Altijd al willen weten hoe een atoom eruit ziet? Wat de onderdelen van een atoom zijn? En vooral wie er achter de atoommodellen zitten? Vanaf nu hebben atomen geen geheimen meer voor jou.
Atomen de bouwstenen van de chemie
Atomen zijn de bouwstenen van de chemie. Dit wil zeggen dat een chemicus en iedereen die zich verdiept in de wondere wereld van de chemie niet zonder kan. Maar wat is er nu zo bijzonder aan een atoom? De atomen kunnen een verbinding onderling maken tussen twee of meerdere atomen om nieuwe stoffen te vormen die we moleculen noemen. Voorbeelden van atomen zijn waterstof en zuurstof. Een voorbeeld van een molecule gevormd uit die twee atomen is methaan oftewel in symbolen geschreven: CH4. Methaangas kent waarschijnlijk iedereen; het wordt vaak gebruikt als gas voor de verwarming of het fornuis. Methaangas wordt ook wel biogas, moerasgas en broeikasgas genoemd. De naam moerasgas spreekt voor zich – het gas ontsnapt uit moerassen. Broeikasgas is eerder een groepering dan een andere benaming voor het gas. Koolstofdioxide is ook een broeikasgas en deze gassen zorgen voor de opwarming van de aarde. Hoe meer die gassen aanwezig zijn in de lucht, hoe hoger de temperatuur mondiaal zal stijgen. Biogas verwijst naar het feit dat je uit organische materialen methaangas kan produceren en dit met behulp van bacteriën. Methaangas is reukloos en daarom voegen ze mercaptaan toe, die een typische doordringende geur heeft zodat we een gaslek kunnen waarnemen. Zo zie je dus wat het verschil is tussen een atoom en molecule.
Verschillende atoommodellen
Een paar geleerden hebben in de afgelopen tweehonderd jaar een atoom voorgesteld met een model. Het eerste model werd bekendgemaakt in 1811 en was gewoon een massieve bol. De geleerde die hiervoor verantwoordelijk is, leefde van 1766 tot 1844 en heette John Dalton. Bijna een eeuw later maakte Thomson een nieuw atoommodel bekend. Het was een bol bestaande uit positieve grondmaterie en elektronen die buitenaf vastgehecht waren. Dit was het jaar 1904 en zeven jaar later was Rutherford daar met zijn eigen atoommodel. Dit was een holle bol en daarin cirkelden elektronen rond de kern. Maar het eigenlijke model dat vandaag de dag als "juist" wordt beschouwd is een model van Bohr uit het jaar 1913. Het atoom is een elektronenwolk in de vorm van een bol verdeelt in elektronenschillen waar elektronen een baan volgen op die schillen. De schillen zijn met letter benoemd van K tot en met Q. Op de eerste schil of de K-schil kunnen maar twee elektronen aanwezig zijn. Op de tweede schil of de L-schil is het maximum acht elektronen. De derde schil kan maximaal achttien elektronen bevatten en de vierde schil heeft een maximum van tweeëndertig. Dan heb je nog de vijfde, zesde en zevende schil, maar meer dan tweeëndertig elektronen op een schil komt zelden tot niet voor. De formule om te berekenen hoeveel elektronen maximum op een schil aanwezig kunnen zijn is: 2n² – waarbij de n staat voor het cijfer van de schil. Als voorbeeld nemen we de tweede schil, dus vul de formule als volgt in: 2 maal 2². 2² = 4 en dit maal 2 geeft 8. En zoals hierboven al gezien is het maximum aantal elektronen op de tweede schil of de L-schil gelijk aan acht. Zo hoef je niet van buiten te leren hoeveel het maximum is per schil. Onthoud gewoon die formule en als men je vraagt hoeveel elektronen maximum op een bepaalde schil kunnen plaatsnemen, zal jij meteen het juiste antwoord kunnen geven. Maar wat zijn die elektronen nu?
Elektronen, de atoom zijn kleinste vriend
Een elektron is een klein deeltje van het atoom dat een negatieve lading bevat. De elektronen cirkelen zoals gezien bij het atoommodel van Bohr rond de kern in de elektronenwolk. Deze kern bevat neutronen en protonen. Neutronen zijn neutraal geladen, of hebben dus geen lading. Protonen zijn de tegengangers van neutronen – deze zijn positief geladen. Het aantal protonen blijft altijd hetzelfde in eenzelfde atoom. Het aantal elektronen en neutronen kan veranderen. De grootte van een proton en een neutron is ongeveer hetzelfde en dat van een elektron is beduidend kleiner, alsook de massa van desbetreffende materie. De massa van een proton is 1,66.10^-27 kg en dat van een neutron bedraagt 9,11.10^-31 kg. Reken zelf maar uit hoeveel neutronen of protonen je nodig hebt om maar een gewicht van een kilogram te bereiken.
Besluit
Een atoom bestaat uit een kern die neutronen en protonen bevat en daar cirkelen neutronen in rond. De protonen zijn positief geladen en de elektronen zijn negatief. Protonen zijn veel groter en zwaarder dan elektronen. In de loop der jaren heeft het atoommodel zich ontwikkeld van een massieve bol naar hoe wij het nu kennen met kern, elektronenwolk en elektronenschillen inclusief.
Nano 1, uitgeverij Wolters Plantyn
