Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

1

Het atoom

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

2

Het atoommodel

Het model waarmee we de bouw van de materie verklaren.

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

3

Waaruit is alles opgebouwd?

• Volgens de Griekse filosoof Empedocles (495v.C - 430? v.C) was alle materie opgebouwd uit de 4 elementen: aarde, vuur, lucht en water.

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

4

Het atoom doet zijn intrede...

• De Griekse filosoof Democritus ( 460-370 v.C.) stelde dat alle materie bestaat uit ondeelbaar kleine deeltjes. Hij noemde dit deeltje “atoom”.

(atomos) betekent ondeelbaar.

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

5

Een paar eeuwen vergeten maar weer terug….

• In 1808 wordt dergelijk deeltjesmodel door Dalton voorgesteld om de eigenschappen van gassen te kunnen verklaren.

• Zo ziet het atoom eruit:

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

6

Elementen en verbindingen

• Er zijn slechts een beperkt aantal atoomsoorten in de natuur: we noemen ze elementen.

• De atomen van één stof of element zijn allemaal identiek aan elkaar maar verschillen van de atomen van een andere stof, zo is bijv. een koperatoom verschillend van een ijzeratoom.

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

7

Elementen en verbindingen

• Alle andere stoffen zijn verbindingen.• Het kleinste deeltje van een verbinding heet een

molecule. Verbindingen zijn opgebouwd uit identieke moleculen.

• Zo bestaat water uit moleculen. Zo’n molecule water is opgebouwd uit atomen van de atoomsoorten zuurstof en waterstof.Daarover leer je in de chemie...

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

8

Het elektron doet zijn intrede

• Rond de jaren 1880 ontdekt men dat het atoom deelbaar is en kleine , elektrisch negatief geladen deeltjes bevat! Dit deeltje wordt het elektron genoemd.

• In 1898 voert J. Thomson experimenten uit om de massa en de lading van het elektron te bepalen.

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

9

Het plumpuddingmodel

• Vermits een atoom elektrisch neutraal is moet het even veel positieve als negatieve lading bevatten!

• Thomson stelt het “plumpuddingmodel” voor met het atoom als positieve bol met daarin de negatieve elektronen als rozijnen verspreid.

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

10

Een nieuwe verfijning van het model

• In 1911 ontdekt Rutherford op basis van experimenten dat de materie niet homogeen verdeeld is over het atoom maar is samengebald in een kleine kern.

• In de grote leegte daar rond draaien de elektronen.

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

11

Het nieuw atoommodel

• In 1913 werkt Niels Bohr het “planetenmodel” van het atoom helemaal uit.

• In de kern zit nagenoeg alle massa en de elektronen draaien rond de kern in een lege ruimte.

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

12

Het planetenmodel

• En zo ziet het nieuwe model er uit in 1913.

• De elektronen bewegen op vaste banen

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

13

De elektronenwolk

• En tegenwoordig spreekt men van een “elektronenwolk”

• De positie van het deeltje is onbepaald, we spreken van een “waarschijnlijkheid”

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

14

En nog een nieuw deeltje!

• In 1919 toont Ernest Rutherford het bestaan van het proton aan.

• Het proton is een kerndeeltje dat elektrisch positief geladen is: het heeft dezelfde lading als het elektron maar met tegengesteld teken.

• Bij een neutraal atoom zijn er evenveel protonen in de kern als elektronen er rond.

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

15

Nog een nieuw deeltje!

• In 1931 ontdekt Chadwick het neutron.

• Het neutron is elektrisch neutraal en ongeveer even groot en zwaar als het proton.

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

16

De nucleonen

• Protonen en neutronen vormen de kern. We noemen ze nucleonen of kerndeeltjes.

• Samen met de elektronen worden ze beschouwd als de ondeelbare bouwstenen van de materie.

• Men noemde ze daarom elementaire deeltjes.

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

17

En toch niet ondeelbaar!

• In 1933 ontdekt men nieuwe deeltjes in de kosmische straling.

• Vanaf 1953 is er een ware lawine aan nieuwe deeltjes.

• Het fundamenteel onderzoek naar de bouw van de materie gebeurt in het CERN te Genève

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

18

De quarks

• Sinds 1964 neemt men aan dat ook protonen en neutronen opgebouwd zijn uit kleinere bouwsteentjes: de quarks

• De naam “quark” werd gegeven door Murray Gell-Mann (foto) en George Zweig.

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

19

• Elk proton en neutron is opgebouwd uit 3 quarks.

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

20

• Enkel het elektron en de quark lijken ondeelbaar en worden tegenwoordig beschouwd als elementaire deeltjes.

Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck

21

Zo ziet het atoommodel er nu uit!