In de loop van de geschiedenis

Presentatie over: "In de loop van de geschiedenis"— Transcript van de presentatie:

1 In de loop van de geschiedenis
Atoommodellen In de loop van de geschiedenis

2 Democritos ± 400 vC (460 – 370) Materie bestaat uit ondeelbare eenheden Ατομος, van ατεμνειν =niet te delen Vandaar : ATOOM begrip Verdween en duikt weer op in de 19eE Het universum is opgebouwd uit 2 onzichtbare elementen : het atoom en de leegte. Een oneindig aantal atomen verschillend van elkaar enkel en alleen in de vorm , de schikking en de grootte en bewegen door de oneindige ruimte

3 John Dalton ( ) Atomen verbinden zich tot moleculen in de eenvoudigste verhouding Gasvormige deeltjes bestaan uit 1 atoom (niet zo) Maar dan wordt water : HO, stikstof N, zuurstof O en waterstof H

4 Julius Lothar Meyer(1830 – 1895)
“Die modernen Theorien der Chemie 1864” Periodiek systeem van de elementen 28 elementen in 6 families Volgens hun atoommassa en hun valentie Nieuwe elementen waren voorspelbaar wat betreft gewicht en valentie

5 Dmitri Ivanovich Mendeleev
Mendeleev's 1871 periodiek systeem der elementen

6 Mendeleev1869 The Dependence between the Properties of the Atomic Weights of the Elements
Hij beschreef de elementen volgens hun atoomgewicht en hun valentie( oxidatietrap) Zo krijg je een periodiciteit van eigenschappen Elementen die op elkaar gelijken in hun chemische eigenschappen hebben een atoomgewicht dat ongeveer hetzelfde is (Pt, Ir, Os) of die opklimmen met een bepaalde regelmaat ( K, Rb, Cs) de schikking van de elementen in groepen van elementen volgens hun atoomgewicht komt overeen met hun valenties en ook met hun chemische eigenschappen zal Li, Be, B, N, C, N, O, F) De elementen die het meest voorkomen hebben lage atoomgewichten De grootte van het atoomgewicht staat tot de eigenschappen van het element zoals de grootte van het molecule tot de eigenschappen van een samengesteld lichaam We kunnen de ontdekking van vele onbekende elementen ver wachten o.a. di analoog zijn aan Al en Si, en die hun atoomgewicht tussen 65 en 75 zijn Het atoomgewicht van een element kan soms herzien worden op basis van de kennis van zijn omringende elementen, Dus het atoomgewicht van Te moet liggen tussen 123 en 126 en kan niet 128 zijn. ( Hier is Mendeleev mis ( ) hoger dan I door de manier waarop atoommassa's berekend zijn gemiddelde van gewicht isotopen niet die 1 proton-1 neutron versie van het element) Bepaalde eigenschappen van de elementen kunnen voorspeld worden op basis van hun atoomgewicht. Door zijn voorspelling van Ge, Ga en Sc heeft hij de meeste verdienste e voor de tabel gekregen, Hij vroeg zich af waar de lanthaniden te plaatsen en hij voorspelde het bestaan van een andere rij in de tabel waar ook de actiniden ,de zwaarste elementen, zich bevonden ,. Hij is juist bevonden in 1875 en 1886 bij de ontdekking van Ga en Ge en die precies in de 2 lege plekken pasten.

7 Henry G.J. Moseley ( ) 1913, ontdekte hij de wiskundige verhouding tussen het atoomnummer van een element en de energie die diens X- stralen produceren (Moseley's Wet): Gevolg: logische volgorde van chemische elementen in het periodiek systeem gebaseerd op fysische en chemische eigenschappen Het atoom bevat in zijn kern een hoeveelheid positieve lading die gelijk aan het atoommassa van het element Z = atoomnummer Toen Moseley 27 was werd hij gedood in 1915 in Turkije ( WO1)

8

9 Een andere manier om de tabel van mendeleev te bekijken

10 Joseph John Thomson (1856 -1940)
ontdekker van het elektron – de basis-eenheid van de elektrische stroom Elektronen maken deel uit van het atoom en negatief geladen Er moet positieve lading zijn Elektronen zijn zeer klein, ingekapseld in positief geladen bol krentenbolmodel

11 Ernest Rutherford (1871 – 1937) In 1911 atoommodel
een atoom bestaat uit een zeer kleine positief geladen kern van protonen met daaromheen een wolk van cirkelende elektronen in een ijle ruimte. Dit model wordt tot nu toe als het juiste beschouwd.

