Loading AI tools
kenmerkend, kleinste deeltje van een chemisch element Van Wikipedia, de vrije encyclopedie
Zie Atoom (doorverwijspagina) voor andere betekenissen van Atoom.
Een atoom (Oudgrieks: ἄτομος, a-tomos‚ on-deelbaar) is het uiterst kleine, kenmerkende deeltje van een chemisch element. Een atoom wordt gevormd door een kern, en een of meer omringende elektronen. Een atoomkern bestaat uit een of meer protonen, en nul of meer neutronen.
| Atoom | ||
|---|---|---|
 | ||
Een heliumatoom. De atoomkern (roze) wordt omgeven door een wolk van twee elektronen (zwart). De atoomkern bestaat uit twee protonen en twee neutronen, rechtsboven uitvergroot. In de werkelijkheid is een atoom bolvormig. | ||
| Definitie | ||
| Kleinste deeltje van een element dat zelfstandig kan bestaan en alle eigenschappen van dat element bezit. | ||
| Eigenschappen | ||
| Massabereik | 1,67×10−27 tot 4,52×10−25 kg | |
| Elektrische lading | nul (neutraal), of een ionlading | |
| Diameter | 62 (He) tot 520 pm (Cs) | |
| Opbouw | Elektronen en een compacte kern bestaande uit protonen en neutronen | |
Alle atomen van een gegeven element hebben hetzelfde atoomnummer: ze bevatten hetzelfde aantal protonen. Neutrale atomen hebben evenveel elektronen als protonen. Een ion is een geladen atoom dat een tekort, of juist een overschot aan elektronen heeft. Atomen van eenzelfde element kunnen verschillen qua atoommassa, omdat het aantal neutronen in de atoomkern kan variëren. Dergelijke atomen zijn isotopen van elkaar. Atomen van verschillende elementen zijn onderling essentieel verschillend. De materiaaleigenschappen van stoffen en materialen, en hun gedrag in chemische reacties, worden bepaald door de eigenschappen en de onderlinge relaties van de atomen waaruit de materie is opgebouwd.
Natuurkundigen gaan uit van een atoommodel waarin atomen uit drie soorten kleinere, subatomaire deeltjes bestaan: protonen, neutronen, en elektronen. Deze deeltjes kunnen ook los voorkomen, buiten het atoom. Vrijwel alle scheikundige en natuurkundige eigenschappen van op aarde voorkomende materie zijn gekoppeld aan de eigenschappen van atomen. Het atoom is daarom een sleutelbegrip in beide wetenschappen. De fysische eigenschappen van afzonderlijke atomen, waarbij scheikundige stofeigenschappen buiten beschouwing worden gelaten, worden bestudeerd in de atoomfysica.
In bijvoorbeeld sterren, neutronensterren en zwarte gaten komt materie voor die niet uit atomen is opgebouwd. De studie van deze – vanuit aards perspectief bijzondere – vormen van materie vormt het terrein van de plasmafysica en de astrofysica.
Een atoom bestaat uit subatomaire deeltjes: een uiterst kleine, positief geladen atoomkern, die is opgebouwd uit protonen, positief geladen deeltjes, en neutronen (niet geladen), met daaromheen een wolk van elektronen, die negatief geladen zijn. De elektronenwolk blijft rondom de kern zitten dankzij de elektrische aantrekking tussen een positief geladen kern en negatief geladen elektronen. Een sterk vereenvoudigd model van een atoom is het planeetmodel van Hantaro Nagaoka.
De studie van de atoomkern is het terrein van de kernfysica. Het is mogelijk de bouwstenen van de kern te splijten in nog kleinere, subatomaire deeltjes. Dit is het terrein van de hoge-energiefysica.
Zie Elektronenwolk voor het hoofdartikel over dit onderwerp.De grootte van een atoom wordt bepaald door het volume van de elektronenwolk die zich als een bol rondom de atoomkern bevindt. De straal van een individueel atoom, de atoomstraal, wordt berekend in de grootte van 30 tot 300 pm. Sinds begin jaren 1980 is de technologie ver genoeg ontwikkeld om individuele atomen met behulp van atomic force microscopy (AFM) en scanning tunneling microscopy (STM) te kunnen visualiseren.
De elektronenwolk wordt het best beschreven als een golffunctie, een niet direct waarneembare grootheid die in de kwantummechanica wordt gebruikt. Deze grootheid is gerelateerd aan de kans een elektron binnen een eindig volume (bolvorm) aan te treffen. Deze kansverdelingen van elektronen worden vaak schillen genoemd. Een juistere naam voor de omgeving waarin het elektron zich op een gegeven tijdsstip kan bevinden is de orbitaal, omdat de elektronen met de hoogste energie zich over het algemeen verder van de kern, in de buitenste schil, zullen bevinden.
In de klassieke fysische chemie is de elektronenwolk theoretisch een schil om een bijna lege ruimte. Uitgaande van een elektronsnelheid van bijna de lichtsnelheid echter, betekent dat elk elektron minstens 1x1014 maal per seconde rond de kern van een atoom draait en daarmee dus een soort schil rond de kern vormt. Uitgaande van de door de lading van het elektron en de kern bepaalde globale doorsnede van de elektronorbit is er dus een lege ruimte met een doorsnede van bijna 40 miljoen maal die van de kern in elk atoom waaromheen de elektronenwolk beweegt.
De elektronen in de buitenste schil bepalen voornamelijk de scheikundige eigenschappen van de atomen. Daarnaast worden ook sommige natuurkundige eigenschappen, bijvoorbeeld de geleiding van een stof, door de buitenelektronen bepaald. Andere natuurkundige eigenschappen hebben echter meer met de binnenelektronen te maken, zoals het opwekken van röntgenstraling.
Zie Atoomkern voor het hoofdartikel over dit onderwerp.Een atoomkern is bijzonder klein: de diameter ligt tussen 1,6 en 15 femtometer, dat is ongeveer 40 miljoen keer zo klein als het hele atoom. De massa van de elektronenwolk is slechts ongeveer 1/4000 van de massa van het atoom, vrijwel de hele atoommassa bevindt zich dus in deze, ook relatief aan het toch al zeer kleine atoom, zeer kleine kern. Protonen en neutronen worden bij elkaar gehouden door de sterke kernkracht. Het aantal protonen bepaalt het atoomnummer en is gelijk aan het aantal elektronen van een ongeladen atoom. De negatieve lading van een elektron en de positieve lading van een proton zijn even groot en heffen elkaar op. Het atoomnummer (het aantal protonen) bepaalt de chemische eigenschappen van een atoom. Het aantal protonen en neutronen is bij de lagere atoomnummers ongeveer gelijk; bij elementen met een hoger atoomnummer is het aantal neutronen meestal hoger. Atomen met hetzelfde atoomnummer kunnen, door een verschillend aantal neutronen in de atoomkern, verschillen in massa. Deze verschillende natuurlijke varianten van een stof worden isotopen genoemd. Isotopen zijn onderling chemisch vrijwel identiek, maar hun fysische eigenschappen kunnen aanzienlijk verschillen. Een voorbeeld van een zeldzame isotoop van waterstof is deuterium, zware waterstof, met in de kern naast het proton ook een neutron. Deuterium is naast gewone zuurstof het tweede element in zwaar water. Veruit de meest op aarde voorkomende isotoop van waterstof betreft echter protium (gewone waterstof): 99,985 %.
De elektromagnetische kracht houdt de elektronen rondom de kern. Bij een neutraal atoom is het aantal protonen gelijk aan het aantal elektronen. Een atoom met een ongelijk aantal protonen en elektronen – daardoor niet elektrisch neutraal – wordt ion genoemd. Atomen met een tekort aan elektronen zijn kationen; atomen met een overschot aan elektronen anionen.
Een los voorkomend ion is in principe instabiel: een kation zal, afhankelijk van zijn oxidatietoestand, proberen een of meer elektronen uit de omgeving aan te trekken, een anion zal, afhankelijk van zijn oxidatietoestand, een of meer elektronen proberen los te laten. Ionen met gelijke lading stoten elkaar af, met tegengestelde lading trekken zij elkaar aan. Men treft daarom altijd kationen en anionen aan bij elkaar in de buurt, zodat gemiddeld gesproken materie elektrisch neutraal (ongeladen) is, in overeenstemming met de wet van behoud van lading.
Ionen kunnen bij hoge temperaturen gevormd worden in een gas, dit is een plasma. Bij lagere temperaturen worden ionen ook in oplossingen aangetroffen. Opgeloste ionen van tegengestelde lading kunnen samen reageren tot een vaste stof en uit hun oplossing neerslaan. Een dergelijke uit ionen gevormde stof is een zout.
Atomen kunnen onderscheiden worden naar het aantal protonen in de kern. Dit aantal heet het atoomnummer. Een stof die bestaat uit atomen met hetzelfde atoomnummer, heet een element. Er zijn anno 2006 meer dan 118 verschillende elementen bekend, waarvan een aantal echter niet op aarde voorkomt. De elementen worden gerangschikt in het periodiek systeem.
Het komt voor dat de atomen van een element niet allemaal hetzelfde aantal neutronen in de kern bezitten, dit zijn isotopen. Isotopen hebben (vrijwel) dezelfde chemische eigenschappen, maar andere fysische eigenschappen. Van vrijwel alle elementen is meer dan één isotoop bekend. Daarnaast is het mogelijk om met behulp van kernreacties nieuwe atomen te produceren, maar deze zijn vaak instabiel en ondergaan radioactief verval.
Er zijn gassen die uit losse atomen bestaan; dit zijn voornamelijk de edelgassen, zoals argon en neon, maar ook bijvoorbeeld de damp van kwik. Meerdere atomen kunnen zich echter ook organiseren in moleculen, en veel gassen en dampen bestaan niet uit atomen maar uit moleculen. Waterstofgas bijvoorbeeld bestaat uit moleculen van twee waterstofatomen (H2).
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
