7.2 atoombouw

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

7.2 atoombouw

toets 5

Neem voor je:

• schrift
• pen, potlood en geodriehoek
• rekenmachine
• boek, paragraaf 7.2 (blz 287)

Voorkennis (scheikunde)

Een atoom bestaat uit een kern met daaromheen bewegende elektronen.

In de kern zitten twee soorten deeltjes, de protonen en de neutronen.

We kennen nu drie subatomaire deeltjes

1. elektronen (buiten de kern)
2. protonen (in de kern)
3. neutronen (in de kern)

Voorkennis (scheikunde)

De elektronen zijn negatief geladen en bewegen in banen (de schillen) rond de kern. Bij een atoom is het aantal elektronen gelijk aan het aantal protonen

De protonen zijn positief geladen en zitten in de kern. Het aantal protonen wordt weergegeven met het atoomnummer.

De neutronen zijn niet geladen en zitten in de kern. 

Voorkennis (scheikunde)

Het aantal deeltjes in de kern (protonen en neutronen samen) wordt aangegeven met het massagetal

conclusie

massagetal - atoomnummer = aantal neutronen.

Voorkennis (scheikunde)

oefenen:

Op de volgende dia staat een link naar een programma om zelf atomen te maken.

Kijk wat er gebeurt met 

• de stabiliteit
• de lading
• het atoomnummer 
• naam van het atoom
• massagetal

phet.colorado.edu

Doelen van deze les (wat moet je kunnen)

• Atoombouw weer weten
• Snappen wat kernkrachten zijn en die veroorzaken
• Weten wat het verschil tussen een ion en een atoom is
• Weten wat een ioniserende straling doet
• Weten wat een isotoop is
• Weten wat een instabieliteit in de kern veroorzaakt 

Kernkracht

In de kern zitten protonen en neutronen.

Beide deeltjes hebben een gelijke massa die we 1 unit noemen.

In de natuurkunde werken we met de massa in kg.

De massa van een neutron en van een proton is 1,67 . 10⁻²⁷ kg.

(wordt gegeven bij de toets)

Vraag:

Hiernaast staat een atoom Lithium, met 3 protonen en 4 neutronen in de kern.

Hij heeft 3 elektronen in de schillen.

1. wat is het atoomnummer van lithium?
2. is dit een ion of een atoom?
3. wat is het massagetal?
4. bereken de massa van dit deeltje (de atomaire massa eenheid is 1,67 . 10⁻²⁴ kg.) 

1. 3
2. atoom (protonen en elektronen gelijk)
3. 7
4. 7 x 1,67 . 10⁻²⁴ = 1,169 . 10⁻²³

Kernkracht

Protonen zijn positief geladen.

Twee positief geladen deeltjes stoten elkaar af (duwen elkaar weg)

Als er alleen en veel positieve deeltjes bij elkaar zitten geeft dit veel duw krachten en dat levert spanning op. De kern wordt dan uit elkaar geduwd en er is dan geen kern meer.

Protonen en neutronen hebben een massa.

Deeltjes met een massa hebben een aantrekkingskracht naar elkaar toe ("zwaartekracht")

Hierdoor worden de deeltjes bij elkaar gehouden.

Dit noemen we de kernkracht.

Kernkracht

Als de afstotende werking van de protonen onderling en de aantrekkende kracht van de massa's elkaar in evenwicht houden is de kern stabiel.

Als de afstotende werking of de aantrekkingskracht veel groter is dan is de kern instabiel.

Bij een instabiele kern kan er een reactie in de kern plaatsvinden waardoor er straling ontstaat.

Ioniserende straling

Straling bezit en hoeveelheid energie.

Als deze energie op een elektron komt, kan dat elektron sneller bewegen en daardoor bij het atoom weg gaan. (Het lijkt wel of dat elektron weg gestoten wordt door de straling)

Doordat er een elektron weg gaat bij het atoom heeft het deeltje meer protonen (plusjes) in de kern dan elektronen (minnetjes) rond de kern. Het wordt een (positief) geladen deeltje.

