Chem ie I nteractiefLight

Leo Bergm ans & J ulien Van paem el

Atoombouw

Stapstenen in de evolutie van het

atoommodel

Atoomtheorie van Dalton

Alle materie is opgebouwd uit zeer kleine niet meer verder te splitsen deeltjes, vandaar de naam atomen.

Grieks: ’ (onsplitsbaar); ’ (niet meer te snijden); ’ (ondeelbaar).

Aristoteles384-322 v.C.

Democritus460-380 v.C.

Atoomtheorie van Dalton 

Alle materie is opgebouwd uit massieve niet meer te delen bollen, de atomen.

De atomen van de verschillende elementensoorten (toen 36) onderscheiden zich van elkaar door verschillende straal en massa.Atomen van verschillende elementen kunnen zich in eenvoudige

verhoudingen met elkaar binden tot bouwstenen van nieuwe stoffen.Wanneer zulke verbindingen worden ontbonden, vinden we de

dezelfde atomaire bouwstenen terug. 

John Dalton1766-1844

Antoine Lavoisier

1743-1794

Ontdekkingvan de

elementaire deeltjes

Sir William Crookes1832-1919

James Chadwick1891-1974

Elementaire deeltjes

  Symbool Lading Massa

Elektron e -1 0,000549 u

Proton p +1 1,007276 u

Neutron n 0 1,008665 u

Atoommodelvan

Rutherford – Bohr

Joseph J. Thomson

1856-1940

Ernest Rutherford1871-1934

Bijna alle massa is geconcentreerd in de kern (diameter slechts het 1/100000 van die van het gehele atoom): massarijke protonen en neutronen.De elektronenmantel is een grote ijle ruimte met daarin rond de kern bewegende elektronen. De draaiende beweging is nodig opdat anders de elektronen op de kern zouden vallen.

Niels Bohr1885-1962

Postulaten van BohrHoofdenergieniveaus –

Hoofdkwantumgetal n De elektronen kunnen zich overeenkomstig de kwantumtheorie slechts op bepaalde hoofdenergieniveaus (schillen) bevinden waar ze geen energie uitstralen. Wanneer een elektron overgaat van een hogere naar een lagere schil gebeurt dit door het uitzenden van straling met een golflengte en een frequentie overeenkomstig de energie van de uitgestuurde straling. Volgens Bohr waren er zeven schillen. Hij noemde ze K- , L- , M- , … , Q-schil. De nummers van de schillen noemen we nu hoofdkwantumgetallen n (1 , 2 , … , 7).

Subniveaus

Nevenkwantumgetal l De hoofdenergieniveaus, uitgezonderd het eerste, bevatten een aantal subniveaus waarvan de energieën lichtjes verschillen.

Hoofdniveau Subniveaus

Hoofdkwantumgetal

n Naam Aantal NaamNevenkwantumgetal

l1 K 1 1s 0

2 L 2 2s2p

01

3 M 33s3p3d

012

4 N 4

4s4p4d4f

0123

5 O 5

5s5p5d5f

0123

6 P 66s6p6d

012

7 Q 7 7s7p

01

magneetveld

Magnetische niveaus of banen - Magnetisch kwantumgetal ml In elk subniveau hebben de elektronen een aantal banen ter beschikking. Elektronen die verschillende banen volgen in een bepaald subniveau hebben alle dezelfde energie (tenzij in een sterk magneetveld).

Subniveau Aantal banen

Magnetische kwantumgetallen

s 1 0

p 3 -1 , 0 , +1

d 5 -2 , -1 , 0 , +1 , +2

f 7 -3 , -2 , -1 , 0 , +1 , +2 , +3

Pieter Zeeman1865-1943

Spin van het elektron - Spinkwantumgetal

msIn elke baan (magnetisch niveau) kunnen maximaal twee elektronen. Ze hebben een antiparallelle spin.

Golfmechanisch atoommodel

In het golfmechanisch model beschouwt men het elektron niet als een snel bewegend materiedeeltje, maar wel als een energiegolf (vergelijk met radiogolven) die men op bepaalde plaatsen rond de kern gewaarwordt. De ruimte rond de kern waarin men het elektron voldoende sterk gewaarwordt, noemt men een orbitaal.

Louis-Victor de Broglie1892-1987

Elektronen in een s-subniveau zijn te voelen in alle mogelijke richtingen rond de kern. Een s-orbitaal heeft de vorm van een bol.

