kunnen maximaal twee elektronen. Ze hebben een

Chemie Interactief
Light
Leo Bergmans & Julien Van paemel
Atoombouw
Stapstenen in de
evolutie van het
atoommodel
Atoomtheorie van Dalton
Aristoteles
384-322 v.C.
Democritus
460-380 v.C.
Alle materie is opgebouwd uit zeer kleine niet meer verder te splitsen
deeltjes, vandaar de naam atomen.
Grieks: ’ (onsplitsbaar); ’ (niet meer te snijden); ’
(ondeelbaar).
Antoine Lavoisier
1743-1794
John Dalton
1766-1844
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.
Ontdekking
van de
elementaire deeltjes
Sir William Crookes
1832-1919
James Chadwick
1891-1974
Elementaire deeltjes
Symbool
Lading
Massa
Elektron
e
-1
0,000549 u
Proton
p
+1
1,007276 u
Neutron
n
0
1,008665 u
Atoommodel
van
Rutherford – Bohr
Joseph J.
Thomson
1856-1940
Ernest
Rutherford
1871-1934
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 Bohr
1885-1962
Postulaten van Bohr
Hoofdenergieniveaus – 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
n
Subniveaus
Naam
Aantal
Naam
1
K
1
2
L
2
3
M
3
4
N
4
5
O
5
6
P
6
7
Q
7
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
5p
5d
5f
6s
6p
6d
7s
7p
Hoofdkwantumgetal
Nevenkwantumgetal
0
0
1
0
1
2
0
1
2
3
0
1
2
3
0
1
2
0
1
l
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).
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 Zeeman
1865-1943
Spin van het elektron - Spinkwantumgetal
In elke baan (magnetisch niveau) kunnen
maximaal twee elektronen. Ze hebben een
antiparallelle spin.
ms
Golfmechanisch atoommodel
Louis-Victor de Broglie
1892-1987
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.
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 psubniveau 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
1s1
2He
1s2
3Li
1s2 2s1
4Be
1s2 2s2
5B
1s2 2s2 2p1
6C
1s2 2s2 2p2
7N
1s2 2s2 2p3
8O
1s2 2s2 2p4
9F
1s2 2s2 2p5
We schrijven eerst de naam van het subniveau (1s),
gevolgd door het aantal elektronen in het subniveau (1),
geschreven als een exponent.
Regel van de maximale multipliciteit
Regel van de maximale multipliciteit
2 2s2
2p6
10Ne 1s
11Na
1s2 2s2 2p6
3s1
Na het 3p-subniveau volgt niet het 3d- maar
wel het 4s-subniveau (lagere energie-inhoud).
11Na
1s2 2s2 2p6
3s1
12Mg
1s2 2s2 2p6
3s2
13Al
1s2
3s2
14Si
1s2 2s2 2p6
3s2 3p2
15P
1s2 2s2 2p6
3s2 3p3
16S
1s2 2s2 2p6
3s2 3p4
17Cl
1s2 2s2 2p6
3s2 3p5
18Ar
1s2 2s2 2p6
3s2 3p6
19K
1s2 2s2 2p6
3s2 3p6 4s1
20Ca
1s2 2s2 2p6
3s2 3p6 4s2
21Sc
1s2 2s2 2p6
3s2 3p6
2s2
2p6
Regel van de maximale multipliciteit
3p1
Regel van de maximale multipliciteit
4s2 3d1
Na het 3p-subniveau volgt het
4s-subniveau dat we eerst
opvullen. Nadien volgt het 3dsubniveau.
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
Massagetal
Nucleonengetal
A
Voorstelling
?
% voorkomen
17 protonen en
18 neutronen
=
35 nucleonen
17 protonen en
20 neutronen
=
37 nucleonen
35
37
35Cl
17
37Cl
17
of
of
35Cl
37Cl
75,4 %
24,6 %
35 x 75,4 + 37 x 24,6 = 35,45
100
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
12 C  geen verval
6
14 C  14N + 0 e (of  )
7
-1
6
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
-verval
A X  A -4 Y + 4
Z
Z -2
2
238U  234 Th + 4
92
90
2
Radio-isotopen
-verval
A X  A Y + 0 e (  )
Z
Z -1
+1
21Na  21Ne + 0 e+ (β+ )
11
+1
10
AX 
A Y + 0 e (  )
Z
Z +1
-1
170 Tm  170 Yb + 0 e- (β- )
-1
69
70
g-straling
A X  A X + 0g
Z
Z
0
99m Tc  99 Tc + g
43
43