12 Niels Bohr Aanvulling van het atoommodel
De elektronen bewegen zich rondom een kern. Elk elektron heeft een kwantum energie Rondom atoomkern : bepaalde banen die elektronen kunnen doorlopen. Hoe verder van kern, hoe gemakkelijker elektron vrij

13 James Chadwick (1891-1974) neutronen
De atoomkern bevat protonen en andere neutrale deeltjes : neutronen Deze kunnen in een andere atoomkern dringen en zelfs de zwaarste elementen splijten (ze hoeven niet tegen de bestaande + lading van een andere atoomkern in te gaan zoals dat bij protonen (+) het geval zou zijn) Splijting uranium235

14 Nieuw atoommodel Kwantummechanica Schrödinger(1887-1961)
Heisenberg( ) Nog altijd gaat ontwikkeling atoommodel verder Nu quarks en gluonen

15 Erwin Schrödinger ( ) Als een bepaalde meting gedaan word op een kwantum toestand wordt het resultaat beschreven als een waarschijnlijke verdeling de vorm waarin die verdelng plaatsheeft is volledig gedetermineerd door de kwantumtoestand en de waarnemer die de meting beschrijft =Onzekerheidsprincipe Elektron golf of materie? Afhankelijk van waarnemer Uitrekenen van energieniveaus van atomen

16 Werner Heisenberg (1901–1976) het is onmogelijk van een deeltje exact de plaats èn de impuls te meten, hoe nauwkeuriger we de ene grootheid bepalen, des te minder weten we over de andere het is onmogelijk van een deeltje exact de energie te meten èn de tijd waarin het deeltje deze energie heeft. Dit betekent dat gedurende een zeer korte tijd de onzekerheid in de energie heel groot kan zijn. Dit leidde tot: de verklaring van de alfa-radioactiviteit door George Gamow en anderen, in 1928, virtuele deeltjes.

17 mesonen Mesonen zijn kernfysische deeltjes die bestaan uit een quark en een antiquark. In 1935 voorspelde Hideki Yukawa het bestaan van mesonen, deeltjes zwaarder dan een elektron, maar lichter dan een proton. in 1947werden zulke deeltjes ontdekt in kosmische straling. Het nieuw ontdekte deeltje werd pimeson of pion genoemd en komt in drie soorten voor: positief, negatief of ongeladen. De massa is ongeveer gelijk aan 270 maal die van het elektron. Anno 2005 zijn er 15 soorten mesonen bekend, waaronder ook een paar met massa's groter dan die van het proton.

18 En we gaan verder Alledaagse materie is opgebouwd uit up en down quarks. Quarks kunnen nooit alleen voorkomen, maar alleen in samengestelde deeltjes, die hadronen worden genoemd. Een meson bestaat uit een quark en een antiquark; een baryon bestaat uit 3 quarks of 3 antiquarks. Protonen zijn opgebouwd uit drie quarks waarvan één down quark en twee up quarks; de totale lading komt dan op +1 elementaire lading. Neutronen bestaan uit twee down quarks en één up quark, met een totale lading van 0.

19 De spin van een elektron
In tegenstelling wat men lange tijd gedacht heet heeft spin niet te maken met een daadwerkelijke draaiing van een deeltje om zijn as; het is een intrinsiek kwantummechanische grootheid die op geen enkele wijze met de klassieke mechanica is te beschrijven. Voor deeltjes (elementaire of samengestelde) met een spin ongelijk aan nul is de richting van de spin (doorgaans ook kortweg spin genoemd) een belangrijke intrinsieke vrijheidsgraad, die het intrinsieke impulsmoment beschrijft.

20 gluonen Een gluon is een elementair deeltje dat verantwoordelijk is voor het overbrengen van de sterke kernkracht. Het woord komt van het Engelse woord glue, dat lijm betekent. Zonder de sterke kernkracht zouden de positief geladen protonen in de atoomkern door hun onderlinge elektrische afstoting uit elkaar vliegen. Gluonen zijn bosonen. Zij binden de quarks samen zodat ze protonen, neutronen en andere hadronen kunnen vormen. De elektrische lading van de gluonen is gelijk aan 0, hun spin is gelijk aan 1. Men neemt algemeen aan dat gluonen geen massa hebben, hoewel een kleine massa van enkele MeV niet uitgesloten kan worden. acht verschillende soorten gluonen.

21 Virtuele deeltjes Een gevolg van het onzekerheidsprincipe van Heisenberg is dat energie, of massa, even "geleend" kan worden van het niets, als het maar kort genoeg duurt. In zekere zin gebeurt het niet werkelijk. De wisselwerkingsdeeltjes met schijnbaar teveel massa heten virtuele deeltjes. de kinetische energie plus massa voor en na het verval is gelijk, het virtuele deeltje bestaat zo kort dat het niet waargenomen kan worden. De meeste processen met fundamentele deeltjes worden "bemiddeld" door virtuele wisselwerkingsdeeltjes