Hoofdstuk 1: Atoom en atoomstructuur
Doelstellingen:
Na het bestuderen van dit hoofdstuk:
Kan ik aangeven hoe een atoom opgebouwd is
Weet ik hoeveel elektronen aanwezig kunnen zijn bij een element
Kan ik het atoommodel van een element tekenen (volgens Bohr)
Kan ik de opbouw en samenstelling van het PSE toelichten
Ken ik de voornaamste elementen van het PSE (naam en symbool)
Kan ik aan de hand van het PSE een element bespreken
Weet ik waarom een element elektronen afstaat of opneemt en weet ik ook hoeveel elektronen.
Samenstelling en eigenschappen van een atoom
Een atoom is het kleinste deeltje van waaruit de materie is
opgebouwd
Atoombouw
Een Atoom komt van het Griekse ‘Atomos’ = ‘niet te snijden’ of
‘ondeelbaar’
o Dit klopt niet meer
Een Atoom is een elektrisch neutraal deeltje dat bestaat uit:
o Een kleine, centraal geplaatste kern (nucleus) die uit
verschillende combinaties van twee soorten elementaire deeltjes
bestaat:
Protonen: met positieve lading
En neutrale neutronen
Deze deeltjes worden samen ‘nucleonen’ genoemd
P+ en n bij elkaar opgeteld = atoommassa
o Rondom de centraal geplaatste kern bewegen zich negatief
geladen elektronen (in een elektronenwolk) volgens een
bepaald patroon (= ‘Orbitalen’)
Atoom
De neutronen, protonen en elektronen worden de subatomaire of
elementaire deeltjes van een atoom genoemd
Een atoom = elektrisch neutraal geladen (heeft geen uitwendige
lading)
o De totale lading is nul:
, o Aantal elektronen = aantal protonen in een atoom
De kern heeft 2 bijzondere eigenschappen:
o De afmetingen ervan zijn zeer klein in vergelijking met de
afmetingen van het atoom
o De kleine kern bevat nagenoeg volledig de massa van het atoom
en bezig een onvoorstelbaar grote dichtheid of densiteit
Som aantal protonen en neutronen
Vb. stel een atoom met een kern ter grootte van een erwt: deze kern zou een massa hebben
van ong. 250 106 ton
De elektronen nemen het grootste deel van het volume (= de
elektronenwolk) van een atoom in
Vb. stel dat de kern van een Helium atoom voorgesteld wordt door een tennisbal: dan zou
het atoom een doormeter van 1 km hebben
DENKVRAAG: ➔ Waar bevindt zich de massa in een atoom? ➔ Waar bevinden zich de ladingen in
een atoom?
Atoomweergave
De weergave van een atoom =
o X = de symbolische naam van het atoom
Als symbool wordt een 1of2 letter afkorting gebruikt van
de Latijnse naam. Die wordt gekozen op basis vd
ontdekker vh atoom, vd vindplaats of van een
welbepaalde eigenschap.
De eerste letter is steeds een hoofdletter, een eventuele
2e letter wordt steeds in een kleinere letter geschreven
o A = het massagetal
Het massagetal A is de som van het aantal protonen en
neutronen in de kern
Vb. He heeft 2 protonen en 2 neutronen in de kern, het massagetal
is dus 4
o Z = atoomnummer
Het atoomnummer Z is een geheel getal dat het aantal
protonen in de kern van een atoom aangeeft.
Voor een neutraal atoom is Z eveneens gelijk aan het
aantal elektronen
een eerste ordening van de elementen in het PSE
gebeurd op basis van atoomnummer
vb. Element zuurstof heeft 8 protonen in de kern, het
atoomnummer van zuurstof is 8
vb. Het atoomnummer van Magnesium is 12. Magnesium heeft dus
12 protonen in de kern
A-Z = neutronen
Want A = de soms van aantal protonen en
, neutronen
en Z is het aantal elektronen (= aantal protonen)
Elektronenstructuur van de materie
Atoommodellen
Omdat atomen met het blote oog niet zichtbaar zijn, zijn er
atoommodellen nodig om de bouw van de
atomen te kunnen beschrijven
Deze modellen zijn gebaseerd op waarneembare
eigenschappen van de materie en op
experimenteel verkregen gegevens
De eerste weergaven van atomen werden ong.
