Cała materia, w tym kryształy minerałów, składa się z atomów, a wszystkie atomy składają się z trzech głównych cząstek: protonów, neutrony i elektrony. Jak podsumowano w Tabeli 2.1, protony są naładowane dodatnio, neutrony są nienaładowane, a elektrony są naładowane ujemnie. Ujemny ładunek jednego elektronu równoważy dodatni ładunek jednego protonu. Zarówno protony, jak i neutrony mają masę 1, podczas gdy elektrony prawie nie mają masy.
| Elementary Particle | Charge | Mass |
|---|---|---|
| Proton | +1 | 1 |
| Neutron | 0 | 1 |
| Electron | −1 | ~ 0 |
Wodór ma najprostsze atomy, z których każdy ma tylko jeden proton i jeden elektron. Proton tworzy jądro, podczas gdy elektron krąży wokół niego. Wszystkie inne pierwiastki mają w swoich jądrach neutrony, a także protony, takie jak hel, co przedstawiono na rysunku 2.2. Dodatnio naładowane protony mają tendencję do odpychania się, a neutrony pomagają utrzymać jądro razem. Liczba protonów to liczba atomowa, a liczba protonów i neutronów to masa atomowa. W przypadku wodoru masa atomowa wynosi 1, ponieważ jest jeden proton i nie ma neutronów. Dla helu jest to 4: dwa protony i dwa neutrony.
Dla większości z 16 najlżejszych pierwiastków (do tlenu) liczba neutronów jest równa liczbie protonów. W przypadku większości pozostałych pierwiastków neutronów jest więcej niż protonów, ponieważ potrzebne są dodatkowe neutrony, aby utrzymać jądro razem poprzez przezwyciężenie wzajemnego odpychania rosnącej liczby protonów skoncentrowanych na bardzo małej przestrzeni. Na przykład krzem ma 14 protonów i 14 neutronów. Jego liczba atomowa wynosi 14, a masa atomowa 28. Najpopularniejszy izotop uranu ma 92 protony i 146 neutronów. Jego liczba atomowa wynosi 92, a masa atomowa 238 (92 + 146).
Kropka pośrodku to jądro, a otaczająca go chmura przedstawia miejsce, w którym w dowolnym momencie mogą znajdować się dwa elektrony. Im ciemniejszy odcień, tym większe prawdopodobieństwo, że będzie tam elektron. Angstrem (Å) wynosi 10–10 m. Femtometr (fm) to 10-15m. Innymi słowy, chmura elektronowa atomu helu jest około 100 000 razy większa niż jego jądro.
Elektrony krążące wokół jądra atomu są ułożone w powłoki – znane również jako „poziomy energetyczne”. Pierwsza powłoka może pomieścić tylko dwa elektrony, podczas gdy następna może pomieścić do ośmiu elektronów. Kolejne powłoki mogą pomieścić więcej elektronów, ale najbardziej zewnętrzna powłoka dowolnego atomu zawiera nie więcej niż osiem elektronów. Elektrony w najbardziej zewnętrznej powłoce odgrywają ważną rolę w wiązaniu między atomami. Pierwiastki, które mają pełną zewnętrzną powłokę, są obojętne, ponieważ nie reagują z innymi pierwiastkami, tworząc związki. Wszystkie pojawiają się w skrajnej prawej kolumnie układu okresowego: hel, neon, argon itp. pierwiastków, które nie mają pełnej zewnętrznej powłoki, najbardziej zewnętrzne elektrony mogą oddziaływać z zewnętrznymi elektronami pobliskich atomów, tworząc wiązania chemiczne. Konfiguracje powłok elektronowych dla 29 z pierwszych 36 pierwiastków są wymienione w tabeli 2.2.
id = „9ac7035022″>