همة مواد از حدود 100 نوع جزء ساده كه هر يك را عنصر مي نامند ساخته شده اند .  هر عنصر از اتم هايي تشكيل مي‌شود و اتم كوچك ترين جزء يك عنصر است اتم آن قدر كوچك است كه ديدن آن با ميكروسكوپ نيز ممكن نيست . درون نقطه اي كه روي حرف «ن» قرار دارد بيش تز از 4000000000 اتم جاي مي گيرد .

بدن انسان از اتم هاي كربن ، اكسيژن ، هيدروژن و نيتروژن تشكيل شده است . اما شما به هيچ يك از اين عنصر ها شباهتي نداريد . دليل اين است كه اتم ها بر حسب اين كه چگونه به هم وصل شوند ، مواد كاملاً متفاوتي به وجود مي‌آورند .

 

 

 

 

درون اتم :

اتم ها خود از ذره هاي كوچك تري به نام پروتون ، نوترون و الكترون تشكيل شده اند . نيروهاي بسيار قوي پروتون ها و نوترون ها را به هم بسته است . اين ذره ها هستة اتم را تشكيل مي دهند كه در مركز اتم قرار دارد . الكترون ها كه ذرات بسيار كوچك تري هستند با سرعت زياد به دور هسته مي گردند .

رفتار هر اتم مانند يك ذرة ريز جامد است اما در واقع بيش تر حجم آن را فضاي خالي تشكيل مي دهد اگر حجم يك اتم به اندازة حجم يك سالن كنسرت فرض شود هسته در مقايسه با آن از يك دانة نمك بزرگ تر نيست اما با وجود اين بيشتر حجم اتم مربوط به هسته است .

دره هاي مختلف موجود در اتم بارهاي الكتريكي متفاوتي دارند بار الكترون ، منفي (- ) و بار پروتون مثبت (+ ) است ،اما نوترون بدون بار است . در يك اتم تنها تعداد الكترون ها و پروتون ها مساوي است ، يعني كل اتم بدون بار است . اما بعضي از اتم ها هنگام اتصال به اتم ديگر الكترون از دست مي دهند يا مي گيرند . اين امر باعث مي شود كه بار الكتريكي آن ها مثبت يا منفي شود .

اتم باردار را يون مي نامند .

در تصوير اتم ها الكترون ها را به صورت ذره هايي نشان مي دهند كه ، نظير سياره ها كه به دور خورشيد مي گردند به دور هسته در گردش اند . اين تصوير ( كه دانشمندان آن را مدل مي نامند ) براي مجسم كردن اتم بسيار مفيد است اما تصوير واقعي اتم نيست . رفتار الكترون ها شبيه به رفتار بارهايي به شكل لكه هاي ابر است و نيز نمي توان جاي يك الكترون را در يك لحظة معين به دقت مشخص كرد . در همين صفحه تصويري از اين مدل چاپ شده است .

 

دانشمندان مي دانند كه نمي توان شكل واقعي اتم را با عكس نشان داد ، اما آن را به صورت معادلات رياضي مكانيك كوانتومي نشان مي دهند .

 

انواع مختلف اتم :

اندازة همة اتم ها تقريباً يكسان است اما تعداد ذره هاي موجود در اتم هاي مختلف متفاوت است . مثلاً اتم هيدروژن كه سبك ترين عنصر هاست ، تنها يك پروتون در هسته دارد و تعداد پروتون هاي اتم اورانيوم 92 است . تعداد پروتونهاي همة اتم هاي يك عنصر خاص مساوي است ( تعداد پروتون يا عدد اتمي عنصر ناميده مي شود ) اما تعداد نوترون هاي آن ها ممكن است متفاوت باشد . اين صورت متفاوت يك عنصر را ايزوتوپ هاي آن عنصر مي نامند .

دانشمندان با افزودن عددي به آ خر اسم عنصر مثلا اورانيوم 235 نوع ايزوتوپ را مشخص مي كنند در اين مثال مجموع تعداد پروتون ها و نوترون ها در هستة اورانيوم 235 است .

 

انرژي هسته :

آرايش نوترون ها و پروتون ها در بعضي از هسته ها ناپايدار است اين هسته ها با پرتاب ذره به بيرون به مرور تغيير مي‌كنند و گاهي پروتون هاي گاما نيز گسيل مي كنند . دانشمندان اين اتم ها را پرتوزا مي نامند .  

 مجموعة ذره ها و پرتوهاي گاماي خارج شده از اتم را تابش آن اتم مي نامند . همراه با تابش هسته اي ، مقداري انرژي كه در اصل درون هسته ذخيره بوده است ، گسيل مي شود . از يك اتم تنها انرژي زيادي خارج نمي شود ، اما ميليارد ها اتم مي توانند به اجسامي كه تابش آن ها را جذب مي كنند انرژي زياد بدهند و دماي آنها را بالا ببرند . دماي بالاي لايه‌هاي دروني زمين به دليل پرتوزايي سنگ هاي آن جاست در راكتور هسته اي از نوترون براي «آزاد سازي »انرژي ذخيره شده در اتم اورانيوم 235 استفاده مي كنند . اين فرآيند به اين صورت انجام مي شود : يك نوترون به اورانيوم 235 برخورد و آن را متلاشي مي كند . اتم هنگام متلاشي شدن تعداد بيشتري نوترون ( و مقداري پرتو گاما ) به خارج پرتاب مي كند . اين نوترون  مي توانند اتم هاي اورانيوم 235 ديگري را متلاشي كنند و به همين ترتيب به صورت واكنش زنجيري ، اتم ها متلاشي مي شوند . مجموعة فرآيند متلاشي شدن اتم ها را شكافت مي نامند انرژي آزاد شده بر اثر شكافت مواد درون راكتور را گرم مي كند در نيروگاه هسته اي واكنش زنجيري دقيقاً كنترل شده انجام مي شود و يك جريان ثابت و دائمي گرمايي ايجاد مي شود . در سلاح هسته اي واكنش زنجيري كنترل نشده انرژي را به صورت لحظه اي آزاد مي كند . هنگام شكافت ، هر هسته به دو هستة اتم هاي جديد تبديل مي شود .

 

مولكول :

همة مواد از اتم هاي ريزي ساخته شده اند كه به صورت گرو ه هايي به نام مولكول به هم متصل شده اند بعضي مولكول ها اتم هاي مانند هم دارند . مثلاً هر مولكول گاز اكسيژن دو اتم اكسيژن دارد . مولكولهاي ديگر مخلوطي از اتم هاي متفاوت اند .

موادي كه از اين مولكول ها ساخته مي شوند با اتم هاي تشكيل دهنده آن ها كاملاً متفاوت اند . مثلاً مولكولهاي آب يك اتم اكسيژن و دو اتم هيدروژن ( يعني گاز ديگري ) دارند اما آب مايع و يخ به هيچ وجه شبيه اين دو گاز نيستند !

 

به هم چسبيدن مولكولها :

در مواد جامد مولكولها خيلي محكم كنار هم قرار گرفته اند بنابراين مواد به شكل ثابتي پيوسته نگه داشته مي شوند در حالت مايع تقطير آب مولكول ها خيلي شل تر كنار هم قرار گرفته اند بنابراين شكل معيني ندارند و جاري مي شوند در گازها مولكولها آزادند و با سرعت به همه جا مي روند و در هر جايي كه هستند پخش مي شوند .

 

مولكولهاي غول پيكر :

ساده ترين مولكولها دو ياسه اتم دارند اما مولكولهاي بزرگ تري هستند كه از اتم هاي مختلفي ساخته شده اند كه به شكل پيچيده اي به هم وصل اند . گياهان و جانوران مولكولهاي غول پيكري دارند كه از مولكولهاي كوچك تر ساخته شده اند . اين مولكولها ممكن است از هزاران يا حتي ميليون ها مولكول تشكيل شده باشند كه به صورت زنجيرهاي بلند يا صفحه هاي پهن يا به شكل مارپيچي به هم متصل اند . بعضي از اين ها آن قدر بزرگ اند كه با ميكروسكوپ الكتروني قوي ديده مي شوند .

مواد شيميايي :

هنگامي كه مردم دربارة  مواد شيميايي صحبت مي كنند معمولاً منظورشان موادي است كه در شيمي به كار مي روند هزاران ماده از اين نوع وجود دارد . بعضي نظير كلسيم و كربن جامدند و بعضي نظير اسيد سولفوريك و اتانول مايع اند ، بقيه نظير هيدروژن و اكسيژن گازاند . هنگامي كه مواد شيميايي باهم تركيب مي شوند مواد جديدي مي سازند . مثلاً هنگامي كه هيدروژن و اكسيژن تركيب مي شوند مادة جديدي به نام آب مي سازند . همة جهان از مواد خالص يا از تركيب آن ها ساخته شده است . پس در واقع همه مواد ماده شيميايي هستند .

صنايع شيميايي ، مواد مورد نظر را از منابع مختلف نظير دريا ، گياهان و سنگ ها مي گيرند . بسياري از مهم ترين مواد شيميايي در كارخانه ها از مواد موجود در نفت و زغال سنگ ساخته مي شود مواد شيميايي استفاده هاي زيادي دارند .

بعضي دارو هستند ، بعضي ميكروب ها را مي كشند برخي جلو فاسد شدن غذا را مي گيرند و بعضي ديگر كه كود ناميده مي شوند به رشد گياهان كمك مي كنند . بقية مواد شيميايي براي تهيه فلزات و پلاستيك ها ضروري اند .