Redigerer Atom (avsnitt)

===Subatomære partikler===
[[Fil:Partikler i standardmodellen.png|right|450px|thumb|Oversikt over partikler og familier i standardmodellen]]
Inntil 1961 ble atomet antatt å bestå bare av elektroner, nøytroner og protoner. [[Standardmodellen]] som ble utviklet tidlig på 1970-tallet, beskriver de partikler og krefter som bygger opp subatomære partikler. [[Kvark]]er kommer i 3 par (6 varianter) med ladning henholdsvis +2/3 og −1/3 og [[spinn]] ½. De forekommer ikke fritt, men er alltid bundet sammen i [[baryon]]er med 3 kvarker som får ½ heltalls spinn og [[meson]]er med 2 kvarker og heltalls spinn. Elektronet sammen med partikler som positroner og nøytrinoer er [[lepton]]er og påvirkes ikke av den sterke kjernekraften. Familiene leptoner og bosoner er begge [[fermion]]er som er partikler med ½ heltalls spinn.

Protonene og nøytronene er baryoner og bygges opp av u (opp) og d (ned) kvarker som har såkalt fargeladning i tillegg til at de har elektrisk ladning. Protonet får med kombinasjonen (uud) en positiv elektrisk elementærladning mens nøytronet med (udd) blir elektrisk nøytralt. Kvarkene holdes sammen av den såkalte [[fargekraft]]en formidlet av [[gluon]]er som er vekselvirkningsbosoner. Størstedelen av energien i nøytronet og protonet kommer ikke fra opp ned kvarkene (med 4 og 8 MeV) men ligger i bindingsenergien som gir dem masser på respektive 938,3 og 939,6 MeV. Protonene og nøytronene er fargenøytrale. Men fargeladningen er ujevnt fordelt i dem slik den elektriske ladningen er ujevnt fordelt i molekyler. På tilsvarende måte som det gir opphav til bindingskrefter mellom molekyler, gir den ujevne fordelingen av fargeladning i protonene og nøytronene opphav til [[sterk kjernekraft]] eller nukleon-til-nukleon-kraften som holder atomkjernene sammen, til tross for den elektriske frastøtningen mellom protonene.

Fotoner er masseløse elektromagnetiske bølger (partikler) med heltalls spinn som formidler den elektromagnetiske kraften. Denne virker mellom elektronet og kjernen og sammen med elektronets bølgenatur dannes [[orbital]]ene.
{{Clear|left}}
====Elektroner og elektronskall====
Atomkjernene er omgitt av elektrontåker, og det er primært disse tåkene som bestemmer hvordan atomene virker på hverandre og hvilke kjemiske bindinger som oppstår. Disse tåkene representerer sannsynlighetsfordelinger for elektronene og deles opp i [[orbital]]er som tilsvarer faste energinivåer for elektronene. Disse orbitalene kalles også elektronskall. Hvert orbital har bare plass til et bestemt antall elektroner fordi alle elektronene i samme atom må befinne seg i forskjellig kvantemekanisk tilstand (for elektronet er dette kombinasjonen av hoved-, bi- magnetisk- og spinn-kvantetall etter bestemte regler). Orbitalene øker i størrelse og kompleksitet med økende energinivå inntil elektronet er ionisert og dermed frigjort fra kjernen.
[[Fil:Neon orbitals.png|miniatyr|442x442pk|De fem første orbitalene for <sup>10</sup>Ne er 1s<sup>2</sup>, 2s<sup>2</sup> og tre separerte orienteringer av 2p<sup>6</sup>. Hvert orbital inneholder to elektroner som med høy sannsynlighet befinner seg i det skisserte volumet.]]
Elektronene kan i prinsippet befinne seg i et hvilket som helst orbital, men vil i grunntilstanden fylle opp orbitalene fra laveste (innerste) nivå. Et [[eksitert]] elektron befinner seg i et høyere orbital enn grunntilstanden, og vil raskt falle tilbake til en ledig plass i et lavere orbital og avgi energien i form av et foton.

Elektronene i ytterste "befolkede" skall i grunntilstanden kalles ''valenselektroner'' og bestemmer i vesentlig grad hvordan elektronet forbinder seg kjemisk med andre atomer. Generelt vil atomene som bindes sammen, dele på et eller flere elektroner i ytterste skall. Atomene søker å fylle opp dette skallet. I vann (H<sub>2</sub>O) er hydrogenets ytterste skall 1s<sup>1</sup> og kan derfor avgi eller ta opp et elektron. Oksygen har ytterste skall 2p<sup>4</sup> som kan avgi 4 eller ta opp 2 elektroner. Oksygenet kan derfor dele på et elektron fra hvert hydrogenatom for å fylle sitt ytterste skall, og hydrogenet dele et elektron med oksygenet for å fylle sitt. I hydrogengass (H<sub>2</sub>) vil begge hydrogenatomene fylle 1s skallet ved å dele på de to elektronene. Edelgassene har alle fullt ytterste skall og reagerer derfor vanskelig med andre stoffer.

Atomene plasseres i Grupper og Perioder i det [[periodesystemet|periodiske system]], der perioden tilsvarer antall [[orbital]]er eller elektronskall, og antall ledige plasser i ytterste skall faller fra venstre mot høyre i gruppen. På denne måten viser man grunnstoffer med beslektede egenskaper nær hverandre.

Elektronene i skallene innenfor kalles ''kjerneelektronene'' og hovedeffekten av disse kommer i form av skjerming av kjernens positive ladning. Dette avgjør deler av atomets [[elektronegativitet]] og bestemmer evnen til å tiltrekke felles elektroner i en binding mellom flere atomer. Elektronegativteten øker med antall elektroner i ytterste skall, og minker med antall kjerneelektroner.

Dersom forskjellen i elektronegativitet er mindre enn 0.4 trekker atomene omtrent like mye på elektronene og disse vil fordele seg jevnt mellom atomene. Dette kalles en [[kovalent binding]] og opptrer for eksempel i vanlige gasser som O<sub>2</sub>, H<sub>2</sub> og N<sub>2</sub>

Ved forskjell større enn 1,4 får man en [[ionebinding]]. Atomet med høyest elektronegativitet vil tiltrekke seg de fleste elektronene og bli mer negativt ladet. Samtidig trekkes elektroner fra de (det) andre atomene, noe som reduserer skjermingen av kjernen og gir positiv ladning. Slike molekyler er [[dipol]]er og organiserer seg i retningsorienterte strukturer med positive ender mot negative ender. Et eksempel er vanlig salt (NaCl) som vist i krystallgitteret tidligere.

Ved forskjell mellom 0,4 og 1,7 oppstår en [[polar kovalent binding]]. Spesielt dersom noen av atomene er hydrogenatomer er denne viktig ettersom protonkjernen lett blir avskjermet og derfor danner [[hydrogenbinding]]er til elektronegative atomer i andre eller samme molekyl, noe som gir opphav til spesielle egenskaper. Dette er for eksempel tilfelle i [[vann]] (H<sub>2</sub>O) og mer komplekse [[organisk kjemi|organiske]] molekyler som [[protein]]er, [[DNA]] og [[polysakkarid]]er. Proteiner har forskjellige egenskaper etter hvordan de er «kveilet opp» og denne strukturen stabiliseres av hydrogenbindingene.

====Egenskaper for nukleoner og atomkjernen ====
[[Fargekraft]]en binder kvarker sammen og bygger opp [[nukleon]]er som [[proton]]er og [[nøytron]]er som danner atomkjerner. Atomkjernen har en størrelse på ''r<sub>n</sub> = r<sub>0</sub>&thinsp;A<sup>1/3</sup>'' der ''r<sub>0</sub>'' = 1,2&times;10<sup>−15</sup>m.

Fargekraften mellom kvarkene i protonene og nøytronene har en residuell kraft ([[sterk kjernekraft]]) som binder de enkelte nukleoner i atomkjernen sammen. Den faller meget raskt av på avstander over 1,4•10<sup>−15</sup>m og binder i det vesentlige nukleonet til dets nærmeste naboer. Den elektromagnetiske kraften har lang rekkevidde og får vesentlige bidrag fra alle protoner i kjernen. Ved høyere atomnummer kreves derfor relativt flere nøytroner (noe som styrker den sterke kjernekraften i atomkjernen) for å holde kjernen sammen og skape balanse mellom disse kreftene.

Forskjellige isotoper kan derfor være ustabile og endre antall nukleoner ved [[kjernereaksjon]]er som [[radioaktivitet|radioaktiv]] nedbrytning eller spaltning ([[kjernefysisk fisjon]]). Når dette skjer spontant kalles det [[radioaktivitet]] og har en karakteristisk [[halveringstid]] som beskriver gjennomsnittlig tid før halvparten av atomene i et utvalg er spaltet. Dette kan skje på forskjellige måter:
*Ved [[alfapartikkel|alfastråling]] sendes det ut en heliumkjerne (Z=2). Et eksempel er spaltning av Uran (Z=92) til Thorium (Z=90) og en alfapartikkel (<sup>4</sup>He).
*Ved [[betastråling]] som innebærer at et nøytron går over til et proton ved [[svak kjernekraft|svak vekselvirkning]] og sender ut et elektron.
*Som for elektronene kan også nukleonene eksiteres til høyrere energi, og sende ut et foton når de går tilbake i grunntilstanden. Men disse energinivåene har flere tusen ganger større energi enn de atomære energinivåene, og fotonet får tilsvarende høy energi. Fotoner med slike energier kalles [[gammastråling]]

Kjernefysiske reakjoner kan også fremkalles ved hjelp av partikler med høy energi (nukleoner, elektroner eller fotoner). De foregår også ved at to kjerner smelter sammen ved [[kjernefysisk fusjon]] og når et proton tilføres energi og går over til et nøytron ved [[svak kjernekraft|svak vekselvirkning]].