Atoom

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
(Aangestuur vanaf Atome)
Spring na: navigasie, soek
Atoom
Helium-atoom (nie op skaal)
Klassifikasie
Kleinste verdeling van 'n chemiese element
Eienskappe
Massa: Atoommassa
Elektronlading: 0 C
Deursnee: 10pm tot 100pm
Opbou van materie

'n Atoom is 'n submikroskopiese struktuur wat in alle gewone materie voorkom. Atome bestaan uit subatomiese partikels: elektrone, protone, en neutrone. Atome het die geneigdheid om te kombineer om molekule te vorm. Die watermolekuul bestaan byvoorbeeld uit twee waterstofatome en een suurstofatoom. Atome is die fundamentele boustene van chemie en word nie vernietig in chemiese reaksies nie. Slegs 91 tipes chemiese boustene, of chemiese elemente, word natuurlik op die aarde gevind, en word geklassifiseer in die periodieke tabel. Die klassifikasie is gebaseer op die aantal protone in die atoom. Ander tipes atome kan kunsmatig berei word, maar hulle is onstabiel en breek geleidelik af na natuurlike chemiese elemente deur middel van kernfisie.

Atome van dieselfde chemiese element kan verskillende radioaktiewe eienskappe hê, gebaseer op die aantal neutrone. Atome met dieselfde aantal protone maar verskillende getal neutrone word isotope genoem van dieselfde chemiese element. Omdat atome oral voorkom, is dit baie eeue lank reeds 'n belangrike studieveld. Tans fokus navorsing op kwantum-effekte, soos in Bose-Einstein-kondensaat.

Atoomteorie[wysig]

Die atoomteorie is 'n teorie oor die aard van materie. Die teorie bepaal dat alle materie uit atome bestaan.

Die Griekse filosowe, soos Leucippus en Democritus, het oor die aard van materie nagedink. Hulle denkpatroon het, eenvoudig gestel, die volgende roete gevolg: indien 'n materiaal soos goud opgebreek word, verander die aard van die kleiner stukke nie - hulle is nog steeds goud. Die Grieke het gespekuleer dat, indien hierdie stukke in nog kleinerwordende stukkies opgebreek word, daar waarskynlik 'n stadium sou kom waar die deeltjies nie verder opgebreek kon word nie. In Grieks beteken die woord atomos "nie skeibaar nie". Dit is waarvandaan die woord atoom afgelei is.

Struktuur[wysig]

Sub-atomiese partikels[wysig]

Atome bestaan hoofsaaklik uit leë spasies, maar ook uit kleiner subatomiese partikels. In die kern van 'n atoom is 'n klein positief gelaaide kern wat bestaan uit nukleone (nl. protone en neutrone). Die res van die atoom bestaan uit die buigsame elektronskille. In 'n neutrale atoom, is die getal protone en elektrone ewe veel, en balanseer die elektriese ladings mekaar uit. Gelaaide atome word ione genoem.

Atome met minder elektrone as protone het 'n positiewe lading en staan bekend as katione. Atome met meer elektrone as protone het 'n negatiewe lading en staan bekend as anione.

Elektrone wentel rondom die kern teen hoë snelhede. Elektrone wentel teen verskillende afstande vanaf die kern. Ons sê die naaste aan die kern kom in een skil (ook 'n orbitaal genoem) voor en dié wat verder weg is weer in 'n ander skil. Daar word aan elke skil/orbitaal 'n nommer toegeken. Die een naaste aan die kern is skil 1, die volgende skil vanaf die kern word skil 2 genoem, ensovoorts. Die kern is meer as 100 000 keer kleiner as die atoom - die grootte van die atoom word dus bepaal deur die grootte van die buitenste elektron skil. Indien 'n atoom vergroot sou word tot die grootte van Johannesburg se lughawe, sou die kern in die middel kleiner as 'n golfballetjie wees!


Elemente en isotope[wysig]

Atome word gewoonlik geklassifiseer volgens hul atoomgetalle, wat ooreenstem met die aantal protone in die atoom (in neutrale atome, is dit dieselfde as die aantal elektrone). Die atoomgetal bepaal die familie of element waaraan die atoom behoort. Koolstof-atome is byvoorbeeld die enigste atome wat 6 protone bevat. Al die atome met dieselfde atoomgetal deel 'n wye verskeidenheid fisiese eienskappe en toon dieselfde chemiese gedrag. Die verskillende tipes atome word in die periodieke tabel aangedui. Die massagetal of nukleongetal is die totale protone en neutrone wat in die atoom voorkom. Die aantal neutrone het geen invloed op die elementklassifikasie van 'n atoom nie. Daar kan dus in een "atoomfamilie" of element verskeie atoomtipes wees wat dieselfde atoomgetal het, maar met verskillende massagetalle. Hierdie verskillende atoomtipes word dan isotope van mekaar genoem.

Om 'n isotoop van ander isotope in sy elementfamilie te onderskei skryf 'n mens net die naam van die element en sy massagetal neer, bv. koolstof 14 (wat bestaan uit 6 protone en 8 neutrone in elke atoom).

Die eenvoudigste atoom is die waterstof-atoom, met 'n atoomgetal van 1 en wat bestaan uit een proton en een elektron. Die waterstof-isotope wat 1 addisionele neutron bevat word deuterium genoem; die waterstof-isotoop met 2 addisionele neutrone word tritium genoem. Die isotope was 'n onderwerp wat baie belangstelling in wetenskap ontlok het, veral in die vroeë ontwikkeling van kwantumteorie.