2400 jaar geleden beschreven. In de loop van de
tijd werd dit steeds aangepast aan de nieuwste
wetenschappelijke inzichten
Bohr-model
Atoom bestaat uit een positief geladen kern
De negatief geladen elektronen bewegen niet om het
even waar in de elektronenwolk
o Elektron bezit een bepaalde energie-inhoud en
naargelang de hoeveelheid energie bevindt het zich
op een welbepaalde plaats en opzichte van de kern
o Hoe dichter bij de kern, hoe lager de energie-
inhoud
o Ze bewegen zich op duidelijke banen of schillen
Kern en schillen
Kern
o Protonen + neutronen (nucleonen)
Schillen rondom kern
o Elektronen
Elektronenstructuur of elektronenconfiguratie geeft de positie
en energie-inhoud weer van alle elektronen in een atoom
Bohr definieerde 7 vaste banen of schillen die aangeduid worden
met de letters K, L, M, N, O, P en Q
o Met K de schil dichts bij de kern
o 7 vaste banen of schillen of hoofdenergieniveaus
o Met schilnummer ‘n’:
Schil K schilnummer ‘n’ = 1
, Ln=2
Mn=3
…
Qn=7
Aantal elektronen per schil: 2n 2
Elke schil kan slechts een beperkt aantal elektronen bevatten
De berekening van het aantal elektronen per schil volgt volgende
regels:
o Het maximumaantal elektronen per schil wordt weergegeven
door de formule 2n2
Met n = schilnummer
K-schil: n =1 2*12 = max 2 elektronen
M-schil: n = 3 2*32 = max 18 elektronen
o Een schil kan nooit meer dan 32 elektronen bezitten
o Het maximumaantal elektronen op de voorlaatste schil is 18
o Het maximumaantal elektronen op de buitenste schil is 8
Aantal belangrijke weetjes
Het aantal elektronen op de buitenste schil wordt ook ‘valentie-
elektronen’ genoemd
De atomen met 8 valentie-elektronen (of dus een volledig bezette
buitenste schil) worden de edelgassen genoemd.
o Dit zijn heel stabiele of inerte atomen gaan niet reageren met
andere atomen
Deze valentie-elektronen zijn heel belangrijk en zijn grotendeels
verantwoordelijk voor de chemische bindingen van een atoom
Het Bohr-model is wellicht het gekendste atoommodel
o Helaas zijn adhv dit model de vorming van de zo belangrijke
chemische bindingen tussen de atomen slecht te verklaren
o Dit kan beter en juister gebeuren door het orbitaalmodel als
basis te nemen
Het orbitaalmodel
In het orbitaalmodel zijn er voor de elektronen geen vaste
cirkelbanen meer, maar ruimtes waarin de elektronen KUNNEN
voorkomen.
o Dergelijke ruimte waarin een elektron zich met een hoge
waarschijnlijkheid bevindt, wordt ook als orbitaal aangeduid
Op basis van dit orbitaalmodel kan de elektronenstructuur of
elektronenconfiguratie juister uitgelegd worden
Om chemische verschijnselen te verklaren moet de
elektronenstructuur gekend zijn
Op de grond van het gegeven welke orbitalen de elektronen
bezetten, kan dieper ingegaan worden waarom welke elektronen (al
dan niet) tot welke chemische bindingen leiden met welke energie
Doelstellingen:
Na het bestuderen van dit hoofdstuk:
Kan ik aangeven hoe een atoom opgebouwd is
Weet ik hoeveel elektronen aanwezig kunnen zijn bij een element
Kan ik het atoommodel van een element tekenen (volgens Bohr)
Kan ik de opbouw en samenstelling van het PSE toelichten
Ken ik de voornaamste elementen van het PSE (naam en symbool)
Kan ik aan de hand van het PSE een element bespreken
Weet ik waarom een element elektronen afstaat of opneemt en weet ik ook hoeveel elektronen.
Samenstelling en eigenschappen van een atoom
Een atoom is het kleinste deeltje van waaruit de materie is
opgebouwd
Atoombouw
Een Atoom komt van het Griekse ‘Atomos’ = ‘niet te snijden’ of
‘ondeelbaar’
o Dit klopt niet meer
Een Atoom is een elektrisch neutraal deeltje dat bestaat uit:
o Een kleine, centraal geplaatste kern (nucleus) die uit
verschillende combinaties van twee soorten elementaire deeltjes
bestaat:
Protonen: met positieve lading
En neutrale neutronen
Deze deeltjes worden samen ‘nucleonen’ genoemd
P+ en n bij elkaar opgeteld = atoommassa
o Rondom de centraal geplaatste kern bewegen zich negatief
geladen elektronen (in een elektronenwolk) volgens een
bepaald patroon (= ‘Orbitalen’)
Atoom
De neutronen, protonen en elektronen worden de subatomaire of
elementaire deeltjes van een atoom genoemd
Een atoom = elektrisch neutraal geladen (heeft geen uitwendige
lading)
o De totale lading is nul:
, o Aantal elektronen = aantal protonen in een atoom
De kern heeft 2 bijzondere eigenschappen:
o De afmetingen ervan zijn zeer klein in vergelijking met de
afmetingen van het atoom
o De kleine kern bevat nagenoeg volledig de massa van het atoom
en bezig een onvoorstelbaar grote dichtheid of densiteit
Som aantal protonen en neutronen
Vb. stel een atoom met een kern ter grootte van een erwt: deze kern zou een massa hebben
van ong. 250 106 ton
De elektronen nemen het grootste deel van het volume (= de
elektronenwolk) van een atoom in
Vb. stel dat de kern van een Helium atoom voorgesteld wordt door een tennisbal: dan zou
het atoom een doormeter van 1 km hebben
DENKVRAAG: ➔ Waar bevindt zich de massa in een atoom? ➔ Waar bevinden zich de ladingen in
een atoom?
