Element van een atoom

Kraakman

Dag allen,

Ik heb dit forum (gelukkig) ontdekt. Kan wel een plaats gebruiken om het over deze interessante dingen te hebben. Ik hoop niet dat dit forum alleen voor de al-wetende is ofzo, ik studeer zo nu en dan fysica als hobby. Ik vind het echt heel erg interessant.

Mijn vraag: Wat geeft een atoom het element dat het heeft? Een waterstofatoom bijvoorbeeld? Waarom is dat een waterstofatoom?

Ik heb best veel informatie kunnen vinden op wikipedia, documentaires en boeken die ik heb, maar dit kan ik niet vinden. Is het de indeling van de protonen en de neutronen of de quarks hiervan waar de atoom uit bestaat? Ik weet dat er 36 soorten quarks bestaan (als we meneer wikipedia kunnen geloven).

Alvast bedankt voor het antwoord!

Brinx

Wat bepaalt dat een atoom er eentje is van een specifiek element is het aantal protonen in de kern. Het aantal neutronen in de kern laat je dan weten met welk isotoop van dat element je te maken hebt:

1 proton: waterstof

1 proton, 1 neutron: deuterium ('waterstof-2')

1 proton, 2 neutronen: tritium ('waterstof-3')

2 protonen, 1 neutron: helium-3

2 protonen, 2 neutronen: helium

...enzovoort.

In de periodieke tabel van de elementen kun je zo terugvinden hoeveel protonen de atomen (of ionen!) van een bepaald element in hun kern hebben zitten:

http://en.wikipedia.org/wiki/Periodic_table_%28standard%29

De getalletjes in de hokjes geven het atoomnummer (dus het aantal protonen in de kern) aan per element.

eendavid

bijkomende opmerking: er zijn 6 quarks (ook volgens wiki), die 36 van je is misschien een typfout?

Kraakman

Brinx schreef:Wat bepaalt dat een atoom er eentje is van een specifiek element is het aantal protonen in de kern. Het aantal neutronen in de kern laat je dan weten met welk isotoop van dat element je te maken hebt:

1 proton: waterstof

1 proton, 1 neutron: deuterium ('waterstof-2')

1 proton, 2 neutronen: tritium ('waterstof-3')

2 protonen, 1 neutron: helium-3

2 protonen, 2 neutronen: helium

...enzovoort.

In de periodieke tabel van de elementen kun je zo terugvinden hoeveel protonen de atomen (of ionen!) van een bepaald element in hun kern hebben zitten:

bijkomende opmerking: er zijn 6 quarks (ook volgens wiki), die 36 van je is misschien een typfout?

De 6 soorten zijn (volgens wikipedia) Up, Down, Strange, Charme, Bottom, Top. Van alle 6 heb je ook nog 3 kleursoorten, dat is dus 6x3=18x2 (quarks en antiquarks) = 36. Meer dan je had verwacht dus. Dit klopt toch?

eendavid

Dit klopt toch?

indien je verschillend kwantumgetal definieert als verschillend deeltje wel. Maar men zegt ook niet dat er 4 elektronen zijn. Enfin, zinloze discussie.

Kraakman

Over dat er 4 soorten elektronen zijn weet ik niks! Ik ben sowieso een newby hoor, daarom vroeg ik ook aan jou of het klopt.

Maar in dat geval vraag ik jou: Als een quark een verschillend kwantumgetal (wat dat ook is) heeft, is dat toch een andere quark? Of is het nog steeds dezelfde quark?

eendavid

Dat is slechts kwestie van definitie. Gebruikelijk is om dat in dit geval als hetzelfde deeltje te benoemen. Maar je mag, als je dat graag wil, het als een ander deeltje zien.

Elektronen hebben spin up, spin down, en je hebt een elektron en een positron. Of je zegt: er is 1 elektron en 1 antielektron, en deze deeltjes kunnen zich beiden in 2 toestanden bevinden, of je geeft een abstractere definitie en zegt: deze 4 toestanden zijn 4 soorten elektronen. Maar dat laatste is dus niet gebruikelijk. Het is dus een zinloze discussie, omdat je gewoon kan kiezen hoe je het benoemt.

Mendelevium

Kraakman schreef:Ik snap het 1 proton gedeelte niet. De eerste die je beschrijft. Ik dacht dat een atoom net zoveel neutronen als protonen moet hebben. Of moet een atoom alleen net zoveel protonen als elektronen hebben? Dus een atoom met 1 proton en 1 elektron is een waterstofatoom?

(Ik weet overigens wel dat een ion een atoom is waar er minder elektronen zijn dan protonen, plasma is dat dan toch?)

De 6 soorten zijn (volgens wikipedia) Up, Down, Strange, Charme, Bottom, Top. Van alle 6 heb je ook nog 3 kleursoorten, dat is dus 6x3=18x2 (quarks en antiquarks) = 36. Meer dan je had verwacht dus. Dit klopt toch?

Een neutraal atoom heeft evenveel protonen als elektronen.

Een ion is een geladen deeltje met een gebrek (positief geladen, vb. Na⁺) of een overschot (negatief geladen, vb. Cl^-) aan elektronen. Ionen worden gevormd omdat de elementen dan in een stabielere toestand verkeren (in dit geval beide in de edelgasconfiguratie).

Jan van de Velde

Zouden we dit verhaaltje niet even éérst en vooral op de basis (molecuul, atoom, protonen-neutronen- elektronen) en het basis-bohrmodel concentreren?.

Met alle respect voor Kraakman, maar wat moet iemand die ionen met plasma verwart in vredesnaam met quarks en elektronenspin? Leuk als je met termen kan gooien, maar je gaat niet hollen voor je kunt kruipen. Zo maak je een verward verhaal alleen maar verwarrender. Dat is iets voor "aflevering II" .

Een voorschotje op de microcursus "atoombouw basis" die onderweg is:

Dit stukje is nog voor verbetering vatbaar, maar ernstige leugens staan er niet meer in.

# Een atoom

#.# Hoe zit een atoom in elkaar?

(afb. #)
Zo ziet een atoom er dus uit. Een atoom bestaat uit een atoomkern (bestaande uit protonen en neutronen) en daaromheen cirkelen elektronen. We gaan eens wat verder in op deze aparte onderdelen.

#.# Protonen

Protonen zijn één van de twee deeltjes die in de zogenaamde atoomkern voorkomen. Protonen zijn positief geladen deeltjes. Het aantal protonen bepaalt de chemische eigenschap van de stof. Ook kun je aan het aantal protonen zien met welke atoomsoort je te maken hebt. Het is namelijk zo, dat een stof een bepaald aantal protonen in de kern heeft. Alleen die stof heeft er zoveel, en daarom kun je daarmee afleiden om welke stof het gaat. Het aantal protonen is daarom gelijk aan het atoomnummer, een nummer om de atoomsoort aan te geven.

Protonen hebben een massa van
\(1,67262 \cdot 10^{-27}\ kg\)
. Dit is dus extreem weinig. Omdat dit getal het rekenen ermee niet bevorderd, is de massa-eenheid "u" uitgevonden. (de atomaire massa-eenheid). Een proton heeft een massa van bijna 1 u. Meer over rekenen daarmee is te vinden in [url=http://http://www.wetenschapsforum.nl/index.php?showtopic=52485]de microcursus over rekenen met mol[/url].

Een proton is dus een heel klein positief geladen deeltje waarvan het aantal in de kern de chemische eigenschappen van een atoom bepaalt.

In het periodiek systeem der elementen zijn alle stoffen gerangschikt. Van links naar rechts loopt het atoomnummer steeds op. De regel eronder gaat het weer verder. Zoals hierboven geleerd, betekent dat, dat het aantal protonen in de kernen van de atomen ook steeds groter wordt.

