ผลต่างระหว่างรุ่นของ "อะตอม"

{| class="wikitable" border="1" cellspacing="0" align="right" cellpadding="2" style="margin-left:1em" width=365300

| align="center" | [[ไฟล์:Helium atom QM.svg|365/1/2 300px|right|สถานะพื้นของอะตอมฮีเลียม]]

| style="font-size: smaller; text-align: justify;" | ภาพวาดอะตอมของ[[ฮีเลียม]] แสดงให้เห็น[[นิวเคลียสอะตอม|นิวเคลียส]] (จุดสีชมพู) และการกระจายตัวของ[[เมฆอิเล็กตรอน]] (สีดำ) นิวเคลียสของฮีเลียม-4 (บนขวา) ในความเป็นจริงมีลักษณะเป็นทรงกลมที่สมมาตรและคล้ายคลึงกับเมฆอิเล็กตรอนมากะพ ุ แต่สำหรับนิวเคลียสอื่น ๆ ที่ซับซ้อนกว่านี้อาจไม่มีลักษณะเช่นนี้ก็ได้ แถบสีดำด้านซ้ายล่างแสดงความยาวหนึ่ง[[อังสตรอม]] ({{val|e=-10|u20 |=m10}} หรือ 100 [[พิโคเมตร|p 0.001 mpm]])

"อะตอม" มาจาก[[ภาษากรีก]]ว่า ἄτομος/átomos, α-τεμνω ซึ่งหมายความว่า ไม่สามารถแบ่งได้อีกต่อไป หลักการของอะตอมในฐานะส่วนประกอบที่เล็กที่สุดของสสารที่ไม่สามารถแบ่งได้อีกต่อไปถูกเสนอขึ้นครั้งแรกโดยนักปรัชญาชาวอินเดียและนักปรัชญาชาวกรีก ซึ่งจะตรงกันข้ามกับปรัชญาอีกสายหนึ่งที่เชื่อว่าสสารสามารถแบ่งแยกได้ไปเรื่อย ๆ โดยไม่มีสิ้นสุด (คล้ายกับปัญหา discrete หรือ continuum) ในคริสต์ศตวรรษที่ 17-18 นักเคมีเริ่มวางแนวคิดทางกายภาพจากหลักการนี้โดยแสดงให้เห็นว่าวัตถุหนึ่งๆหนึ่ง ๆ ควรจะประกอบด้วยอนุภาคพื้นฐานที่ไม่สามารถแบ่งแยกได้อีกต่อไป ระหว่างช่วงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 และต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 นักฟิสิกส์ค้นพบส่วนประกอบย่อยของอะตอมและโครงสร้างภายในของอะตอม ซึ่งเป็นการแสดงว่า "อะตอม" ที่ค้นพบตั้งแต่แรกยังสามารถแบ่งแยกได้อีก และไม่ใช่ "อะตอม" ในความหมายที่ตั้งมาแต่แรก [[กลศาสตร์ควอนตัม]]เป็นทฤษฎีที่สามารถนำมาใช้สร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของอะตอมได้เป็นผลสำเร็จ<ref>

แนวคิดที่ว่าสสารประกอบด้วยหน่วยย่อยๆย่อย ๆ ไม่ต่อเนื่องกันและไม่สามารถแบ่งออกเป็นชิ้นส่วนที่เล็กไปได้อีก เกิดขึ้นมานับเป็นพันปีแล้ว แนวคิดเหล่านี้มีรากฐานอยู่บนการให้เหตุผลทางปรัชญา นักปรัชญาได้เรียกการศึกษาด้านนี้ว่า ปรัชญาธรรมชาติ (Natural Philosophy) จนถึงยุคหลังจากเซอร์ ไอแซค นิวตัน จึงได้มีการบัญญัติศัพท์คำว่า 'วิทยาศาสตร์' (Science) เกิดขึ้น (นิวตันเรียกตัวเองว่าเป็น นักปรัชญาธรรมชาติ (natural philosopher) ) ทดลองและการสังเกตการณ์ ธรรมชาติของอะตอม ของนักปรัชญาธรรมชาติ (นักวิทยาศาสตร์) ทำให้เกิดการค้นพบใหม่ ๆ มากมาย

ปี ค.ศ. 1869 [[ดมีตรี เมนเดเลเยฟ]] อาศัยการค้นพบของนักวิทยาศาสตร์ยุคก่อนหน้าเช่นลาวัวซิเยร์ คิดค้นและเผยแพร่[[ตารางธาตุ]]ขึ้นเป็นครั้งแรก<ref>[http://www.iupac.org/didac/Didac%20Eng/Didac01/Content/S01.htm IUPAC article on periodic table]</ref> ตารางนี้ใช้เป็นตัวแทนถึงกฎการวนซ้ำ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติทางเคมีเฉพาะตัวของ[[ธาตุเคมี|ธาตุ]] ซึ่งจะ ''วนซ้ำเป็นรอบๆรอบ ๆ'' ตาม[[หมายเลขอะตอม]]

