Eerste verkenning in de chemie

Cheops

Ik ben mijn cursus elektronica nog eens aan het herbekijken. Het is nu 8 jaar geleden dat ik de drempel van de school heb verlaten en het wordt tijd dat ik mijn kennis eens bijschaaf.

Ik herinner me dat ik me toen ook altijd steeds meer vragen stelde en dat die steeds dieper gingen en zelfs richting chemie waar ik heel weinig kaas heb van gegeten.

Vandaar deze kleine vraagjes:

Er is dus een atoom. Die bestaat uit een kern (ophoping van protonen en evenveel neutronen? of in de kern onder een 'mantel' aanwezig?) daar rondom liggen de schillen.( plakken de schillen op elkaar en op de kern of is er 'plaats' tussen?) (indien er plaats tussen is, noemt die dan de verboden zone waar geen geleiding is)

Op elke schil bewegen in ellipsvormige banen de vaste elektronen.(een schil is toch rond dus zouden ze de aanraking met de schil moeten verlaten om een ellipsvorm te beschrijven? of is die schil iets denkbeeldigs dat ingevuld wordt door het pad dat de elektronen beschrijven) (Vast aantal? ongeacht energietoevoer)

Enkel op de valentieschil zitten elektronen die door energietoeveoer kunnen overwippen naar de geleidingsband en terug en dus gaten creeren( gaten zijn ahw ook positieve ladingsdragers?). Is er een wezenlijk verschil tussen vrije(valentie-)elektronen en vaste valentie-elektronen of wordt een valentie-elektron door energietoevoer weggeslagen en verwordt het zo een vrije elektron, op een andere schil?

En het ladingsverschil tussen elektron en proton slaat enkel op het polariteitsteken in de formule?

Dus P : 1,59 e19

en N : 1,59 e-19.

Dus indien het atoomnummer van Si = 14, dan heeft hij ook 14 protonen (en 14 neutronen?) alsook 14 elektronen?

Wat is de verhouding tussen de schillen? Hoe staan die elektrisch gezien tov elkaar?

Het valt in de tabel van mendeljev op dat , hoe dichter bij de kern (schil K en L en M) des te kleiner het aantal elektronen is. EN bij meer dan twee schillen is er telkens de combinatie K=2 en L = 8.

IS daar een reden voor?

Verandert het aantal elektronen op de niet-valentieschil ook, bij energietoedracht?

Stelling : De valentieschil is de buitenste schil dus is deze eerder dan de andere onderhevig aan energetische schommelingen en dus kun je stellen dat dit de reden is waarom die schil bepalend is voor de titel 'geleider, isolator, halfgeleider.

Dit en nog zo veel meer vragen van

Cheops

Jan van de Velde

Met honderd vragen in één startpost wordt deze topic een zootje. Ik stel voor dat we dit in eerste instantie beperken tot de eerste vragen, en dat je daarna beetje bij beetje terugkomt met de rest, want dit dreigt uit te draaien op een complete cursus atoomfysica.

Er is dus een atoom. Die bestaat uit een kern (ophoping van protonen en evenveel neutronen? of in de kern onder een 'mantel' aanwezig?)

geen mantel, gewoon een "ophoping" ja. Niet per definitie evenveel protonen als neutronen. Het aantal protonen in de kern (en dat is tegelijkertijd het atoomnummer) bepaalt om welke soort atoom het gaat. Protonen zijn positief geladen.

Die worden door de sterke kernkracht tot elkaar aangetrokken, maar door Coulombkracht afstoten. Die kernkracht is héél sterk, maar werkt alleen op héél korte afstand. Coulombkracht is veel zwakker, maar heeft een groter bereik. Gevolg: in een kern van alleen protonen zou de Coulombkracht overwinnen en zou de kern uit elkaar spatten.

Neutronen hebben géén lading, en dus ook geen last van die Coulombkracht, maar tussen neutronen en protonen, en tussen neutronen onderling, werkt wel die aantrekkende kernkracht. Daarvoor moeten die deeltjes dan wél nagenoeg tegen elkaar aan liggen. In grotere atomen kunnen al die deeltjes niet meer allemaal tegen elkaar aan liggen. Door in een groter atoom wat éxtra neutronen toe te voegen kun je toch een evenwicht bereiken tussen aantrekking en afstoting als geheel. Je zou de neutronen zo (te) simpel gezien kunnen beschouwen als het plaksel van de atoomkern.

Dit houdt een keer op. Ergens in de buurt van de 80 protonen is geen enkele atoomkern meer écht stabiel, een totaalevenwicht tussen aantrekking en afstoting tussen de deeltjes in de kern wordt moeilijker en moeilijker. Een stevige duw ertegen en de boel springt tóch uit elkaar: kernsplitsing (fissie). Om een uraniumkern nog bij elkaar te houden heb je naast die 92 protonen al 146 neutronen nodig. Boven de 92 protonen (uranium) valeen de kernen zó makkelijk uit elkaar (deze kernen zijn zó instabiel) dat je die atomen in de natuur niet tegenkomt: ze kunnen wel even ontstaan, maar vallen dan ook op korte termijn (geologisch gezien) wel weer een keer uit elkaar. Van Uranium vind je nog wel erts, maar van nummer 93 Neptunium al niet meer.

Van elke atoomsoort (met een precies bepaald aantal protonen dus) kunnen wél varianten bestaan met een of enkele neutronen meer of minder. Dat noemen we dan isotopen. Ook hier is vaak het evenwicht tussen aantrekking en afstoting een beetje zoek. Van een bekend element als ijzer, met 26 protonen, vind je algemeen isotopen met 28, 29, 30, 31, 32, of 33 neutronen. (en meer of minder is nog mogelijk) Die met 30 neutronen is het stabielst. Heb je een hoopje ijzeratomen met 29 neutronen, dan zal na ongeveer 3 jaar de helft al uit elkaar gevallen zijn (halveringstijd = 3 jaar) tot andere atomen. Van een hoopje ijzeratomen met 33 neutronen in de kern vind je al na 45 dagen maar de helft meer terug.

daar rondom liggen de schillen.( plakken de schillen op elkaar en op de kern of is er 'plaats' tussen?)

Da's dan de volgende vraag, als je helemaal met die kernen mee bent.

Cheops

Door in een groter atoom wat éxtra neutronen toe te voegen kun je toch een evenwicht bereiken tussen aantrekking en afstoting als geheel

Ik neem aan dat je niet zomaar neutronen (of protonen of elektronen) bij wijze van spreken uit de broekzak kunt tevoorschijn halen, dus ben ik er juist mee dat die neutronen uit een ander element moeten worden gehaald. Mag ik dan stellen dat een element moet worden gebruikt dat -indien je enkel neutronen wilt toevoegen (doperen?)- hetzelfde aantal protonen en neutronen heeft maar een groter aantal neutronen?

Van elke atoomsoort (met een precies bepaald aantal protonen dus) kunnen wél varianten bestaan met een of enkele neutronen meer of minder. Dat noemen we dan isotopen.

Gaat het hier dan om spontaan in de natuur ontstane elementen of zit meneer de mens er voor iets tussen? Als er isotopen bestaan van een bepaald element, hebben die isotopen dan nog eenzelfde karakter, kenmerken, kracht of waarde(of hoe moet ik dit schrijven)?

Jona444

Er bestaan wel degelijk isotopen die in de natuur voorkomen. Denk maar aan ijzer: kan voorkomen met 28,30,31,32 neutronen in de kern en is toch stabiel. Chemisch zijn isotopen bij benadering gelijk aan elkaar. Voor meer uitleg hierover verwijs ik naar http://nl.wikipedia.org/wiki/Isotoop#Chemie

Jan van de Velde

Cheops schreef:Ik neem aan dat je niet zomaar neutronen (of protonen of elektronen) bij wijze van spreken uit de broekzak kunt tevoorschijn halen,

..//..

Gaat het hier dan om spontaan in de natuur ontstane elementen of zit meneer de mens er voor iets tussen?

Nou, allebei wel. Ik heb natuurlijk geen atoom-onderdelen in mijn broekzak. En om protonen, neutronen of zelfs maar elektronen in of uit een atoom te krijgen is er toch wel een zekere mate van geweld nodig. Het grootste deel van nieuwe atomen worden dan ook voornamelijk gevormd in sterren (geweld te over ter beschikking). Je kunt je voorstellen dat daarbij niet altijd precies genoeg onderdelen bij elkaar komen. Onstabiele hoopjes protonen en neutronen vallen snel weer uit elkaar, de wat stabielere rest blijft dan kortere of langere tijd bestaan (geologisch gezien). Maar, niet alleen in sterren: ook in de aardatmosfeer wordt onder invloed van kosmische straling losse neutronen gevormd, die dan in een stikstofatoom (7 protonen en 7 neutronen) binnenschieten en er een proton uitknikkeren. Dan heb je ineens een kern met 6 protonen (en dat is dan dus koolstof) en 8 neutronen, en daarmee totaal 14 kerndeeltjes. ¹⁴C dus. Niet zo erg stabiel (na 5730 jaar is de helft al weer vervallen), maar toch. De kans dat zoiets een individueel stikstofatoom overkomt is klein, maar met die enooooooorme hoeveelheden stikstof in de atmosfeer betekent het dat ¹⁴C toch 0,0000000001% van de hoeveelheid koolstof in onze atmosfeer uitmaakt. Lijkt niet veel, maar met een totale hoeveelheid van ca 750 gigaton koolstof in de atmosfeer.......

Maar ook de aarde zit vol met onstabielere isotopen. Als die uit elkaar spatten vliegen óf losse kerndeeltjes, óf hoogenergetische straling in het rond. Dat doet weer van alles met andere, gewonere atomen in de buurt. Eén enorme flipperkast dus eigenlijk.

En zo is de verandering van atomen in een andere isotopen ervan, of in een ander atomen, de gewoonste zaak van de wereld.

Als er isotopen bestaan van een bepaald element, hebben die isotopen dan nog eenzelfde karakter, kenmerken, kracht of waarde(of hoe moet ik dit schrijven)?

Die isotopen hebben dezelfde chemische eigenschappen. Ze hebben evenveel protonen en dus ook evenveel elektronen, en dat is bepalend voor de chemische eigenschappen. Ze verschillen alleen in hun massa (ze hebben per slot van rekening kerndeeltjes -neutronen- meer of minder in de kern zitten), en in hun stabiliteit.

Cheops

aha, er is dus een bepaald milieu voor nodig om atomen te doen ontstaan. Dit doet me nu wel denken aan het ontstaan van het heelal dmv de big bang theorie waarna de eerste atomen zouden zijn ontstaan (waterstof?) in een heel hete omgeving. Dat sluit aan bij je uitleg dat er veel energie (geweld) voor nodig is.

Bedankt . De uitleg rond vraag één is geabsorbeerd en roept geen nieuwe vragen meer op. Al was ik wel afgeweken van de vraag.

Vraag twee dan maar? De schillen liggen op elkaar en op de kern of is daar een 'vacuum' of plaats tussen?

Marko

Vraag twee dan maar? De schillen liggen op elkaar en op de kern of is daar een 'vacuum' of plaats tussen?

Volgens het model waarbij de electronen in schillen rond de kern zitten, liggen de schillen op vaste afstanden, met daartussen niets. De dichtstbijgelegen schil ligt relatief gezien op een gigantische afstand van de kern. Tussen de kern en de electronen zit een hele hoop niets.

Cheops

En dus is een elektrische stroom in feite te herleiden tot niets meer dan een elektronenverloop in een poging om evenwicht te zoeken omwille van de potentiaal dat op de groep atomen ( koperdraad ) wordt geplaatst.

En dat potentiaalverschil is eigenlijk een lading dat op het atoom wordt geplaatst?

Jan van de Velde

@Cheops, vertel eerst voor de zekerheid eens waar je al deze kreten, en vooral de door jouw beschreven verbanden tussen dezen, vandaan hebt?

Cheops

Kreten?

Ach, jullie denken dat je mijn huiswerk aan het maken bent of zo?

Nee hoor, ik ben er al 34 heb twee kindjes en gene tijd meer om naar school te gaan, echter ik interesseer me in van allles en nog wat en leg graag zelf verbanden. Ik krijg er een kick van als ik zie dat mijn vragen me naar iets zo ver weg (voor mij toch) als deeltjesfysica of chemie. Mensen in mijn omgeving vinden dat ik veel kennis heb, maar da's eigenlijk nietwaar. Ik denk alleen graag na. Ik lees ook veel boeken maar nu vond ik het tijd om eens mijn elektronica her op te frissen.

Daar aangekomen werd me meteen opnieuw duidelijk dat ik me dezelfde vragen stelde bij de werking van de diode als op school. Wat is een stroom? Hoe stroomt er dan? Elektronen? Hoe dan?

