3HV – Bouwstenen van stoffen

Periodiek Systeem der Elementen

We hebben op aarde allerlei verschillende soorten elementen. Deze zijn in de loop van verschillende jaren ontdekt en er worden zo nu en dan nog steeds nieuwe elementen ontdekt. Elementen worden ook wel atomen genoemd. Je kunt dus ook zeggen dat het systeem “Het periodiek systeem der Atomen” heet.

Over de opbouw van het periodiek systeem is goed nagedacht. In dit onderdeel lichten we de opbouw van het systeem dan ook verder toe. Daarnaast ga je enkele symbolen van atomen leren, welke het meest voorkomen in verschillende stoffen.

Groepen & perioden

Het periodiek systeem is niets anders dan een grote tabel. Een tabel heeft kolommen en rijen. Een kolom van het periodiek systeem heet een groep en een rij wordt een periode genoemd. Het systeem zit als volgt in elkaar:

  • De atomen in het periodiek systeem zijn van links naar rechts, en van boven naar beneden gesorteerd op atoomnummer. Links bovenin vind je het atoom met nummer 1 (waterstof). En rechtsonderin vind je het atoom met nummer 118 (Ununoctium).
  • Atomen in dezelfde groep (kolom) hebben overeenkomstige stofeigenschappen. Zo zullen de atomen in de laatste groep (groep 18) niet reageren met andere atomen en zijn de atomen in de eerste groep (groep 1) zeer reactief met water.
  • Atomen in dezelfde periode (rij) worden van links naar rechts steeds groter en zwaarder. Ook wordt de elektronenconfiguratie steeds groter.
Metalen & niet-metalen

In het periodiek systeem zie je ook aan de rechterkant een trapvormige, zwarte, dikke lijn. Deze lijn is een scheidingslijn tussen de metalen (aan de linkerkant) en de niet-metalen (aan de rechterkant). Metalen hebben een aantal stofeigenschappen die elk metaal heeft. Dit zijn:

  • Metalen geleiden elektrische stroom;
  • Metalen geleiden warmte;
  • Metalen zijn vast bij kamertemperatuur;
  • Metalen glimmen van zichzelf of na polijsten.

De stroomgeleiding vindt zowel in vaste als in vloeibare toestand plaats. Dus met elektrische stroom kan je op relatief eenvoudige wijze onderzoeken of een stof een metaal is of niet. Er is soms een niet-metaal die je op het verkeerde been kan zetten. Een voorbeeld daarvan is grafiet (koolstof). In vaste toestand geleid het wel elektrische stroom, maar in vloeibare fase niet. Dus is het een niet-metaal, want een metaal geleid zowel in vaste en vloeibare fase elektrische stroom. Let hier dus goed op!

Een andere uitzondering die je goed moet onthouden, is dat waterstof ook een niet-metaal is, ook al staat het atoom helemaal aan de linkerkant in het periodiek systeem. Deze moet je ook goed onthouden.

Atomen en hun symbolen

Volgens het atoommodel van Dalton zijn moleculen opgebouwd uit atomen. Atomen zijn bouwstenen die niet kapot te maken zijn. Elk atoom heeft ook een afkorting, een zogenaamd symbool. Je hoeft niet van alle ruim 110 atomen de bijbehorende symbolen te kennen uit je hoofd. Maar het is wel belangrijk dat je de meest voorkomende atomen met hun symbolen kent. Daarom kan je onderstaande lijst gebruiken om uit je hoofd te leren.

De meest voorkomende atomen met hun symbolen.
De meest voorkomende atomen met hun symbolen.

Het gebruik van hoofdletters en kleine letters is in de natuurwetenschappen heel erg belangrijk. Zo ook bij de symbolen van de atomen. Elk symbool begint met een hoofdletter. Kijk maar eens naar de lijst hierboven. Wat je dan ook kan opvallen is dat er symbolen zijn met 1 letter (een hoofdletter) en symbolen met 2 letters (een hoofdletter gevolgd door een kleine letter). Dat verschil is erg belangrijk en moet je ook goed kennen.

Goed
Mg = Magnesium

Fout
MG = geen atoomsoort
mg = geen atoomsoort

Het Periodiek Systeem Lied
Een geinig liedje over het Periodiek Systeem der Elementen, waarmee je de volgorde van de atomen uit je hoofd kunt leren.

Atoommodel

Atomen kunnen we met het blote oog niet zien. Ook met een microscoop is het niet echt te doen om een atoom te bekijken. Atomen zijn dus heel kleine, abstracte deeltjes. Er zijn enkele onderzoekers geweest die onderzoek gedaan hebben naar verschillende atomen en hier een model van gemaakt hebben. Een model is een sterk vereenvoudigde, schematische weergave van de werkelijkheid.

De opbouw van een atoom

Een atoom is een deeltje dat een kenmerkende structuur heeft. Een atoom bestaat hoofdzakelijk uit een kern en een elektronenwolk. In zowel de kern als in de elektronenwolk zitten nog weer kleinere deeltjes die zorgen voor de eigenschappen van een bepaald atoom.

In de elektronenwolk zitten deeltjes die elektronen worden genoemd. Deze deeltjes zijn continu in beweging. Ze bewegen zich in willekeurige richting in een baan om de kern van een atoom. De elektronen zijn allemaal een klein beetje negatief geladen.

In de kern van een atoom zitten ook twee soorten deeltjes: de protonen en neutronen. De protonen zijn deeltjes die op een vaste plek in de kern zitten. Deze deeltjes zorgen grotendeels voor de massa van een atoom. De protonen zijn allemaal een klein beetje positief geladen. De neutronen, zijn net als de protonen, deeltjes die een vaste plaats in de kern van een atoom hebben. Ook deze deeltjes zorgen voor de massa van een atoom. Het verschil tussen protonen en neutronen, is dat neutronen geen lading hebben. Neutronen zijn dus niet een beetje positief geladen, maar ook niet een beetje negatief geladen.

Het aantal protonen, neutronen en elektronen in een atoom kan bepaald worden aan de hand van de volgende twee afspraken:

  1. Het aantal protonen en elektronen is gelijk aan het atoomnummer
  2. Het aantal neutronen die aanwezig zijn in de kern van een atoom zijn het verschil tussen het aantal protonen en het massagetal van een atoom. Dus: aantal neutronen = massagetal – atoomnummer.
Atoomnummer & massagetal