Atomens anatomi
De här mikroskopiska byggstenarnas struktur driver universums kemi.
Atomer är byggstenarna i allt vi har omkring oss, från cellerna i kroppen till tekoppen i handen. De består av elementarpartiklar, de hålls ihop av de fundamentala krafterna och de driver kemin i universum.
Varje atom har en pytteliten kärna med positiv laddning som uppvägs av negativt laddade elektroner. De delarna bestämmer atomens egenskaper. Delar vi på en atomkärna hittar vi subatomära partiklar som heter protoner och neutroner. Den enklaste atomen, väte, har bara ett proton och inga neutroner. Men när vi rör oss upp i det periodiska systemet ökar antalet protoner steg för steg. För varje extra proton uppför sig atomen på ett nytt sätt.
Protoner är positivt laddade, så för varje extra som läggs till får atomen också en negativ elektron. De här elektronerna samlas i bestämda zoner runt atomkärnan, så kallade orbital eller skal. Varje skal kan innehålla ett visst antal elektroner. Så när ett skal blir fullt måste de nya elektronerna bilda ett nytt skal.
Atomer är som stabilast när deras elektronskal är fullt, men de flesta grundämnen har elektroner över. Det här är drivkraften bakom kemin vi ser runt omkring oss. Atomer kompletterar halvfulla skal genom att bilda kemiska bindningar. De kan antingen dela varandras elektroner och bilda kovalenta bindningar, eller så kan de stjäla elektroner från varandra och bilda jonbindningar.
”Delar vi på en atomkärna hittar vi subatomära partiklar.”
Kovalenta bindningar är ganska vanliga i vår egen kropp. Kolatomer behöver fyra elektroner för att fylla ytterskalet, så de delar det med upp till fyra andra atomer, också andra kolatomer. Därmed är de perfekt lämpade för att bilda stora biologiska molekyler som dna.
Jonbindningar är vanligare i marken. De uppstår när en icke-metall stjäl elektroner från en metall och blir negativt laddad. Samtidigt blir metallen positivt laddad. De här jonerna dras till varandra och håller ihop i strukturer där samma mönster går igen överallt, som till exempel i saltkristaller.
Bindningar mellan atomer kan brista och återuppstå, så att grundämnen gör förbluffande kemiska konster. De kopplar ihop sig till större bindningar, delar sig i mindre bindningar eller byter ut ett grundämne mot ett annat, så att det uppstår ett ämne med andra egenskaper. Det här dynamiska samspelet sker överallt runt oss hela tiden.
”Kolatomer behöver fyra elektroner för att fylla ytterskalet, så de delar det med upp till fyra andra atomer, också andra kolatomer.”