Door Kevin Beck Bijgewerkt op 24 maart 2022

Het atoom is de kleinste eenheid van materie die de eigenschappen van een groter geheel behoudt. Het is niet ondeelbaar, maar stukjes atomen, vooral de ‘brokken’ van nucleaire componenten die quarks worden genoemd , zijn eigenlijk alleen goed voor het maken van atomen. Verschillende soorten atomen worden elementen genoemd, waarvan er bijna 120 (waarvan 92 in de natuur voorkomen) bekend zijn.

De meeste materie bestaat uit meerdere soorten atomen, gerangschikt in groepen van twee of meer en met specifieke formules; twee of meer atomen die chemisch met elkaar verbonden zijn, vormen een molecuul. Een watermolecuul heeft bijvoorbeeld de formule H2O, wat betekent dat het is gemaakt van de elementen waterstof (H) en zuurstof (O) in een atomaire of molaire verhouding van 2:1.

Calcium is een bekend element en essentieel voor een goede botgezondheid en andere functies in het menselijk lichaam. Het calciumatoom is noch een klein, noch een bijzonder omslachtig atoom, waardoor het een goede kandidaat is voor het bouwen van een driedimensionaal atoommodelproject om de meest opvallende punten van deze structuur te illustreren.

Het Atoom:de basis

Het Atoom:de basis

Atomen bestaan uit een gelijk aantal protonen en elektronen in hun fundamentele (niet-geïoniseerde) staat, genummerd van één tot 118 vanaf 2020. Het aantal protonen, het atoomnummer, definieert het element. Alle elementen behalve waterstof hebben ook één of meer neutronen; protonen en neutronen zijn ongeveer even zwaar (in de orde van 10−27 kg), terwijl elektronen bijna 2000 keer kleiner zijn.

Het aantal protonen en neutronen is ongeveer gelijk, hoewel naarmate je omhoog gaat in het periodiek systeem der elementen, het aantal neutronen in de meeste atomen zichtbaar groter begint te worden dan de protonen. Varianten van elementen die alleen verschillen in het aantal neutronen worden isotopen genoemd .

De negatief geladen elektronen bezetten ruimtes ver, ver van het proton, tenminste op de schaal van een atoom, dat slechts ongeveer 1 x 10−10 m in doorsnede is. Deze zijn te vinden in energieniveaus of schillen, die voor veel atomen subschillen bevatten . Subshells bevatten op hun beurt orbitalen , die elk maximaal twee elektronen kunnen bevatten.

Elke rij van het periodiek systeem vertegenwoordigt een schil, waarbij het aantal elektronen dat een schil kan bevatten twee, acht, acht en 18 is in de eerste vier rijen van het periodiek systeem.

Calcium 3D-modelatoom

Calcium 3D-modelatoom

Je kunt aan het periodiek systeem zien dat calcium een atoomnummer van 20 en een atoommassa heeft van 40,78 dalton. Dit betekent dat de meest stabiele isotoop van het element 20 neutronen heeft (40 − 20). Je zou groene ballen kunnen kiezen om protonen weer te geven, en oranje ballen van vergelijkbare grootte om neutronen weer te geven, en kleinere gele ballen of knikkers om elektronen weer te geven.

Je kunt je 'protonen' en 'neutronen' in een balachtige kern rangschikken, ze eventueel aan elkaar lijmen, en dan beslissen hoe je je elektronen gaat rangschikken.

Uit de tabel kun je zien dat calcium twee elektronen heeft in de eerste schil (beide in de zogenaamde 1s-subschil), acht in de tweede schil (2 in de 2s-subschil, 6 in de 2p-subschil), acht in de derde schil (2 in de 3s-subschil, 3 in de 3p-subschil) en twee in de vierde schil. Dit zijn de valentie van calcium, oftewel chemisch reactieve elektronen.

Raadpleeg verschillende online referenties om te zien hoe elektronensubschalen worden weergegeven in de 3D-ruimte. U kunt bij uw model een calciumatoomdiagram tekenen, zodat u alle informatie kunt weergeven die u wellicht moeilijk visueel kunt weergeven.

Extra atomen voor modellering

Extra atomen voor modellering

Een neonatoommodel zou kijkers bijvoorbeeld vertrouwd kunnen maken met het concept van edelgassen en volledige valentieschillen, of een natriumatoommodel zou kunnen dienen als een representatief eenvoudig metaal dat zich bindt aan halogenen zoals chloor.