Atoombouw Stapstenen in de evolutie van het atoommodel.
-
Upload
johanna-vink -
Category
Documents
-
view
244 -
download
4
Transcript of Atoombouw Stapstenen in de evolutie van het atoommodel.
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