}}</ref> ดังที่[[สมบัติทางเคมี|คุณสมบัติทางเคมีของธาตุ]]เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วตามที่ปรากฏใน[[ตารางธาตุ]]<ref>Scerri (2007:205–226) </ref> ปี ค.ศ. 1919 นักเคมีชาวอเมริกัน [[เออร์วิง แลงมุยร์มิวร์]] เสนอวิธีการอธิบายว่า ถ้าอิเล็กตรอนในอะตอมเชื่อมต่อกันหรือจับกลุ่มกันในลักษณะบางอย่าง กลุ่มของอิเล็กตรอนน่าจะรวมกันเป็น[[ชั้นพลังงานของอิเล็กตรอน]]รอบ ๆ นิวเคลียส<ref>

ปี ค.ศ. 1938 นักเคมีชาวเยอรมัน [[ออตโตอ็อทโท ฮาห์นฮาน]] ผู้เป็นศิษย์ของรัทเทอร์ฟอร์ด ยิงนิวตรอนใส่อะตอมยูเรเนียมด้วยสมมุติฐานจะได้[[ธาตุหลังยูเรเนียม]]ออกมา แต่การทดลองทางเคมีของเขากลับให้ผลลัพธ์ออกมาเป็น[[แบเรียม]]<ref>{{cite web

}}</ref> หนึ่งปีต่อมา [[ไลซ์ลีเซอ ไมต์เนอร์ไมท์เนอร์]] กับ[[ออตโต ฟริสช์]]ผู้เป็นหลาน สามารถพิสูจน์ว่าผลลัพธ์ของฮาห์นฮานเป็นการทดลอง ''[[นิวเคลียร์ฟิชชัน]]'' เป็นครั้งแรก<ref>

}}</ref> ปี ค.ศ. 1944 ฮาห์นได้รับฮานได้รับ[[รางวัลโนเบลสาขาเคมี]] แต่ไมต์เนอร์กับฟริสช์กลับไม่มีชื่อได้รับร่วมทั้งที่ฮาห์นฮานได้พยายามเสนอแล้ว<ref>

นิวเคลียสของอะตอมก็สามารถมีค่าสปินสุทธิได้เช่นกัน ตามปกติแล้วนิวเคลียสเหล่านี้จะเรียงตัวกันในทิศทางแบบสุ่ม อันเนื่องมาจาก[[สภาวะสมดุลความร้อน]] อย่างไรก็ดี มีธาตุบางตัว (เช่น [[ซีนอน|ซีนอน-129]] ซึ่งมีความเป็นไปได้ในการเกิดขั้วสปินที่สถาวะนิวเคลียร์สปินอย่างมีนัยสำคัญ จนมันเรียงตัวกันในทิศทางเดียวกันได้ เงื่อนไขเช่นนี้เรียกว่า hyperpolarization ซึ่งสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้กับ[[การสร้างภาพด้วยเรโซแนนซ์แม่เหล็ก]] (MRI) <ref>{{cite journal

อิเล็กตรอนที่ถูกดึงดูดอยู่ภายในอะตอมหนึ่ง ๆ จะมี[[พลังงานศักย์]]ซึ่งแปรผกผันกับระยะห่างของมันจากนิวเคลียส ค่านี้วัดได้จากขนาดของพลังงานที่จำเป็นต้องใช้เพื่อให้อิเล็กตรอนนั้นหลุดออกจากอะตอม โดยปกติใช้หน่วยวัดเป็น [[อิเล็กตรอนโวลต์]] (eV) ในแบบจำลองกลศาสตร์ควอนตัม อิเล็กตรอนที่มีพันธะจะสามารถครอบครองสถานะจำนวนหนึ่งรอบนิวเคลียส แต่ละสถานะนั้นสอดคล้องกับระดับพลังงานที่เฉพาะเจาะจง ระดับพลังงานที่ต่ำที่สุดของอิเล็กตรอนเรียกว่า สภาวะพื้น (ground state) ส่วนอิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับพลังงานที่สูงกว่าจะเรียกว่าอยู่ในสภาวะกระตุ้น (excited state) <ref>{{cite web

}}</ref> การที่มีสนามไฟฟ้าภายนอกนี้สามารถทำให้เกิดการแยกตัวและการเคลื่อนตัวของเส้นสเปกตรัมที่เปรียบเทียบกันได้โดยการดัดแปลงระดับพลังงานของอิเล็กตรอน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า [[ปรากฏการณ์สตาร์ค]] (Stark effect) <ref>Beyer (2003:232–236).</ref>

วงโคจรอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดของอะตอมในสภาวะที่ไม่ได้รวมกัน รู้จักกันในชื่อว่า วงโคจรเวเลนซ์ อิเล็กตรอนที่อยู่ในวงโคจรนี้จะเรียกชื่อว่า เวเลนซ์อิเล็กตรอน จำนวนของเวเลนซ์อิเล็กตรอนหาได้จากพฤติกรรมของแรงยึดเหนี่ยวกับอะตอมอื่น ๆ เพราะอะตอมมีแนวโน้มจะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับอะตอมอื่น ๆ ในลักษณะที่คอยเติมเต็ม (หรือทำให้ว่าง) วงโคจรเวเลนซ์ชั้นนอกสุด <ref>{{cite web

สำหรับกระบวนวิธีที่เจาะจงมากกว่านี้ได้แก่ การตรวจวัดการสูญเสียพลังงานของอิเล็กตรอน (electron energy loss spectroscopy) ซึ่งจะตรวจวัดพลังงานที่สูญเสียจากลำอิเล็กตรอนภายใน[[กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องผ่าน]]เมื่อมันทำอันตรกิริยากับอะตอมตัวอย่าง ภาพ[[โทโมกราฟี|โทโมกราฟ]]ของ[[อะตอมโพรบ]]ได้ผลลัพธ์สามมิติในระดับต่ำกว่านาโนเมตร และสามารถใช้เครื่อง time-of-flight mass spectrometry เพื่อระบุคุณสมบัติทางเคมีของอะตอมได้<ref name=rsi39_1_83>{{cite journal |last1=Müller |first1=Erwin W. |authorlink1=Erwin Wilhelm Müller |last2=Panitz |first2=John A. |authorlink2=J. A. Panitz |last3=McLane |first3=S. Brooks |authorlink3=S. Brooks McLane |year=1968 |title=The Atom-Probe Field Ion Microscope |journal=[[Review of Scientific Instruments]] |volume=39 |issue=1 |pages=83–86 |doi=10.1063/1.1683116

อะตอมเป็นส่วนประกอบราว 4% ของความหนาแน่นพลังงานรวมทั้งหมดใน[[เอกภพที่สังเกตได้]] โดยมีค่าความหนาแน่นเฉลี่ยประมาณ 0.25 อะตอมต่อลูกบาศก์เมตร<ref name=hinshaw20060210>{{cite web |last=Hinshaw|first=Gary |date=February 10, 2006 |url=http://map.gsfc.nasa.gov/m_uni/uni_101matter.html |title=What is the Universe Made Of? |publisher=NASA/WMAP|accessdate=2008-01-07}}</ref> สำหรับภายในดาราจักรเช่น[[ทางช้างเผือก]]จะมีอะตอมอยู่เป็นจำนวนหนาแน่นมากกว่ามาก โดยมีความหนาแน่นของสสารใน[[สสารระหว่างดาว]]ระหว่าง 10⁵ ถึง 10⁹ อะตอม/ลบ.ม.{{sfn|Choppin|Liljenzin|Rydberg|2001|p=441}} เชื่อกันว่า ดวงอาทิตย์ของเราอยู่ภายใน[[ฟองท้องถิ่น]]ซึ่งเป็นบริเวณกลุ่มแก๊สที่มีประจุสูง ดังนั้นความหนาแน่นของบริเวณโดยรอบระบบสุริยะจึงมีเพียง 10³ อะตอม/ลบ.ม.<ref name=science259_5093_327>{{cite journal |last=Davidsen|first=Arthur F. |title=Far-Ultraviolet Astronomy on the Astro-1 Space Shuttle Mission |journal=[[Science (journal)|Science]] |year=1993|volume=259 |issue=5093|pages=327–34 |doi=10.1126/science.259.5093.327 |pmid=17832344|bibcode = 1993Sci...259..327D }}</ref> ดาวฤกษ์ก่อตัวจากกลุ่มเมฆหนาแน่นในสสารระหว่างดาว และกระบวนการวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ส่งผลให้เกิดธาตุจำนวนมากมายขึ้นในอวกาศระหว่างดาวซึ่งมีมวลหนักกว่าไฮโดรเจนกับฮีเลียม อะตอมภายในทางช้างเผือกกว่า 95% รวมตัวกันอยู่ภายในดาวฤกษ์ และมวลรวมของอะตอมคิดเป็นประมาณ 10% ของมวลดาราจักร{{sfn|Lequeux|2005|p=4}} (มวลส่วนที่เหลือนั้นยังไม่เป็นที่รู้จัก เรียกกันว่า [[สสารมืด]]) <ref name=nigel2000>{{cite web |first=Nigel|last=Smith|date=January 6, 2000 |url=http://physicsworld.com/cws/article/print/809 |title=The search for dark matter |publisher=Physics World|accessdate = 2008-02-14}}</ref>