Lær om atomets bestanddeler, elektronskall, isotoper og Bohrs atommodell.
Alt vi ser rundt oss - luften vi puster, vannet vi drikker, bordet du sitter ved - er bygd opp av atomer. Atomer er de minste byggesteinene i kjemien.
Et atom er utrolig lite. Det er så lite at:
- Et enkelt atom er cirka 100 000 ganger mindre enn bredden av et hårstrå
- Det er flere atomer i en dråpe vann enn det er dråper vann i alle verdenshavene
Selv om atomer er så små, vet vi mye om hvordan de er bygd opp. Dette kapittelet handler om atomets indre struktur.
Et atom er den minste enheten av et grunnstoff som beholder grunnstoffets kjemiske egenskaper. Atomer består av en kjerne med protoner og nøytroner, omgitt av elektroner.
Et atom består av tre typer partikler:
Protoner er positivt ladde partikler i atomkjernen. Antall protoner bestemmer hvilket grunnstoff atomet er.
Nøytroner er uladde partikler i atomkjernen. De holder kjernen sammen og gir atomet masse.
Elektroner er negativt ladde partikler som beveger seg rundt atomkjernen i såkalte elektronskall.
Atomkjernen inneholder protoner og nøytroner. Den utgjør nesten all massen til atomet, men tar opp svært lite plass.
Elektronskallet er området rundt kjernen der elektronene beveger seg. Dette utgjør mesteparten av atomets volum.
Ladning: Et nøytralt atom har like mange protoner som elektroner. De positive og negative ladningene opphever hverandre.
To viktige tall beskriver et atom:
Atomnummeret forteller hvor mange protoner atomet har.
- Hvert grunnstoff har sitt eget, unike atomnummer
- Hydrogen har atomnummer 1 (1 proton)
- Helium har atomnummer 2 (2 protoner)
- Oksygen har atomnummer 8 (8 protoner)
Atomnummeret bestemmer hvilket grunnstoff vi har. Hvis antall protoner endres, blir det et helt annet grunnstoff.
Massetallet er summen av protoner og nøytroner i atomkjernen.
Elektroner har så liten masse at de ikke teller med i massetallet.
Eksempel:
- Karbon-12 har 6 protoner og 6 nøytroner. Massetall = 6 + 6 = 12
- Oksygen-16 har 8 protoner og 8 nøytroner. Massetall = 8 + 8 = 16
For å finne antall nøytroner bruker vi:
Atomer av samme grunnstoff kan ha ulikt antall nøytroner. Slike varianter kalles isotoper.
Isotoper er atomer av samme grunnstoff (samme antall protoner) med ulikt antall nøytroner.
Eksempel: Karbonisotoper
Karbon har alltid 6 protoner (atomnummer 6), men kan ha ulikt antall nøytroner:
- Karbon-12: 6 protoner, 6 nøytroner (massetall 12)
- Karbon-13: 6 protoner, 7 nøytroner (massetall 13)
- Karbon-14: 6 protoner, 8 nøytroner (massetall 14)
Alle tre er karbon fordi de har 6 protoner, men de har ulik masse.
Isotoper skrives slik:
der:
- X = grunnstoффsymbol
- A = massetall (øverst)
- Z = atomnummer (nederst)
Eksempel: (karbon-12), (karbon-14)
Ofte skriver vi bare massetallet etter grunnstoffnavnet: C-12, C-14.
Noen isotoper er radioaktive - de er ustabile og sender ut stråling når de omdannes til mer stabile atomer.
Eksempel:
- Karbon-14 er radioaktiv og brukes til C14-datering av gamle gjenstander
- Uran-235 er radioaktiv og brukes i atomkraftverk
Isotoper er atomer av samme grunnstoff (samme atomnummer) med ulikt antall nøytroner, og dermed ulikt massetall.
Et oksygenatom har atomnummer 8 og massetall 16. Hvor mange protoner, nøytroner og elektroner har atomet?
Protoner:
Atomnummeret forteller antall protoner = 8 protoner
Elektroner:
Et nøytralt atom har like mange elektroner som protoner = 8 elektroner
Nøytroner:
Antall nøytroner = A - Z = 16 - 8 = 8 nøytroner
Svar: Oksygenatomet har 8 protoner, 8 nøytroner og 8 elektroner.
Elektronene i et atom er ikke plassert tilfeldig. De beveger seg i bestemte områder kalt elektronskall.