Atoomweergave
De weergave van een atoom =
o X = de symbolische naam van het atoom
Als symbool wordt een 1of2 letter afkorting gebruikt van
de Latijnse naam. Die wordt gekozen op basis vd
ontdekker vh atoom, vd vindplaats of van een
welbepaalde eigenschap.
De eerste letter is steeds een hoofdletter, een eventuele
2e letter wordt steeds in een kleinere letter geschreven
o A = het massagetal
Het massagetal A is de som van het aantal protonen en
neutronen in de kern
Vb. He heeft 2 protonen en 2 neutronen in de kern, het massagetal
is dus 4
o Z = atoomnummer
Het atoomnummer Z is een geheel getal dat het aantal
protonen in de kern van een atoom aangeeft.
Voor een neutraal atoom is Z eveneens gelijk aan het
aantal elektronen
een eerste ordening van de elementen in het PSE
gebeurd op basis van atoomnummer
vb. Element zuurstof heeft 8 protonen in de kern, het
atoomnummer van zuurstof is 8
vb. Het atoomnummer van Magnesium is 12. Magnesium heeft dus
12 protonen in de kern
A-Z = neutronen
Want A = de soms van aantal protonen en
, neutronen
en Z is het aantal elektronen (= aantal protonen)
Elektronenstructuur van de materie
Atoommodellen
Omdat atomen met het blote oog niet zichtbaar zijn, zijn er
atoommodellen nodig om de bouw van de
atomen te kunnen beschrijven
Deze modellen zijn gebaseerd op waarneembare
eigenschappen van de materie en op
experimenteel verkregen gegevens
De eerste weergaven van atomen werden ong.
2400 jaar geleden beschreven. In de loop van de
tijd werd dit steeds aangepast aan de nieuwste
wetenschappelijke inzichten
Bohr-model
Atoom bestaat uit een positief geladen kern
De negatief geladen elektronen bewegen niet om het
even waar in de elektronenwolk
o Elektron bezit een bepaalde energie-inhoud en
naargelang de hoeveelheid energie bevindt het zich
op een welbepaalde plaats en opzichte van de kern
o Hoe dichter bij de kern, hoe lager de energie-
inhoud
o Ze bewegen zich op duidelijke banen of schillen
Kern en schillen
Kern
o Protonen + neutronen (nucleonen)
Schillen rondom kern
o Elektronen
Elektronenstructuur of elektronenconfiguratie geeft de positie
en energie-inhoud weer van alle elektronen in een atoom
Bohr definieerde 7 vaste banen of schillen die aangeduid worden
met de letters K, L, M, N, O, P en Q
o Met K de schil dichts bij de kern
o 7 vaste banen of schillen of hoofdenergieniveaus
o Met schilnummer ‘n’:
Schil K schilnummer ‘n’ = 1
, Ln=2
Mn=3
…
Qn=7
Aantal elektronen per schil: 2n 2
Elke schil kan slechts een beperkt aantal elektronen bevatten
De berekening van het aantal elektronen per schil volgt volgende
regels:
o Het maximumaantal elektronen per schil wordt weergegeven
door de formule 2n2
Met n = schilnummer
K-schil: n =1 2*12 = max 2 elektronen
M-schil: n = 3 2*32 = max 18 elektronen
o Een schil kan nooit meer dan 32 elektronen bezitten
o Het maximumaantal elektronen op de voorlaatste schil is 18
o Het maximumaantal elektronen op de buitenste schil is 8
Aantal belangrijke weetjes
Het aantal elektronen op de buitenste schil wordt ook ‘valentie-
elektronen’ genoemd
De atomen met 8 valentie-elektronen (of dus een volledig bezette
buitenste schil) worden de edelgassen genoemd.
o Dit zijn heel stabiele of inerte atomen gaan niet reageren met
andere atomen
Deze valentie-elektronen zijn heel belangrijk en zijn grotendeels
verantwoordelijk voor de chemische bindingen van een atoom
Het Bohr-model is wellicht het gekendste atoommodel
o Helaas zijn adhv dit model de vorming van de zo belangrijke
chemische bindingen tussen de atomen slecht te verklaren
o Dit kan beter en juister gebeuren door het orbitaalmodel als
basis te nemen
Het orbitaalmodel
In het orbitaalmodel zijn er voor de elektronen geen vaste
cirkelbanen meer, maar ruimtes waarin de elektronen KUNNEN
voorkomen.
o Dergelijke ruimte waarin een elektron zich met een hoge
waarschijnlijkheid bevindt, wordt ook als orbitaal aangeduid
Op basis van dit orbitaalmodel kan de elektronenstructuur of
elektronenconfiguratie juister uitgelegd worden
Om chemische verschijnselen te verklaren moet de
elektronenstructuur gekend zijn
Op de grond van het gegeven welke orbitalen de elektronen
bezetten, kan dieper ingegaan worden waarom welke elektronen (al
dan niet) tot welke chemische bindingen leiden met welke energie