Atoom theorie - KennisBankSu

Atoom theorie
Inleiding
Democritus
Democritus 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, atomen
genaamd.
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:
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
Schil
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.we
belements.com/webelements/elements/media/kosselpics/Kr.jpg&imgrefurl=http://www.webelements.com/
webelements/elements/text/Kr/econ.html&h=300&w=
300&sz=15&tbnid=VARd2uzJUZ8J:&tbnh=111&tbn
w=111&hl=n
ionbinding en covalente binding
• http://users.skynet.be/eddy/ion_covalent.html
Lewis structuur
Een Lewisstructuur gaat op dezelfde manier als
een structuurformule, alleen moet je ook
rekening 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/