Leerdoelen
•Je kunt het atoommodel van Rutherford en het atoommodel van Bohr beschrijven
•Je kunt uitleggen hoe de ordening van het periodiek systeem tot stand is gekomen
•Je kunt het massagetal toelichten
•Je kunt uitleggen wat isotopen zijn
Periodiek systeem
In het periodiek systeem vind je alle bekende chemische elementen. De kleuren van de elementen geven aan tot welke reeks van elementen dit element behoort. Er zijn drie verschillende reeksen: metalen (geel), metalloïden (rood) en niet-metalen (groen).
Tabel 99 in de Binas bevat het periodiek systeem van de elementen.
Elementen
Elk vakje in het periodiek systeem vertegenwoordigt een uniek element. Elk element heeft het volgende:
•Naam: Dit is de naamgeving van het element, bijvoorbeeld 'waterstof', 'natrium' of 'goud'.
•Symbool: Dit is een lettercode die het element vertegenwoordigt. Bijvoorbeeld: 'Na' voor natrium.
•Atoomnummer: Het atoomnummer van een element komt overeen met het aantal protonen in de kern. Dit nummer bepaalt de unieke identiteit van het element en zijn positie in het periodiek systeem. Zo heeft natrium een atoomnummer van 11 omdat het elf protonen in zijn kern heeft.
•Relatieve atoommassa: Dit is de gemiddelde massa van het element. Er wordt hierbij rekening gehouden met isotopen en het percentage dat het voorkomt in de natuur.
•Configuratie van elektronen: Dit verwijst naar de organisatie van elektronen in verschillende schillen rond de kern van een atoom. Deze schillen kunnen een specifiek aantal elektronen bevatten en zijn genummerd vanaf de kern naar buiten en heten K, L, M, N, enzovoort. De eigenschappen van een element worden grotendeels bepaald door de elektronenconfiguratie, oftewel de verdeling van de elektronen over de schillen.
Het afleiden van de elektronenconfiguratie
In eenvoudige notatie is de elektronenconfiguratie voor natrium:
1.De eerste schil (dichtst bij de kern en dit is de K-schil) kan maximaal 2 elektronen bevatten. Voor natrium is dit 2.
2.De tweede schil (en dit is de L-schil) kan maximaal 8 elektronen bevatten. Voor natrium is dit 8.
3.De derde schil (de M-schil) die verder van de kern verwijderd is, begint zich te vullen nadat de eerste twee schillen vol zijn. Voor natrium is er slechts één elektron in deze schil.
4.Dus, in de eenvoudige notatie, is de elektronenconfiguratie voor natrium: 2,8,1.
Groepen
De 18 verticale kolommen in het periodiek systeem worden 'groepen' genoemd. Elementen in dezelfde groep hebben vergelijkbare chemische eigenschappen. Een voorbeeld hiervan is groep 18, de groep van de edelgassen. Een kenmerk van edelgassen is dat deze elementen niet of nauwelijks reageren met andere stoffen.
Naast de edelgassen zijn andere belangrijke groepen: alkalimetalen (groep 1), aardalkalimetalen (groep 2) en halogenen (groep 17).
Perioden
De 7 horizontale rijen worden 'perioden' genoemd. Naarmate je langs een periode naar rechts beweegt, neemt het atoomnummer toe. Het nummer van de periode correspondeert met de elektronenschil die gevuld wordt. Periode 1 correspondeert met de K-schil, periode 2 met de L-schil, enzovoort.
De bouw en lading van atomen
Protonen en neutronen hebben dezelfde massa, uitgedrukt in gram of atomaire massa-eenheden (u). De massa van elektronen is verwaarloosbaar klein en wordt daarom niet meegerekend in het massagetal van een atoom. Alleen protonen en elektronen hebben lading: protonen hebben een positieve lading en elektronen een negatieve lading. Neutronen hebben geen lading.
massa (in g) | massa (in u) | lading (in C) | lading (in e) | |
|---|---|---|---|---|
proton | 1 | +1 | ||
neutron | 1 | 0 | ||
elektron | 0 | -1 |
Massagetal
Het massagetal van een atoom is de som van het aantal protonen en neutronen. Het massagetal van natrium is 23 en er zitten 11 protonen in de kern (atoomnummer 11). Dit betekent dat er
Isotopen
Isotopen zijn deeltjes met hetzelfde atoomnummer, maar een verschillend massagetal. Zoals bijvoorbeeld koper-63 en koper-65. In het geval van koper-63 en koper-65 is het aantal protonen gelijk, maar het aantal neutronen verschilt. Dit verschil in neutronen is wat deze isotopen onderscheidt. Isotopen hebben invloed op de molaire massa van elementen.
Koper-63 | Koper-65 |
|---|---|
29 protonen | 29 protonen |
29 elektronen | 29 elektronen |
34 neutronen | 36 neutronen |
massagetal = 63 | massagetal = 65 |
Geschiedenis van het periodiek systeem
In 1869 presenteerde Mendelejev voor het eerst zijn ordening van de elementen: het periodiek systeem. Dit systeem was gebaseerd op herhaalbaarheid en de elementen waren geordend op toenemende massa. Elementen met vergelijkbare eigenschappen werden onder elkaar geplaatst.
Het systeem had 8 groepen (verticale kolommen) en 12 perioden (horizontale rijen). Sommige plekken waren gemarkeerd met streepjes, wat aangaf dat deze elementen nog niet waren ontdekt. Echter, op basis van de gelijkenis met bekende elementen, voorspelde Mendelejev hun eigenschappen.
Atoommodellen van Rutherford en Bohr
•Rutherford kwam tot zijn atoommodel na een experiment waarin hij heliumkernen schoot op een goudfolie. Zijn conclusie: atomen bestaan voor 99,9% uit lege ruimte. Hierdoor stelde hij dat elektronen zich in een wolk om de kern heen bewegen.
•Niels Bohr bouwde voort op het model van Rutherford. Hij stelde dat elektronen zich in specifieke schillen rond de kern bevinden, zoals de K-schil, L-schil en M-schil. Elke schil kan een maximaal aantal elektronen bevatten.
