Atomen
Feiten, Samenvatting & Definitie
- Atomen zijn de kleinste eenheid van materie en combineren om moleculen te vormen
- Ze bevatten protonen, neutronen, en elektronen
- Meer dan 99% van een atoom is lege ruimte, maar elektronen doen atomen afstoten
- Het aantal protonen in een atoom bepaalt het atoomnummer
- Het aantal protonen en neutronen bepaalt de atoommassa
Wat zijn atomen?
Atomen zijn de kleinste eenheid van materie (iets dat fysiek kan worden aangeraakt) die alle chemische eigenschappen van een element behoudt. Ze combineren zich tot moleculen (die op hun beurt vaste stoffen, gassen en vloeistoffen vormen).
Atomaire Deeltjes
Atomen zijn opgebouwd uit drie basisdeeltjes. Dit zijn elektronen, protonen, en neutronen – ze worden gezamenlijk subatomaire deeltjes genoemd.
De kern van het atoom bevat zowel protonen (die positief geladen deeltjes zijn) als neutronen (die geen lading hebben). Deze protonen en neutronen worden gezamenlijk nucleonen genoemd en zijn met elkaar verbonden door een kracht die de overblijvende sterke kracht wordt genoemd. Het aantal neutronen ten opzichte van het aantal protonen bepaalt mede de stabiliteit van de atoomkern.
Om de atoomkern heen bevinden zich elektronenschillen die de elektronen bevatten (dit zijn negatief geladen deeltjes. De eigenschappen van een atoom hangen af van het aantal en de rangschikking van al zijn deeltjes.
Elektronen zijn de kleinste van de subatomaire deeltjes (zij zijn te klein om te worden gemeten met de technieken waarover de wetenschappers thans beschikken) en hebben een negatieve lading. Zij zijn gebonden aan de atoomkern door hun tegengestelde elektrische ladingen. Als een atoom meer of minder elektronen heeft dan zijn atoomnummer, wordt het atoom geladen en wordt het een ion genoemd – als het atoom meer elektronen heeft, wordt het atoom negatiever; als het atoom minder elektronen heeft, wordt het atoom positiever. Elektronen hebben geen inwendige structuur en worden daarom elementaire deeltjes genoemd.
Protonen hebben een positieve lading en zijn 1836 maal zwaarder dan een elektron. Het aantal protonen in een atoom is gelijk aan het atoomnummer. Elk proton bestaat uit twee opwaartse quarks en een neerwaartse quark – dit zijn een soort elementaire deeltjes. Quarks worden bij elkaar gehouden door een kracht die de sterke wisselwerking wordt genoemd – deze sterke wisselwerking wordt bemiddeld door gluonen (een ander type elementair deeltje).
Neutronen zijn het zwaarste subatomaire deeltje en wegen 1839 keer meer dan een elektron. Zij bezitten geen enkele lading. Elk neutron bestaat uit een up-quark en twee down-quarks.
De onderstaande afbeelding toont de structuur van een atoom. U kunt de kern en de elektronenschillen zien:
Atomaire massa
Protonen en neutronen hebben dezelfde massa van 1,67 × 10-24 gram – wetenschappers definiëren deze hoeveelheid meestal als één Dalton. Hoewel ze qua massa gelijk zijn, hebben neutronen geen lading (terwijl protonen die wel hebben). Dit betekent dat neutronen een grote bijdrage leveren aan de massa van een atoom, maar niet aan de lading.
Elektronen zijn veel kleiner en wegen slechts 9,11 × 10-28 gram – dit betekent dat zij geen grote bijdrage leveren aan de massa van een atoom, maar wel aan de lading.
De onderstaande tabel toont de plaats, de massa en de lading van alle deeltjes die zich in een atoom bevinden.
Atomair volume
Meer dan 99% van een atoom bestaat uit lege ruimte. Maar de reden waarom voorwerpen niet zomaar door elkaar heen gaan, is te danken aan de elektronen. De elektronen die elk atoom omgeven zijn negatief geladen, en stoten elkaar dus af wanneer ze dichtbij elkaar worden gekocht. Dit voorkomt dat atomen dezelfde ruimte innemen als elkaar.
Atoomnummer
Het aantal protonen in een atoom bepaalt het atoomnummer – dit wordt meestal aangeduid met Z. Deze waarde zal nooit veranderen, tenzij de kern op de een of andere manier vervalt, of de kern wordt gebombardeerd (kernfysica). Het atoomnummer van koolstof is bijvoorbeeld 6, omdat het 6 protonen heeft. Het atoomnummer helpt om elementen van elkaar te onderscheiden. Het aantal elektronen in een atoom is altijd gelijk aan het aantal protonen – dit verklaart waarom atomen geen algemene lading hebben.
Massa Aantal
Het totale aantal protonen en neutronen in een atoom bepaalt zijn massa aantal – dit wordt meestal aangeduid met A. Elektronen worden meestal buiten beschouwing gelaten bij het berekenen van de massa van een elektron, omdat hun massa zo verwaarloosbaar is. Je kunt het aantal neutronen in een element berekenen met de volgende vergelijking:
massa-aantal – aantal protonen = aantal neutronen
Isotopen van hetzelfde element zullen hetzelfde atoomnummer hebben maar een verschillend massa-aantal – dit komt omdat ze een verschillend aantal neutronen kunnen hebben. De meeste elementen hebben veel natuurlijk voorkomende isotopen. Je moet ook weten dat de atoommassa van een element gelijk is aan het gemiddelde van de relatieve abundantie van al zijn isotopen. Koolstof heeft bijvoorbeeld drie isotopen, maar omdat koolstof-12 ongeveer 99% van alle koolstof uitmaakt, heeft koolstof de atoommassa 12.
Verder lezen
http://www.chem4kids.com/files/atom_structure.html
https://www.livescience.com/37206-atom-definition.html
http://www2.open.ac.uk/openlearn/periodictablephase2/atom.html
https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Atomaire_theorie/Isotopen