Wat is een atoom?

Een atoom wordt gedefinieerd als het kleinste deeltje van een stof dat zelfstandig kan bestaan of met andere atomen kan samengaan om een molecuul te vormen.

In het jaar 1808 publiceerde de beroemde Engelse chemicus, natuurkundige en meteoroloog John Dalton zijn theorie over het atoom. Op dat moment werden veel onverklaarde chemische verschijnselen snel ontsloten door Daltons theorie. Daarom werd de theorie een theoretische basis voor de scheikunde. De postulaten van Daltons atoomtheorie waren als volgt.

• Alle materie bestaat uit kleine ondeelbare en onvernietigbare deeltjes die atomen worden genoemd.

• Alle atomen van hetzelfde element hebben identieke eigenschappen, maar verschillen van atomen van andere elementen.

• Atomen van verschillende elementen gaan samen om een verbinding te vormen.

• Een chemische reactie is niets anders dan een herordeningsproces van deze atomen.

• Atomen kunnen op geen enkele manier worden gecreëerd of vernietigd.

Daltons theorie had bepaalde nadelen, zoals; tegenwoordig weten we dat atomen wel kunnen worden vernietigd. Bovendien variëren sommige atomen van hetzelfde element in hun massa (isotopen). De theorie verklaart ook het bestaan van allotropen niet.

Maar in de moderne tijd is het concept van het atoom gebaseerd op het combineren van de voordelen van Rutherfords atoommodel en Bohrs atoommodel. Alle stoffen bestaan uit atomen. Alle atomen bestaan uit,

1. Kern

2. Elektronen

Kern van het Atoom

De kern is gelegen in het centrum van het atoom. De diameter van de kern is ongeveer 1/10000 van de diameter van het hele atoom. Bijna het gehele gewicht van het atoom is geconcentreerd in de kern. De kern zelf bestaat uit twee soorten deeltjes,

1. Proton

2. Neutron

Proton

Protonen zijn positief geladen deeltjes. De lading van elk proton is 1.6 × 10-19 Coulomb. Het aantal protonen in de kern van een atoom vertegenwoordigt het atoomnummer van het atoom.

Neutron

Neutronen hebben geen elektrische lading. Dit betekent dat neutronen elektrisch neutrale deeltjes zijn. Het gewicht van elk neutron is gelijk aan het gewicht van het proton.
De kern is positief geladen door de aanwezigheid van positief geladen protonen. In elk materiaal zijn het gewicht van het atoom en de radioactieve eigenschappen gerelateerd aan de kern.

Elektronen

Een elektron is een negatief geladen deeltje dat aanwezig is in atomen. De lading van elk elektron is – 1.6 × 10 – 19 Coulomb. Deze elektronen omringen de kern. Enkele feiten over elektronen in een atoom staan hieronder vermeld en worden uitgelegd,

• Als een atoom hetzelfde aantal protonen en elektronen heeft, is het atoom elektrisch neutraal, omdat de negatieve lading van de elektronen de positieve lading van de protonen neutraliseert.

• De elektronen draaien rond de kern in schillen (ook wel banen genoemd).

• Er wordt een aantrekkende kracht uitgeoefend op de negatief geladen elektronen door de positief geladen kern. Deze aantrekkende kracht werkt als de centripetale kracht die nodig is voor de rotatie van de elektronen rond de kern.

• De elektronen die dicht bij de kern zijn, zijn sterk gebonden aan de kern en het is moeilijker om deze elektronen uit het atoom te halen (weg te trekken) dan die verder weg van de kern zijn.

• De structuur van aluminiumatomen is weergegeven in de figuur hieronder-

• Een bepaalde hoeveelheid energie is nodig om het elektron uit zijn baan te verwijderen. De energie die nodig is om het elektron uit de eerste baan te verwijderen, is veel groter in vergelijking met de energie die nodig is om het elektron uit de buitenste baan te verwijderen. Dit komt doordat de aantrekkende kracht die de kern uitoefent op de elektronen in de eerste baan veel groter is dan de aantrekkende kracht die wordt uitgeoefend op de elektronen in de buitenste baan. Op dezelfde manier zal de energie die nodig is om het elektron uit de tweede baan te verwijderen minder zijn in vergelijking met de eerste baan en groter dan de derde baan. Dus kunnen we zeggen dat de elektronen in de banen verbonden zijn met een bepaalde hoeveelheid energie. Dus worden de banen of schillen ook aangeduid als energieniveaus.

• De energieniveaus worden aangeduid met de letters K, L, M, N, enz. Waarbij K de dichtstbijzijnde baan naar de kern is en het laagste energieniveau heeft. Omgekeerd heeft de buitenste baan het hoogste energieniveau.

• Het maximale aantal elektronen in elk energieniveau wordt gegeven door, ‘2n2’, waarbij n een geheel getal is en het "primaire kwantumgetal" vertegenwoordigt. Voor verschillende energieniveaus worden de waarde van 'n' en het maximale aantal elektronen in de onderstaande tabel gegeven

• De bovenstaande formule (2n2) die wordt gebruikt om het maximale aantal elektronen in elke schil te bepalen, heeft bepaalde beperkingen. Het aantal elektronen in de buitenste schil (hoogste energieniveau) kan niet meer dan 8 bedragen. Neem bijvoorbeeld het atoom van calcium, dat 20 elektronen heeft die rond de kern draaien. Volgens de formule van de bovengenoemde regel, 2n2, zal de verdeling van de elektronen zijn: 2 elektronen in het K-niveau, 8 elektronen in het L-niveau en er blijven 10 elektronen over. Maar het aantal elektronen in het buitenste energieniveau kan 8 niet overschrijden. Dus zal er 8 elektronen in het M-niveau zijn en de overige 2 elektronen gaan naar het volgende energieniveau, dus 2 elektronen gaan naar het N-niveau. De elektronconfiguratie van het calciumatoom is weergegeven in de figuur hieronder-