Elektronskallene er organisert i lag rundt atomkjernen:
Skall 1 (innerst): Kan ha maksimalt 2 elektroner
Skall 2: Kan ha maksimalt 8 elektroner
Skall 3: Kan ha maksimalt 8 elektroner (for VG1-nivå)
Elektronene fyller skallene fra innerst til ytterst. Skall 1 fylles først, deretter skall 2, osv.
Valenselektroner er elektronene i det ytterste skallet.
Valenselektronene er viktigst for kjemiske egenskaper fordi:
- De deltar i kjemiske reaksjoner
- De bestemmer hvordan atomet kan binde seg til andre atomer
- De bestemmer atomets reaktivitet
Hydrogen (H): 1 elektron
- Skall 1: 1 elektron
- Valenselektroner: 1
Karbon (C): 6 elektroner
- Skall 1: 2 elektroner
- Skall 2: 4 elektroner
- Valenselektroner: 4
Oksygen (O): 8 elektroner
- Skall 1: 2 elektroner
- Skall 2: 6 elektroner
- Valenselektroner: 6
Natrium (Na): 11 elektroner
- Skall 1: 2 elektroner
- Skall 2: 8 elektroner
- Skall 3: 1 elektron
- Valenselektroner: 1
Atomer "ønsker" å ha fulle elektronskall fordi dette er en stabil konfigurasjon. Dette er grunnen til at atomer danner kjemiske bindinger - for å oppnå fulle valensskall.
Valenselektroner er elektronene i det ytterste elektronskallet til et atom. De deltar i kjemiske bindinger og bestemmer atomets kjemiske egenskaper.
I 1913 lanserte den danske fysikeren Niels Bohr en modell for hvordan atomer er bygd opp.
1. Atomkjernen ligger i sentrum og inneholder protoner og nøytroner
2. Elektronene beveger seg i sirkulære baner (skall) rundt kjernen
3. Hvert skall kan inneholde et bestemt antall elektroner
4. Elektronene fyller skallene fra innerst til ytterst
Når vi tegner Bohrs atommodell:
- Kjernen tegnes som en sirkel i midten med antall protoner (p+) og nøytroner (n)
- Elektronskallene tegnes som sirkler rundt kjernen
- Elektroner tegnes som små prikker eller sirkler på skallene
Eksempel: Oksygen (O)
- Kjerne: 8 protoner, 8 nøytroner
- Skall 1: 2 elektroner
- Skall 2: 6 elektroner
Bohrs modell er en forenkling. Moderne kvantefysikk viser at:
- Elektroner beveger seg ikke i faste baner
- Elektronenes posisjon er usikker - vi kan bare si hvor de sannsynligvis befinner seg
- Elektronskall har mer kompleks struktur enn Bohrs modell viser
Men Bohrs modell er likevel nyttig for å forstå grunnleggende kjemi på VG1-nivå.
Aluminium (Al) har atomnummer 13. Tegn elektronfordelingen i skallene og finn antall valenselektroner.
Elektronfordeling:
Skall 1: 2 elektroner (fylles først, maks 2)
Skall 2: 8 elektroner (fylles deretter, maks 8)
Skall 3: 3 elektroner (resterende elektroner)
Sum: 2 + 8 + 3 = 13 elektroner ✓
Valenselektroner:
Det ytterste skallet (skall 3) har 3 elektroner.
Aluminium har derfor 3 valenselektroner.
Elektronskallmodell:
- Innerst (skall 1): 2 elektroner ○○
- Midt (skall 2): 8 elektroner ○○○○○○○○
- Ytterst (skall 3): 3 elektroner ○○○
- Kjerne: 13 protoner, 14 nøytroner
Disse 3 valenselektronene bestemmer aluminiums kjemiske egenskaper.
Hva er de tre hovedbestanddelene i et atom? Beskriv ladning og plassering for hver.
Forklar forskjellen mellom atomnummer og massetall.
Et fluoratom har atomnummer 9 og massetall 19. Hvor mange protoner, nøytroner og elektroner har atomet?
Hva er isotoper? Gi et eksempel.
Hva er valenselektroner og hvorfor er de viktige?
Fosfor (P) har atomnummer 15. Hvordan er elektronene fordelt i skallene? Hvor mange valenselektroner har fosfor?
Klor har to vanlige isotoper: Cl-35 (med 18 nøytroner) og Cl-37 (med 20 nøytroner). Beskriv disse to isotopene fullstendig med atomnummer, massetall, antall protoner, nøytroner og elektroner.
Et ion av oksygen har 8 protoner, 8 nøytroner og 10 elektroner. a) Hva er ionets ladning? b) Skriv symbolet for dette ionet. c) Hvorfor har ionet denne elektronkonfigurasjonen?