Basiskennis chemie/Classificatie van stoffen/Atoommodel uitgebreider

Atomen versus Elementen

Waarom gebruiken we het woord elementen en niet atomen in het Periodiek Systeem der Elementen? Allereerst is een element een abstracte bouwsteen gedefinieerd op basis van de positieve lading in de kern van het atoom. Het duidt een chemische atoomsoort aan. Nadat was vastgesteld dat de atoomkern een positieve lading had die voor elk element een heel aantal keren de lading van de atoomkern van waterstof was, bleek dat binnen een element toch verschillen waren tussen de atomen. Ook bleek de atoomkern opgebouwd uit verschillende deeltjes.

Atoom en Element

Protonen

Allereerst bevat een atoomkern positief geladen deeltjes, protonen. Alle protonen zijn even zwaar en hebben allemaal dezelfde positieve elektrische lading. Sjabloon:Definitie

Proton

Neutronen

Atomen met hetzelfde aantal protonen kunnen echter van elkaar verschillen in massa. Dit komt door het tweede soort kerndeeltjes, de neutronen. Neutronen hebben dezelfde massa als protonen, alleen geen lading.

Neutron

Isotopen

Atomen met hetzelfde aantal protonen, het gaat dus over het zelfde element, maar een verschillend aantal neutronen, worden isotopen genoemd. "Iso", is afgeleid van een Grieks woord dat "gelijk" betekent en "toop" van eens eveneens Griekse woord dat "plaats" betekent. De atomen hebben een gelijke plaats in het periodiek systeem. Isotopen hebben dezelfde chemische eigenschappen. Fysische eigenschappen van isotopen verschillen van elkaar.

Het aantal neutronen is ongeveer gelijk aan het aantal protonen, of groter. Dit zie je goed aan de molaire massa's van de eerste elementen:

H Sjabloon:!! He Sjabloon:!! Li Sjabloon:!! Be Sjabloon:!! B Sjabloon:!! C Sjabloon:!! N Sjabloon:!! O Sjabloon:!! F Sjabloon:!! Ne

1.008 Sjabloon:!! 4.0026 Sjabloon:!! 6.941 Sjabloon:!! 9.0122 Sjabloon:!! 10.811 Sjabloon:!! 12.011 Sjabloon:!! 14.0067 Sjabloon:!! 15.999 Sjabloon:!! 18.9884 Sjabloon:!! 20.17

Isotoop

Atoomnummer en massagetal

Om de atoomkern makkelijke te kunnen beschrijven wordt gebruik gemaakt van twee begrippen: atoomnummer en massagetal.

Sjabloon:Definitie Hiermee wordt de oude manier om atoomnummers te bepalen, op basis van het massagetal, verlaten. Mendelejev had met zijn keuze voor de rangschikking op basis van het massagetal wel gelijk, maar de relatie tussen atoomnummer en massagetal is minder fundamenteel dan eerst gedacht. Sjabloon:Definitie Om isotopen snel te kunnen noteren wordt gebruik gemaakt van de volgende afspraak:

• Atoomnummer en massagetal worden alleen genoteerd als dat relevant is in de context.
• Het massagetal wordt in superscript genoteerd direct voor het symbool van het element.
• Het atoomnummer wordt in subscript genoteerd direct voor het symbool van het elemenent.

Het atoomnummer en het symbool zijn eigenlijk synoniemen van elkaar. Als je het een weet, weet je het ander ook. Toch worden ze vaak beiden gebruikt om verwarring te voorkomen.

Voor een koolstofatoom met, uiteraard 6 protonen en 6 neutronen wordt dan de volgende notatie gebruikt: ${\phantom{A}}_{\phantom{6}}^{\phantom{12}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}6}^{\phantom{2}12}\mathrm{C}$

De aantal protonen en neutronen zijn ook van belang bij het bestuderen van radioactieve elementen. Tijdens het radioactief verval verandert de samenstelling van de atoomkern.

Atoomnummer
Massagetal
Radioactiviteit

Uitgebreid atoommodel

Dit uitgebreidere model gaat in op aspecten van de atoombouw die voor de beginnende chemicus of analist nog niet interessant zijn, maar in een later stadium wel relevant worden.

De kern bestaat uit protonen en neutronen. Protonen en elektronen hebben een elektrisch lading, respectievelijk positief en negatief. Neutronen zijn elektrisch neutraal. Aangezien de bouwstenen van atomen identiek zijn worden de eigenschappen van stoffen uitsluitend verklaard door het aantal protonen, neutronen en elektronen in een atoom. Het aantal protonen en elektronen in een atoom zijn gelijk. Daardoor heeft het atoom een neutrale lading. De fysische eigenschappen van een atoom worden met name bepaald door het aantal protonen. De chemische eigenschappen van een atoom blijken hoofdzakelijk bepaald te worden door het aantal elektronen en met name het aantal elektronen in de buitenste schil, ook wel valentieschil genaamd. Atomen met hetzelfde aantal protonen, maar een verschillend aantal neutronen heten isotopen. Isotopen hebben dezelfde chemische eigenschappen.

Atoommodel

Atoomkern
Valentieschil