Atoom theorie

Inleiding

DemocritusDemocritus van Abdera (ca. 460 v. Chr.-380/370 v. Chr.) was

een Grieks geleerde, filosoof astronoom en reiziger.

• Materie bestaat uit zeer kleine

ondeelbare eenheden (a-tomos =

ondeelbaar) met daartussen lege ruimte.

• Atomen kunnen een oneindig aantal

vormen aannemen.

• Atomen kunnen botsen en zo iets

creeren maar nadien kunnen zij weer

uiteenvallen.

Atoom theorie

Atoommodel van Dalton (1808)

Atoomtheorie van Dalton

1. Elementen bestaan uit kleine deeltjes, atomengenaamd.

2. Elk element wordt gekarakteriseerd door de massa van het atoom; atomen van hetzelfde element hebben dezelfde massa en atomen van verschillende elementen hebben een verschillende massa.

3. Bij het ontstaan van nieuwe stoffen verandert alleen de manier waarop atomen met elkaar verbonden zijn; de atomen zelf veranderen niet.

Atomen volgens

Dalton

Simpele atomen. 1 =

waterstof

De hogere atoomnummers

zijn volgens Dalton

samengestelde atomen:

binair, tertiar, quartenair

enz.

Symbolen voor de verschillende elementen

PROBLEEM

Waar bestaan

atomen uit?

Atoom theorie

Atoommodel van Thomson (1897)

Ontdekking van het electron

Aan het einde van de 19e eeuw voerden verschillende

wetenschappers experimenten uit met kathodestraalbuizen en

langzaam kwamen zij tot het besef dat er zich daarin negatief

geladen subatomaire deeltjes bevonden.

PROBLEEM

Atomen zijn neutraal.

Als elektronen

negatief zijn, moeten

er ook nog positief

geladen deeltjes zijn!

Het atoom volgens Thomson. Ook wel het

krentenbol of pudding model genoemd.

Atoom theorie

Atoommodel van Rutherford (1911)

De hypothese

• Wat gebeurt er als ik een atoom met α-deeltjes

(heliumkernen) beschiet?

• Rutherford dacht het volgende te zullen

waarnemen:

http://www.nat.vu.nl/~pwgroen/sdm/hyper/anim

/thomfilm.html

Het experiment

Resultaten

• De meeste α-deeltjes gingen rechtdoor of

werden nauwelijks verstrooid.

• Sommige α-deeltjes werden onder grote hoeken

verstrooid.

• Probleem: Dit rijmt niet met de verwachtingen

die Rutherford had uit het model van Thomson.

Een nieuw model

• Het atoom bestaat voor het grootste deel uit lege

ruimte.

• Er is een positief geladen kern.

• De electronen cirkelen om de kern in banen.

• http://www.nat.vu.nl/~pwgroen/sdm/hyper/anim

/ruthfilm.html

Het atoom volgens Rutherford

http://users.skynet.be/eddy/experiment_van_rutherford.htm

Afmetingen

PROBLEEM

Waarom valt het

electron niet op de

kern?

Atoom theorie

Atoommodel van Bohr (1914)

De Theorie

• Electronen bevinden zich in schillen rond de

kern.

• Een schil kan een beperkt aantal electronen

bevatten.

• De electronen van een stabiel atoom zitten in de

schillen met de laagst mogelijke energie.

Schillen worden volgens toenemende afstand tot

de kern voorgesteld door: K, L, M, N, O, P en Q.

Het rangnummer wordt het schilnummer 'n'

genoemd. Een schil met rangnummer n kan

maximaal 2n2 elektronen bevatten, zoals

aangegeven in de volgende tabel:

Schil K L M N O P Q

Nummer (n) 1 2 3 4 5 6 7

Max. bezetting (2n2) 2 8 18 32 50 72 98

Het atoom

volgens Niels

Bohr

CHLOOR

NATRIUM

Atoom theorie

Orbitals

Sommerfeld (1916)• Sommerfeld stelde voor dat een elektronenschil of

hoofdenergieniveau samengesteld is uit subniveaus.

• Het aantal subniveaus in een hoofdschil is gelijk aan het nummer van die hoofdschil (max. 4 subniveaus).

• De subniveaus worden s-, p-, d- en f-subniveaus genoemd met respectievelijk een maximale elektronenbezetting van 2, 6, 10 en 14, voorgesteld als s2, p6, d10 en f14

Uiteindelijk!

• Erwin Schrödinger (1926) stelt een

kwantummechanisch model waarbij elektronen niet als

deeltjes, maar als golfverschijnsel werden voorgesteld.

• Een jaar later kwam Werner Heisenberg met het

onzekerheidsprincipe van Heisenberg, waarmee hij

aangaf dat het inderdaad niet mogelijk was van een

elektron de precieze plaats in een atoom aan te geven.

Onzekerheidsprincipe van

Heisenberg

Een electron heeft geen vaste

plaats, maar een

waarschijnlijkheid dat hij zich op

een bepaalde plek bevindt.

Het electron in de 1s orbitaal bevindt

zich voor 95% zeker in de wolk die

hier is getekend. Op de plaatsen waar

de wolk dicht is, is de

waarschijnlijkheid het electron aan te

treffen het grootst.

Ruimtelijke

voorstelling van de

s,p en d orbitalen.

De vorm van de

orbitalen geeft aan

op welke plekken

we de meeste kans

hebben het electron

te vinden.

Opvulling van de

orbitalen

het Pauli-principe

• Elke orbitaal kan slechts

2 electronen bevatten.

• Deze electronen hebben

een tegengestelde spin.

• http://users.skynet.be/edd

y/config.html

Atoom theorie

Lewis structuren tekenen

OCTETREGEL VAN LEWIS

• 8 electronen in de buitenste schil zorgt voor

verhoogde stabiliteit.

• Waterstof vormt hier een uitzondering op. De

buitenste schil van een waterstofatoom bestaat

uit alleen een 1s orbitaal en biedt slechts plaats

aan twee elektronen. Daarom vormt het atoom

maar één binding.

EDELGASSEN

• Edelgassen hebben een met acht elektronen hun buitenste schil volledig gevuld, waardoor ze door hun stabiliteit geen chemische reacties aangaan.

• http://images.google.nl/imgres?imgurl=http://www.webelements.com/webelements/elements/media/kossel-pics/Kr.jpg&imgrefurl=http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Kr/econ.html&h=300&w=300&sz=15&tbnid=VARd2uzJUZ8J:&tbnh=111&tbnw=111&hl=n

ionbinding en covalente binding

• http://users.skynet.be/eddy/ion_covalent.html

Lewis structuur

Een Lewisstructuur gaat op dezelfde manier alseen structuurformule, alleen moet je ookrekening houden met vrije electronenparen.

- Bekijk van elk atoom hoeveel bindingen het aangaat

- Bekijk hoeveel valentie-elektronen het atoom heeft

- Het aantal vrije electronenparen kan je bereken met: VEP = 1/2 * (aantal valentie -aantal bindingen)

- Bekijk tenslotte welke atomen nu een formele lading dragen.

resonantie

Atoom theorie

Ruimtelijke structuur

Het tekenen van een lewisstructuur

• http://cheminf.cmbi.ru.nl/wetche/organic/srm1/l

ewis/