Aatom on oluline

Juhid ja isolaatorid

See, kuidas aatomid omavahel liituvad, mõjutavad nende moodustunud materjalide elektrilisi omadusi. Näiteks materjalides, mida hoiab koos metalliline side, hõljuvad elektronid metalliioonide vahel lõdvalt. Need elektronid saavad elektrilise jõu rakendamisel vabalt liikuda. Näiteks kui aku poltide külge kinnitatakse vasktraat, voolavad elektronid juhtme sees. Seega voolab elektrivool ja vask on juhtiv juht.

Elektronide voog juhi sees pole siiski nii lihtne. Vaba elektron kiireneb mõneks ajaks, kuid põrkub seejärel iooniga. Kokkupõrkeprotsessis kandub osa elektroni poolt omandatud energiast ioonile. Selle tulemusel liigub ioon kiiremini ja vaatleja märkab traadi temperatuuri tõusu. Seda elektrienergia muundamist elektronide liikumisel soojusenergiaks nimetatakse elektritakistuseks. Suure takistusega materjalis soojeneb traat elektrivoolu voolamisel kiiresti. Madala takistusega materjalides, näiteks vasktraat, jääb suurem osa energiast liikuvate elektronide juurde, seega on materjalil hea elektrienergia ühest punktist teise liikuda. Selle suurepärane juhtivus koos suhteliselt madalate kuludega on vask elektrijuhtmetes tavaliselt kasutusel.

Täpselt vastupidine olukord ilmneb materjalides, nagu plast ja keraamika, milles kõik elektronid on lukustatud ioonsete või kovalentsete sidemetega. Kui sellised materjalid asetatakse aku pooluste vahele, voolu ei voola - lihtsalt pole ühtegi vabalt liikuvat elektroni. Selliseid materjale nimetatakse isolaatoriteks.

Magnetilised omadused

Materjalide magnetilised omadused on seotud ka elektronide käitumisega aatomites. Orbiidil olevat elektronit võib pidada elektrivoolu miniatuuriks. Elektromagnetismi seaduste kohaselt loob selline silmus magnetvälja. Iga tuuma ümber orbiidil olev elektron tekitab oma magnetvälja ning nende väljade summa koos elektronide ja tuuma sisemiste väljadega määrab aatomi magnetvälja. Kui kõik need väljad ei kao, võib aatomit pidada väikeseks magnetiks.

Enamikus materjalides osutavad need aatomimagnetid juhuslikult, nii et materjal ise pole magnetiline. Mõnel juhul - näiteks kui juhuslikult orienteeritud aatomimagnetid paigutatakse tugevasse välisesse magnetvälja - joonduvad nad, tugevdades välist välja. Seda nähtust tuntakse kui paramagnetismi. Mõne metalli, näiteks raua puhul on interatoomilised jõud sellised, et aatomimagnetid rivistuvad mõne tuhande aatomiga piirkondade vahel. Neid piirkondi nimetatakse domeenideks. Tavalises rauas on domeenid orienteeritud juhuslikult, seega pole materjal magnetiline. Kui raua pannakse tugevasse magnetvälja, siis jooned joonduvad ja nad püsivad rivis ka pärast välise välja eemaldamist. Selle tulemusel omandab rauatükk tugeva magnetvälja. Seda nähtust tuntakse ferromagneetikuna. Püsimagnetid on valmistatud sel viisil.