Erkendelser: Atomer

Niels Bohr ydede et afgørende bidrag til forståelsen af atomers struktur. (Foto:  Library of Congress)

Erkendelsen af, at vi selv, og den verden, der omgiver os, er bygget op af atomer - eller grundstoffer, som de også kaldes - er afgørende inden for både fysikken og kemien.

Ser vi bort fra mere eksotiske steder som i Solens indre, i kanten af et sort hul eller i Mælkevejens centrum, så er alt opbygget af atomer, og alt virker ved atomernes vekselvirkning med hinanden.

90 grundstoffer
Der findes ca. 90 naturligt forekommende grundstoffer, fra brint til uran, og nogle gange optræder de samme grundstoffer med en lille variation kaldet isotoper. Atomerne kan enten optræde som individuelle atomer, eller de kan binde sig til andre atomer og forme molekyler.

Vi er opbygget af store biologiske molekyler, og alle de processer, der holder os i live, bygger på kemiske reaktioner, hvor atomerne flytter rundt mellem forskellige molekyler.

ERKENDELSER

Hen over sommeren bringer vi på videnskab.dk ti bud på de største naturvidenskabelige erkendelser, som har formet vores måde at se verden på. Serien er lavet i samarbejde med Aktuel Naturvidenskab 1. Naturen kan forklares uden myter 2. Newtons love 3. Evolutionsteorien 4. Termodynamikken 5. Verden består af atomer 6. Relativitetsteorien 7. Økologien 8. Kvantemekanikken 9. Pladetektonikken 10. Dna-dobbeltspiralen

Vi har en god forståelse af atomernes opbygning og struktur, og hvordan de er ordnet i det periodiske system, der er grundlaget for kemien. Vi forstår også de kræfter, der virker mellem atomerne; de elektromagnetiske kræfter.

Selvom ordet atom på græsk betyder 'udelelig', ved vi nu, at atomerne kan spaltes, og at atomerne er opbygget af en række elementarpartikler (elektroner, neutroner og protoner), der holdes sammen ved hjælp af kernekræfterne.

Udfordringen for forskerne i dag er at forstå kompleksiteten, idet atomerne er så små, at der selv i meget små stofmængder er ufatteligt mange atomer. Hvis Jordens befolkning var atomer, kunne vi faktisk klemme hele jordens befolkning ind i en terning, hvor siderne kun er ca. 0,0002 mm lange.

Og her opstår problemet: for selvom vi har styr på atomerne to og to, eller måske lidt flere, så kan vi slet ikke håndtere, dvs. regne på, systemernes egenskaber, når der er for mange atomer til stede.

Med andre ord: selvom vi har fint styr på brint- og iltatomerne, og selvom vi har fint styr på et enkelt eller to vandmolekyler, så kan vi stadig ikke udregne egenskaberne af selv en lille bitte vanddråbe.

Denne artikel er en forkortet udgave af en artikel skrevet af Søren Keiding, Kemisk Institut, Aarhus Universitet.

  

Inspiration til undervisning og opgaver
'Verden består af atomer' (hele artiklen af Søren Keiding i magasinet Aktuel Naturvidenskab)