Kemiskolan - gratis kurs och test på nätet

Atomens historia

Ordet atom kommer av det grekiska ordet atomos som betyder odelbar. En riktning inom den grekiska filosofin, ca 400 f Kr, kallas atomism och anhängarna av denna riktning, varav Demokritos kanske är den mest kända, kallas atomister. De hävdade att allt var uppbyggt av små odelbara atomer. Även själen var uppbyggd av atomer. Själarnas atomer var glatta och inte tröga så som de materiella atomerna. Det finns inte mycket gemensamt mellan atomisternas atomer och den moderna vetenskapens atomer. Att ordet kommit att användas i den moderna vetenskapen beror förmodligen på att man vid formuleringen av den moderna atomteorin verkligen trodde att man funnit de odelbara atomerna.

Grunden för den moderna atomteorin lades när vågen började användas som analysinstrument inom kemin. På 1700-talet kunde fransmannen Lavoisier formulera lagen om massans konstans vilken innebär att de reagerande ämnenas massa alltid är lika stor som de bildade ämnenas massa, då en kemisk reaktion sker. Hans landsman Proust formulerade något senare lagen om de konstanta viktsproportionerna som innebär att ett ämne alltid innehåller grundämnen i samma viktsproportion. Som exempel kan nämnas vatten som alltid innehåller grundämnena väte och syre i viktsproportionerna 1:8 d v s syrets massa är alltid åtta gånger så stor som vätets. Detta gäller oavsett varifrån vattnet kommer. Ett grundämne är ett ämne som inte kan delas upp i andra ämnen.

Engelsmannen John Dalton lade grunden för den moderna atomläran med odelbara atomer. Att vatten alltid innehöll väte och syre i massförhållandet 1:8 förklarade han med att syreatomen var åtta gånger så tung som väteatomen och att vatten bestod av en syreatom och en väteatom som var bundna till varandra med kemisk bindning. Nu vet vi att vatten H₂O består av två väteatomer, H, och en syreatom, O, och därför måste syreatomen vara 16 gånger så tung som väteatomen så att massförhållandet blir 1:8. Dalton föreslog också att ett grundämne definieras som ett ämne som innehåller atomer vilka alla är av lika slag.

Atombeteckningar så som H och O i vatten infördes av den svenske kemisten Berzelius. Han föreslog att de olika atomerna betecknas med första bokstaven i grundämnets namn t ex för kol, C, efter carbon och för syre, O, efter oxygen. Det ska alltid vara en versal. Om namnet på mer än ett grundämne börjar med samma bokstav får man lägga till en eller flera gemena bokstäver för att skilja dem åt. Så betecknas t ex kobolt, Co, och inte CO som betyder en förening mellan kol och syre, kolmonoxid.

Att atomen inte är odelbar förstod man då flera elementarpartiklar upptäcktes. Engelsmannen Thomson föreslog en atommodell ("plumpuddingmodellen") med elektroner i atomen på liknande sätt som russinen i plumpudding. Hans landsman Rutherford föreslog en atommodell med atomkärna och elektroner och dansken Niels Bohr föreslog en atommodell där atomen har en atomkärna och elektroner i elektronbanor eller elektronskal.

Den moderna atommodellen bygger på lösningar till Schrödingerekvationen som fått namn efter sin upphovsman. Vi har nu vad som kallas en kvantmekanisk atommodell med elektroner som rör sig slumpmässigt inom vissa områden så kallade "moln" i atomen. I atomen finns också en kärna som innehåller två slags elementarpartiklar, protoner med positiv laddning och neutroner som saknar laddning. Elektronerna som finns i elekronmolnen har negativ laddning. De elektriska laddningarna hos elektron och proton är lika stora fast av olika tecken. Protonens laddning är positiv och elektronens laddning är negativ. Storleken av laddningen hos en proton kallas elementarladdningen och är den minsta elektriska laddning som kan förekomma.

Vi kan sammanfatta atomens uppbyggnad på följande sätt.

Eftersom det inte finns så många olika atomer har man infört ett atomnummer som är det samma som antalet protoner i atomkärnan. Med atomnumret kan vi definiera grundämne som ett ämne där alla atomer har samma atomnummer. För varje atom har man också infört ett masstal som är summan av antalet nukleoner (protoner och neutroner) i kärnan. Ett grundämnes atomer kan innehålla olika antal neutroner i atomkärnan. De olika atomerna kallas då isotoper. Isotoper definierar vi som atomer med samma atomnummer men med olika masstal t ex: ²H deuterium, tungt väte och ¹H protium, vanligt väte. Med atombeteckningar efter Berzelius förslag samt atomnummer och masstal skrivs en atom enligt följande:

t ex

som kallas kol-12 (uttalas kol tolv) och har atomnumret 6 och masstalet 12. Vi kan räkna ut att denna isotop av grundämnet kol har 6 neutroner i atomkärnan. Det finns en isotop av kol som har 7 neutroner i kärnan och en annan isotop med 8 neutroner i kärnan. De kallas kol-13 respektive kol-14.

Denna sida finns på Kemiskolan på Chemistry for Free (www.chem4free.info)