Atomer er byggesteiner for andre stoffer og de minste mengdene av et grunnstoff. De består av en kjerne med protoner og nøytroner. Utenfor kjernen finner vi elektronene. For å forstå hvordan atomer er bygget opp, bruker vi forenklede modeller som skallmodellen og elektronskymodellen.
Alle stoffene i verden er bygget opp av atomer, den minste mengden av et grunnstoff. Atomene består av en kjerne med protoner og nøytroner, og elektroner som befinner seg rundt kjernen. Det er like mange positive protoner som negative elektroner i et atom. Ladningene er like store, men motsatte. Nøytronene er nøytrale. Atomer har derfor ingen ladning utad.
Atommodeller
For å lettere kunne forstå hvordan atomer er bygget opp og hvordan de reagerer med andre atomer, bruker vi atommodeller. Det er særlig to modeller som er mye brukt: Bohrs atommodell og elektronskymodellen.
Bohrs atommodell – elektroner i baner
Det er blitt foreslått ulike modeller for atomene opp gjennom tidene. En av dem er Bohrs atommodell som den danske forskeren Niels Bohr la fram i 1913. Han så for seg at negative elektroner går i stor fart i bestemte baner rundt en positivt ladet atomkjerne. I Bohrs atommodell kalles disse banene elektronskall. Elektroner i samme skall har omtrent like stor energi og omtrent den samme gjennomsnittlige avstanden fra kjernen. I sentrum av atomet er kjernen med positive protoner og nøytrale nøytroner. Massen til protoner og nøytroner er nokså lik, og omtrent 2000 ganger større enn elektronets masse.
I Bohrs atommodell tenker vi oss at elektronene går i baner rundt en kjerne som består av protoner og nøytroner. De ulike banene representerer ulike energinivåer. Image: Plazmi / CC BY-SA 4.0
Elektronskymodellen – elektroner i fri bevegelse
Bohrs skallmodell er lett å forstå, men måten den viser hvordan elektronene beveger seg på, stemmer ikke med virkeligheten. På dette punktet er elektronskymodellen bedre. I elektronskymodellen vil vi vise at elektronene ikke beveger seg i bestemte baner. Vi tegner en sky der det er mest sannsynlig at elektronene vil befinne seg, i stedet for de faste banene som kjennetegner skallmodellen.
I elektronskymodellen viser vi området hvor elektronene befinner seg, som en diffus sky. Jo mørkere farge, jo større sannsynlighet er det for at et elektron befinner seg akkurat her. Image: Thomas Bedin / CC BY-SA 4.0
Ioner – atomer med ladning
Atomer er elektrisk nøytrale. Det vil si at det er like mange negative elektroner som det er positive protoner i kjernen. Ladningene balanserer hverandre/nuller ut hverandre, og vi får en nettoladning på null. Hvis et atom gir fra seg elektron, ender det opp med flere protoner enn elektroner. Da får vi et positivt ladet atom. Atomer som har en ladning, kaller vi ioner. Atomer som tar til seg elektroner, blir negativt ladde ioner.
Hvis et natriumatom gir fra seg et det eneste elektronet det har i det ytterste skallet, får vi et natriumion. Fordi det er elleve positive protoner i kjernen og ti negative elektroner rundt kjernen, vil dette være et positivt ladet ion. Image: Thomas Bedin / CC BY-SA 4.0
Isotoper – varianter av et grunnstoff
Isotoper er atomer med samme antall protoner, men med forskjellig antall nøytroner i kjernen. Isotoper av et grunnstoff har de samme kjemiske egenskapene. Derimot kan de fysiske egenskapene variere, og en del isotoper er ustabile/radioaktive.
De tre hydrogenisotopene har ulikt antall nøytroner i kjernen. Protium og deuterium er stabile isotoper, mens tritium er ustabil/radioaktiv. Hvorfor er det slik, tror du? Image: Thomas Bedin / CC BY-SA 4.0
Visste du at ...
Tungtvann er vann hvor det er mer av hydrogenisotopen deuterium enn det er i vanlig vann. Deuterium er dobbelt så tungt som "vanlig" hydrogen, og dette vannet har fått navnet tungtvann. Tungtvann er altså tyngre enn vanlig vann.
Under andre verdenskrig var Norsk Hydros fabrikker på Rjukan verdens eneste produsent av tungtvann. Fordi man antok at tungtvann var nødvendig for å utvikle atomvåpen, ble det gjennomført en sabotasjeaksjon mot fabrikken i 1943 for å hindre at tungtvann ble fraktet til Tyskland.
Sabotasjeaksjonen mot tungvannsproduksjonen ved Norsk Hydros fabrikker på Rjukan har blitt dramatisert flere ganger. I 2015 gikk serien Kampen om tungtvannet på NRK. Image: Norgesfilm AS, SF Norge / Restricted right of use
