ATOMEN kleinste deeltje van een chemisch element

ATOMEN kleinste deeltje van een chemisch element

Atomen zijn de belangrijkste bouwstenen van de materie. Alles, zowel materie als chemische stoffen, van speldenknop tot ster bestaat uit atomen.

De atomen verbinden zich tot moleculen. Atomen en moleculen kunnen zich van elkaar losmaken en nieuwe verbinding vormen. Dat heet chemische bindingen. Materie komt in drie toestanden voor: vaste stoffen, vloeistoffen en gassen.

Grote dingen zijn opgebouwd uit kleinere. Een blokhut bijvoorbeeld is gemaakt van een heleboel houtblokken. Een houtblok bestaat uit duizenden kleine houtvezeltjes. Een houtvezel bestaat weer uit nog kleinere houtvezels. Een houwvezel bestaat weer uit nog kleinere vezeltjes van een stof die lignine genoemd wordt. En lignine bestaat uit een verzameling piepkleine atomen.

Een verbinding van atomen

Soms staan atomen op zichzelf. Op andere momenten vormen ze samen met andere atomen een atoomverbinding, molecuul genaamd. Deze moleculen worden vaak afgebeeld in de vorm van een model van ‘bollen en staafjes’.

Alles op deze wereld, ook de aarde zelf, bestaat uit atomen. Net als alles buiten de aarde. De ruimte is niet volstrekt leeg. Er zweven kleine stofdeeltjes en gassen rond die opgebouwd zijn uit atomen. En ook objecten in de ruimte als planeten, sterren en kometen bestaan uit atomen, net als onze eigen satellieten, raketten en ruimteveren. Het grootste deel van de materie of stof in de ruimte zit in sterren, zoals de zon. Het belangrijkste chemische element in sterren heet waterstof. Waterstof is dan ook de stof die het meest voorkomt in de kosmos. 93 van de 100 atomen in het heelal zijn waterstofatomen en slechts 7 atomen van andere elementen.

Bouw van atomen

Een atoom is het kleinste deeltje van een chemisch element dat nog alle kenmerken en eigenschappen van dat element bezit. Maar atomen zijn niet de allerkleinste deeltjes die er bestaan. Ze zijn opgebouwd uit nog kleinere deeltjes die subatomaire genoemd worden. Die drie bekendste soorten subatomair deeltjes zijn protonen, neutronen en elektronen. Elk deeltje in ieder atoom van alle chemische elementen is hetzelfde. De elektronen in een ijzeratoom zijn dus precies hetzelfde als de elektronen in zwavelatoom. De protonen in een koolstofatomen zijn hetzelfde als de protonen in aluminiumatomen. En de neutronen in een titaniumatoom zij hetzelfde als in een zuurstofatoom. Wat de chemische elementen verschillend maakt is het aantal subatomaire deeltjes dat in ieder van de atomen zit.

Een atoom

Een atoom heeft een centraal deel de kern. Daarin zitten subatomaire deeltjes; de protonen en neutronen. Ieder proton is elektrisch geladen, als een soort batterijtje; alleen is dat zowel positief als negatief en een proton alleen positief. Neutronen zijn even groot als protonen maar zijn niet elektrisch geladen. Elektronen zijn veel kleiner dan protonen en neutronen en bevinden zich niet in de kern. Ze suizen eromheen in banen, elektronenschillen genaamd. Elektronen in de buitenste schil hebben meer energie dan die in die binnen gelegen schillen. Elk elektron is negatief geladen in tegenstelling tot een proton. Meestal zitten in een atoom evenveel protonen als elektronen. De positieve lading is dus gelijk aan de negatieve, waardoor het atoom in zijn geheel niet elektrisch geladen is.

De kleinste deeltjes?

Naast protonen, neutronen en elektronen bestaan er nog veel meer subatomaire deeltjes; muonen, gluonen, gravitonen en tientallen andere. Zelfs protonen en neutronen bestaan uit nog kleinere deeltjes; de quarks. Er zijn zes verschillende soorten quarks met rare namen als up, down, strange, charmed, bottom en top. Een proton bestaat bijvoorbeeld uit twee up quarks en een down quark. Samen met een groep deeltjes die leptonen genoemd worden en waaronder ook elektronen vallen, vormen quarks waarschijnlijk de kleinste brokjes materie. Het zijn elementaire deeltjes.

In 1911 toonde wetenschapper Ernest Rutherford in het Engelse Manchester met experiment aan dat atomen uit nog kleinere deeltjes bestaat. Volgens hem bestond het middelpunt van een atoom uit een kleine, zware kern waaromheen nog veel kleinere en lichte deeltjes, elektronen genaamd, cirkelden. De elektronen zouden op willekeurig wijze rond de kern bewegen. In 1913 verbeterde wetenschapper Niels Bohr dit idee door te stellen dat elektronen in banen op een bepaalde afstand van de kern bewegen, schillen geheten. Deze opvatting is nog steeds algemeen aanvaard.

Wist je dit ?

John Dalton (1766-1844) was een natuurkundeleraar die heel nauwkeurig weerverslagen bijhield. Volgens hem bestond elk chemisch element uit kleine deeltjes, atomen, die identiek waren aan elkaar maar verschilden van de atomen van andere elementen. Hij voorzag zo’n 30 chemische elementen van een naam en symbool. Hij zag atomen als massieve bollen, een soort metalen kogeltjes, die onverwoestbaar waren. Tegenwoordig weten we dat enkele stoffen waarvan Dalton dacht dat het elementen waren, een combinatie van meerdere elementen zijn, ofwel chemische verbindingen.

Author: Y Comak