Onderdelen van het Atoom
Subatomaire deeltjes
Hoewel het woord atoom oorspronkelijk aangegeven een deeltje dat niet kan worden gesneden in kleinere deeltjes, in de moderne wetenschappelijke gebruik van het ‘atoom’ is samengesteld uit verschillende subatomaire deeltjes. De basisdeeltjes van een atoom bestaan uit het elektron, het proton en, voor andere atomen dan waterstof-1, het neutron.,
het elektron is bij 9,11×10-31 kg veruit de minste massa van deze deeltjes, met een negatieve elektrische lading en een grootte die zo klein is dat het momenteel onmetelijk is. Protonen hebben een positieve lading en een massa van 1.836 maal die van het elektron, bij 1,67×10-27 kg, hoewel veranderingen in de atoombinding dit kunnen verminderen. Neutronen hebben geen elektrische lading en hebben een vrije massa van 1.839 maal de massa van elektronen. Neutronen en protonen hebben vergelijkbare afmetingen-in de Orde van grootte van 2,5×10-15 m-hoewel het ‘oppervlak’ van deze deeltjes niet erg scherp is gedefinieerd.,
zowel protonen als neutronen worden nu verondersteld te bestaan uit nog meer elementaire deeltjes, quarks genaamd. De quark vormt een van de twee basisbestanddelen van de materie, de andere is het lepton, waarvan het elektron een voorbeeld is. Er zijn zes verschillende soorten quarks, en elk heeft een fractionele elektrische lading van +2/3 of -1 / 3. Protonen bestaan uit twee quarks en één Quark, terwijl een neutron bestaat uit één quark en twee quarks., De quarks worden bij elkaar gehouden door de sterke kernkracht, gemedieerd door elementaire deeltjes die gluonen worden genoemd.
Nucleus
alle gebonden protonen en neutronen in een atoom vormen een dichte, massieve atoomkern en worden gezamenlijk nucleonen genoemd. Hoewel de positieve lading van protonen ervoor zorgt dat ze elkaar afstoten, worden ze samen met de neutronen gebonden door een korte afstand aantrekkelijk potentieel genaamd de reststerke kracht., De straal van een kern is ongeveer gelijk aan fm, waarbij A het totale aantal nucleonen is. Dit is veel kleiner dan de straal van het atoom, die in de Orde van 105 fm ligt.
atomen van hetzelfde element hebben hetzelfde aantal protonen, het atoomnummer genoemd. Binnen een enkel element kan het aantal neutronen variëren, wat de isotoop van dat element bepaalt. Het aantal neutronen ten opzichte van de protonen bepaalt de stabiliteit van de kern, waarbij bepaalde isotopen radioactief verval ondergaan vanwege de zwakke kracht.,
het aantal protonen en neutronen in de atoomkern kan worden gewijzigd, hoewel dit Vanwege de sterke kracht zeer hoge energieën kan vereisen. Kernfusie vindt plaats wanneer extra protonen of neutronen botsen met de kern. Kernsplijting is het tegenovergestelde proces, waardoor de kern een bepaalde hoeveelheid nucleonen uitzendt-meestal door radioactief verval. De kern kan ook worden gewijzigd door bombardement door subatomaire deeltjes of fotonen met hoge energie., In dergelijke processen die het aantal protonen in een kern veranderen, wordt het atoom een atoom van een ander chemisch element.
de fusie van twee kernen met lagere atoomnummers dan ijzer en nikkel is een exotherm proces dat meer energie afgeeft dan nodig is om ze samen te brengen. Het is dit energie-bevrijdende proces dat van kernfusie in Sterren een zelfvoorzienende reactie maakt. Het nettoverlies aan energie door de fusiereactie betekent ook dat de massa van de gesmolten kernen lager is dan de gecombineerde massa van de afzonderlijke kernen., De vrijgekomen energie (E) wordt beschreven door Albert Einstein ‘ s massa-energie equivalentieformule, E= mc2, waarin m het massaverlies is en c de lichtsnelheid.
de massa van de kern is kleiner dan de som van de massa ‘ s van de afzonderlijke deeltjes. Het verschil tussen deze twee waarden is de bindingsenergie van de kern. Het is de energie die wordt uitgestraald wanneer de afzonderlijke deeltjes samenkomen om de kern te vormen. De bindingsenergie per nucleon neemt toe met toenemend atoomnummer totdat ijzer of nikkel is bereikt., Voor zwaardere kernen begint de bindingsenergie af te nemen. Dat betekent dat fusieprocessen met kernen met hogere atoomnummers een endotherm proces is. Deze Massievere kernen kunnen geen energieproducerende fusiereactie ondergaan die het hydrostatisch evenwicht van een ster kan handhaven. Uiteindelijk, bij voldoende hoge atoomnummers, wordt de bindende energie negatief, wat resulteert in een onstabiele kern.
elektronenwolk
de elektronen vormen een veel grotere elektronenwolk rond de kern., Deze elektronen zijn gebonden aan de protonen in de kern door de elektromagnetische kracht. Het aantal elektronen geassocieerd met een atoom wordt het gemakkelijkst veranderd, wegens de lagere energie van band van elektronen.
atomen zijn elektrisch neutraal als ze een gelijk aantal protonen en elektronen hebben. Atomen met een tekort of een overschot aan elektronen worden ionen genoemd. De elektronen die het verst van de kern zijn kunnen aan andere nabijgelegen atomen worden overgebracht of tussen atomen worden gedeeld., Door dit mechanisme kunnen atomen zich binden in moleculen en andere soorten chemische verbindingen zoals Ionische en covalente netwerkkristallen.
elk elektron in een atoom bestaat in een bepaalde energietoestand binnen een karakteristiek gebied rond de kern dat wordt gedefinieerd door een atomaire orbitaal. Deze wiskundige functie beschrijft het golfachtige gedrag van het elektron in een bepaalde kwantumtoestand. Het elektron kan zijn toestand naar een hoger energieniveau veranderen door een foton met voldoende energie te absorberen om het in de nieuwe kwantumtoestand op te voeren., Evenzo, door spontane emissie, kan een elektron in een hogere energietoestand aan een lagere energietoestand dalen terwijl het uitstralen van de overtollige energie als foton. Deze karakteristieke energiewaarden, gedefinieerd door de verschillen in de energieën van de kwantumtoestanden, zijn verantwoordelijk voor atoomspectrale lijnen.
de vorm van de elektronenwolk.
terug naar het begin van de pagina