

יונים נוצרים מאטומים בעקבות הוספה של אלקטרונים או הוצאה של אלקטרונים.
בתהליכים כימיים רגילים אין שינוי במספר הפרוטונים הקשורים חזק בתוך הגרעין.
קטיון Cation: יון חיובי - מספר האלקטרונים בחלקיק קטן ממספר הפרוטונים.
אניון Anion: יון שלילי - מספר האלקטרונים בחלקיק גדול ממספר הפרוטונים.

דוגמה: המלח השולני NaCL, הנו סריג יוני המורכב מיוני נתרן - ⁺Na קטיון ומיוני כלור - ^-Cl, אניון.

רדיוס אטומי

נהוג להתייחס אל האטומים כאל כדורים עגולים (בקירוב).
רדיוס האטום ייקבע על ידי מספר רמות האלקטרונים המאוכלסות באטום ועל פי עוצמת המשיכה של הגרעין את האלקטרונים (גודל המטען הגרעיני).
ככל שמספר הרמות המאוכלסות גדול יותר, הרדיוס גדול יותר.
ככל שהמטען החיובי של הגרעין גדול יותר והאלקטרונים מאכלסים אותה רמה, הרדיוס האטומי קטן. לדוגמה רדיום אטומי של מספר ייסודות:

מרכיב	מסה – גר'	מטען	רדיוס	סימן
פרוטון	1.67 X 10^-24	1+	10^-15	P⁺
ניוטרון	1.67 X 10^-24	0	10^-15	n^o
אלקטרון	9.02 X 10^-28	1-	10^-18 <	e^-

מספר אטומי : מספר הפרוטונים הנמצאים בגרעיני האטומים של יסוד. לכל יסוד יש מספר אטומי המאפיין רק אותו.

מספר מסה : מספר הפרוטונים והנויטרונים בגרעין האטום.

סימון אטום - ייסוד

סימון האטום מוסר לנו מידע לגבי כמות הפרוטונים, ניוטרונים והאלקטרונים באטום.

נוסחת קולון:
F גודל הכוח הפועל בקו ישר בין המטענים.
q1 גודל המטען החשמלי הראשון.
q2 גודל המטען החשמלי השני.
r הוא המרחק בין שני המטענים.
K קבוע קולון.

רדיואקטיביות

חלק מהאיזוטופים אינם יציבים ופולטים קרינה רדיואקטיבית. כתוצאה מהקרינה משתנה הרכב גרעין האטום ונוצרים איזוטופים של יסודות אחרים, חלקם יציבים וחלקם גם הם רדיואקטיבים.

ישנם שלושה סוגי קרינה רדיואקטיבית:
חלקיקי α , שהם גרעינים של היסוד הליום He⁺², כל חלקיק α מכיל 2 פרוטונים ו- 2 נויטרונים והוא בעל מטען חשמלי חיובי.
חלקיקי β , הם אלקטרונים בעלי מטען חשמלי שלילי הנעים במהירות רבה. מקורם בנויטרון בגרעין רדיואקטיבי אשר התפרק לאלקטרון ופרוטון.
הפרוטון נשאר בגרעין והאלקטרון נפלט החוצה.

קרינת γ , היא קרינה אלקטרומגנטית בעלת אנרגיה גבוהה מאוד וללא מטען חשמלי.
בפליטה של חלקיקי α ו- β מתקבל יסוד חדש, בקרינת γ אין שינוי במספר האטומי ובמסה של היסוד.

האטום הוא החלקיק היסודי שהחומרים בנויים ממנו. כל אטום מורכב משלושה סוגי חלקיקים תת-אטומיים הנבדלים זה מזה במטענם החשמלי ובמסתם:
פרוטון - Proton, ניוטרון - Neutron ואלקטרון - Electron.
כל האטומים בנויים מגרעין חיובי קטן מאוד, המכיל את הפרוטונים והנויטרונים. האלקטרונים השליליים נעים ברוב נפח האטום, סביב הגרעין. באטום ניטרלי, מספר הפרוטונים שווה למספר האלקטרונים.

אטום - Atom