KERTAUS:
Atomi ja alkuaineet

Tehtävä 1: Piirrä atomimalli.

a) Muistele, millainen on atomi. Mallinna atomimalli piirtämällä ja palauta se kuvana tähän. Voit mallintaa mallin koneella tai paperille.

b) Vertaa piirtämääsi atomimallia muiden ryhmäläistesi atomimalleihin. Keskustelkaa malleista ja piirtäkää sitten keskustelun pohjalta atomimalli 2.0.

Atomi ja sen rakenneosat

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

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 1: Piirrä atomimalli.

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

Elektronien energiatasot

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

 

Kts. ptable.com 

Alkuaine

  • Alkuaineella tarkoitetaan atomia, jonka ytimessä on tietty määrä protoneja ja jota ei voida kemiallisella menetelmällä jakaa pienempiin osiin, eikä muuttaa toiseksi aineeksi.
  • Alkuaineella on erilaisia esiintymismuotoja, joita kutsutaan allotrooppisiksi muodoiksi, ilmiötä nimitetään allotropiaksi
    • Esim. hiilellä on useita alloprooppisia muotoja: grafeeni, grafiitti, timantti, fullereeni

Allotropia

  • Allotropia on alkuaineiden kyky esiintyä samassa paineessa ja lämpötilassa erilaisissa kemiallisissa muodoissa. Allotropia on seurausta saman alkuaineen atomien erilaisesta sitoutumisesta ja niiden muodostamasta kiderakenteesta
  • Hiili: grafeeni, grafiitti, timantti, fullereeni ja nanoputki.
  • Esimerkkejä allotroopeista
    • Happi: atomaarinen happi O; kaksiatominen O2, kolmiatominen sinertävä otsoni O3,  syvänpunainen neliatominen happi O4
    • Arseeni: keltainen neliatominen As4 ja yksiatomiset musta ja metallisen harmaa, pallomaisen molekyyli eli fulleriini
    • Fosfori: valkoinen neliatominen P4; punainen fosfori, musta fosfori P6,
    • Rikki: yksiatominen amorfinen rikki, kiteitä muodostava kahdeksanatominen S8, ja seitsemän- tai kaksitoista-atomiset S7 ja S12 jotka muodostavat rengasrakenteen.
    • Seleeni: punainen rengasrakenteinen kahdeksanatominen Se8, ja yksiatomiset ketjurakenteiset metallinen ja harmaa Se.

Punaisen fosforin rakenne

Mustan fosforin rakenne

Lähde: Wikipedia, kts. Laajemmin http://en.wikipedia.org/wiki/Allotropic

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

Tehtävä 2: Hiukkasten lukumäärä atomissa

Text

Hiukkasten lukumäärä atomissa

Text

Jaksollinen järjestelmä

Kerää kolmikko

Etsikää kullekin alkuaineelle kaksi ominaisuutta niin, että saatte muodostettua kaikista korteista kolmikkoja.

  • Käyttäkää apuna jaksollista järjestelmää.
  • Palauttakaa mieleen jaksolliseen järjestelmään liittyvät käsitteet.

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

R
YHMÄ

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.