elektroni = -varautunut tosi pieni hiukkanen nukleoni = protoni/neutroni

Transkriptio

1 3.1 Atomin rakenneosat Kaikki aine matter koostuu alkuaineista elements. Jokaisella alkuaineella on omanlaisensa atomi. Mitä osia ja hiukkasia parts and particles atomissa on? pieni ydin, jossa protoneja ja neutroneja ja suuri elektronipilvi protoni = +varautunut hiukkanen neutroni = varaukseton "protoni" Heliumatomi elektroni = -varautunut tosi pieni hiukkanen nukleoni = protoni/neutroni

2 alkeisvaraus elementary charge = protonin varaus = -elektronin varaus Z = järjestysluku atomic number = protonien lkm amount of protons A = massaluku mass number = protonien ja neutronien lkm Protonien lkm atomin ytimessä määrää mitä alkuainetta atomi on. Neutronien lukumäärä ytimessä voi vaihdella. Saman alkuaineen isotoopit isotopes ovat atomeja, joilla on eri massaluvut A. Esim. C-12 ja C-14 ovat hiilen kaksi eri isotooppia. Ne voidaan merkitä myös Montako protonia, 6 6 elektronia 6 6 ja neutronia 12-6=6 14-6=8 niissä on?

3 Esim. Venäjän salaisesta palvelusta FSB:stä Britteihin loikannut Alexander Litvinenko murhattiin syöttämällä hänelle radioaktiivista Po-210 radioisotooppia vuonna Montako neutronia tässä isotoopissa on? Z=84 A=210 neutroneja = A - Z = =126

4 3.2 Elektronirakenteen mallintaminen Aineiden kemiallisissa reaktioissa syntyy ja purkautuu kemiallisia sidoksia chemical bonds. Vain atomin ulkoelektronit valence-electrons osallistuvat näihin kemiallisiin reaktioihin, atomin ydin tai sisempänä olevat elektronit eivät. Tässä kappaleessa käsitellään kaksi eri elektronirakenteen mallia: kuorimalli (Bohrin atomimalli) (Bohr model) kvanttimekaaninen malli (quantum model) Kvanttimekaaninen malli on tämänhetkisen tiedon mukaan tarkin ja "oikea", mutta käydään myös kuorimalli läpi, koska se on yksinkertaisempi ja antaa pohjan kvanttimallille.

5 Kuorimallissa elektronit kiertävät ydintä määrätyillä kuorilla K, L, M, N, jne.. Kuorille mahtuu elektroneja, 2, 8, 18, 32, jne. Elektronit sijoittuvat kuorelle M-kuorella on 18 elektronia. minimienergiaperiaatteen minimum energy priciple mukaisesti =elektronit täytetään ensin mahdollisimman lähelle ydintä. Esim. Litiumatomilla on 3 elektronia. 1. ja 2. elektroni täyttävät K-kuoren ja 3. elektroni sijoittuu L-kuorelle, eli 2,1. Kuorimalli ei selitä, miksi M-kuori ei täyty kokonaan ennenkuin N-kuorelle sijoittuu elektroneja. Esim. Kalsiumilla Ca on 20 elektronia, mutta M- kuorella vain 8 elektronia ja N-kuorella 2.

6 Kvanttimekaanisessa mallissa on pääkuorien 1,2,3,... lisäksi alakuoria s,p,d,f,... Alakuoret sijoittuvat osittain limittäin. Alakuori 4s on alemmalla energialla kuin 3d, siksi osa elektroneista sijoittuu N-kuorelle ennen M-kuorta. s-kuorelle mahtuu 2 elektronia, p-kuorelle 6, d-kuorelle 10 ja f-kuorelle 14. Elektronien sijoittumisen voi katsoa taulukkokirjasta, tai kirjan sivun 78 kuvasta. Esim. Kalsiumin elektronirakenne on (Z=20)

7 Esim. Määritä kuparin elektronirakenne (Z=29) Korjaus (Sen pitäisi mennä kuten aiemmin! Tämä selittyy sillä, että täyden ja puolikkaan alakuoren saavuttaminen on hieman energiaedullisempaa, siksi puolikas 4s kuori ja täysi 3d kuori) (ei varsinaisesti kysytä tällä kurssilla)

8 3.3 Muutokset elektronirakenteessa electron configuration Kun atomi on saavuttanut täyden kuoren full shell, on sen rakenne hyvin energiaedullinen ja pysyvä stable. Kun atomin s ja p alakuoret ovat täynnä, saavuttaa se ns. oktetin octet rule. Tällaisia ovat esim. jalokaasut noble gases. Ne eivät reagoi herkästi, eli ovat inerttejä inert. Muutkin atomit pyrkivät tähän pysyvään tilaan eli oktettiin. Ne voivat saavuttaa sen joko vastaanottamalla take tai luovuttamalla give elektronin/elektroneja. Tällöin niistä tulee ioneja ions. Esim. Natriumatomin elektronirakenne on Jos natrium luovuttaa ulkoelektroninsa pois, saavuttaa se oktetin.

9 Tämän takia natrium reagoi hirvittävän herkästi, se muodostaa ionin hyvin nopeasti. (youtube sodium in lake) Esim. Magnesium muodostaa ionin Bromi muodostaa ionin Kun atomi vastaanottaa elektronin, se pelkistyy reduction. Atomista tulee negatiivisesti varautunut, eli kationi cation. Kun atomi luovuttaa elektronin, se hapettuu oxidation. Atomista tulee positiivisesti varautunut, eli anioni anion. Elektroni voi vastaanottaa energiaa lämpöna tai valona. Tällöin elektroni virittyy ylemmälle energiatasolle electron rises to an excited state(ylemmälle, tyhjälle kuorelle).

10 Tämä viritystila purkautuu yleensä nopeasti luovuttamalla viritysenergiansa takaisin säteilynä. Jos energia on sopivankokoinen, tulee tuo säteily näkyvänä valona. Tämän takia jotkin aineet palavat eri värisillä liekeillä, revontulet näkyvät taivaalla ja fluoresoivat aineet hohtavat pimeässä (viritystila purkautuu hitaasti). maol s.165 liekkikokeet virittyminen purkautuminen

11 3.4 Jaksollisen järjestelmän rakenne -aineet lueteltu järjestysluvun Z mukaan -vaakarivit jaksoja -pystyrivit ryhmiä -saman ryhmän alkuaineilla on samankaltaisia ominaisuuksia elektronirakenteensa vuoksi