Voorbeeld #: Je hebt een stof, maar je weet niet welke dat is. Gegeven is dat de stof 6 protonen bevat. Doordat je weet dat het atoomnummer gelijk is aan het aantal protonen, kun je de atoomsoort opzoeken in het periodiek systeem. Eventjes zoeken levert op dat de stof koolstof is.

#.# Neutronen

Naast protonen bevat de kern ook neutronen. Neutronen zijn neutraal geladen deeltjes. Dit betekent dat ze geen lading hebben zoals de protonen. Hierdoor dragen ze niet bij aan de chemische eigenschappen van een stof. Maar wat is dan de functie van neutronen? Neutronen bepalen, samen met de protonen, het gewicht van een atoom. Elk neutron heeft een massa van
\(1,67493 \cdot 10^{-27}\ kg\)
, wat iets meer is dan de massa van een proton. Maar bij het rekenen ermee, worden deze massas beiden ruwweg als u beschouwd.

In tegenstelling tot protonen, kan het aantal neutronen per atoomsoort verschillen. Hierdoor ontstaan dezelfde atoomsoorten, (met dus chemisch dezelfde eigenschappen, het neutron heeft daaop dus geen invloed, is bij wijze van spreken neutraal) maar nu met verschillende massas. Van alle atoomsoorten zijn varianten bekend met verschillende aantallen neutronen. Dat noemen we dan de isotopen. Die kernen zijn dan niet allemaal even stabiel, die "vervallen" dus meer of minder makkelijk. Zo'n makkelijk vervallende isotoop is zogezegd radio-actief.

Neutronen zijn dus kleine neutraal geladen kerndeeltjes, die mede de massa van de atomen bepalen.

#.# Elektronen

Tot slot zijn er nog elektronen. Deze bevinden zich in zogenaamde schillen om de atoomkern heen. Gekeken naar de lading zijn elektronen de tegenhanger van protonen. Elektronen zijn namelijk negatief geladen. Omdat atomen normaal een lading 0 hebben, moet het aantal elektronen dus gelijk zijn aan het aantal protonen. Zo heffen ze elkaar op.

Elektronen zijn véél lichter dan protonen en neutronen. Elk elektron weegt
\(0,000910939 \cdot 10^{-27}\ kg\)
. Bij het rekenen ermee worden ze vaak weggelaten omdat de massa bijna verwaarloosbaar is.

Maar, de elektronen belangrijk voor het aangaan van bindingen. Hierbij wordt namelijk gebruik gemaakt van de zogenaamde vrije elektronen. Maar hierover komt later meer bij het onderdeel ionen.

Een elektron is de negatieve tegenhanger van een proton. Daarnaast zijn ze veel kleiner dan de andere deeltjes.

Kraakman, is dit helder voor je?

Math-E-Mad-X

Elektronen hebben spin up, spin down

Hmmm.. vind deze vergelijking eerlijk gezegd niet helemaal opgaan. Je kan spin up immers in spin down veranderen d.m.v. een lorentztransformatie. Oftewel, de spin van een elektron is afhankelijk van de waarnemer en niet van het deeltje zelf.

De kleuren en smaken van quarks hangen natuurlijk ook samen met symmetrie-transformaties maar die hebben niets met waarnemers te maken en zijn dus een intrinsieke eigenschap van de deeltjes. Bovendien hebben quarks ook spin, dus als je spin mee zou rekenen zou je zelfs 72 quarks hebben.

Ik ben het verder met je eens dat het een zinloze discussie is om je af te vragen of quarks van verschillende kleur ook verschillende deeltjes zijn, maar voor spin is dit zeker geen zinloze discussie.

Jan van de Velde

Nogmaals het verzoek:

Zou iedereen zich even kunnen beperken tot het niveau van topicstarter Kraakman?

Kraakman

Jan van de Velde schreef:Nogmaals het verzoek:

Zou iedereen zich even kunnen beperken tot het niveau van topicstarter Kraakman?

