CHE : T5 H1 & 2

• Een voorwerp is opgebouwd uit een bepaalde materie.

  • Materie is opgebouwd uit stoffen.
  • Stoffen zijn verbindingen van deeltjes of atomen.
  • Een element is een type of atoomsoort.
  • Een atoom is een deeltje van dat type.
• In de wetenschappen gebruiken we modellen die een voorstelling van de werkelijkheid bieden op basis van wetenschappelijk waarnemingen. Een atoommodel is op die manier een voorstelling van een atoom, op basis van de wetenschappelijke waarnemingen van dat moment.
• Omdat de wetenschappelijke kennis toeneemt, wordt het model aangepast aan de nieuwe inzichten. Het atoommodel is dus dynamisch.
• Een atoom bevat positief geladen protonen en opgeladen neutronen in de kern, elektronen zijn verdeeld op schillen rond die kern.
• Het atoom is de bouwsteen van materie. Het is niet meer deelbaar via chemische processen. Toch is een atoom opgebouwd uit nog kleinere deeltjes.
• In de negentiende eeuw maakt de kennis over het atoom en zijn structuur grote sprongen. We bouwen hierbij verder op het gecombineerd atoommodel van Bohr-Rutherford.
• De kern of nucleus van een atoom is opgebouwd uit protonen en neutronen. De protonen en neutronen worden samen de nucleonen genoemd :

  • De protonen zijn positief geladen deeltjes, ze hebben een eenheidslading +1;
  • De neutronen hebben geen lading.
• Rond de nucleus bevinden zich negatief geladen elektronen.
• De elektronen bewegen zich op vaste afstanden rond de atoomkernen of nucleus. Ze bewegen zich voort op zogenaamde schillen.
• Een atoom bevat trouwens evenveel elektronen rond de kern als protonen in de kern. Een atoom is bijgevolg ongeladen.
• Protonen, elektronen en neutronen vormen samen een atoom. Een atoom in zijn geheel heeft geen lading.
• Vermits een atoom opgeladen is, moet het evenveel negatieve als positieve ladingen hebben. Dat betekent dat her aantal elektronen rond de kern gelijk moet zijn aan het aantal protonen in de kern.
• Om te weten hoeveel protonen er in de atoomkern zitten, kijken we naar het atoomnummer Z. Je vindt het atoomnummer Z links bovenaan bij elk element in het periodiek systeem van de elementen (PSE).
• • Een element met bv. atoomnummer Z = 8 heeft enerzijds dus altijd 8 protonen.
  • Anderzijds zijn atomen met 8 protonen in de atoomkern altijd zuurstofatomen.
  • Aangezien het aantal elektronen rond de kern gelijk moet zijn aan het aantal protonen in de kern, is het aantal elektronen bijgevolg ook gelijk aan het atoomnummer Z. In ons voorbeeld heeft zuurstof dus ook 8 elektronen.
• • In een periodiek systeem zijn alle gekende atoomsoorten weergegeven door hun symbool.
  • De eenheidslading van protonen +1, de eenheidslading van elektronen is -1, neutronen zijn ongeladen.
  • Atomen met hetzelfde aantal protonen zijn atomen van hetzelfde chemische element.
  • Het aantal elektronen rond de kern van een atoom moet gelijk zijn aan het aantal protonen in de kern.
  • Elk element heeft een uniek atoomnummer (Z). Dat getal geeft het aantal protonen weer in de kern.
  • Het aantal elektronen is bijgevolg ook gelijk aan het atoomnummer Z, het getal linksboven in elk vakje van het PSE.
• Ook in de chemie spreken we over de absolute atoommassa (Aa) en relatieve atoommassa (Ar) van een atoom. Hoe klein een atoom ook is, het heeft immers wel degelijk een massa. Zo is de absolute atoommassa van één C-atoom 1,992 x 10-²³ g.
• Met zo'n kleine getallen werken is bijzonder onhandig. Daarom wordt de massa van elk atoom vergeleken met een gelijk referentiepunt : de eenheidsmassa of atomaire massaeenheid. Die eenheidsmassa bepaald als 1/12de van de absolute atoommassa van een koolstofatoom (= 1,992 x 10-²³ g/12 of 1,66 x 10-24g). Dat getal wordt gedefinieerd als 1 unit (1u).
• De absolute atoommassa Aa van een atoom is de massa van het atoom en wordt uitgedrukt in gram.
• De eenheidsmassa is 1/12de van de massa van een C-atoom = 1,66 x 10-24 g.
• De verhouding tussen de absolute atoommassa van een atoom en de eenheidsmassa, is de relatieve atoommassa Ar van een atoom. Dat is een onbenoemd getal.
• A = # nucleonen = # protonen + # neutronen
• Z = # protonen = # elektronen
• Wanneer we het aantal elementaire deeltjes in een atoom bepalen, maken we gebruik van het massagetal A. Het massagetal en de relatieve atoommassa zijn dus synoniemen, afgerond tot 1 cijfer voor de komma. Dat getal wordt samen met het atoomnummer Z vermeld bij een atoom. Het massagetal geeft het aantal deeltjes in de kern weer (de nucleonen = aantal protonen (Z) + aantal neutronen (N)).
• A (massagetal) = Z (aantal protonen) + N (aantal neutronen)

