How big is Kolatom?

En kolatom har sex elektroner kring en kärna av sex protoner och vanligtvis sex neutroner. Atomen mäts på samma sätt som utforskarens väteatom, nämligen som två gånger det avstånd där de yttersta elektronerna med störst sannolikhet finns. Den är cirka 0,13 nanometer i diameter, alltså 130 picometer. En nanometer är en miljarddel av en meter, och en picometer är en tusendel av en nanometer.

Storlek

En atom har ingen fast form eller storlek, så det finns flera sätt att definiera den, och varje sätt ger ett annat tal. Värdet här kommer från beräkningar av var elektronerna med störst sannolikhet finns. Två av kolets sex elektroner håller sig nära kärnan, och de andra fyra finns längre ut, som bilden i utforskaren visar. De yttre fyra finns med störst sannolikhet cirka 65 picometer från kärnan, vilket gör atomen cirka 130 picometer i diameter.

För atomer i molekyler använder kemister ofta ett annat mått. Den kovalenta radien är hälften av avståndet mellan två bundna atomers centrum. Två kolatomer som är förenade med en enkelbindning ligger i genomsnitt 154 picometer från varandra, så med det måttet är en kolatom cirka 150 picometer i diameter.

Van der Waals-radien mäter i stället hur nära varandra två separata atomer kan komma innan de stöter bort varandra. Med det måttet är en kolatom cirka 340 picometer i diameter.

Storleksjämförelser

En kolatom är cirka 1,2 gånger så bred som en väteatom, som är 106 picometer i diameter enligt samma mått.
Dubbelhelixen i DNA, cirka 2 nanometer bred, är cirka 15 kolatomer bred.
Cirka 600 000–800 000 kolatomer sida vid sida skulle sträcka sig över bredden på ett människohår.
Om en kolatom förstorades till storleken av en basketboll, cirka 24 centimeter i diameter, skulle ett människohår vara cirka 150–185 kilometer brett.

Hur kolatomer binder sig till varandra

Kolatomer tenderar att bilda fyra bindningar, och de kan länkas till varandra i kedjor av många olika längder. Förmågan att bilda kedjor av många längder är anledningen till att kol är nödvändigt för livet. En dubbelbindning drar två kolatomer närmare varandra än en enkelbindning, till 134 picometer, och en trippelbindning drar dem till 120 picometer.

Rent kol förekommer i flera former, bland annat diamant, grafit och grafen. Diamant är hård nog att skära i sten, medan grafit är mjuk. Grafen är ett skikt av kolatomer som bara är en atom tjockt, sammanlänkade i ett mönster av sexhörningar som liknar hönsnät.

Att se enskilda kolatomer

Enskilda kolatomer är alldeles för små för ett ljusmikroskop, men de har setts med elektronmikroskop. År 2008 använde forskare vid Lawrence Berkeley National Laboratory mikroskopet TEAM 0.5 för att ta bilder som visar varje kolatom i ett skikt av grafen. Grafen är ömtåligt, så forskarna använde en skonsammare elektronstråle med lägre energi, som ändå urskilde detaljer som låg 1 ångström (100 picometer) från varandra.

Att väga atomer

Kol sätter också skalan för att väga atomer. Sedan 1960 har kol-12, den form av kol som har sex neutroner, varit referensen för atommassor. Enheten som används, dalton, definieras som en tolftedel av massan hos en kol-12-atom. Cirka 99 % av kolet på jorden är kol-12.