Què és un àtom?

Un àtom és la forma més bàsica de la matèria. Es creia que els àtoms eren les partícules més petites que podien existir quan es van descobrir per primera vegada. La paraula 'àtom' deriva de la paraula grega per 'indivisible' perquè alguna cosa que ja té la mida més petita possible no es pot dividir.

Ara sabem que hi ha partícules més petites que els àtoms i que, malgrat l'origen del seu nom, es poden dividir. Ho sabem perquè dividir els àtoms crea energia que recollim mitjançant un procés anomenat fusió nuclear.

Estructura d'un àtom

Cada àtom conté tres tipus de partícules subatòmiques: electrons, protons i neutrons. Els protons i els neutrons formen el nucli al centre d'un àtom, mentre que els electrons estan en constant moviment al voltant del nucli. Les partícules subatòmiques estan formades per partícules encara més petites conegudes com a quarks. Els quarks són tan petits que no es poden veure. Els científics només saben que existeixen els quarks observant els seus efectes sobre les partícules circumdants.

Ions

La majoria dels àtoms són neutres sense càrrega elèctrica. Els àtoms carregats elèctricament s'anomenen ions. La càrrega està determinada pels protons i els electrons. Els protons estan carregats positivament i els electrons estan carregats negativament. Els àtoms neutres contenen el mateix nombre de protons i electrons. Els cations estan carregats positivament perquè contenen més protons. Els anions contenen més electrons, de manera que estan carregats negativament. Els ions poden ser molt diferents dels àtoms neutres. Els ions de sodi i els ions de clorur formen sal, però els àtoms de sodi neutres esclaten quan entren en contacte amb l'aigua. Els àtoms de clor neutres es combinen entre si i formen un compost tan perillós que les ciutats són evacuades quan els camions o trens que transporten gas clorur es veuen implicats en accidents.

El Big Bang

El Big Bang que va formar el nostre univers es va produir fa 13.700 milions d'anys. El nou univers es va expandir i va duplicar la seva mida almenys 90 vegades en el primer segon d'existència. Els quarks i els electrons es van formar i es van estendre per tot l'univers després de les primeres deu milionèsimes de segon. Els protons i els neutrons es van combinar en nuclis 3 minuts després del Big Bang. Els investigadors estan intentant recrear el Big Bang en poderosos col·lisionadors de partícules. Esperen aprendre més sobre la matèria i investigar la possibilitat de realitats i dimensions alternatives.

Els primers àtoms

Els primers àtoms es van formar 380.000 anys després del Big Bang. Va trigar tant a que l'univers es refredés prou perquè els electrons en moviment s'alentiren. Els electrons més lents van ser capturats pels nuclis per formar àtoms. L'hidrogen i l'heli són els àtoms més lleugers i van ser els primers elements que es van formar.

Supernoves

Els primers àtoms que es van formar van ser molt lleugers, mentre que els àtoms més pesats es van formar dins les estrelles. Alguns tipus d'estrelles es converteixen en supernoves quan moren. Les supernoves produeixen tanta energia que eclipsen breument les galàxies. L'energia també es manifesta com una força immensa i explosiva. La força generada per les supernoves va dispersar àtoms pesats per tot l'univers.

Forces en nuclis atòmics

Els protons i els neutrons del nucli d'un àtom es mantenen units per una força forta. Els nuclis de certs àtoms són inestables perquè la força d'unió no és molt forta. Els àtoms inestables es desintegren i perden neutrons o electrons en un esforç per esdevenir estables. Un àtom inestable es converteix en ió si perd o guanya electrons, però es torna radioactiu si perd neutrons.

Isòtops

Els isòtops són versions d'un element que tenen un nombre diferent de neutrons. Els isòtops d'un mateix element sempre contenen el mateix nombre de protons. La paraula 'isòtop' prové de l'arrel grega antiga 'isos' que significa 'igual' i 'topos' que significa 'el mateix lloc'. El nom es va escollir perquè per molt que hi hagi isòtops d'un element, tots ocupen el mateix lloc de la taula periòdica.

Taula periòdica

La taula periòdica, també anomenada taula periòdica dels elements, és un gràfic que mostra cada element químic. Els elements estan disposats en set files, o períodes, segons el nombre atòmic. Tots els àtoms tenen almenys un protó. El nombre de protons és el nombre atòmic. Canviar el nombre de neutrons crea isòtops, però canviar el nombre de protons crea un element completament diferent.

Radioactivitat

Un àtom radioactiu intenta arribar a un estat estable llançant protons i neutrons o intentant alliberar energia en altres formes. La radioactivitat fa referència a les accions dels àtoms inestables que emeten radiació nuclear. La radiació prové de la desintegració radioactiva al nucli. La desintegració dóna lloc a un isòtop diferent que pot ser o no radioactiu.

Urani

L'urani és el combustible nuclear més comú perquè existeix a la natura. L'urani-238 constitueix la majoria de l'urani natural. No és molt radioactiu per si sol, però forma plutoni-239 en un reactor nuclear. L'urani-235 és naturalment radioactiu. S'utilitza en reactors nuclears i armes, i és desitjat per tots els països que utilitzen energia nuclear o intenten construir armes perquè es pot utilitzar tal com és sense enriquiment. Només el 0,7% de l'urani natural és urani-235, però en un moment va constituir el 85% de tot l'urani. El descens es deu al nucli inestable de l'isòtop, que el fa tan desitjable en primer lloc.