Vår verklighet, med allt omkring, byggs upp av atomer

Atomer är byggstenar

Allt består av Atomer

Byggstenarna för allt är atomer
Materia — som vatten, elefanter, människor, cyklar och fotbollar. Allihop består av atomer. Atomer är materians byggstenar. Vad består en atom av?
I dagens modeller innehåller alla de hundra typer av atomer som forskarna känner till två viktiga delar; en atomkärna i mitten och ett antal partiklar (små delar) som kallas elektroner och som rör sig i mycket hög fart runt omkring den. Protoner, elektroner och neutroner. Det är de tre sorters partiklar som en atom består av, men atomerna kan ha olika många av de här partiklarna och det är det som avgör vilken sorts atom — vilket grundämne — det blir! Bara tre ingredienser alltså — oavsett vilket ämne de bildar.
Det som avgör är protonerna. I atomkärnan kan det finnas alltifrån en till 118 protoner. Det är dom som bestämmer vilket ämne det blir. Atomer med åtta protoner bildar syre. Har atomerna 79 protoner blir det guld istället.

Atomer skapar olika Grundämnen

Kemiska föreningar skapar oändligt många ämnen

Det är det här som är grundämnen: Atomer som har lika många protoner i kärnan, och lika många elektroner runtom, bildar samma grundämne. Så hur många olika grundämnen fanns det nu igen? Just det, 118, som vi känner till idag, Med allt ifrån en till 118 protoner. Men vänta nu. Det finns ju hur många olika sorters materia som helst. Mycket fler än 118. Hur är det möjligt? - Jo, för olika atomer hjälps åt. De kan koppla ihop sig med varandra. När olika atomer slår sig ihop, då bildas inte grundämnen, utan kemiska föreningar. Och eftersom atomerna kan kombineras ihop på så otroligt många sätt, kan vi få otroligt många olika föreningar. Exakt hur olika ämnen reagerar och bildar föreningar beror på atomernas elektroner, särskilt de som sitter längst ut. En del atomer bildar föreningar väldigt lätt, medan andra mest håller sig för sig själva. Hur atomer reagerar med varandra, är en viktig del av kemin.

Även i atomkärnan kan det hända intressanta saker. Kärnpartiklarna kan dela upp sig, så att det bildas nya partiklar, nya ämnen, och strålning. Det är vad kärnfysik handlar om.

Atomer med protoner, elektroner och neutroner

Hur stor är en atom?

Så, allt i världen består alltså av klumpar av små bollar? Och ännu mindre bollar, som snurrar runt klumparna, som månen kring jorden. Fast… Det stämmer faktiskt inte. Den här beskrivningen av atomen är en modell. Alltså ett slags bild, som fungerar rätt bra för att förklara hur det hänger ihop. Men om vi kunde titta riktigt nära på atomerna så skulle de inte alls se ut så här. För det första, även om atomkärnan är liten, så är elektronerna galet små. En proton har två tusen gånger större massa än en elektron. Dessutom är elektronerna mycket längre bort från atomkärnan än vi ritar i modellen. En jämförelse är tjockleken på ett papper är lika med en miljon atomer.

Tänk på den största fotbollsarena du känner till. Så tänker du dig ett pepparkorn mitt på fotbollsplanen. Låt det pepparkornet representera en atomkärna. Elektronerna, som åker runt kärnan, är inte ens inne på stadion. De far omkring över parkeringen utanför. Så långt bort från atomkärnan rör sig elektronerna.

Det här är rätt märkligt, om man tänker på det: Det mesta av en atom, är bara tomrum! Det mesta av materien, är ingenting alls. En sak till, om atommodellen: Elektronerna, protonerna och atomerna beter sig inte alls som riktiga bollar skulle göra. När man kommer ner till atomstorlek, så gäller inte den vanliga, Newtonska, fysikens lagar längre.

Utan atomer skulle inget finnas

Hur gammal kan en atom bli?

Atomer har evigt liv

Man känner inte till någon övre gräns för hur gammal en atom kan bli, om man bortser från de radioaktiva grundämnena, hos vilka atomer med instabil kärna sönderfaller och blir till nya atomer. I dag menar de flesta forskare att stabila atomer existerar för evigt, då de aldrig sönderfaller. Det finns dock forskare som anser att protoner, som tillsammans med neutroner bildar atomkärnorna, kan sönderfalla via en typ av radioaktivt sönderfall. Ett protonsönderfall skulle visa sig som en liten ljusglimt i vatten, men hittills har man inte observerat sådana sönderfall i de detektorer som är byggda för ändamålet. Skulle det ändå visa sig att protoner kan sönderfalla, har man redan slagit fast att deras halveringstid måste vara väsentligt längre än universums ålder. Det kommer alltså inte att vara någon vardaglig händelse att en atom dör. De första atomkärnorna bildades några sekunder efter universums tillkomst för 13,7 miljarder år sedan, och de äldsta atomerna är således nästan lika gamla som universum. Det bildades dock nästan bara väte- och heliumatomer under den första tiden efter Big Bang. Alla tyngre grundämnen tillkom sedan i stjärnornas inre.

Grundämnen

Kretsloppet

När människor, djur och växter dör så konsumeras de av olika djur och svampar (och i vissa fall av växter). Antingen så konsumeras de av olika mikroorganismer (en- eller fåcelliga djur och svampar) som lever i markytan och bryts ner till olika molekyler (som består av ett antal atomer). Dessa molekyler kan sedan återanvändas i ekosystemet för att bygga upp nya växt- och djurindivider. Alternativt så kan det döda djuret ätas upp av ett annat större djur, t.ex. en rovfågel. Då kommer en stor del av molekylerna från det döda djuret att användas direkt av rovfågeln.
De molekyler som inte är användbara återförs till marken och ekosystemet genom rovfågelns avföring. Detta brukar kallas naturens eviga kretslopp.

 

Minnesvärd text från Philip Pullman

Vi har evigt liv, men i nya sammansättningar


När djur, växter, svampar och människan dör återvinns atomerna som grundämnen och ingår i nya sammansättningar, exempelvis syre eller vatten. Så resterna av människor och djur kan exempelvis leva som atomer i ett träd eller i ett djur. Även vi människor bär med oss atomer som tidigare varit i andra levande organismer och det gäller alla våra atomer! Så exempelvis bär vi atomer som varit i dinosaurier, neanderthal, olika djur mm.

Så på sätt och vis är vi odödliga, vi lever vidare tack vare våra odödliga atomer, fast i en annan livsform. Den gamla myten att vi dricker samma vatten som dinosaurierna drack, stämmer mycket väl, dock med det undantaget, att vi kan bli atomer i vilken organism som helst, som  i växter, i djur eller i en annan människa.
Vi är alla del av byggstenarna - atomerna.

Hans Vielhauer