فیلسوفان بونانی نظیر لوسیپیوس و دموکریتوس در حدود 5 قرن قبل از میلاد اولین کسانی بودند که به این موضوع پی بردند که مواد از ذرات کوچک تری ساخته شده اند . آن ها این ذرات را اتم ( Atom ) نام گذاری کردند که در زبان بونانی به معنای بخش ناپذیر ( Individual ) معنا می دهد .
و این فرضیه را که مواد از ذرات بخش ناپذیر بسیار کوچکی بنام اتم ( Atom ) ساخته شده اند ارائه دادند . با این حال این فرضیه تا اوایل قرن 19 میلادی کامل نبود تا اینکه یک معلم دبیرستان بریتانیایی بنام جان دالتون با استفاده از محاسبات مقادیر مواد این فرضیه را اثبات کرد و آن را تبدیل به نظریه کرد .نظریه اتمی دالتون از آن زمان تا کنون با تغییرات اندکی هنوز مورد استفاده قرار می گیرد .
اتم چیست ؟فکر کنید یک قطعه طلا دارید و یک تیغ برنده . حال قطعه طلای خود را به دو نیم تقسیم کنید . سپس هر کدام از نیمه ها را نیز به دو نیم تقسیم کنید تا جایی که نتوان دیگر کوچک تر از این برش داد . ( فارغ از اینکه اندازه تیغ برنده چقدر است ! ) و اگر کوچک تر شود به نوع دیگری از اتم تبدیل می شود .
تصویر بالا از یک ورقه طلا توسط دوربین Scanning Tunneling Microscope به اختصار STM گرفته شده است . دایره های درون تصویر سمت راست، اتم های طلا هستند .
کوچک ترین قطعه اتم ( Atom ) نام دارد .اتم کوچک ترین ذره از یک عنصر ( Element ) می باشد . تا کنون 126 عنصر کشف شده است که 30 تای آن ها مصنوعی هستند و بدست انسان در آزمایشگاه ها تولید شده اند و 96 تای آن ها طبیعی هستند و در طبیعت ساخته شده اند .عنصر ها دسته بندی اتم ها هستند . برای مثال عنصر طلا ، عنصر اروانیوم ، عنصر هیدروژن ، عنصر اکسیژن ، عنصر کربن و ...اتم ها بسیار کوچک هستند ، به قدری که نمی توان تصور کرد . برای مثال شما شاید بتوانید یک تار عنکبوت را از کنار ببینید اما سطح مقطع آنضخامتی به اندازه 0.0001 سانتی متر ( 1/10000 سانتی متر ) دارد که غیر ممکن است که با چشم غیر مسلح بتوان سطح مقطع آن را دید .حال یک اتم کربن قطری معادل 0.000,000,015 سانتی متر ( 15/100000000 سانتی متر ) دارد . یعنی اگر 7000 اتم کربن در کنار هم قرار بگیرند به قطر یک تار عنکبوت خواهند بود و برای اینکه بتوانیم به سطح مقطع یک تار عنکبوت برسیم نیاز به 150,000,000 اتم کربن خواهیم داشت .که این یعنی اگر یک اتم به اندازه یک سکه باشد سطح مقطع یک اتم به اندازه یک زمین فوتبال خواهد بود .
اتم ها از سه ذره اصلی بنام ذرات بنیادی تشکیل شده اند :الکترون ها ( Electrons ) : که به دور هسته می چرخند و دارای بار منفی ( - ) می باشند .پروتون ها ( Protons ) : که در کنار نوترون ها هسته اتم را شکل می دهند و در هسته قرار دارند و دارای بار مثبت ( + ) می باشند .نوترون ها ( Neutrons ) : که در کنار پروتون ها هسته اتم را تشکیل می دهند و در هسته قرار دارند و بار الکتریکی ندارند ( 0 )
جرم پروتون ها و نوترون ها با هم برابر است ولی جرم الکترون ها حدود 1/1000 ( 0.001 ) جرم نوترون ها و پروتون ها می باشد .دو مشخصه اصلی عناصر عدد اتمی و عدد جرمی آن ها می باشد .
عدد اتمی : به تعداد پروتون های درون هسته یک اتم گفته می شود . ( Atomic Number )
عدد جرمی : به حاصل جمع تعداد پروتون ها + نوترون ها + الکترون ها، عدد جرمی گفته می شود . ( Atomic Mass )
در اکثر محاسبات به خاطر ناچیز بودن جرم الکترون از محاسبه آن چشم پوشی می شود .بار الکتریکی اتم : در حالت عادی عناصر دارای بار خنثی می باشند ، یعنی بار آن ها صفر ( 0 ) است . این به خاطر این است که تعداد الکترون ها و تعداد پروتون های اتم ها در حالت عادی برابر است . برای همین بار همدیگر را خنثی می کنند .
در اتم ها این الکترون ها هستند که می توانند از اتم جدا شوند و وفتی الکترون از اتم جدا شود به آن الکترون آزاد گفته می شود . وقتی اتم الکترون از دست بدهد یعنی بار منفی آن کم شده است و بنابراین تعداد پروتون ها که بار مثبت دارند بیشتر خواهد بود بنابراین به این اتم، یون کاتیون ( Cation ) گفته می شود به معنای دارای بار مثبت .اگر بر عکس، اتم الکترون بگیرد، تعداد الکترون هایش که دارای بار منفی هستند از تعداد پروتون ها بیشتر خواهد بود ، بنابراین اتم دارای بار منفی خواهد شد و به آن بون آنیون ( Anion ) می گویند به معنای دارای بار منفی .نماد اتمی ( Atomic Symbol ) : به حروفی که به عناصر نسبت می دهند نماد اتمی می گویند . این نماد ها مخفف نام این عناصر به زبان یونانی می باشد . برای مثال نماد عنصر اورانیوم حرف U می باشد که مخفف Uranium می باشد و یا نماد عنصر طلا که حروف Au می باشد که مخفف کلمه یونانی Aurum می باشد و یا نماد عنصر هیدروژن که حرف H می باشد که مخفف Hydrogen می باشد .یون ( Ion ) : میدانیم در حالت عادی تعداد الکترون ها و پروتون های اتم برابرند . اما هرگاه تغییراتی در تعداد الکترون های اتم بوجود بیاید ( برای مثال الکترون از دست بدهد یا الکترون بگیرد ) به آن اتم یون می گویند . چون عملا از حالت بار خنثی خارج شده است .
اتم ها بوسیله پیوند های شیمیایی، مولکول ها را بوجود می آورند .
جدول تناوبی عناصر ( Periodic Table ) یا جدول مندلیف ( Mendeleev Table ) : این جدول جدولی است که در آن اتم ها بر اساس عدد اتمی شان مرتب شده اند که به خاطر کسی که این جدول را به وجود آورد ، دیمیتری مندلیف ، گاهی اوقات به آن جدول مندلیف نیز می گویند .در این جدول عناصر بر اساس عدد اتمی شان ( تعداد پروتون ها ) دسته بندی شده اند .
