Hoe maak je een 3D-model van een atoom

Een atoom, zoals je misschien hebt gehoord, wordt vaak het kleinste gewone bestanddeel van materie genoemd dat bestaat. Atomen bestaan ​​uit afzonderlijke componenten (waarvan sommige hun eigen subatomaire componenten bevatten), maar een atoom, dat ongeveer 1 × 10 is^-10 m breed, is het kleinste deeltje dat de individuele eigenschappen van een groter geheel behoudt.

De geschatte basisvormen van atomen zijn bekend, met de protonen en neutronen samengeklonterd in een bal in de kern en de veel kleinere elektronen die over een relatief grote afstand van het kleine (ongeveer 1 × 10⁻¹⁵ m breed) kern. Hiermee kunt u driedimensionale of '3D'-modellen van atomen maken in de klas of thuis.

Individuele atoomtypes worden elementen, en elk element heeft een naam, bijvoorbeeld waterstof, rubidium of neon. Deze genoemde elementen zijn genummerd van één tot en met 118 in het periodiek systeem der elementen. Deze atoomnummers komen overeen met het aantal protonen en elektronen, evenals het geschatte gemiddelde aantal neutronen in elk element.

U kunt een schatting krijgen van het aantal neutronen voor een element door het atoomnummer af te trekken van de atoommassa, die in de meeste periodieke tabellen in het midden van de elementvakken wordt vermeld. Terwijl protonen en neutronen in de orde van slechts 10. zijn⁻²⁷ kg, is een elektron zo'n 2.000 keer minder zwaar.

De positief geladen protonen en neutrale neutronen bevinden zich op een aanzienlijke afstand van de veel kleinere, negatief geladen elektronen, ongeveer zoals planeten in het zonnestelsel, behalve dat de positie van een elektron op geen enkel moment precies bekend kan zijn, alleen een bepaalde waarschijnlijkheid. Voor 3D-atoommodeldoeleinden moet u een atoom echter beschouwen als een klein systeem van een centraal astronomisch lichaam en zijn satellieten.

Gelukkig heb je geen luxe uitrusting nodig, maar het moet visueel opvallend zijn. Elk type rubber of soortgelijke ballen zal werken; het is handig als deze in verschillende kleuren komen, en het is handig als je erop kunt schrijven met een magische stift (en nog beter als je de inkt later gemakkelijk kunt wissen).

Uit het periodiek systeem heeft O een atoomnummer van 8 en een atoommassa van zeer dicht bij 16,0. Een 3D zuurstofatoommodel of model foto zou dus acht protonen en acht neutronen in de kern laten zien en acht elektronen ergens buiten de kern. De protonen en neutronen konden ballen zijn die alleen door hun kleur konden worden onderscheiden; de elektronen worden in dit schema het best weergegeven door veel kleinere ballen.

Argon atoom 3D-model: Uit de tabel der elementen heeft argon (Ar) een atoomnummer van 18 en een atoommassa van 39,95. Dit betekent dat kan worden aangenomen dat een typisch argonatoom ongeveer 40 − 18 = 22 neutronen heeft bij zijn 18 protonen.

• De verschillende manifestaties van hetzelfde atoom die alleen in neutronenaantal variëren, worden genoemd isotopen. Het proton-plus-neutronengetal van een bepaalde isotoop wordt gegeven met een superscript links naast het elementsymbool.

Dit atoom kan daarom worden voorgesteld door 18 protonenballen (pinkt) en 22 neutronenballen (neeavy) in een bolvormige cluster, met een ring van 18 gelijkmatig verdeelde elektronenballen (of knikkers) die deze kern omringen. In werkelijkheid zouden de elektronen de kern omringen in een "wolk", niet een vlakke ring zoals het zonnestelsel, en zouden ruwe geometrische vormen aannemen in overeenstemming met hun energieniveaus of schillen.

Calciumatoommodel: Calcium heeft twee protonen meer en dus twee elektronen meer dan argon, dus je kunt het gemakkelijk bouwen op een "basis" van een argonatoom. Het is echter nuttig om iets te weten over valentie-elektronen om te begrijpen waarom de twee nieuwe elektronen beide verder van de kern afstaan ​​dan de elektronen in argon.

Dit komt omdat argon een edelgas is, wat betekent dat de buitenste elektronenschil gevuld is. De meest rechtse positie op het periodiek systeem geeft dit aan. Calcium, in kolom 2 van de tabel heeft twee valentie-elektronen. Dit onderwerp gaat echter verder dan de reikwijdte van atom-projectideeën voor school.