  Als we de formule omvormen, kunnen we ook steeds het aantal neutronen in de kern berekenen als 1 gekend is.

  N = A - Z
• De gemiddelde relatieve atoommassa <Ar> vind je in het PSE onder het betreffende element.
• Atoomnummer (Z) = links boven
• Gemiddelde relatieve atoommassa <Ar> = onder element
• A = massagetal (links bovenaan bij een notitie van een element : bv. a X

  z )

  Daarbij geldt : A = Z (aantal protonen) + N (aantal neutronen)

  Z = aantal protonen = aantal elektronen

  <Ar> = gemiddelde relatieve atoommassa (in het PSE, onder het element) = gewogen gemiddelde relatieve atoommassa van alle atoomtypes.
• Elk mengsel bestaat uit een of meerdere soorten stoffen. In het voorbeeld van spuitwater zien we dat stoffen - of materie - bestaan uit nog kleinere verbindingen. En ook die verbindingen kunnen nog verder opgedeeld worden tot we uiteindelijk bij atomen uitkomen.
• Zowel protonen als neutronen hebben een massa van 1 unit. De massa van een elektron is verwaarloosbaar klein (slechts 1/2000 van de massa van een proton).
• De (absolute) massa van een atoom wordt dus bepaald door de massa van de protonen en de neutronen. De verhouding tussen die massa van een atoom en de eenheidsmassa noemen we de relatieve atoommassa Ar. Dat is een onbenoemd getal.
• De eerste schil, die dus het dichtst bij de kern bevindt, wordt aangeduid met de letter K. De tweede schil met de letter L, de derde met de letter M enzovoort.
• Elektronen bevinden zich op schillen, maar het maximale aantal elektronen per schil is beperkt.
• Elektronen verspreiden zich niet willekeurig over bepaalde schillen. De opvulling van de schillen volgt een bepaald patroon.
• Als de buitenste schil volledig is opgevuld, bevat ze twee (voor de eerste schil) of acht elektronen. Wanneer een atoom een volledig gevulde buitenste schil heeft, spreken we van de edelgasconfiguratie.
• Elementen naast elkaar in het PSE vormen een periode en hebben hetzelfde aantal schillen.
• Elementen onder elkaar in et PSE vormen een groep en hebben evenveel elektronen op de buitenste schil. Dat noemen we valentie-elektronen.
• Moeten we altijd een schillenmodel tekenen om de elektronenverdeling over de schillen weer te geven? Gelukkig niet. Vaak noteren we het eenvoudiger door het aantal elektronen per schil in volgorde achter het elementensymbool te zetten. We spreken dan simpelweg van de elektronenconfiguratie.