How big is Hidrogena atomo?

Hidrogena atomo estas la plej simpla atomo: unu elektrono, tenata de unu protono. Ĝia diametro, mezurita kiel duoblo de la radiuso de Bohr, estas ĉirkaŭ 0,11 nanometroj, tio estas 110 pikometroj. Nanometro estas miliardono de metro, kaj pikometro estas milono de nanometro.

Grando

Atomo ne havas malmolan randon. Ĝia elektrono ne sekvas fiksan vojon kiel planedo. Kvantuma fiziko anstataŭe priskribas ĝin kiel nubon de probablo: la elektrono plej probable troviĝas je unu certa distanco de la kerno, kaj malpli probable pli for. Kemiistoj do difinas la grandon de atomo per pluraj manieroj, kaj ĉiu donas alian nombron.

La nombro montrata ĉi tie estas la duobla radiuso de Bohr. La radiuso de Bohr, 52,9 pikometroj, estas la distanco de la protono, ĉe kiu la elektrono plej probable troviĝas. Duoble tio estas 106 pikometroj, kio rondigite donas 110. La nomo honoras Niels Bohr, kies modelo de la atomo de 1913 metis la elektronon en cirklan orbiton kun ĝuste tia radiuso.

Aliaj difinoj donas aliajn grandojn. Du hidrogenaj atomoj kunigitaj en molekulon havas centrojn, kiuj distas unu de la alia je 74 pikometroj. Alia mezuro, la radiuso de van der Waals, baziĝas sur tio, kiom proksime du apartaj atomoj povas veni, antaŭ ol ili repuŝas unu la alian. Laŭ tiu mezuro hidrogena atomo havas diametron de ĉirkaŭ 220–240 pikometroj.

Komparoj de grando

• Hidrogena atomo estas ĉirkaŭ 60 000 fojojn pli larĝa ol la protono en ĝia centro, kiu havas diametron de ĉirkaŭ 1,7 femtometroj. Femtometro estas milionono de nanometro.
• Se hidrogena atomo pligrandiĝus ĝis la longo de kampo de usona piedpilkado, kiu estas 110 metrojn longa, inkluzive de la finzonoj, la protono de la atomo havus diametron de malpli ol 2 milimetroj.
• Ĉirkaŭ 750 000–950 000 hidrogenaj atomoj, vicigitaj unu apud alia, atingus la dikecon de homa haro.
• Hidrogena atomo havas diametron de 1,06 angstromoj, iom pli ol unu. La angstromo, 100 pikometroj, estas unuo uzata por la grandoj de atomoj kaj la longoj de kemiaj ligoj.
• Neniu ordinara lummikroskopo povas montri hidrogenan atomon. La plej fajna detalo, kiun tia mikroskopo povas distingi, estas ĉirkaŭ 0,2 mikrometroj, preskaŭ 2 000 fojojn la larĝo de la atomo. Mikrometro estas milionono de metro.

La plej ofta elemento

Hidrogeno estas la plej abunda elemento en la universo. Ĉirkaŭ 75 % de la maso de la Suno estas hidrogeno. Ĉe la altaj temperaturoj de la Suno hidrogenaj kernoj kunfandiĝas por formi heliumon, liberigante grandegajn kvantojn da energio. Sur la Tero la plej granda parto de la hidrogeno troviĝas en akvo.

Pli pezaj formoj de hidrogeno

Atomoj de la sama elemento kun malsamaj nombroj da neŭtronoj nomiĝas izotopoj. En pli ol 99,97 % de la hidrogenaj atomoj sur la Tero la kerno estas sola protono sen neŭtronoj. En 1931 Harold Urey kaj liaj kolegoj ĉe la Universitato Kolumbio detektis pli maloftan formon, deŭterion, kun ĉirkaŭ duobla maso.

Tria formo, tritio, havas du neŭtronojn krom sia protono. Ĝi estas radioaktiva, kaj duono de iu ajn provaĵo disfalas ĉiujn 12,3 jarojn. Tritio formiĝas nature alte en la atmosfero, kiam kosmaj radioj frapas molekulojn de nitrogeno en la aero.

Fontoj

• Bohr Radius. NIST, CODATA 2022.
• Theoretical Calculation of Absolute Radii of Atoms and Ions. Part 1. The Atomic Radii. Ghosh and Biswas, International Journal of Molecular Sciences, 2002.
• The Bohr Model. In Chemistry 2e. OpenStax, 2019.
• The Hydrogen Atom. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
• Hydrogen: Radii of Atoms and Ions. WebElements, University of Sheffield.
• Hydrogen. Royal Society of Chemistry, Periodic Table.
• Helium. Royal Society of Chemistry, Periodic Table.
• Atomic Weight of Hydrogen. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights.
• Radionuclide Basics: Tritium. U.S. Environmental Protection Agency.
• The International System of Units (SI). 9th edition, version 4.01. BIPM, 2026.
• Proton RMS Charge Radius. NIST, CODATA 2022.
• 2026 NFL Rulebook. National Football League, 2026.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• The Nobel Prize in Chemistry 2014: Press Release. Royal Swedish Academy of Sciences, 2014.