Samenvatting · Scheikunde · mavo 3 Atoombouw en periodiek systeem: protonen, schillen en ionen

Alle stoffen zijn opgebouwd uit atomen, en het periodiek systeem is het overzicht van alle soorten atomen. Na deze samenvatting kun je de bouw van een atoom beschrijven, het aantal protonen, neutronen en elektronen bepalen, de elektronen over de schillen verdelen, het periodiek systeem gebruiken en uitleggen hoe een ion ontstaat.

Protonen, neutronen en elektronen

Een atoom bestaat uit een kern met daaromheen elektronen. In de kern zitten protonen en neutronen.

De massa van atomen geef je aan in u (atomaire massa-eenheid). Bijna alle massa van een atoom zit in de kern. Een atoom is als geheel neutraal, dus het aantal protonen is gelijk aan het aantal elektronen.

• Het atoomnummer is het aantal protonen in de kern. Het atoomnummer bepaalt welk element het is.
• Het massagetal is het aantal protonen plus het aantal neutronen.
• Het aantal neutronen is dus het massagetal min het atoomnummer.

Je schrijft dat op als ${}_{11}^{23}\mathrm{Na}$: het massagetal staat boven, het atoomnummer onder.

Isotopen zijn atomen met hetzelfde atoomnummer maar een verschillend aantal neutronen, dus een verschillend massagetal. Chloor komt voor als chloor-35 en chloor-37. De atoommassa in het periodiek systeem (35,45 u) is een gemiddelde: ongeveer driekwart van de chlooratomen is chloor-35 en een kwart is chloor-37.

Het schillenmodel

De elektronen bewegen in schillen rond de kern. Voor de eerste 20 elementen vul je de schillen van binnen naar buiten: de eerste schil maximaal 2 elektronen, de tweede en de derde schil maximaal 8, daarna begint de vierde schil. De elektronen in de buitenste schil heten valentie-elektronen.

Je schrijft de verdeling op met streepjes, bijvoorbeeld 2-8-1 voor natrium.

De edelgassen (helium, neon, argon) hebben een volle buitenste schil. Daardoor reageren ze nauwelijks. Andere atomen streven bij een reactie naar zo'n volle buitenste schil, de edelgasstructuur.

Het periodiek systeem

In het periodiek systeem staan de elementen op volgorde van atoomnummer.

• Een horizontale rij heet een periode. Het periodenummer is gelijk aan het aantal schillen met elektronen.
• Een verticale kolom heet een groep. In het periodiek systeem van Binas zijn de groepen genummerd van 1 tot en met 18. Atomen uit dezelfde groep hebben evenveel valentie-elektronen en lijken daardoor op elkaar in hun eigenschappen.
• Voor groep 1 en 2 is het groepsnummer het aantal valentie-elektronen. Voor groep 13 tot en met 18 is dat het groepsnummer min 10. Helium is de uitzondering: groep 18, maar 2 valentie-elektronen.

Enkele families:

De metalen staan links en in het midden, de niet-metalen rechtsboven. Waterstof is een niet-metaal.

Ionen

Een ion is een geladen deeltje: een atoom (of groep atomen) dat elektronen heeft opgenomen of afgestaan. Het aantal protonen verandert daarbij niet.

• Metaalatomen staan elektronen af en worden positieve ionen. Natrium (2-8-1) staat 1 elektron af en wordt $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$ (2-8): $\mathrm{Na}\to \mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}+{\mathrm{e}}^{-}$
• Niet-metaalatomen nemen elektronen op en worden negatieve ionen. Chloor (2-8-7) neemt 1 elektron op en wordt $\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$ (2-8-8): $\mathrm{Cl}+{\mathrm{e}}^{-}\to \mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$

De lading van een ion is het aantal protonen min het aantal elektronen.

Zo kun je de lading van een ion voorspellen: een atoom uit groep 1 geeft 1 elektron af (1+), uit groep 2 geeft het 2 af (2+) en uit groep 13 geeft het 3 af (3+). Een atoom uit groep 17 neemt 1 elektron op (1-), uit groep 16 neemt het 2 op (2-) en uit groep 15 neemt het 3 op (3-).

Valkuilen

• Het atoomnummer is het aantal protonen, niet het massagetal. Het aantal neutronen is massagetal min atoomnummer.
• Bij het ontstaan van een ion verandert alleen het aantal elektronen. Het aantal protonen blijft gelijk.
• Het periodenummer geeft het aantal schillen, het groepsnummer het aantal valentie-elektronen. Verwissel ze niet.
• Elektronen tel je niet mee in het massagetal, omdat hun massa verwaarloosbaar is.
• Een atoom is neutraal. Pas als er een lading bij staat, zoals $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$, is het een ion.

In het kort

• Een atoom heeft een kern met protonen (1+) en neutronen (0) en daaromheen elektronen (1-) in schillen.
• Atoomnummer is het aantal protonen, massagetal is protonen plus neutronen.
• Schillen vul je van binnen naar buiten met 2, 8, 8 elektronen. De buitenste schil bevat de valentie-elektronen.
• Een periode is een rij (aantal schillen), een groep is een kolom (zelfde aantal valentie-elektronen).
• Metalen staan elektronen af en worden positieve ionen, niet-metalen nemen elektronen op en worden negatieve ionen, zodat ze een volle buitenste schil krijgen.