KE1: Kemiaa kaikkialla

Atomi ja alkuaineet

Tehtävä 9: Piirrä atomimalli.

Atomi ja sen rakenneosat

• Atomi koostuu elektroniverhosta ja ytimestä (tämä on yksinkertaistettu kuva todellisuudesta)
• Nykyään tunnetaan lukuisia alkeishiukkasia, joista mm. protonit ja neutronit koostuvat

Atomimallin historiaa

• Atomin käsitteen otti käyttöön John Dalton
• Joseph Thomson löysi elektronin – atomi on sähköisesti neutraali, koostuu kuitenkin + ja - merkkisesti varautuneista hiukkasista. (rusinapullamalliksi)
• Ernest Rutherford päätteli sirontakokeen jälkeen ytimen muodostavan valtaosan atomin massasta
• Niels Bohr ehdotti, että elektronit kiertävät ydintä ellipsin muotoisilla kiertoradoilla eri energiatasoilla
• James Chadwick päätteli, että atomin ydin koostuu positiivisesta varatuista protoneista ja varauksettomista neutroneista
• Kvanttimekaanisen atomimallin mukaan elektronit eivät kierrä ydintä radoilla vaan muodostavat elektronipilven

c) Tutkikaa oman ja muiden ryhmien piirtämiä atomimalleja.

Verratkaa tuotoksia historian aikana vallinneisiin atomimalleihin. Mitä atomimallia kukin tuotoksista muistuttaa?

Miten voisitte parantaa omaa atomimallianne?

Tehtävä 9: Piirrä atomimalli.

Elektronien energiatasot

• Nykyaikainen tapa merkitä elektronit ja niiden keskinäiset energiaero (tasot)

Kts. ptable.com 

Kvanttimekaaninen atomimalli

• Perustuu orbitaaliteoriaan
  • Orbitaaliteoria tarkastelee elektronin kokonaisenergiaa todennäköisyyslaskennan avulla.
  • Orbitaalit kuvaavat kolmiulotteisesti niitä alueita, joissa eri energiatason elektronit tietyllä todennäköisyydellä sijaitsevat.
  • laskennallinen malli
  • Orbitaaleja ei voida kokeellisesti havaita, mutta sen sijaan voidaan mitata elektronitihentymiä atomin ytimen ympäristössä.

Alkuaineiden jaksollinen järjestelmä

Isotoopit ja atomimassa

Atomimassa-yksikkö

On sovittu, että hiili-12-isotoopin massa on tasan 12 u eli 12 atomimassayksikköä.

Alkuaineet luonnossa ovat isotooppiseoksia:

Hiilen atomimassa on 12,01 u ja vedyn 1,008 u

Kemiallinen merkki

• protonit: järjestysluku
  • sama alkuaine, sama järjestysluku
• elektronit: järjestysluku
  • atomi kokonaisuutena varaukseton
• neutronit: massaluku − järjestysluku
  • isotoopit: sama järjestysluku, eri massaluvut

A9

Jaksollinen järjestelmä

Ryhmätehtävä 3: Jaksolliseen järjestelmään tutustuminen

Tehtävään pääset tästä.

Jaksollinen järjestelmä

• Jaksollisessa järjestelmässä alkuaineet on järjestetty alkuaineen atomin protonien lukumäärän mukaan. Tätä lukumäärää sanotaan alkuaineen järjestysluvuksi.
• Kemiallisesti samoin käyttäytyvät alkuaineet on sijoitettu samaan ryhmään (sarake). Uloimmalla elektronikuorella olevien elektronien lukumäärä vaikuttaa aineen kemiallisiin ominaisuuksiin.

Jaksolliset ominaisuudet

• Jaksollisessa järjestelmässä samassa ryhmässä olevilla alkuaineilla on sama määrä ulkoelektroneja
• Jakso määrittelee elektronikuorien määrän
• Atomin koko kasvaa siirryttäessä ryhmässä alaspäin, atomin koko pienenee siirryttäessä jaksossa vasemmalta oikealle (ytimen varaus kasvaa!)

• Kyky vastaanottaa elektroneja kasvaa jaksossa vasemmalta oikealle (ei koske jalokaasuja)

JAKSO

Tehtävä 12: Ryhmä- ja jakso-ominaisuudet

Selitä, mitä yhteistä on

a) 2. ryhmän alkuaineiden elektronirakenteissa

b) 3. jakson alkuaineiden elektronirakenteissa

Tehtävä 11: Alkuaineiden elektronirakenteet

Alkuaineatomien X, Y ja Z elektronirakenteet ovat:

X: 2, 8, 8

Y: 2, 8, 2

Z: 2, 8, 7

Päättele, mikä aineista on

a) halogeeni, b) maa-alkalimetalli, c) jalokaasu. Nimeä kukin alkuaineatomi ja etsi sen kemiallinen merkki.

Voit halutessasi testata osaamistasi muilla Atomi ja alkuaine -osion A-tehtävillä tai harjoitella lisää B-, C- tai D-tehtävillä.

Kun koet osaavasi, siirry osioon Kemialliset sidokset.