Embedded Files
We weten nu heel wat over atomen maar hoe verklaart dit alles waarom een natriumatoom anders reageert dan een lithium atoom?
Vorig jaar zo je hebben gezegd dat het gewoon twee verschillende stoffen zijn en daar had je natuurlijk gelijk in. Nu je weet dat het aantal protonen bepaalt welke stof het is komen er toch wat vragen in beeld.
Laten we eens naar de schaal van het atoom kijken: De afstand tussen de kern en het elektron van een waterstofatoom is 5,29177.10-11 m. Dit is ontdekt door Niels Bohr en wordt daarom ook wel de Bohrstraal genoemd. De straal van de kern (een proton) is niet helemaal zeker maar zit rond de 0,8768.10-15 m. Dat zijn allebei natuurlijk extreem kleine getallen maar het is de onderlinge verhouding die belangrijk is. Het atoom in zijn geheel is ongeveer 60 000 keer zo groot als de kern.
In dagelijkse termen; Als de kern een knikker was van 2 cm breed, zou het elektron 600 meter verderop liggen. In een waterstofmolecuul zou er dus 1,2 km tussen de kernen zitten!
Dus, hoe zorgt die kleine kern ervoor dat het hele atoom reageert zoals hij dat “wil”? Het antwoord is dat de kern er geen directe invloed op heeft. Wat atomen aan elkaar bindt in moleculen zijn de covalente verbinden en die worden door de elektronen geregeld.
Atomen houden elkaar vast aan hun elektronen.
Je hebt het plaatje rechts vast weleens gezien (Wikipedia) maar dat plaatje is verre van nauwkeurig. Allereerst is de schaal natuurlijk fout we weten nu ook dat de elektronen in schillen om de kern bewegen.
Hier links heb je een plaatje van een natriumatoom en het natriumatoom heeft 11 elektronen. Deze elektronen zitten verdeeld over drie schillen. In de eerste schil passen er twee, in de tweede en derde passen er beide acht. Zoals je ziet zijn de eerste twee schillen gevuld (samen 10 elektronen) en het laatste elektron zit dus in de derde schil.
Het is te ingewikkeld om eventjes uit te leggen maar een atoom wil zijn buitenste schil heel, heel erg graag vol hebben. Voor natrium betekent dit dat hij het helemaal niet erg zou vinden als het dat ene elektron kwijtraakt, de tweede schil is dan de buitenste en die is gevuld. Dit verklaart waarom natrium een positief ion wordt.
Een andere manier om de buitenste schil te vullen is het vinden van een andere atoom en het delen van een paar elektronen. We nemen een waterstofatoom, hij heeft een elektron in de eerste schil waar er twee zouden passen. Wanneer hij dicht bij een ander waterstofatoom komt, delen ze elk hun eigen elektron.
Op deze manier kunnen beide atomen claimen dat hun buitenste schil gevuld is. Het betekent natuurlijk we dat de atomen bij elkaar in de buurt moeten blijven. Deze manier van verbinden heeft een covalente verbinding. Een waterstofatoom heeft één valentie-elektron, één elektron om mee te delen betekent natuurlijk ook dat hij met slechts één ander atoom kan verbinden.
Uiteraard kan elk atoom dat graag een extra elektron wil hebben zo’n verbinding maken met andere atomen, het hoeft niet per se hetzelfde element te zijn. Het aantal elektronen dat een atoom nodig heeft én te bieden heeft, bepaalt dus hoeveel verbinding hij kan maken, koolstof kan er bijvoorbeeld vier maken. De elektronenconfiguratie bepaalt dus hoe het atoom scheikundig reageert.
Maar wacht eens, betekent dit niet dat een Na+ ion hetzelfde zou reageren als een Neon atoom? Beide hebben 10 elektronen en het aantal elektronen per schil blijft hetzelfde.
Nee.
Ten eerste; Het Na+ ion heeft een lading, het zal andere positieve ionen afstoten terwijl het Neon atoom dat niet doet.
Daarnaast; Protonen zijn positief geladen en elektronen negatief dus als er een extra positieve lading in de kern zit zullen de elektronen (die juist daarom in een baan om de kern draaien) dat merken. De schillen zullen nog steeds hetzelfde aantal elektronen bevatten maar de “hoogte” waarop ze zitten verandert wel. De grotere schillen zijn onderverdeeld in subschillen en wanneer de lading in de kern verandert, verandert de onderlinge verhouding tussen die subschillen ook. Om kort te gaan: één proton meer of minder veroorzaakt chaos in de structuur van de elektronen en heeft daarom ook een groot effect op hoe het atoom/ion reageert op andere atomen/ionen.
Dus: Het aantal protonen bepaalt de baan van de elektronen en die bepalen hoe het atoom scheikundig reageert. In de bovenbouw zullen we ook leren dat de banen van de elektronen bepalen hoe licht reageert op het atoom.
Verderop in dit boekje leer je dat het aantal protonen invloed heeft op het aantal neutronen en daarmee dus ook op hoe zwaar het isotoop is.
Het klinkt misschien een beetje filosofisch maar er is geen diepere reden waarom een atoom een bepaald element is, dan hoe zwaar het is en hoe het reageert op zijn omgeving. Op deze manier bepaalt het aantal protonen dus wel degelijk welke stof het is.
Page updated
Google Sites
Report abuse