Ik vind het moeilijk om zomaar dingen letterlijk te aanvaarden zoals ze in een boek staan. Ik doorgrond graag tot ik het logisch aanvaardbaar vind. Zoals de elektronenovergang van het P en Nkristal bij een diode. En die cursus lichtte slechts een sluier op, net genoeg om mijn verdere nieuwsgierigheid op te wekken, over de werking van het atoom en de eigenlijke logica achter het natuurfenomeen dat elektriciteit heet.

Het fascinerende aan het vakgebied deeltjesfysica is dat het de oorsprong van het alles omvat. Nog zoiets waarin ik me interesseer is DNA. Ook hier gaat het om kernen (cel-) : DesoxyriboNUCLEINEzuur. Maar da's een onderwerp voor later. Dit alles komt bij mij in een driehoeksverhouding samen met de vraag hoe leven ontstaan is (God of niet). Als je begrijpt wat ik bedoel.

Nu, geen nood, ik ben al een stap verder, ik heb een boek gehaald uit de bib, nu ik weet dat het om deeltjesfysica gaat, met de beklijvende titel : Mysteries en feiten in de deeltjesfysica van Martinus Veltman.

De man heeft de nobelprijs voor natuurkunde gekregen dus is dat voor mij genoeg om blindelings te geloven. Niet?

Nu heb al het een en ander gelezen en begrepen over up-quarks met de drie hypothetische kleuren en down-quarks waarvan het proton twee up en één down-quark heeft en het neutron net omgekeerd. Er stond niets van quarks vermeld bij het elektron waardoor ik niet weet of dit ondeelbaar is of te vlug vervalt om te kunnen meten. Wel zou het elektron energie onder vorm van fotonen afstaan wanneer het van schil verlaagt. Waarom het verlaagt weet ik niet.

Z o zie je maar,... altijd vragen...

Jan van de Velde

Ach, jullie denken dat je mijn huiswerk aan het maken bent of zo?

Nee hoor, daarvoor zijn je vragen niet gericht genoeg. Maar, om een analogie te geven, je kunt duizend vragen stellen over wat je aantreft onder de motorkap van een auto. Alleen, zolang je niet begrijpt hoe de zuiger in de cilinder beweegt valt er geen zinnig antwoord te geven. Toch zeker niet als je meerdere vragen tegelijk gaat stellen.

Ik lees ook veel boeken maar nu vond ik het tijd om eens mijn elektronica her op te frissen.

Daar aangekomen werd me meteen opnieuw duidelijk dat ik me dezelfde vragen stelde bij de werking van de diode als op school. Wat is een stroom? Hoe stroomt er dan? Elektronen? Hoe dan?

Hiervoor hoef je écht niet noodzakelijk de deeltjesfysica in te duiken. Kan je eigenlijk alleen maar verder in de war brengen. Zolang je je nog afvraagt wát er stroomt en hoe, dan zijn quarks écht een verwarrende stap te ver.

Daarom vind ik het ook ontzettend moeilijk om een fatsoenlijk antwoord op je vragen te geven

Cheops

inderdaad. Dat zag ik in toen ik dat boek haalde. Wat me wel verbaasde is dat er zo weinig formules in gebruikt worden. Het zal wellicht ontdaan zijn van alle wiskunde om een reden van toegankelijkheid.

Zullen we besluiten om dit topic te sluiten?

Ik kijk dit boek en andere topics nog door tot zolang ik voldoende info heb en indien ik nog eens een vraag stel kun je besluiten te antwoorden mocht je 't interresant genoeg vinden. Goed?

Klintersaas

Zullen we besluiten om dit topic te sluiten?

Het is het beleid van dit forum om topics enkel te sluiten wanneer ze tegen de regels ingaan. Je weet maar nooit of iemand er ooit nog eens iets nuttigs aan kan toevoegen.

Cheops

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Eerste verkenning in de chemie

Eerste verkenning in de chemie

Re: Eerste verkenning in de chemie

Re: Eerste verkenning in de chemie

Re: Eerste verkenning in de chemie

Re: Eerste verkenning in de chemie

Re: Eerste verkenning in de chemie

Re: Eerste verkenning in de chemie

Re: Eerste verkenning in de chemie

Re: Eerste verkenning in de chemie

Re: Eerste verkenning in de chemie

Re: Eerste verkenning in de chemie

Re: Eerste verkenning in de chemie

Re: Eerste verkenning in de chemie

Re: Eerste verkenning in de chemie