How big is Väteatom?

En väteatom är den enklaste atomen: en enda elektron som hålls av en enda proton. Väteatomen är cirka 0,11 nanometer i diameter, eller 110 picometer, mätt som två gånger Bohrradien. En nanometer är en miljarddel av en meter, och en picometer är en tusendel av en nanometer.

Storlek

En atom har ingen hård kant. Atomens elektron följer inte en fast bana, som en planet gör. Kvantfysiken beskriver i stället elektronen som ett sannolikhetsmoln: elektronen finns med störst sannolikhet på ett visst avstånd från kärnan och med mindre sannolikhet längre ut. Kemister definierar därför atomens storlek på flera sätt, och varje sätt ger ett eget tal.

Siffran som visas här är två gånger Bohrradien. Bohrradien, 52,9 picometer, är det avstånd från protonen där elektronen med störst sannolikhet finns. Två gånger det är 106 picometer, vilket avrundas till 110. Namnet hedrar Niels Bohr, vars atommodell från 1913 placerade elektronen i en cirkulär bana med exakt den radien.

Andra definitioner ger andra storlekar. Två väteatomer som är sammanfogade till en molekyl ligger med sina mittpunkter 74 picometer från varandra. Ett annat mått, van der Waals-radien, bygger på hur nära två separata atomer kan komma innan de stöter bort varandra. Enligt det måttet är en väteatom cirka 220–240 picometer i diameter.

Storleksjämförelser

• En väteatom är cirka 60 000 gånger så bred som protonen i atomens mitt, som är cirka 1,7 femtometer i diameter. En femtometer är en miljondel av en nanometer.
• Om en väteatom förstorades till längden av en amerikansk fotbollsplan, 110 meter inklusive målzonerna, skulle atomens proton vara mindre än 2 millimeter i diameter.
• Cirka 750 000–950 000 väteatomer, sida vid sida, skulle spänna över bredden av ett människohår.
• En väteatom är 1,06 ångström i diameter, något mer än 1. Enheten ångström, som motsvarar 100 picometer, används för atomers storlek och för längden på kemiska bindningar.
• Inget vanligt ljusmikroskop kan visa en väteatom. Den finaste detalj som ett sådant mikroskop kan urskilja är cirka 0,2 mikrometer, nästan 2 000 gånger atomens bredd. En mikrometer är en miljondel av en meter.

Det vanligaste grundämnet

Väte är det vanligaste grundämnet i universum. Solen består till cirka 75 % av väte, räknat i massa. Vid solens höga temperaturer smälter vätekärnor samman och bildar helium, vilket frigör enorma mängder energi. På jorden finns det mesta av vätet i vatten.

Tyngre former av väte

Atomer av samma grundämne med olika antal neutroner kallas isotoper. I mer än 99,97 % av väteatomerna på jorden är kärnan en ensam proton utan neutroner. År 1931 påvisade Harold Urey och hans kollegor vid Columbia University en sällsyntare form, deuterium, med ungefär dubbelt så stor massa.

En tredje form, tritium, har två neutroner utöver protonen. Den är radioaktiv, och under varje period på 12,3 år sönderfaller hälften av ett prov. Tritium bildas naturligt högt upp i atmosfären, när kosmisk strålning träffar kvävemolekyler i luften.

Källor

• 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.