Springen naar inhoud

Atoomverschillen


  • Log in om te kunnen reageren

#1

bzl

    bzl


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 04 april 2012 - 19:37

Wat zorgt nu voor het essentiŽle verschil tussen bijv ijzer en koper, anders dan enkel verschillende hoeveelheden protonen(quarks)neutronen en electronen.
Hoe is het te verklaren dat uiteindelijk met alleen andere aantallen deeltjes er elementen ontstaan met totaal andere eigenschappen.
Hoe vertalen die aantallen deeltjes zich naar gedrag en eigenschappen van de atomen.
Alvast bedankt.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

physicalattraction

    physicalattraction


  • >1k berichten
  • 3102 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 05 april 2012 - 13:29

Essentieel is er geen verschil behalve aantallen protonen/neutronen en vooral elektronen. Toch zorgen die verschillen in aantallen inderdaad voor een rijk scala aan fenomenen. Je kunt je bijvoorbeeld de volgende zaken voorstellen:
  • Elektronen zitten in bepaalde schillen om het atoom heen. Wanneer een schil helemaal vol zit, is zijn energie minimaal, dit is de favoriete toestand van atomen. Het atoom streeft dus niet naar een herverdeling van elektronen (lees: chemische reactie). Dit is het geval bij de edelgassen. Dit verklaart waarom deze edelgassen chemisch niet actief zijn.
  • De edelmetalen koper, zilver en goud hebben niet alle schillen vol, maar wel een van de belangrijkste buitenste schillen en reageren daarom veel minder makkelijk dan overige stoffen.
  • De buitenste elektronen van ijzer (zie bijv. electron shell properties op Webelements) zijn slechts losjes gebonden en laten makkelijk los van het atoom. Dit betekent dat zij makkelijk door een kristal kunnen heen bewegen en dus zal het elektrisch geleidend zijn, een eigenschap van metalen.
Eigenlijk zijn alle eigenschappen wel te verklaren met alleen de hoeveelheid deeltjes (en dan vooral elektronen) in de atomen, maar het is niet makkelijk om direct in te zien hoe dit dan gebeurt. De berekeningen die hier bij horen zijn vrij complex, vooral als je meerdere elementen met elkaar gaat combineren in een kristalstructuur, of wanneer er geen kristalstructuur is.

#3

bzl

    bzl


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 07 april 2012 - 11:44

Dus de kwantummechanica kan inderdaad verklaren hoe een verschillend aantal deeltjes ervoor zorgt dat de atoomeigenschappen in mindere of meerdere mate verschillen.Toch kan ik dit alles maar moeilijk doorgronden
Hoe verklaar je de dichtheid en relatieve flexibiliteit van bijv lood?
Op mij maakt het een geheimzinnige indruk.

#4

Immerspher

    Immerspher


  • >25 berichten
  • 49 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 april 2012 - 16:14

Dus de kwantummechanica kan inderdaad verklaren hoe een verschillend aantal deeltjes ervoor zorgt dat de atoomeigenschappen in mindere of meerdere mate verschillen.Toch kan ik dit alles maar moeilijk doorgronden


Jij bent opzoek naar het Uitsluitingsprincipe. Van Wolfgang Pauli. Ik stel voor dat je je daarin eens verdiept.

Veranderd door Immerspher, 07 april 2012 - 16:28


#5

physicalattraction

    physicalattraction


  • >1k berichten
  • 3102 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 09 april 2012 - 10:27

Het uitsluitingsprincipe is inderdaad de verklaring voor het bestaan en vulling van de 'schillen'. Deze speciale manier van 'banen vullen' is de hoofdreden dat materialen zo van elkaar verschillen. Zoals ik al zei is het heel moeilijk om a priori hier uitspraken over te doen, maar zijn ingewikkelde kwantummechanische berekeningen nodig. Ik heb dus ook geen simpel antwoord voor je hoe je de flexibiliteit van lood kunt verklaren aan de hand van het aantal elektronen dat om de kern heen beweegt.

#6

tempelier

    tempelier


  • >1k berichten
  • 1759 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 09 april 2012 - 11:48

Die flexibiliteit van lood valt ook nog wat tegen.
Maak een klok van lood en stop hem een tijdje in de vloeibare stikstof en hij klinkt als een klok.
In de wiskunde zijn er geen Koninklijke wegen Majesteit.

#7

bzl

    bzl


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 09 april 2012 - 12:22

Heeft misschien de kristalstructuur(kubisch gecentreerd oid) ook te maken
met de dichtheid en materiaaleigenschappen?

#8

Marco van Woerden

    Marco van Woerden


  • >250 berichten
  • 477 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 10 april 2012 - 15:03

Zoals eerder gezegd, bepalen de aantallen protonen en neutronen in de atoomkern per definitie welk element we in handen hebben. Deze kerndeeltjes worden bijeengehouden door een bindingsenergie en de positief geladen kern verzamelt elektronen om zich heen, totdat het geheel neutraal is.

In het geval van waterstof (aantal protonen is 1), kunnen we precies uitrekenen "waar" (in welke energietoestand) het elektron zich mag bevinden en dat het -13,6 eV aan energie kost om het proton en het elektron van elkaar te scheiden. Dit gedrag op kleine schaal vertaalt zich naar macroscopisch gedrag. Zo reageert waterstof gemakkelijk met zuurstof tot water, omdat dit energetisch gunstig is.

