Videogenomgång (flippat klassrum)
English-speaking or IB student? Check out the English version instead!
Hur relaterar "atommodellen" till kursmålen i Kemi 1?Såhär står det i skolverkets kursmål för Kemi 1:
I detta ingår att man måste lära sig hur atomerna är uppbyggda – grundläggande atomteori, helt enkelt! |
Modeller för atomer börjar växa fram
Henri Becquerel (1852-1903) tillsammans med Marie Curie (1867-1934) & Pierre Curie (1859-1906)
Upptäcker att atomer kan falla sönder!
- Daltons och Demokritos atommodeller måste inte skrotas – men de måste arbetas om!
Becquerel upptäcker det radioaktiva sönderfallet genom att placera (av misstag?) uransalt på en fotografisk plåt.
- Plåten exponeras, trots att den inte fått något ljus på sig!
- Detta berodde på s.k. α-strålning.
Becquerel delar tillsammans med Pierre & Marie Curie på nobelpriset i fysik år 1903.
Sir Joseph John Thomson (1856-1940)
Upptäcker elektroner!
- Elektrisk ström kan ledas i ett vakuum
- Den elektriska strömmen i vakuumet leds av en liten, mycket lätt partikel
- Thomson kallar denna partikel elektron (e–) efter grekiskans electron, som betyder bärnsten
- Om man gnider ett kattskinn på en bärnsten, blir den elektriskt laddad
Thomson beskriver atomen som en "plumpudding":
- En någorlunda solid kula, med elektronerna jämnt fördelade i "puddingen"
Ernest Rutherford (1841-1937)
Visade 1911
- att atomen består till allra största delen av tomrum, och
- har en positivt laddad kärna.
- Detta gjorde han genom att stråla α-partiklar på en guldfolie. De flesta partiklarna passerade rakt igenom, medan ett fåtal studsade. Detta måste betyda att atomen är mest tomrum, med en liten, kompakt kärna!
Atomerna är alltså inte odelbara: De består av mindre bitar!
Atomens byggstenar
Den allra enklaste av atomer: Väteatomen, \(^1_1\text{H}\)
- 1 proton, p+, i centrum
- 1 elektron, e–, som kretsar kring den positiva kärnan
Om protonen var så stor som en ärta, hur långt borta skulle då elektronen vara?
- elektronen på 500 m avstånd, cirka.
Atomerna kan också innehålla en sak till, vet eleverna vilken?
- neutronen (n)!
När en väteatom exciteras, avger den bara ljus av vissa, bestämda frekvenser.
- Huh? Exciteras???
En kärlekshistoria.En proton och en elektron träffas. 😊 ”Opposites attract!” Energi frigörs! Liknelse: Vad händer när man släpper en blypåse, och blypåsen slår i marken?Energi frigörs, i form av värme Ett kärlekspar träffas, vad händer?Det slår gnistor! 😊 |
En väteatom tillförs energi, t.ex. med hjälp av elektricitet.
Elektronen flyttas bort från protonen.
- Där trivs den inte!
Faller omedelbums tillbaka in mot protonen, där den trivs.
Energi frigörs – precis som att när kärleksparet möts, så "slår det gnistor" – i form av ljus (hν).
Tillbaka till spektrumet
Endast vissa våglängder (färger) lyser från en exciterad väteatom.
- Sålunda: Endast vissa energimängder (bestämda) frigörs! Vissa bestämda trappsteg, s.a.s.
Ur detta kom Bohr fram till en atommodell, i vilken elektronerna kretsar kring kärnan i bestämda skal (energinivåer).
Vad händer när en väteatom exciteras?
Hos en väteatom i grundtillståndet, befinner sig elektronen i det s.k. K-skalet.
Man kan belysa väte, så att elektronen exciteras (”blir upphetsad”). 😉
Elektronen hoppar då upp i nästa nivå, nämligen L-skalet.
När elektronen faller tillbaka till K-skalet igen, måste den göra sig av med energi:
- Energin avges i form av strålning.
- Samma energimängd avges alltid ⇒ alltid en viss våglängd av ljuset avges.
Med hjälp av våglängden på det ljus som avges, kunde Bohr räkna ut storleken på de olika skalen!
Hur man joniserar en väteatom
Man kan tillföra så mycket energi till en väteatom, att elektronen förs bort helt och hållet från kärnan.
Den energi som krävs för att helt ta bort en elektron från kärnan, kallas joniseringsenergi.
Kvar blir nämligen bara en liten laddad partikel (protonen): En jon! (I det här fallet en vätejon.)
- Vätejonen: H+
Lite överkurs: Atomer med flera elektronerJu närmare en elektron är kärnan, desto lägre energi har den. Skalen K, L, M osv. är huvudnivåerna för energin.
|
Bohrs atommodell är ytterst användbar för väteatomen
För andra atomer, är den fortfarande mycket användbar.
Andra forskare, däribland Schrödinger och Heisenberg, har förfinat Bohrs atommodell.
- Detta är dock mycket komplicerade modeller, som inte ryms inom ramen för gymnasiekursen i kemi.
Dock; Heisenbergs osäkerhetsprincip
”Man kan inte studera naturen utan att påverka den.”
Därför kan man inte bestämma både position och riktning (hastighet) för en elektron.
Däremot kan man bestämma hur sannolikt det är att elektronen befinner sig på ett visst ställe. (Detta får intressanta konsekvenser...)
Detta gör att vi ofta talar om ”skalen” som ”elektronmoln” eller ”elektronhöljet”.