Atoommodellen

Werkstuk Atoommodellen Al in de 6e eeuw V.C. hadden de oude Grieken een idee dat alles opgebouwd was uit Eén onverwoestbare substantie. Dit was bedacht door de Griekse filosofen Thales, Anaximander en Anaximedes. Daar hield het ook op, aangezien ze er niet uit kwamen of dat nou water of lucht was. Tijdens de 5e eeuw werden hier de laatste twee elementen aan toegevoegd, namelijk aarde en vuur. Daarna, in de late 5e en de vroege 4e eeuw, begonnen ze andere mogelijkheden te zoeken. Onder andere de Griekse filosoof Democritus zei dat materie uit kleine atomen bestond. Atomen betekend in het oud Grieks ondeelbaar. Deze theorie werd verworpen omdat hij te vaag omschreven was, en omdat ze het niet konden bewijzen. Later in de 4e eeuw hadden Plato en Aristotelis het idee van de vier elementen verder uitgewerkt. Volgens hun gaven aarde, vuur, water, en lucht de eigenschappen van een stof weer. Als het vloeibaar was bevatte het water, als het een vaste stof was bevatte het aarde, enz. Tijdens verhitting of verkoeling kon dit veranderen (faseovergang). Dit evolueerde langzaam in het besef dat een lichtontvlambare stof veel vuur zou bevatten, en lichte stoffen veel lucht, enz. Later in tijd bestreden de Arabieren de Atoomleer van de Grieken, om het later te vervangen door Alchemie. Toch heeft het concept van elementen meer dan duizend jaar bestaan. Het idee van Plato en Aristotelis heeft de overgang van de Atoomleer van de Grieken naar de Alchemie en hekserij van de middeleeuwen goed doorstaan. Later werden de Atomen van de Grieken herontdekt, en door de tijd heen aangepast. Dit zijn de namen en theorieën van de voornaamste wetenschappers; John Dalton Dalton wilde de luchtdruk verklaren door met behulp van een atoommodel. Zijn model was identiek aan die van de Grieken, kleine massieve balletjes. Neutraal geladen. Op plaatsen waar een hoge druk was waren er volgens hem veel balletjes, en op plaatsen waar de druk laag was, waren er weinig balletjes. Veel voorkomende stoffen moesten volgens hem bestaan uit weinig balletjes, en de zeldzamere stoffen uit veel balletjes. Er was immers veel minder kans op dat zoveel balletjes samenkwamen, en juist die ene stof zouden maken. Chemische reacties zouden plaatsvinden doordat de atomen van de stoffen met elkaar reageren en de deeltjes die dan gevormd zouden worden, het fundament voor de nieuwe stof zouden zorgen. Ook ontdekte hij bindingsarmen, maar hij kon niet uitvogelen waarom sommige atomen een, en sommige vier hadden. Het model klopte wel niet helemaal, maar het was een begin. En dat was minstens even belangrijk, zoniet belangrijker. [plaatje0] Thomson (1897) Thomson was een bewonderaar van Dalton’s werk, maar met zijn model kon geen verklaring worden gegeven voor elektrische verschijnselen, dus hij paste het model aan. Hij maakte van atomen een soort plumpuddingen. De blubber zelf was positief geladen, en de krenten erin (elektronen) waren negatief geladen. De krenten waren in staat zich razendsnel door het blubber te verplaatsen, en zorgde zo voor elektriciteit. Hij baseerde dit op het experiment van William Crooces.
William Crookes Crookes wilde nagaan of gas atomen in een vacuüm elektriciteit overbrachten. Naarmate er meer lucht werd weggezogen ontstond er een paars licht, nu bekend als neonlicht. Werd er nu nog meer lucht weggezogen dan begon er bij de positieve pool een fel licht te gloeien. Deze elektronen waren dus negatief geladen,omdat ze naar de positieve pool gaan , en ontstaan door het uiteenvallen van gas atomen. Maar als er negatieve deeltjes waren moesten er ook positieve deeltjes zijn, want een atoom is neutraal. Zes jaar later werd bewezen dat ze bestonden uit de overblijfselen van atomen waarvan de elektronen
Het model van Crookes hield het evengoed niet lang uit, want kort daarna werd
het model van Ernest Rutherford geïntroduceerd. Rutherford (1899) Rutherford experimenteerde met het model van Thomson.Hij kwam erachter dat sommige stoffen deeltjes afstootte (straling). Zijn experiment was niet zo vreemd, aangezien het al een paar keer was uitgevoerd, maar ja, wetenschappers zijn nu eenmaal koppig. Hij legde wat Radium op een fotografische plaat, en concludeerde dat er in het midden van die plaat een grote plek ontstaan was, met daaromheen cirkels. Met het model van Thomson viel dit niet te verklaren, dus ging hij, net als de rest van de wereld toentertijd, nadenken waar het mis ging. Hij was wel de eerste die een nieuw model als verklaring presenteerde. Het hedendaags model. Een keiharde positief geladen kern met daaromheen een elektronenwolk. Dit verklaarde dat de deeltjes ketsten op de kern, terwijl andere door de wolk heen toch de fotografische plaat wisten te bereiken. [plaatje1] Bohr (1914) Een Deense natuurkundige kwam erachter dat elektronen in een bepaalde baan om het atoom draaien en dat elektronen zich in schillen bevinden. Bij een waterstofatoom beweegt 1 elektron in de schil om de kern. Het volgende element Helium bevat 2 elektronen om de kern, en dan zit de eerste schil vol. En zo gaat het verder, in de 2e schil passen 8 elektronen. Maar wat wil dit nu eigenlijk zeggen ?? Atomen waarvan de buitenste schil nog niet helemaal vol is, hebben de neiging om deze vol te maken. Dat kan door de buitenste door de buitenste schillen van andere atomen te gebruiken. Ze delen dan samen de elektronen. Bijv keukenzout , natrium heeft 1 elektron in de buitenste schil en chloor 1 te weinig om zijn schil vol te krijgen. In een reactie staat natrium 1 elektron af en neemt chloor er 1 op . Chloor heeft dan de buitenste schil vol en natrium de schil daaronder compleet omdat het een deeltje heeft afgestaan. We zeggen dan dat natrium elekropositief atoom is en chloor elektronegatief atoom is, in dit geval na 1+ en Cl – Daarmee is ook zij ook de bindingsarmen van Dalton te verklaren. Atomen hadden nog meer schoonheidsfoutjes. Bijvoorbeeld de kern, waarmee werd die bij elkaar gehouden? Positief en positief stoot elkaar toch af? Bohr bedacht hier oplossingen voor. Hij bedachte dat als er Neutronen in de kern zaten, zij het spanningsverschil tussen de protonen zouden opheffen. Een soort atomaire lijm. Vanderwaalskrachten en waterstofbruggen waren toen nog niet ontdekt. Losse feiten Later in de twintigste eeuw werd ontdekt dat een proton is opgebouwd uit drie quarks. Een quark heeft een positieve lading van 1/3. Een quark heeft ook een kleurlading. Ook werd antimaterie ontdekt, een atoom met een negatieve kern, en met positieve elektronen. Als een antimaterieatoom in contact komt met gewone atoom worden ze alle twee omgezet in energie in het zogenaamde annihilatieproces. Er is gespeculeerd dat hele melkwegstelsels opgebouwd kunnen zijn uit antimaterie. Tussen de kern en een elektron is er een “rimpelruimte”. In deze ruimte ontstaan elke seconden miljoenen wormgaten naar overal, die meteen weer “sterven”.
Nawoord. Na Bohr komen we uit bij het hedendaagse model (zonder akelige schoonheidsfoutjes). Toch waren de atoommodellen van Dalton tot Bohr niet fout, ze zijn gewoon mee veranderd met de tijd. Er wordt in Amerika gewerkt aan nog zo’n verandering, die gebaseerd is op Kwantummechanica, maar die wil ik liever achterwege laten, want om het zo begrijpelijk mogelijk neer te zetten zou ik het toch maar letterlijk moeten neerzetten. Hierbij sluit ik mijn werkstuk af.