Haha dankjewel Jan, het is zo dat ik een groentje ben, echt waar. En jou uitleg is erg duidelijk ja, dankjewel! In principe snapte ik een erg groot deel al, alleen dat van het aantal protonen en neutronen dat het element en masse bepaalt niet. Nu wel! Dankje!

Overigens staat dit op Wikipedia over plasma:

In de natuurkunde wordt onder plasma een fase verstaan waarin de deeltjes van een stof in meer of mindere mate geïoniseerd zijn.

En dit over ionen:

Een ion is een atoom of meerdere atomen die elektrisch geladen zijn door een gebrek aan, of overschot van, een of meer elektronen.

Een ion is dus geïoniseerd toch? En plasma is ook geïoniseerd. Dus plasma zijn ionen toch?

Jan van de Velde

Een ion is dus geïoniseerd toch? En plasma is ook geïoniseerd. Dus plasma zijn ionen toch?

kijk, dat komt nou van halve verhalen. In een plasma zijn de atomen geioniseerd, jawel, dus een plasma bestaat uit ionen. Echter, een kopje zeewater zit tjokvol ionen (opgelost zout), maar ik zou de bij mij vlak langsstromende Westerschelde toch echt geen plasma-estuarium willen noemen.

Dus ionen zijn daarom nog geen plasma.

En je hoeft jezelf geen groentje te noemen, hoewel dat hier misschien geen kwaad kan voordat je meer info in je nek kan dan je kunt verwerken gezien je basiskennis. Want hoewel je veel van wat daar stond al wist, wist je blijkbaar het belangrijkste:

alleen dat van het aantal protonen en neutronen dat het element en massa bepaalt niet.

nog niet.

We zijn een stapje verder. Wat is je vervolgvraag nu, (behalve quarks, zover zijn we nog niet). Het atoommodel van Bohr bijvoorbeeld? Wie legt hem dat eens (basis) uit?

Kraakman

Mijn vervolgvraag. Het atoommodel van Niels Bohr bedoel je denk ik? Dat lijkt me best interessant. Als ik nog niet op quarks niveau zit, schotel me dan maar het gerecht voor dat nu aan de beurt is!

Wat ik wel weet: Protonen en neutronen bestaan uit quarks! En Quarks zijn elementaire deeltjes, net als elektronen en neutrino's. Maar waarom heten dit elementaire deeltjes (als dat al zo is) als ze geen element hebben zonder de gehele atoom?

Jan van de Velde

Je verwart betekenissen van de woorden atoom, element en elementair, taalkundig zowel als vaktaalkundig.

gewoon taalkundig is een element (ergens van) een grondbestanddeel (ergens van)

Een elementair deeltje is een niet in andere onderdelen op te splitsen deeltje.

Eeuwenlang werd het atoom als zodanig beschouwd (naam afgeleid van het Griekse "a-tomos", ondeelbaar), en toen ze die dingen begonnen te rangschikken (19e eeuw) ontstond zo een "periodiek systeem der elementen".

Scheikundig is een element dus een andere naam voor "atoomsoort", dat is blijven hangen......

Nog niet zo héél lang geleden werden protonen en neutronen bijvoorbeeld als elementair deeltje beschouwd. Nu noemen we bijvoorbeeld quarks elementaire deeltjes. Wie weet, over 100 jaar..........?????

"elementary, dear Watson, elementary......."

(Sherlock Holmes)

http://www.snopes.com/quotes/signature/elementary.asp

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Element van een atoom

Element van een atoom

Re: Element van een atoom

Re: Element van een atoom

Re: Element van een atoom

Re: Element van een atoom

Re: Element van een atoom

Re: Element van een atoom

Re: Element van een atoom

Re: Element van een atoom

Re: Element van een atoom

Re: Element van een atoom

Re: Element van een atoom

Re: Element van een atoom

Re: Element van een atoom

Re: Element van een atoom