Elektronen in een p-subniveau hebben een preferentiële richting: volgens die richting is de gewaarwording van het elektron het grootst.p-orbitalen hebben de vorm van een halter.In elk p-subniveau zijn er drie halters, elk gesitueerd volgens een as van het rechthoekige assenkruis.

Elektronenconfiguratie

Atoomnummer Z = aantal protonen in de kern = aantal elektronen in de elektronenmantel.

Regel van de minimale energie

Er zijn geen elektronen aanwezig in een bepaald subniveau als niet alle voorgaande subniveaus opgevuld zijn.

In een bepaald subniveau wordt eerst één elektron in elke baan/orbitaal geplaatst alvorens elektronenparen te vormen : regel van de maximale multipliciteit. (Regel van Hund)

De twee elektronen in een zelfde baan/orbitaal hebben een tegengestelde spin. (Pauli-verbod: In een atoom komen geen twee elektronen voor met vier gelijke kwantumgetallen.)Dus in een baan/orbitaal maximaal twee elektronen met tegengestelde spin.

Energievolgorde van de subniveaus

 De subniveaus moeten volgens

stijgende energie-inhoud opgevuld worden.

1H

2He

3Li

4Be

5B

6C

7N

8O

9F

10Ne

11Na

We schrijven eerst de naam van het subniveau (1s), gevolgd door het aantal elektronen in het subniveau (1), geschreven als een exponent.

1s1

2s1

1s2

1s2

1s2

1s2

1s2

1s2

1s2

1s2

2s2

2s2

2s2

2s2

1s2

1s2

2s2

2s2

2s2

2s2

2p1

2p2

2p3

2p4

2p5

2p6

2p6 3s1

Regel van de maximale multipliciteit

Regel van de maximale multipliciteit

3d14s2

11Na

12Mg

13Al

14Si

15P

16S

17Cl

18Ar

19K

20Ca

21Sc

4s1

1s2 2s2 2p6 3s2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

1s2 2s2 2p6 3s2 3p2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

1s2 2s2 2p6 3s1

1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

Regel van de maximale multipliciteitRegel van de maximale multipliciteit

Na het 3p-subniveau volgt niet het 3d- maar wel het 4s-subniveau (lagere

energie-inhoud).

Na het 3p-subniveau volgt het 4s-subniveau dat we

eerst opvullen. Nadien volgt het 3d-subniveau.

Nochtans schrijven we (bij voorkeur) het 4s-niveau

achteraan, zodat de subniveaus van een zelfde hoofdniveau gegroepeerd blijven. Dit biedt in veel

gevallen bepaalde voordelen.

Elementen&

Isotopen

Kern

17 protonen en 18

neutronen=

35 nucleonen

17 protonen en 20

neutronen=

37 nucleonen

MassagetalNucleonengetal

A35 37

Voorstelling of of

% voorkomen 75,4 % 24,6 %

35Cl17

37Cl17

35Cl 37Cl

35 x 75,4 + 37 x 24,6 = 100

35,45

?

Een nuclide is een atoomsoort met een welbepaald aantal protonen en neutronen.

Gaat het om nucliden van een zelfde elementensoort dan kan men de term isotopen of isotope nucliden gebruiken.

Dus atomen met dezelfde plaats in het P.S. of atomen met een zelfde Z en een verschillende A noemt men isotopen.

Van alle elementen bestaan twee of meer isotopen.

Beeldschermen

CRT-beeldscherm (Cathode Ray

Tube)

LCD-beeldscherm(Liquid Crystal

Display)

Plasmascherm(PDP = Plasma Display Panel)

Koolstofdatering

12C geen verval6

14 14 0C N + e (of )7 -16

Zolang een organisme leeft is er in dat organisme een constante verhouding tussen beide isotopen.

Na afsterven van het organisme neemt die verhouding af omdat

de hoeveelheid 12C constant blijft terwijl de hoeveelheid 14C vermindert.Door die verhouding in het fossiel te meten kan men het tijdstip van overlijden bij benadering bepalen.

Radio-isotopen

Radio-isotopen

-verval

-4 4X Y + -2 2A AZ Z

238 234 4U Th + 92 90 2

-verval

0X Y + e ( )+1 -1A AZ Z

170 170 0 - -Tm Yb + e (β )-169 70

0X Y + e ( )-1 +1A AZ Z

21 21 0 + +Na Ne + e (β )11 +110

-straling

0X X + 0A AZ Z

99m 99Tc Tc + 43 43