atomijärjestelmiä

Atomijärjestelmä viittaa atomeista muodostuviin rakenteisiin, joissa atomien väliset sidokset ja etäisyydet määrittävät aineen ominaisuudet. Atomijärjestelmät voidaan jakaa molekyylijärjestelmiin, joissa atomit muodostavat itsenäisiä molekyylejä, sekä kiteisiin järjestelmiin, joissa toistuva kideverkko kattо aineen kiinteän tilan. Molekyylijärjestelmissä keskeisiä ovat kovalenttiset ja van der Waalsin sidokset sekä molekyylin geometria, joka vaikuttaa reaktiivisuuteen ja fysikaalisiin ominaisuuksiin. Kiteisissä järjestelmissä puolestaan korostuvat yksikkösolu ja kideverkko, joissa atomit toistuvat kolmiulotteisesti; kideparametrit ja koordinaatio ovat yleisiä mittayksiköitä.

Esimerkkejä erilaisista atomijärjestelmistä ovat ioniyhdisteet, kuten natriumkloridi NaCl, jossa ionisidokset muodostavat tiheän hilan, sekä hiiliin perustuvat kiteet kuten timantti, jossa on kolmiulotteinen sitoutumisverkko. Grafiitti puolestaan osoittaa kerroksellisen hilan, jossa karbonatomit muodostavat kerroksia, joista van der Waals -voimat pitävät kerrokset yhdessä. Rakenne-ominaisuudet selittävät suurimman osan aineiden mekaanisista, sähköisistä ja optisista ominaisuuksista.

Tutkimuksessaatomijärjestelmiä selvitetään muun muassa röntgenkidefraaktion, neutronikide- ja elektronimikroskopian sekä spektroskopian avulla. Laskennallinen kemia ja teoreettinen mallintaminen täydentävät kokeellisia menetelmiä. Atomijärjestelmien tuntemus on keskeistä materiaalitieteen, kemian sekä biologiassa, joissa rakenteella on ratkaiseva vaikutus toimintaan ja sovelluksiin.