Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

2.2: Atoomstructuur
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
Atomic Structure
 
Deze voice-over is door de computer gegenereerd
TRANSCRIPT

2.2: Atomic Structure

2.2: Atoomstructuur

Overview

All matter is composed of atoms, the smallest individual units of elements. Each atom is made up of three subatomic particles: protons, neutrons, and electrons. Together, these three particles account for the mass and the charge of an atom.

The History of Atomic Theory

The first person to propose that everything on Earth is made up of tiny particles was the Greek philosopher Democritus, around 450 B.C. He used the term atomos, Greek for “indivisible,” from which the modern term “atom” is derived. His idea was not taken seriously at the time, however, and it was many centuries before the concept of the atom would be revived. In the 19th century, John Dalton proposed the atomic theory that is still largely correct today. He put forth five postulates to explain how atoms made up the world around us: (1) all matter is composed of infinitely small particles, or atoms; (2) all atoms of a given element are identical to one another and (3) are different from the atoms of all other elements; (4) two or more elements can combine in a fixed ratio to form a compound; and (5) atoms cannot be created or destroyed in a chemical reaction, but they can be rearranged to form new substances.

Discovering the Subatomic Particles that Make up the Atom

Dalton was only partially correct about the particles that make up matter. While atoms cannot be broken down further by ordinary chemical or physical processes, they are composed of three smaller subatomic particles. The first clue about the subatomic structure came at the end of the 19th century when J.J. Thomson discovered the electron. Scientists knew that the overall charge of an atom was neutral, but Thomson’s “plum pudding model” of the atom attempted to reconcile this new information regarding the existence of a negatively-charged particle, suggesting that electrons were found studded throughout an area of positive charge. Just a few years later, Ernest Rutherford performed an experiment showing that most of an atom’s mass is concentrated in the nucleus, where protons account for an atom’s positive charge, and the tiny negatively-charged electrons make up most of the space outside of the nucleus. This disproved Thomson’s plum pudding model and brought scientists one step closer to the familiar model of the atom we know today. The neutron was discovered later, in 1932, by James Chadwick. This final piece of the puzzle meant that scientists had now accounted for all the mass present in an atom with protons and neutrons, and all of its charge with protons and electrons.

The Structure of an Atom

Protons are found in the nucleus of an atom, have a positive charge, and a mass of one atomic mass unit (AMU) each. The number of protons is equal to the atomic number on the periodic table and determines the identity of the element. Neutrons are also found in the nucleus. They have no charge, but they have the same mass as protons and thus contribute to the atomic mass of an atom. Electrons orbit around the nucleus in clouds. They have a negative charge and negligible mass, so they contribute to the overall charge of an atom, but not to its mass.

Overzicht

Alle materie is samengesteld uit atomen, de kleinste individuele eenheden van elementen. Elk atoom bestaat uit drie subatomaire deeltjes: protonen, neutronen en elektronen. Samen vormen deze drie deeltjes de massa en de lading van een atoom.

De geschiedenis van Atomic Theory

De eerste persoon die voorstelde dat alles op aarde uit kleine deeltjes bestaat, was de Griekse filosoof Democritus, rond 450 voor Christus. Hij gebruikte de term atomos , Grieks voor 'ondeelbaar', waarvan de moderne term 'atoom' is afgeleid. Zijn idee werd toen echter niet serieus genomen en het duurde vele eeuwen voordat het concept van het atoom nieuw leven zou worden ingeblazen. In de 19e eeuw stelde John Dalton de atoomtheorie voor die nog steeds grotendeels correct is. Hij formuleerde vijf postulaten om uit te leggen hoe atomen de wereld om ons heen vormden: (1) alle materie is samengesteld uit oneindig kleine deeltjes, of atomen; (2) alle atomen van een bepaald element zijn identiek aan one een ander en (3) verschillen van de atomen van alle andere elementen; (4) twee of meer elementen kunnen in een vaste verhouding worden gecombineerd om een verbinding te vormen; en (5) atomen kunnen niet worden gecreëerd of vernietigd in een chemische reactie, maar ze kunnen worden herschikt om nieuwe substanties te vormen.

Het ontdekken van de subatomaire deeltjes waaruit het atoom bestaat

Dalton had slechts gedeeltelijk gelijk over de deeltjes waaruit materie bestaat. Hoewel atomen niet verder kunnen worden afgebroken door gewone chemische of fysische processen, zijn ze samengesteld uit drie kleinere subatomaire deeltjes. De eerste aanwijzing over de subatomaire structuur kwam aan het einde van de 19e eeuw toen JJ Thomson het elektron ontdekte. Wetenschappers wisten dat de algehele lading van een atoom neutraal was, maar Thomson's 'pruimenpuddingmodel' van het atoom probeerde deze nieuwe informatie over het bestaan van een negatief geladen deeltje te verzoenen, wat suggereert dat elektronen werden gevonden in een gebied met positieve lading. . JusEen paar jaar later voerde Ernest Rutherford een experiment uit dat aantoonde dat het grootste deel van de atoommassa geconcentreerd is in de kern, waar protonen verantwoordelijk zijn voor de positieve lading van een atoom, en de minuscule negatief geladen elektronen het grootste deel van de ruimte buiten de kern vormen. Dit weerlegde het pruimenpuddingmodel van Thomson en bracht wetenschappers een stap dichter bij het bekende model van het atoom dat we vandaag kennen. Het neutron werd later ontdekt, in 1932, door James Chadwick. Dit laatste stukje van de puzzel betekende dat wetenschappers nu alle massa die aanwezig is in een atoom met protonen en neutronen hadden verklaard, en al zijn lading met protonen en elektronen.

De structuur van een atoom

Protonen worden gevonden in de kern van een atoom, hebben een positieve lading en een massa van elk één atomaire massa-eenheid (AMU). Het aantal protonen is gelijk aan het atoomnummer op het periodiek systeem en bepaalt de identiteit van het element. Neutronen worden ook in de kern aangetroffen. Ze hebben no lading, maar ze hebben dezelfde massa als protonen en dragen dus bij aan de atomaire massa van een atoom. Elektronen draaien in wolken rond de kern. Ze hebben een negatieve lading en een verwaarloosbare massa, dus ze dragen bij aan de totale lading van een atoom, maar niet aan de massa ervan.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter