اتم چیست؟ چرا مواد مختلف باهم فرق دارند؟

اتم چیست؟

مجله خبری-سبک زندگی نگار: در زبان یونانی، کلمه اتم به معنای “غیر قابل شمارش” یا غیر قابل تقسیم” است. مثلا ما می‌توانیم یک تار موی خودمان را آنقدر قیچی کنیم که ریز و ریزتر شود و در نهایت هم اگر قیچی ما به اندازه‌ی کافی تیز و مناسب باشد می‌توانیم برسیم به یک اتم از تار مو. اما بیش از این نمی‌توان جلو رفت. ما نمی‌توانیم این اتم را، به دو یا سه قسمت تقسیم کنیم. این مسئله برای تمام چیز‌هایی که در جهان وجود دارد، به همین شکل صادق است.

بر‌می‌گردیم به ادامه‌ی بحث. گفتیم هر ماده‌ای در جهان، از اتم تشکیل شده است. وقتی به یک کوه نگاه می‌کنید در واقع دارید به میلیارد‌ها اتمی که کنارهم چیده شده اند نگاه می‌کنید. همینطور نیز وقتی به یک برگه‌ی کاغذ، یا دوربین عکاسی نگاه کنید در واقع به یک بافت اتمی دارید نگاه می‌کنید. هر چیزی را که فکرش را بکنید از گاز‌ها گرفته تا مایعات و جامدات، یا از موجودات زنده گرفته تا بی‌جان، به همین صورت است. حالا سوال اینجاست که آیا اتم‌های یک دوربین عکاسی با اتم‌های هوا، یکی هستند؟ پاسخ در یک کلمه خیر است.

چند نوع اتم در جهان وجود دارد؟

دانشمندان تا کنون متوجه شده‌اند که تعداد ۱۱۸ نوع اتم مختلف در جهان وجود دارد.

وقتی به کل جهان هستی نگاه کنیم متوجه می‌شویم که ۹۲ درصد از جهان ما، از اتم‌های هیدروژن و هلیم تشکیل شده است. این اتم‌ها دقیقا پس از لحظه‌ی بیگ بنگ که به عنوان تاریخ تولد جهان هستی است، بوجود آمده‌اند.

اگر به روی کره زمین بیاییم، تعداد زیادی اتم از جمله اکسیژن، سیلیکون، نقره، طلا، آهن، آلومینیوم و ... را خواهیم یافت و همانطور که قبلا گفتیم کنون ۱۱۸ نوع اتم مختلف کشف شده است و ممکن است در آینده اتم‌های جدیدی نیز کشف و یا ساخته شوند. اما آیا تمام موادی که روی کره زمین وجود دارد از جمله درختان یا بدن انسان و یا پلاستیک‌ها، فقط ۱۱۸ نوع هستند؟ باز هم خیر.

پاسخ این است که از ترکیب این تعداد اتم، بینهایت ماده می‌تواند تشکیل شود. همانطور که علم پیشرفت می‌کند ماده‌های جدیدتری نیز ساخته می‌شوند. مثلا در هزار سال پیش، پلاستیک وجود نداشت، اما این ماده توسط انسان ساخته شد و امروزه بخش جدایی ناپذیر از زندگی ما را تشکیل می‌دهد. در واقع اتم‌های مختلف باهم ترکیب می‌شوند و ماده‌های جدید را بوجود می‌آورند. مثلا اتم‌های اکسیژن و اتم هیدروژن باهم ترکیب شده‌اند و ماده‌ای به نام آب را تشکیل داده‌اند.

فرق بین عنصر و ماده چیست؟

• وقتی چند اتم یکسان در کنار هم قرار بگیرند، یک عنصر را تشکیل می‌دهند. اما وقتی چند اتم غیر یکسان در کنار هم قرار بگیرند، یک ماده را تشکیل می‌دهند. پس به ترتیب اول اتم را داریم، دوم عنصر و سوم نیز ماده.
• هوایی که تنفس می‌کنیم یک عنصر نیست بلکه یک ماده است، چون هوا ترکیبی از چندین عنصر از جمله اکسیژن هیدروژن و نیتروژن است.
• اما یک قطعه طلای خالص، یک عنصر است، چون فقط از اتم‌های طلا تشکیل شده. طلا جز فلزات تقسیم بندی می‌شود و دارای خواصی از جمله براق بودن، نرم بودن، با چگالی بالا (متراکم) است. طلا قابلیت ورقه ورقه شدن را دارد دقیقا شبیه به یک ورقه‌ی آلومینیم، اما صد‌ها بار بیشتر از آن. ا ز دیگر خواص طلا این است که به میزان بسیار بالایی جریان برق را منتقل می‌کند یا به اصلاح هادی برق است. همچنین طلا به آسانی ذوب می‌شود. خواص طلا فقط مخصوص به این عنصر است. به بیانی دیگر، هر عنصری، خواص منحصر به فرد خودش را دارد.
• حالا بیایید به عنصر کربن که از اتم‌های کربن خالص تشکیل شده است نگاهی بیندازیم و ببینم خواص آن چیست و چقدر شبیه طلاست یا چقدر با آن فرق دارد. اگر نوک یک مداد را در نظر بگیرید دارای چندین میلیارد اتم کربن است. یکی خواصی که دارد سیاه بودن رنگ آن است. در حالیکه عنصر طلا سیاه نیست. این تفاوت بین رنگ کربن و رنگ طلا، به دلیل تفاوت اتم‌های آن دو است.

در واقع شبیه به این است که بگوییم هر عنصری در طبیعت، دارای یک شخصیت منحصر به فرد است و رفتارهایش با سایر عناصر فرق دارد و این تفاوت، به دلیل از اتم‌های آن‌ها است.

چرا اتم‌ها باهم فرق دارند؟

• برای اینکه دلیل تفاوت اتم‌های مختلف را متوجه شویم باید ساختار اتم را بررسی کنیم. هر اتم از یک هسته و یک مدار الکترونی ساخته شده است. در هسته‌ی اتم، تعدادی نوترون و پروتون وجود دارد، و سپس در اطراف این هسته، تعدادی الکترون وجود دارد. تعداد پرتون‌های هر اتم برابر است با تعداد الکترون‌های آن که به آن عدد اتمی می‌گویند. مثلا عدد اتمی هیدروژن، ۱ است. این یعنی دارای یک پروتون (در هسته) و یک الکترون در مدار بیرونی‌اش است. یا مثلا عدد اتمی هلیم، ۲ است که یعنی دوتا پروتون و دو تا الکترون دارد. عدد اتمی طلا، ۷۹ است و عدد اتمی کربن، ۶ است و همینطور الی آخر؛
• بنابراین تنها دلیلی که جهان هستی ما دارای عناصر مختلف و بینهایت ماده است، همین چیدمان ذرات در درون اتم‌ها است. فقط با کم و زیاد شدن یک الکترون و پروتون، یک عنصر جدید و کاملا متفاوت به دست می‌آید. مثلا عدد اتمی کربن، ۶ است، ولی اگر یک شماره بالا یا پایین برویم، عنصر دیگری به دست خواهد آمد که کاملا با عنصر قبلی متفاوت است. برای اینکه عدد اتمی هر اتم را بدانید می‌توانید از جدول تناوبی که در زیر ترسیم شده استفاده نمایید: