Atom

Atommasse

Atomers masse måles i u. 

1u=1/12af 12,6C-atomets masse

Et 12,6C-atom har en masse på præcis 12u. Protoner og neutroners masse er lidt over 1u. 12,6C består af 6 protoner, 6 neutroner og 6 elektroner samlede masse er li 12u.  

1. Hvad er isotop? 

En isotop er en form af et grundstof, som har et andet antal neutroner i kernen end den mest normale form, som er den, der er opgivet i det periodiske system. 

Det sker at der findes flere forskellige slags af et stof. Det som variere er proton- og neutron-antallet i atomkernen. De forskellige udgaver af et stof, kaldes isotoper. 

6       4

Li      L

3       3 

(de to har samme antal elektroner og protoner, da de jo er det samme stof)

Generelt kan man sige, at jo højere Z-værdi(atomnummer) jo flere isotoper kan der forekomme af hvert grundstof. Nogle isotoper er radioaktive fordi energiforholdene i deres kerner er instabile (midlertidigt holdbare) 

Kemi. Fingerregel omkring Atomer

Der skal lige så mange positive atomer og negative = elektroner i et atom.

Et atom består af en positiv kerne, protoner og eventuelt neutroner hvis der er neutroner så ophører den protonernes kræft det vil sige så frastøder de ikke hinanden, hvis dette skulle forekomme vil deres fællesnavn blive nukleoner.

Omkring kernen kræser der negativer elektroner som er fordelt i en eller flere skaller.

Det er antallet af protoner i kernen og elektroner i skallerne der gør at atomet/grundstoffer har sin enskab.

Atomteorien: 

Naturen omkring os består af mange forskellige stoffer (luft, vand osv. ) Græsk filosof Empedokles (ca. 490-435 f.kr.) hans teori om stoffer var at de er lavet af fire elementer: vand, ild, jord og luft. 

Aristoteles bearbejdede ideen (384-322 f.kr.) hans anskuelser var den gængse teori de næste ca. 2000 år.

Det moderne grundstofbegreb skal først og fremmest tilskrives den franske kemiker Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) Han mente at et stof var et grundstof hvis det ikke var/er muligt at nedbryde stoffet til andre stoffer. 

Vand kan nedbrydes i to andre stoffer: hydrogen (brint) og oxygen (ilt). Vand er dermed ikke et grundstof. Derimod kan man ikke spalte hydrogen så det er et grundstof. Stoffer, som ikke er grundstoffer kaldes kemiske forbindelser. Vand er en kemisk forbindelse af grundstofferne hydrogen og oxygen. 

Lavoisier opstillede i 1789 en liste med 33 grundstoffer. En del viste sig dog ikke at være grundstoffer, men kemiske forbindelser og 2 var slet ikke stoffer (lys og varme). 

Atomteorien er nøje knyttet til grundstofbegrebet. I følge atomteorien består alt stof af små partikler, kaldes atomer. Et grundstof består af ens atomer hvor kemisk forbindelse består af forskellige atomer der er bundet sammen. 

Den første anvendelige atomteori blev opstillet af John Dalton i 1803 (engelsk naturvidenskabsmand) Når Dalton skrev formler, anvendte han symbolske tegninger af atomer. 

Vand og ammoniak er kemiske forbindelser. vandmolekyle: HO & ammoniak: NH men i dag ved vi det er H20 & NH3. Man skal frem til ca. 1865 før alle acceptere at formlen var H2O. H = hydrogen. Det angiver også en bestemt mængde af grundstoffet hydrogen, nemlig et hydrogenatom. Ved almindelig temperatur binder hydrogenatomer sig sammen 2 og 2 til hydrogenmolekyler.På tilsvarende måde består oxygen (O2). Når man blander dem  sammen fordeler molekylerne sig imellem hinanden. Hvis blandingen opvarmes, sker der en kemisk reaktion. ( 2H2 + 02 ---> 2H2O) Der er 4 H-atomer og 2 O-atomer på hver side af pilen. Ved en kemisk reaktion ændre de kemiske bindinger mellem atomerne, atomet ændres dog ikke. Af to H-molekyler og et O-molekyle får man to vandmolekyler. Et reaktionsskema er afstemt, når der er lige mange atomer på hver side. 

Methan = CH4. Ved en forbrændning med oxygen dannes der carbondioxid (CO2) og vand. CH4 + O2 ----> Co2 + H2O (ikke afstemt) Som vi kan se passer de ikke sammen 4 H-atomer på den ene side og 2 H-atomer på den anden os.v. Afstemning af H-atomer. CH4 + O2 ----> CO2 + 2H2O (ikke helt afstemt) Afstemning af O-atomer. 

CH4 + 2O2 ----> CO2 + 2H2O (afstemt) 

Naturgas er en blanding af forskellige stoffer. Methan udgør ca. 90% af naturgas, forbrænding af methan er derfor en vigtig kemisk reaktion. Stoffer på venstre side af reaktionspilen, kaldes reaktanter (eller udgangsstoffer) stofferne på højre kaldes produkter (eller reaktionsprodukter) Man skriver de korrekte kemiske formler for reaktanter og produkter i reaktionsskemaet og derefter afstemmer. Senere indføres reaktionsskemaet med ioner. Her skal man sørge for at den elektriske ladning er den sammen på begge sider af reaktionspilen. 

Atomets opbygning

Ordet atom kommer af det græske ord atomos, som betyder udelelig. I slutningen af 1800-tallet opdagede man, at det var muligt at trække negative partikler ud af metaller ved at anvende en stor spændingsforskel. Der tilsluttes en spændingskilde mellem katoden K og anoden A, idet katoden forbindes til minus. Røret er næsten lufttomt. Når spændingsforskellen er tilstrækkelig stor, udgår der de såkaldte katodestråler fra katoden og over mod anoden, hvor en stråle går gennem et hul og videre ud i røret. Desuden kan strålen afbøjes af en magnet. Forsøg tyede på at strålerne var en strøm af negativt ladende partikler. Den engelske fysiker Joseph John Thomson studere afbøjningerne af katodestrålerne og derved kunne bestemme forholdet mellem de negative ladede partiklers ladning og masse. Forsøg viste, forholdet var det samme uanset metallet katoden var lavet af. (samme negative partikel der kan trækkes ud) Hermed havde han opdaget den fundamentale partikel, som vi kalder elektronen. Elektronerne må være trukket ud af metalatomerne i katoden. Elektronerne indgår som bestanddel af atomet (en tanke) I Thomsons atommodel er elektronerne fordelt i en positivt ladet kugle. Han kunne ikke bestemme antallet af elektroner, og derfor kunne han ikke afgøre, om den positive ladning var knyttet til et stof med masse. 

Ernst Rutherford:

Der skal være lige mange positive atomer (protoner) som negative (elektroner) = atomet er elektrisk neutralt. 

Et atom består af en positiv kerne, protoner (positiv elektrisk ladning) og eventuelt neutroner (er elektriske neutrale, neutroner først opdaget i 1932) hvis der er neutroner så ophører den protonernes kræft det vil sige så frastøder de ikke hinanden, hvis dette skulle forekomme vil deres fællesnavn blive nukleoner.

Atomkerne har en positiv elektrisk ladning. Omkring kernen kræser der negative ladede  elektroner som er fordelt i en eller flere skaller.

Det er antallet af protoner i kernen og elektroner i skallerne der gør at atomet/grundstoffer har sin enskab. Næsten hele atomets masse befinder sig i midten. De partikler der kommer tilbage er stødt ind i disse kerner.Protonens ladning er +e og elektronens ladning er -e, hvor e er den elektriske elementarladning. Det er den mindste ladning man kender. Protoner, neutroner og elektroner kaldes elementarpartikler. Protonen og neutronen har en masse på ca. 1u, mens elektronens masse er ubetydelig i forhold hertil. Antallet af protoner ( og dermed også antallet af elektroner) kaldes atomets nummer og betegnes Z. Atomnummeret fortæller, hvilket grundstof der er tale om Nr. 1 hydrogen os.v. 

Der er to slags lithiumatomer (i naturen) man siger at, naturligt lithium består af to isotoper, og de begnes 63Li og 73Li. 

Z    Proton              +1(e)             1,0073u 

N    Neutron              0                 1,0087u 

1. Elektron           -1(e)              0,00055u 

Nukleon betegnes A. Nukleoner (kernepartikler) er en fælles betegnelse for protoner og neutroner og nukleontallet er summen af protontallet Z og neutrontallet N: 

Nukleoner har som nævnt en masse på ca. 1u hver, mens elektronens masse er ubetydelig i forhold hertil. Massen af et 7,3Li-atom bliver derfor ca. 7u, svarende til at nukleontallet er lig 7. Nukleontallet A kaldes også atomets massetal. Det er elektronsystemet, som bestemmer de kemiske egenskaber. Og de to lithiumistoper har derfor ens kemiske egenskaber. Vi kan sige, at et grundstof består af atomer, som er kemisk set ens. 7,42% af antallet af lithiumatomer i naturen er 6,3Li, og de resterende 92,58% er 7,3Li. Et grundstofs isotopsammensætning er stort set den samme overalt på jorden. Lithiums isotopsammensætning afhænger altså hverken af findested eller lithiummineralets kemiske sammensætning. 1,1H=99,985%. 2,1H=0,015.3,1H. 2H kaldes undertiden deuterium og 3H tritium. Disse isotopnavne hentyder til, at atomerne indeholder henholdsvis to og tre nukleoner. Tritium findes ikke i naturen. Tritiumatomet er radioaktivt, dvs. atomkerne er ustabil. Før eller siden omdannes atomkernen under udsendelse af radioaktiv stråling. Tritiums halveringstid er 12 år. I en mængde tritium vil halvdelen af antallet af tritiumatomet være omdannet efter 12 år. Tritiumatomerne omdannes til 3,2He.

Opg 5. 4,2He= 2 protoner, 2 neutroner og 2 elektroner. 39,19K= 19 protoner, 20 neutroner og 19 elektroner. 238,92U= 92 protoner, 146 neutroner og 92 elektroner. 

Opg 6. Forskel på 14,6C og 14,7N. Der er en elektrone mere i N. Og stoffet har ændret sig fra C til N?