Atom – podstawowy składnik materii. Składa się z małego dodatnio naładowanego jądra o dużej gęstości i otaczającej go chmury elektronowej o ujemnym ładunku elektrycznym.
Słowo atom pochodzi z greckiego ἄτομος – átomos (od α-, „nie-” + τέμνω – temno, „ciąć”[1]), oznaczającego coś, czego nie da się przeciąć ani podzielić[2]. Idea istnienia niepodzielnych składników materii pojawiła się już w pismach starożytnych filozofów indyjskich i greckich. W XVII i XVIII wieku chemicy potwierdzili te przypuszczenia, identyfikując pierwiastki chemiczne i pokazując, że reagują one ze sobą w ściśle określonych proporcjach. W XIX wieku odkryto ruchy Browna, będące pośrednim dowodem ziarnistości materii. Na początku XX wieku fizycy zbadali wewnętrzną strukturę atomów, pokazując tym samym, że są one podzielne. Teorie mechaniki kwantowej pozwoliły stworzyć matematyczne modele wnętrza atomu[3][4].
Atomy mają rozmiary rzędu 10−10 m i masę rzędu 10−26 – 10−25 kg. Można je obserwować przez skaningowy mikroskop tunelowy. Ponad 99,9% masy atomu jest zawarte w jego jądrze. Jądro atomowe zbudowane jest z nukleonów: protonów o dodatnim ładunku elektrycznym i elektrycznie obojętnych neutronów. Chmurę elektronową tworzą elektrony związane z jądrem przez oddziaływanie elektromagnetyczne. Podobne oddziaływanie pozwala atomom łączyć się w cząsteczki. Atom jest elektrycznie obojętny, gdy liczba elektronów jest równa liczbie protonów. W przeciwnym przypadku ma ładunek i nazywany jest jonem.
Główne właściwości chemiczne atomów określa liczba protonów w jądrze (liczba atomowa), gdyż determinuje ona strukturę chmury elektronowej oraz liczbę elektronów koniecznych do tego, aby atom był elektrycznie obojętny. Elektrony związane w atomach rozłożone są na powłokach, między którymi mogą przechodzić emitując bądź absorbując fotony o określonej energii. Struktura chmury elektronowej wpływa na chemiczne właściwości atomów i większość ich właściwości magnetycznych. Zbiory atomów o tej samej liczbie atomowej stanowią pierwiastki chemiczne. Atomy mające tę samą liczbę protonów, ale różniące się liczbą neutronów w jądrze to izotopy[5]. Suma protonów i neutronów w jądrze atomu określana jest jako liczba masowa.
Wszystkie pierwiastki mają niestabilne izotopy. Ich jądra ulegają spontanicznemu rozpadowi, co zazwyczaj prowadzi do powstania atomów innych pierwiastków. Rozpadowi temu towarzyszy emisja promieniowania jonizującego. Zjawisko to jest nazywane naturalną radioaktywnością[6].
Pomysł, że materia składa się z mikroskopijnych składników, których nie da się w nieskończoność dzielić na mniejsze części, był znany już w starożytności. Nie opierał się jednak na żadnych danych empirycznych, a jedynie stanowił jedną z filozoficznych koncepcji natury rzeczywistości. Cechy tych mikroskopijnych składników różnie opisywały różne szkoły filozoficzne, często uwzględniając ich duchowe właściwości. Istnienie atomów zostało powszechnie zaakceptowane w XVIII wieku, gdy okazało się, że pozwala w elegancki sposób opisać prawa chemii[7].
Najstarsze odniesienia do atomów można znaleźć w pismach poświęconych dźinizmowi napisanych w VI wieku p.n.e. w Indiach[8][9]. Szkoły filozoficzne Njaja i Waiśeszika opracowały zawiłe teorie, opisujące łączenie się atomów w bardziej złożone obiekty[10]. W cywilizacji zachodniej odniesienia do atomów pojawiły się około sto lat później w pismach Leukipposa i zostały usystematyzowane przez jego ucznia Demokryta. Około 450 roku p.n.e. Demokryt wprowadził słowo átomos (niepodzielny). W latach 50 p.n.e. Lukrecjusz twierdził, iż świat składa się jedynie z atomów i pustki[11]. Choć te koncepcje były czysto filozoficzne, współczesna nauka zaadaptowała tę nazwę[7].
W XIII wieku w alchemii pojawiła się koncepcja korpuskularyzmu. Za jej autora uważa się alchemika podpisującego się Geber[12]. Według tej koncepcji wszystkie fizyczne obiekty posiadają wewnętrzną i zewnętrzną warstwę z mikroskopijnych cząstek[13]. Przypominało to teorię atomizmu, z wyjątkiem odrzucenia koncepcji, że te cząsteczki są niepodzielne. Przykładowo spekulowano, że rtęć może wnikać do wnętrza metali i zmieniać ich wewnętrzną strukturę, co miało umożliwić wytwarzanie złota[14]. Koncepcja ta zdominowała alchemię na następnych kilkaset lat.
W 1624 poglądy atomistyczne odnowił Pierre Gassendi w dziele Exercitationes paradoxicae adversus Aristoteleos.
W 1661 roku Robert Boyle opublikował traktat The Sceptical Chymist, w którym przekonywał, że materia zbudowana jest z kombinacji wielu różnych korpuskuł zamiast z klasycznych czterech żywiołów (powietrza, ziemi, wody i ognia)[15]. Koncepcji tej użył dziesięć lat później Izaak Newton do opracowania korpuskularnej teorii światła[13][16].
W 1758 atomizm był postulowany również przez Rogera Boscovicha[17][18].
LAJKI
