Fysisk geologi (Norsk)

Alt materie, inkludert mineralkrystaller, består av atomer, og alle atomer består av tre hovedpartikler: protoner, nøytroner og elektroner. Som oppsummert i tabell 2.1, er protoner positivt ladede, nøytroner er ikke ladet og elektroner er negativt ladede. Den negative ladningen til ett elektron balanserer den positive ladningen til ett proton. Både protoner og nøytroner har en masse på 1, mens elektroner nesten ikke har noen masse.

Elementet hydrogen har de enkleste atomer, hver med bare ett proton og ett elektron. Protonen danner kjernen, mens elektronet kretser rundt den. Alle andre grunnstoffer har nøytroner så vel som protoner i kjernen, slik som helium, som er avbildet i figur 2.2. De positivt ladede protonene har en tendens til å frastøte hverandre, og nøytronene hjelper til å holde kjernen sammen. Antall protoner er atomnummeret, og antall protoner pluss nøytroner er atommassen. For hydrogen er atommassen 1 fordi det er en proton og ingen nøytroner. For helium er det 4: to protoner og to nøytroner.

For de fleste av de 16 letteste elementene (opptil oksygen) er antall nøytroner lik antall protoner. For de fleste av de gjenværende elementene er det flere nøytroner enn protoner, fordi ekstra nøytroner er nødvendig for å holde kjernen sammen ved å overvinne den gjensidige frastøtingen av det økende antall protoner konsentrert i et veldig lite rom. For eksempel har silisium 14 protoner og 14 nøytroner. Atomnummeret er 14 og atommassen er 28. Den vanligste isotopen av uran har 92 protoner og 146 nøytroner. Atomnummeret er 92 og atommassen er 238 (92 + 146).

Prikken i midten er kjernen, og skyen rundt representerer hvor de to elektronene kan være når som helst. Jo mørkere skyggen er, desto mer sannsynlig er det at et elektron vil være der. En angstrøm (Å) er 10-10m. En femtometre (fm) er 10-15m. Med andre ord, et heliumatoms elektronsky er omtrent 100.000 ganger større enn kjernen.

Elektroner som kretser rundt kjernen til et atom er ordnet i skall – også kjent som «energinivåer.» Det første skallet kan bare inneholde to elektroner, mens det neste skallet kan holde opptil åtte elektroner. Etterfølgende skall kan inneholde flere elektroner, men det ytterste skallet av ethvert atom har ikke mer enn åtte elektroner. Elektronene i det ytterste skallet spiller en viktig rolle i binding mellom atomer. Elementer som har et helt ytre skall er inaktive ved at de ikke reagerer med andre grunnstoffer for å danne forbindelser. De vises alle i den høyre høyre kolonne i det periodiske systemet: helium, neon, argon, etc. elementer som ikke har et fullt ytre skall, kan de ytterste elektronene samhandle med de ytterste elektronene til nærliggende atomer for å skape kjemiske bindinger. Elektronskallkonfigurasjonene for 29 av de første 36 elementene er oppført i tabell 2.2.