Het punt is dat we materialen zelden of nooit tegenkomen als een zuivere verzameling losse atomen, omdat atomen onderling structuren vormen. Hier komen we op het terrein van de vaste stof-fysica. De kristalroosters die bijvoorbeeld metalen neigen te vormen hebben zullen niet allemaal even gemakkelijk op te breken zijn. Waterstof, zuurstof en koolstof vinden we vaak terug in de vorm moleculen. Het spreekt voor zichzelf dat H2O niet dezelfde eigenschappen heeft als bijvoorbeeld ethanol, C2H5OH.

Veranderd door Marco van Woerden, 10 april 2012 - 15:04

'Moeder, is het al nacht?' vraag ik. Maar er is niemand. Ik ben alleen.

#9

sirius

    sirius


  • >250 berichten
  • 336 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 10 april 2012 - 16:16

De dichtheid van lood is niet een heel bijzondere materiaal eigenschap. Zie : http://www.ncsu.edu/.../chemistry.html en : http://www.standnes....rt-elements.htm.
Doorgaans neemt de dichtheid vrij linear toe met atoomnummer, en kan waarschijnlijk verklaard worden met een constante aantal atoomkernen per volumen, gecombineerd met een toenemende massa van deze kernen. Rondom de half gevulde d-shillen (mangaan, ruthenium, osmium, hassium, ...) lijkt de dichtheid echter iedere keer te pieken. Dit zal dan komen door een dichtere packing door een pauli achtig argument.
Duct tape is like the force: it has a dark side, a light side and it holds the universe together.

#10

bzl

    bzl


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 12 april 2012 - 07:50

Wie kan bovenstaande iets meer verduidelijken?

#11

Marco van Woerden

    Marco van Woerden


  • >250 berichten
  • 477 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 12 april 2012 - 10:54

Wie kan bovenstaande iets meer verduidelijken?

Wat is van het bovenstaande niet duidelijk?
'Moeder, is het al nacht?' vraag ik. Maar er is niemand. Ik ben alleen.

#12

bzl

    bzl


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 12 april 2012 - 11:49

Hoe de eigenschappen gerelateerd zijn aan het uitsluitingsprincipe van Pauli

#13

Marco van Woerden

    Marco van Woerden


  • >250 berichten
  • 477 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 12 april 2012 - 12:08

Het uitsluitingsprincipe van Pauli stelt dat twee fermionen niet in precies dezelfde toestand mogen zijn. Dit geldt dus ook voor de elektronen: ze mogen niet allemaal dezelfde kwantumgetallen hebben. Daardoor verspreiden ze zich over verschillende elektronbanen om de atoomkern. Elektronen die in banen zitten die verder verwijderd zijn van de atoomkern, zijn minder gebonden aan het atoom. Atomen die veel van deze losse elektronen hebben, ioniseren makkelijk, dat wil zeggen: raken makkelijk een elektron kwijt in de buitenste baan. Omdat alle chemische reacties staan of vallen bij het uitwisselen van elektronen, zoals duidelijk wordt bij redoxreacties en ionisaties, zijn de banen van die elektronen van belang. En daarmee dus ook het uitsluitingsprincipe van Pauli.

Op macroscopisch niveau wordt de hardheid van hout of de buigbaarheid van plastic grotendeels bepaald door de chemie die erachter schuilt. Maar achter chemie, zoals we hierboven weer zien, gaat een boel natuurkunde schuil.
'Moeder, is het al nacht?' vraag ik. Maar er is niemand. Ik ben alleen.

#14

bzl

    bzl


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 12 april 2012 - 13:03

Wil je nog eens een concreet voorbeeld beschrijven tussen atoomeigenschappen
,aantallen deeltjes, en gedrag van materiezoals we het ervaren.
Ik kan de link tussen relatief weinig verschil in aantal deeltjes en de macroscopische gedragingen maar moeilijk leggen.

#15

Marco van Woerden

    Marco van Woerden


  • >250 berichten
  • 477 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 12 april 2012 - 17:29

Ik kan de link tussen relatief weinig verschil in aantal deeltjes en de macroscopische gedragingen maar moeilijk leggen.

Hoezo relatief weinig verschil in aantal deeltjes? Het element koolstof kan vier verbindingen aangaan met andere atomen, terwijl bijvoorbeeld de elektronen van het edelgas argon zo goed gebonden zijn dat argonatomen nauwelijks bindingen aangaan met andere atomen. De reden dat waterstof geen edelgas is, is omdat het waterstofatoom gemakkelijk dat buitenste (enige) elektron wat loslaat om een binding te vormen met andere atomen.

Materialen bestaan in het algemeen, zoals ik al eerder zei, niet uit losse atomen, maar uit moleculen. Omdat we atomen in principe op een oneindig aantal mogelijkheden aan elkaar kunnen knopen, hebben we zoveel verschillende soorten materialen. De materiaaleigenschappen worden bepaald door de chemie die erachter schuilt: het reageren van moleculen op elkaar, onder uitwisseling van elektronen, maar ook vaak doordat atomen worden uitgewisseld. Hoe dit precies gaat, is het enorme vakgebied van de scheikunde, maar ik hoop dat duidelijk is dat je met pakweg 120 bekende elementen (die op atomair niveau allemaal verschillende eigenschappen hebben om met elkaar te reageren) vele soorten moleculen in elkaar kunt knutselen in bijvoorbeeld een chemisch lab.
'Moeder, is het al nacht?' vraag ik. Maar er is niemand. Ik ben alleen.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures