How big is Atom de hidrogen?

Un atom de hidrogen este cel mai simplu atom: un singur electron ținut de un singur proton. Are un diametru de aproximativ 0,11 nanometri, adică 110 picometri, măsurat ca dublul razei Bohr. Un nanometru este o miliardime de metru, iar un picometru este o miime de nanometru.

Dimensiune

Un atom nu are o margine netă. Electronul său nu urmează o traiectorie fixă, precum o planetă. Fizica cuantică îl descrie, în schimb, ca pe un nor de probabilitate: electronul se găsește cel mai probabil la o anumită distanță de nucleu și este mai puțin probabil să fie găsit mai departe. De aceea, chimiștii definesc dimensiunea unui atom în mai multe moduri, iar fiecare dă un alt număr.

Valoarea prezentată aici este dublul razei Bohr. Raza Bohr, de 52,9 picometri, este distanța față de proton la care electronul se găsește cel mai probabil. Dublul acesteia este 106 picometri, valoare care se rotunjește la 110. Numele îl cinstește pe Niels Bohr, al cărui model al atomului din 1913 plasa electronul pe o orbită circulară cu exact această rază.

Alte definiții dau alte dimensiuni. Doi atomi de hidrogen uniți într-o moleculă au centrele la 74 de picometri unul de altul. O altă măsură, raza van der Waals, se bazează pe cât de aproape pot ajunge doi atomi separați înainte de a se respinge reciproc. După această măsură, un atom de hidrogen are aproximativ 220–240 de picometri în diametru.

Comparații de dimensiune

• Un atom de hidrogen este de aproximativ 60.000 de ori mai lat decât propriul proton, aflat în centrul său, care are un diametru de aproximativ 1,7 femtometri. Un femtometru este o milionime de nanometru.
• Dacă un atom de hidrogen ar fi mărit până la lungimea unui teren de fotbal american, adică 110 metri, inclusiv zonele de capăt (end zone), protonul său ar avea un diametru de mai puțin de 2 milimetri.
• Aproximativ 750.000–950.000 de atomi de hidrogen puși unul lângă altul ar acoperi grosimea unui fir de păr uman.
• Un atom de hidrogen are 1,06 angstromi în diametru, puțin peste unul. Angstromul, de 100 de picometri, este o unitate folosită pentru dimensiunile atomilor și lungimile legăturilor chimice.
• Niciun microscop optic obișnuit nu poate arăta un atom de hidrogen. Cel mai fin detaliu pe care îl poate distinge un astfel de microscop este de aproximativ 0,2 micrometri, adică de aproape 2.000 de ori lățimea atomului. Un micrometru este o milionime de metru.

Cel mai răspândit element

Hidrogenul este cel mai abundent element din univers. Soarele este format în proporție de aproximativ 75% din hidrogen, în masă. La temperaturile ridicate din Soare, nucleele de hidrogen fuzionează și formează heliu, eliberând cantități uriașe de energie. Pe Pământ, cea mai mare parte a hidrogenului se află în apă.

Forme mai grele ale hidrogenului

Atomii aceluiași element cu numere diferite de neutroni se numesc izotopi. În peste 99,97% dintre atomii de hidrogen de pe Pământ, nucleul este un singur proton, fără neutroni. În 1931, Harold Urey și colegii săi de la Universitatea Columbia au detectat o formă mai rară, deuteriul, cu o masă de aproximativ două ori mai mare.

O a treia formă, tritiul, are doi neutroni pe lângă proton. Este radioactiv, iar jumătate din orice probă se dezintegrează la fiecare 12,3 ani. Tritiul se formează natural în straturile înalte ale atmosferei, când razele cosmice lovesc moleculele de azot din aer.

Surse

• 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.