Ha ezt az üzenetet látod, az annak a jele, hogy külső anyagok nem töltődnek be hibátlanul a honlapunkra.

If you're behind a web filter, please make sure that the domains *.kastatic.org and *.kasandbox.org are unblocked.

Fő tartalom

Anyagok, elemek és atomok

Megismerjük az atomok felépítését, és hogy az atomok hogyan építik fel az anyagokat. Az atomok az anyag legkisebb olyan egységei, amelyek még megőrzik az elem kémiai tulajdonságait. 

Bevezetés

Miből épül fel a testünk? Az első gondolatod az lehet, hogy különböző szervekből − mint például a szív, a tüdő, és a gyomor − amelyek együtt működtetik a testet. Vagy ha kisebb alkotóelemek szintjén nézed, mondhatod, hogy a testünk számos különböző sejttípusból áll. Akárhogy is, a legalapvetőbb szinten a testünk − és valójában az egész élő- és élettelen világ − atomokból épül fel, amelyek gyakran magasabb szintű szerkezeti egységeket, úgynevezett molekulákat alkotnak.
Az atomok és a molekulák a kémia és a fizika törvényeinek megfelelően viselkednek, még akkor is, ha összetett, élő és lélegző lény alkotóelemei. Talán már tanultad kémiából, hogy egyes atomok elektronokat vesznek fel vagy adnak le, vagy kötéseket hoznak létre egymással. Ezek a megállapítások akkor is igazak maradnak, ha az atomok vagy a molekulák élőlények alkotóelemei, sőt, a sejtekben vagy az összetettebb szervezetekben az atomok közötti egyszerű reakciók − számos alkalommal és kombinációban lejátszódva − teszik lehetővé az életet. Még azt is lehetne mondani, hogy te teljes egészében, beleértve a tudatodat is, nagyon nagy számú élettelen atom között fellépő kémiai és elektromos kölcsönhatások mellékterméke vagy!
Tehát lévén, hogy egy hihetetlenül összetett, nagyjából 7 000 000 000 000 000 000 000 000 000 atomból felépülő lény vagy, valószínűleg meg szeretnéd ismerni a kémia alapjait is, a mellett, hogy elindulsz a biológia, és általánosságban a világ felfedezésének útján.

Anyagok és elemek

Az anyag kifejezés magába foglal mindent, ami teret tölt ki, és tömege van – más szóval, azt a „valamit”, amiből a világegyetem felépül. Minden anyag elemnek nevezett alkotórészekből áll, melyek egyedi kémiai és fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek, és hagyományos kémiai reakciókkal tovább már nem oszthatók. Az arany például elem, akárcsak a szén. Jelenleg 118 elemet ismerünk, de ebből csak 92 fordul elő a természetben. A többi elemet csak laboratóriumi körülmények között állították elő, és ezek nem stabilak.
Minden elemet a vegyjelével jelölünk, ami egyetlen nagybetű, vagy ha a kezdőbetű már egy másik elem által foglalt, akkor az első két betűt használjuk. Bizonyos elemek vegyjele az angol elnevezést követi, mint például a szén jelölésére használt C (carbon), vagy a kalcium esetén a Ca (calcium). Más elemek vegyjele a latin névből ered; például a vas vegyjele Fe, ami a latin ferrum szó első két betűjéből adódik.
A négy általános, minden élőlényben előforduló elem az oxigén (O), szén (C), hidrogén (H) és a nitrogén (N), melyek együtt összesen körülbelül az emberi test 96%-át teszik ki. Az élettelen világban az elemek más arányban fordulnak elő, illetve van néhány elem, ami az élő szervezetekben gyakori, de viszonylag ritka az egész Földet tekintve. Minden elem és a köztük lezajló kémiai reakciók ugyanazokat a kémiai és fizikai törvényeket követik, függetlenül attól, hogy az élő- vagy élettelen világ részei-e.

Az atom felépítése

Az atom az anyag legkisebb olyan egysége, mely még megőrzi az elem kémiai tulajdonságait. Például az arany pénzérme egyszerűen csak nagyon nagy számú aranyatom érmeformába öntve, ami más, szennyező elemeket is tartalmaz, kis mennyiségben. Az aranyatomokat nem lehet apróbb részekre hasítani anélkül, hogy el ne veszítsék az arany (mint elem) tulajdonságait. Az aranyatom tulajdonságai az azt felépítő kicsiny szubatomi részecskékből erednek.
Az atom két részből áll. Az első a parányi atommag, mely az atom középpontjában helyezkedik el és pozitív töltésű részecskékből, úgynevezett protonokból, valamint semleges, töltés nélküli részecskékből, úgynevezett neutronokból épül fel. A második, jóval nagyobb régió az elektronok „felhője”, amit az atommag körül keringő negatív töltésű részecskék alkotnak. A pozitív töltésű protonok és a negatív töltésű elektronok között fellépő vonzóerők tartják össze az atomot. A legtöbb atom mindhárom típusú szubatomi részecskét – protont, elektront és neutront – is tartalmaz. A hidrogén (H) kivétel ez alól, mivel jellemzően egy protonja és egy elektronja van, de neutront nem tartalmaz. Az atommagban elhelyezkedő protonok száma határozza meg, hogy melyik elem atomjáról van szó, míg a körülvevő elektronok száma szabja meg, hogy az atom milyen reakcióba lép. A szubatomi részecskék három típusát ábrázolja az alábbi kép a héliumatom példáján – amely definíció szerint két protont tartalmaz.
Hivatkozás: OpenStax CNX Biology módosított ábrája
A protonok és neutronok töltése eltérő, viszont a tömegük nagyjából megegyezik, körülbelül 1,67×1024 gramm. Mivel a gramm mértékegység használata nem igazán kényelmes ilyen kis tömegek megadására, a tudósok bevezettek egy alternatív mennyiséget, a daltont vagy más néven atomi tömegegységet (ate). Egyetlen neutron vagy proton tömege közel 1 ate. Az elektron a protonnál jóval kisebb tömegű, csupán 1/1800 része az atomi tömegegységnek, így az elektronok nem nagyon járulnak hozzá az atomok össztömegéhez. Ugyanakkor az elektronok nagyban befolyásolják az atom töltését, tekintve, hogy az elektronoknak a pozitív töltésű protonokkal megegyező nagyságú, de negatív töltésük van. A töltés nélküli, semleges atomban az atommag körül keringő elektronok száma megegyezik az atommagban lévő protonok számával. A pozitív és negatív töltések egymást kioltják, így az atom össztöltése nulla lesz.
A protonok, neutronok és elektronok nagyon aprók. Az atom térfogatának legnagyobb része – több, mint 99 százaléka – üres tér. Ekkora üres tér esetén joggal felmerülhet a kérdés, hogy hogyan lehetséges az, hogy a szilárd testek nem tudnak egymáson áthatolni. A válasz erre az, hogy az atomok negatív töltésű elektronfelhői taszítják egymást, ha túl közel kerülnek egymáshoz, emiatt tömörnek tűnnek.

Szeretnél részt venni a beszélgetésben?

Még nincs hozzászólás.
Tudsz angolul? Kattints ide, ha meg szeretnéd nézni, milyen beszélgetések folynak a Khan Academy angol nyelvű oldalán.