Een geladen deeltje noem je een ion.

Dus heb je een straal die een ion kan maken, dat is een ioniserende straling.

Isotopen

Van een stof staat het vast hoeveel protonen er in de kern zitten. 

Bijvoorbeeld zuurstof heeft altijd 8 protonen in de kern, en koolstof heeft altijd 6 protonen in de kern (het atoomnummer).

Doe je bij een koolstofatoom er een proton bij is het dus ook geen koolstof meer (met met 7 protonen is het stikstof). Ook als je er een proton afhaalt is het geen koolstof meer (maar met 5 protonen is het Boor).

Isotopen

Het aantal neutronen in de kern kan wel meer of minder worden.

Er bestaat koolstof met 6 neutronen, met 7 neutronen en met 8 neutronen.

Als er meer neutronen zijn verandert wel het massagetal van het atoom.

De notatie wordt dan:

C-12 (koolstof 12 heeft 6 protonen en 6 neutronen = massagetal 12)

C-13 (koolstof 13 heeft 6 protonen en 7 neutronen = massagetal 13)

C-14 (koolstof 14 heeft 6 protonen en 8 neutronen = massagetal 14)

C-12 en C-13 zijn stabiel, C-14 is instabiel ==> radioactief

oefenvragen  (gebruik ook de tabel op blz 281)

een radio magnetische golf heeft een golflengte van 110 nm.

1. Wat voor soort straling is dit?
2. Bereken van deze golf de frequentie
3. Bereken de trillingstijd

1. uv straling
2. f = 8,2 . 10¹⁵ Hz
3. T = 1,25 . 10^-16 s

oefenvraag

Om de energie uit te rekenen mag je gebruik maken van de volgende formule:

E=h.f

De E is de hoeveelheid energie in Joule

h = de constante van Planck  = 6,6 .10⁻³⁴

f = de frequentie

Bereken de Energie van de vorige vraag (je had de f al uitgerekend)

E = 5,4 . 10^-18 J

oefenvraag

Een atoom uranium heeft atoomnummer 92.

We hebben verschillende Uranium-isotopen, bijv U-235 en U-238

1. Wat is het symbool voor Uranium?
2. Hoeveel protonen heeft een Uranium atoom?
3. Waar zitten de protonen?
4. Hoeveel elektronen heeft een Uranium atoom?
5. Waar zitten de elektronen?
6. Hoeveel neutronen heeft het U-235 isotoop?
7. Hoeveel neutronen heeft het U-238 isotoop?

1. Het symbool is de letter U
2. Het atoom nummer is 92, dus het aantal protonen in de kern is 92
3. de protonen zitten in de kern
4. Het aantal elektronen van een atoom is gelijk aan het aantal protonen dus ook 92
5. De elektronen zitten in de elektronen wolk (schillen)
6. U-235 heeft 235 kerndeeltjes waarvan 92 protonen, dus nog (235 - 92) 143 neutronen
7. U-238 heeft 238 kerndeeltjes waarvan 92 protonen, dus nog (238 - 92) 146 neutronen

Begrippenlijst

• atoommodel: een schematische weergave van een atoom
• atoomnummer: het kenmerkende getal van een atoomsoort die aangeeft hoeveel protonen er in de kern zitten (en hoeveel elektronen er danin de schillen zitten
• massagetal: het getal dat aangeeft hoeveel deeltjes er in de kern zitten (protonen en neutronen samen)
• ion: een deeltje dat meer of minder elektronen heeft dan protonen
• isotopen: deeltjes van dezelfde atoomsoort met een verschillend aantal neutronen
• ioniserende stralinig: een straling met een zeer kleine golflengte, die met zoveel energie op een elektron (van een atoom) botst dat dit elektron uit de schil geduwd wordt. 

Maken: opdracht 16 +18 (blz 292)

Leren: termen van deze les en de vorige lessen