2.2 Introductie en geschiedenis atoommodel

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4

2.2 Het atoommodel

Voorkennis: Periodiek Systeem

Dmitri Mendelejev

• Rangschikking op atoommassa
• Eigenschappen van stoffen onder elkaar
• Bedenker van het periodiek systeem der elementen

Het periodiek systeem

Elementen op volgorde van atoomnummer.

In verticale groepen elementen met vergelijkbare eigenschappen.

Horizontaal: perioden

Het periodiek systeem

groep  1 : alkalimetalen

groep  2: aardalkalimetalen

groep 17: halogenen

groep 18: edelgassen

Op basis waarvan rangschikte Mendelejev eerst de toen bekende elementen?

1. De kleur
2. De massa
3. Datum van ontdekking
4. De naam

Hoe loste Mendelejev de gaten in het periodiek systeem op?

1. onderzoek doen
2. gokken
3. samenwerken met andere scheikundigen
4. voorspelling doen

Wat weet jij al van een atoom?

Waarom leer je dit? 

• Je krijgt een inleiding in wetenschappelijke modellen/een wetenschappelijk model.
• Je kunt uitleggen hoe het atoommodel in de loop van de tijd is veranderd onder invloed van nieuwe inzichten. 
• Je kunt enkele voorbeelden geven van wetenschappelijke modellen van atomen.
• Je kunt rekenen aan het atoommodel van Bohr. 

Waarom leren we het atoommodel? 

'Is materie eeuwig deelbaar?'

Deze vraag stelden de eerste filosofen al rond 460 voor Christus. 

Docent vertelt hierover.

Het atomisme van Democritus

Alles bestaat uit extreem kleine, ondeelbare deeltjes: atomen. 

Hiervoor zijn talloze varianten voor mogelijk. 

Materialistisch. 

ca. 400 v. Chr. 

Het probeerde niet om dingen te verklaren aan de hand van doelen of verlangens. 

Contouren van het moderne wetenschappelijke denken zijn hier duidelijk zichtbaar. 

Het atomisme van Democritus

- Alles bestaat uit extreem kleine, ondeelbare deeltjes: atomen. 

- Hiervoor zijn talloze varianten voor mogelijk. 

- Materialistisch. 

Het probeerde niet om dingen te verklaren aan de hand van doelen of verlangens. 

Contouren van het moderne wetenschappelijke denken zijn hier duidelijk zichtbaar. 

De vier elementen 

Empedocles (ca. 490 - 430 v. Chr.)

Plato (ca. 428 - 347 v. Chr.)

Zijn gedicht

Door zijn gedicht 'over de natuur' dachten mensen bijna 2000 jaar lang dat er slechts 4 elementen waren en dat de samenstelling van alles in de wereld afhing van de wisselende verhoudingen daarvan. 

Introductie 'element'

Hij werkte een schema uit waarmee de kenmerken van alle dingen begrepen konden worden als mengvormen daarvan. Elk element kreeg twee van de vier tastbare kwaliteiten. 

Dalton 

In 1808 stelde hij zijn atoomtheorie op. 

Talloze experimenten waarbij hij gassen heeft geïsoleerd. 

Kijkend naar fysische eigenschappen, ze zijn vergelijkbaar. Ze           verschillen alleen in massa. 

Alle materie bestaat uit atomen van de diverse chemische elementen, die verschillen in massa en eigenschappen. 

Feitje

Buiten de scheikunde is hij vooral bekend als de eerste persoon die kleurenblindheid herkende en beschrijft (zijn eigen!). 

Wil niet zeggen alle gassen. Alle gassen waarbij dat lukte. 

Hieruit bleek dat Democritus gelijk had. 

Ook het feit dat Robert Boyle en Antoine Lavoisier op de goede weg aren toen ze gassen behandelden alsof ze bestonden uit deeltjes, om hun gedrag bij wisselende druk en temperatuur te verklaren. 

Atomen combineren in hele getalverhoudingen tot nieuwe chemische verbindingen en kunnen niet worden gecreëerd worden, vernietigd of anderszins opgebroken. 

Water --> OH

Ammoniak --> NH

Zijn wet van meervoudige proporties werd meteen overgenomen en vanaf dat moment was zijn atoomtheorie een fundamenteel onderdeel van de scheikunde. 

