Het is in de schoolbanken ooit voorbijgekomen, maar daar is het hoogstwaarschijnlijk ook bij gebleven. Het atoom, dat ‘allerkleinste’ deeltje, dat het fundament van alles vormt, heeft geen prominente plek in ons dagelijks leven. We gaan gemakkelijk voorbij aan die ‘onzichtbare wereld’, terwijl de invloed die het op ons allemaal heeft, gigantisch is. Dus voor iedereen die nu toch meer wil weten over die kleine krachtpatser en hoezo alles energie is, hieronder een beknopte uitleg: van atomos tot quark.
De naam atoom is afgeleid van het Griekse woord atomos wat ondeelbaar betekent. De oude Grieken waren ervan overtuigd dat dit de allerkleinste bouwsteentjes waren. Dé elementaire deeltjes waaruit alles is opgebouwd. Zij doelden hierbij op de elementen vuur, aarde, lucht, water en ether. Dit vijfde – niet aardse – element, vernoemd naar de Griekse god Aether, zou voor beweging van de hemellichamen zorgen en alleen voor goden bereikbaar zijn. Inmiddels weten we dat atomen opgedeeld kunnen worden in drie nog kleinere deeltjes namelijk neutronen, protonen en elektronen, de zogenoemde subatomaire deeltjes. En dat neutronen en protonen opgesplitst kunnen worden in nog kleinere deeltjes, de zogenoemde quarks.
Kwantumsprongen
De atoomkern is opgebouwd uit twee delen: neutronen en protonen. De elektronen ‘zwermen’ rond de atoomkern. Hierbij bewegen ze niet willekeurig, maar verdeeld over een aantal schillen ofwel banen. Dit noemen we de energieniveaus. Er zijn twee soorten energieniveaus: de hoofdniveaus en de subniveaus. De elektronen kunnen tussen de verschillende niveaus heen en weer springen. Dit worden ook wel kwantumsprongen genoemd. Per niveau is plek voor een maximaal aantal elektronen. Een niveau hoeft echter niet maximaal gevuld te zijn. Een elektron kan al in een volgend hoofdniveau zitten terwijl het vorige hoofdniveau nog niet helemaal ‘vol’ is.
Neutrale lading
Elektronen zijn vergeleken met de atoomkern heel licht en hebben een negatieve lading. De veel zwaardere protonen zijn positief geladen en de nog iets zwaardere neutronen hebben een neutrale lading. Het aantal protonen in de kern en de daaromheen bewegende elektronen is gelijk aan elkaar. Dit zorgt ervoor dat het atoom neutraal geladen is. Zodra er ook maar één elektron wordt weggehaald, is de lading positief. Bij een overschot van één of meer elektronen is de lading negatief. Zodra een atoom een negatieve of positieve lading heeft, noemen we het een ion.
Niet niets
De afstand tussen de atoomkern en de elektronen is enorm. Ter verduidelijking: als de atoomkern een sinaasappel is, dan vind je de elektronen kilometers verderop. De daaruit voortvloeiende conclusie is dat een atoom dus voor 99,999999 procent bestaat uit lege ruimte ofwel niets. Dat klopt natuurlijk niet helemaal. Het elektron beweegt zich namelijk zo razendsnel rond de kern dat de ruimte in principe helemaal opgevuld wordt. Die ‘lege’ ruimte is dus niet leeg ofwel niets, maar bestaat uit energie. Vandaar dus het kwantummechanisch principe: alles is energie.