מה הגודל של אטום מימן?

אטום מימן הוא האטום הפשוט ביותר: אלקטרון אחד המוחזק על ידי פרוטון אחד. רוחבו כ-0.11 ננומטרים, או 110 פיקומטרים, כשמודדים אותו כפעמיים רדיוס בוהר. ננומטר הוא מיליארדית המטר, ופיקומטר הוא אלפית הננומטר.

גודל

לאטום אין קצה קשיח. האלקטרון שלו אינו נע במסלול קבוע כמו כוכב לכת. הפיזיקה הקוונטית מתארת את האלקטרון במקום זאת כענן של הסתברות: סביר יותר מכול למצוא אותו במרחק מסוים מהגרעין, וסביר פחות למצוא אותו רחוק יותר. לכן כימאים מגדירים את גודלו של אטום בכמה דרכים, וכל אחת מהן נותנת מספר שונה.

המספר המוצג כאן הוא פעמיים רדיוס בוהר. רדיוס בוהר, 52.9 פיקומטרים, הוא המרחק מהפרוטון שבו סביר יותר מכול למצוא את האלקטרון. כפול מזה הוא 106 פיקומטרים, שמעוגלים ל-110. השם ניתן לכבודו של נילס בוהר, שבמודל האטום שלו מ-1913 האלקטרון נע במסלול מעגלי בדיוק ברדיוס הזה.

הגדרות אחרות נותנות גדלים אחרים. שני אטומי מימן המחוברים למולקולה נמצאים כשמרכזיהם במרחק של 74 פיקומטרים זה מזה. מדד אחר, רדיוס ואן דר ואלס, מבוסס על עד כמה שני אטומים נפרדים יכולים להתקרב לפני שהם דוחים זה את זה. לפי מדד זה, רוחבו של אטום מימן כ-220–240 פיקומטרים.

השוואות גודל

• אטום מימן רחב בערך פי 60,000 מהפרוטון שבמרכזו, שרוחבו כ-1.7 פמטומטרים. פמטומטר הוא מיליונית הננומטר.
• אילו אטום מימן הוגדל לאורכו של מגרש פוטבול אמריקאי, 110 מטרים כולל אזורי הקצה, הפרוטון שלו היה ברוחב של פחות מ-2 מילימטרים.
• כ-750,000–950,000 אטומי מימן, זה לצד זה, היו משתרעים על פני רוחבה של שערת אדם.
• רוחבו של אטום מימן הוא 1.06 אנגסטרומים, מעט יותר מאחד. האנגסטרום, 100 פיקומטרים, הוא יחידה שמשתמשים בה לציון גדלים של אטומים ואורכים של קשרים כימיים.
• אף מיקרוסקופ אור רגיל אינו יכול להראות אטום מימן. הפרט העדין ביותר שמיקרוסקופ כזה מצליח להבחין בו הוא כ-0.2 מיקרומטרים, כמעט פי 2,000 מרוחבו של האטום. מיקרומטר הוא מיליונית המטר.

היסוד הנפוץ ביותר

מימן הוא היסוד השכיח ביותר ביקום. כ-75% ממסת השמש הם מימן. בטמפרטורות הגבוהות של השמש, גרעיני מימן מתמזגים זה עם זה ויוצרים הליום, ומשחררים כמויות עצומות של אנרגיה. על כדור הארץ רוב המימן נמצא במים.

צורות כבדות יותר של מימן

אטומים של אותו יסוד עם מספר שונה של נייטרונים נקראים איזוטופים. ביותר מ-99.97% מאטומי המימן על כדור הארץ, הגרעין הוא פרוטון בודד ללא נייטרונים. ב-1931 איתרו הרולד יורי ועמיתיו באוניברסיטת קולומביה צורה נדירה יותר, דאוטריום, שמסתה כפולה בקירוב.

צורה שלישית, טריטיום, כוללת שני נייטרונים בנוסף לפרוטון. היא רדיואקטיבית, ומחצית מכל דגימה דועכת כל 12.3 שנים. טריטיום נוצר באופן טבעי גבוה באטמוספרה, כאשר קרניים קוסמיות פוגעות במולקולות חנקן באוויר.

מקורות

• 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.