Thomson

.. ontdekte rond 1880 dat er negatieve geladen 

deeltjes, elektronen, uit een atoom vrij te maken zijn. 

De rest van het atoom moet dan wel positief 

geladen zijn. 

Hieruit ontstond het plumpuddingmodel. 

Voorstelling: het atoom is een positieve bol met daarin de negatieve elektronen als rozijnen verspreid. 

Rutherford 

De verstrooiing van Rutherford, in 1911.

Het atoom bestaat uit een positief geladen kern (bevat protonen) en een negatieve elektronenwolk.

Protonen staan gelijk aan het

atoomnummer. 

Echter..

Waarom gedragen alle atomen zich anders als ze toch allemaal bestaan uit een kern en een elektronenwolk? 

Bohr

Niels Bohr kwam in 1913 met het antwoord..

Het model van Rutherford heeft hij verbeterd door er vanuit te gaan dat elektronen zich op vaste afstanden van de kern bevinden. 

Oftewel in elektronenschillen. 

Elektronen-verdeling 

De schillen worden van binnuit naar 

buiten toe opgevuld. 

De elektronenverdeling (oftewel de 

elektronenconfiguratie) per atoom af 

te leiden. 

Teken een schematische weergave van een stikstof atoom, geef hierin duidelijk aan wat de elektronenverdeling is.

Afronding les 1

Je maakt nu 15 t/m 22 en 24 t/m 26.

Ben je straks klaar en wil je alvast vooruit werken? Dat kan. De theorie van les 2 komt hier achteraan. 

Nog niet alles helemaal lekker

De gemeten atoommassa's kwamen niet overeen met de atoomnummers.

Zou er dan nog een deeltje bestaan? 

James Chadwick 

In 1935 ontdekte Chadwick het neutron. Dit deeltje heeft geen lading, echter wel massa. 

Inspiratie voor... 

Nadat hij het rapport geschreven had, raakte de Amerikaanse regering geïnspireerd om serieuze onderzoek naar atoombommen te starten.

Nadat hij het rapport geschreven had, raakte de Amerikaanse regering geïnspireerd om serieuze onderzoek naar atoombommen te starten.

Lithium in het periodiek systeem

Het atoommodel van lithium

Massagetal

De  protonen (p) en  neutronen (n) wegen 1 u.
De 1− geladen elektronen (e^-) wegen ongeveer 0.

Het massagetal is de massa van een atoom.

Het massagetal = aantal protonen + aantal neutronen

 Het aantal neutronen = massagetal - aantal protonen

Lithium in het periodiek systeem

Het atoommodel van lithium

Hoeveel elektronen heeft het koperatoom dan?

1. 29
2. 63
3. 34

Isotopen

Sommige atoomsoorten hebben ook isotopen. 

Dit zijn atomen met hetzelfde atoomnummer, dus hetzelfde aantal protonen. Echter verschillen ze in massa. 

Waar ligt dan het verschil?

Kijk in tabel 25A

De naam komt uit het Grieks. Iso = gelijk en topos = plaats. 

Isotopen verschillen van elkaar in ...

1. Aantal protonen
2. Aantal elektronen
3. Aantal protonen en elektronen
4. Aantal neutronen

In de natuur komen twee isotopen van koolstof voor: C-12 en C-13. Hiernaast zie je de kernen van beide isotopen.
Hoe kan je deze twee vormen van koolstof van elkaar scheiden?

1. Met een chemische reactie want de isotopen reageren soms verschillend
2. Met een centrifuge want de isotopen verschillen in massa
3. Je kan ze niet scheiden.

N-14 heeft 7 protonen en 7 neutronen.
C-14 heeft 6 protonen en 8 neutronen.
N-14 en C-14 zijn isotopen

1. ja
2. nee
3. soms
4. een beetje

Teken een Chlooratoom. Geef de kern weer met de juiste hoeveelheid deeltjes en geef de elektronen weer in de schillen.

https:

Afronding les 2

Je maakt nu 28 t/m 33.

Ben je straks klaar? Beantwoord de vraag op de slide hierna. 

Wat gebeurt er als je het aantal protonen en elektronen niet gelijk hebt?