Buitenste orbitale en verbinding[wysig]

Die chemiese gedrag van atome is hoofsaaklik te danke aan die interaksie tussen hulle elektrone. Veral die elektrone in die buitenste skil/orbitaal, wat die valens-elektrone genoem word, het die grootste invloed op chemiese gedrag. Kernelektrone (dié wat nie in die buitenste skil voorkom nie) speel wel 'n sekondêre rol, hoofsaaklik vanweë die afskermingseffek van die positiewe lading in die atoomkern.

Elke orbitaal rondom die kern kan 'n beperkte aantal elektrone huisves:
Orbitaal 1: - 2 elektrone
Orbitaal 2: - 8 elektrone
Orbitaal 3: - 8 of 18 elektrone (afhangende van watter element)

Elke atoom wat 'n vol (of leë) buitenste orbitaal het, is meer stabiel. Atome bereik die stabiliteit deur elektrone te deel met naburige elektrone of deur elektrone van ander atome geheel en al te verwyder. Wanneer elektrone gedeel word, word 'n kovalente verbinding gevorm.

Kovalente verbindings is die sterkste atomiese verbinding. Sodoende bly atome saam in groepe wat molekules genoem word. Die elektrone in die buitenste orbitale wentel dan om al die atome, wat elke individuele atoom dan laat met 'n vol (dus stabiele) buitenste orbitaal.

Wanneer een of meer elektrone geheel en al van 'n atoom verwyder word deur 'n ander atoom, word 'n ioon gevorm. Ione is atome wat 'n netto lading bevat as gevolg van die wanbalans in die aantal protone en elektrone. Sommige atome, soos natrium, het een elektron in die buitenste orbitaal.

Ander, soos chloor, het net een meer elektron nodig om die buitenste orbitaal vol te maak. As natrium-atome dus kontak maak met chloor-atome, sal die natrium-atome hulle buitenste elektrone afgee aan die chloor-atome. Die natrium-atome sal dus 'n positiewe lading verkry en die chloor-atome sal 'n negatiewe lading verkry. Die ioon wat die elektron gesteel het word die anioon genoem en is negatief gelaai. Die atoom wat sy elektron verloor het word 'n katioon genoem en is positief gelaai. Katione en anione word na mekaar aangetrek as gevolg van die coulombiese kragte tussen die positiewe en negatiewe ladings. Die aantrekkingskrag word elektrovalente of ioniese verbinding genoem en is swakker as kovalente verbindings.

Definisies[wysig]

  • Atoomgetal: Die aantal protone (en daarom elektrone) van ‘n atoom.
  • Protone: Die positief-gelaaide deeltjies in ‘n atoom. Dit kom in die middel van die atoom voor, in die atoomkern of atoomnukleus. Die aantal protone in die kern bepaal die chemiese eienskappe van 'n atoom asook watter chemiese element dit is: bv Waterstof het 1 proton, koolstof het 6 protone, suurstof het 8, yster het 26 en goud het 79 (kyk Periodieke tabel)
  • Elektrone: Die negatief-gelaaide deeltjies wat om die kern van die atoom beweeg. ‘n Atoom met ‘n neutrale lading het dieselfde hoeveelheid protone en elektrone.
  • Ioon: 'n Atoom met 'n lading (verskillende hoeveelheid protone as neutrone). 'n Atoom met 'n negatiewe lading (het 'n elektron te veel), word 'n anioon genoem (omdat dit tot anodes aangetrokke is). 'n Atoom met 'n positiewe lading (het 'n elektron verloor), word 'n katioon genoem (omdat dit tot katodes aangetrokke is).
  • Neutrone: Is saam met die protone in die middel van die atoom. Neutrone het nie ‘n positiewe of negatiewe lading nie en hulle doel is om te verseker dat die positiefgelaaide protone mekaar nie wegstoot nie en daarom in die middel van die atoom bly. Gewoonlik is daar ongeveer dieselfde hoeveelheid protone as neutrone. Waterstof (H), met atoomgetal een (het slegs een proton), bevat gewoonlik nie neutrone nie. Dit is omdat daar nie verskillende protone is wat mekaar kan afstoot nie.
  • Atoomkern/nukleus: Bestaan uit die nukleone (protone en neutrone) en is in die middel van die atoom.
  • Nukleone: Die atoomkern, of atoomnukleus, bestaan uit nukleone. Dus word protone en neutrone ook nukleone genoem.
  • Atoommassa: Dit is die massa van een atoom. Hoe meer protone en neutrone daar is, hoe swaarder is die atoom.
  • Isotoop: Isotope is atome van dieselfde atoomgetal (aantal protone), maar met verskillende aantal neutrone. Bv koolstof, met 6 protone, kan 6, 7 of 8 neutrone bevat. Die isotoop word aangedui met ‘n boskrif, bv die koolstofisotoop wat die mees algemeenste voorkom is koolstof-12. Dit bevat 12 nukleune (6 protone + 6 neutrone) en word aangedui deur 12C. Indien koolstof 7 neutrone bevat, word dit 13C aangedui. Die aantal protone word soms aangedui as ‘n voetskrif. Die volgende is voorbeelde:
    • Koolstof-14: 146C of slegs 14C (14 nukleone, 6 protone en 14-6=8 neutrone)
    • Yster-56: 5626Fe of slegs 56Fe (56 nukleone, 26 protone en 56-26=30 neutrone)
    • Neutron: 10n (1 nukleon, 0 protone en 1 neutron)
    • Proton: 11p (1 nukleon, 1 proton en 0 neutrone)

Relevante artikels[wysig]