ATOOMNUMMER: REPRESENTATIE, ELEKTRONENCONFIGURATIE, VOORBEELD - FYSIEK - 2025

Het atoomnummer van een chemisch element geeft het aantal protonen aan dat zich in de atoomkern van dat element bevindt. In het geval dat het een neutraal atoom was, dan zal het atoomnummer samenvallen met het aantal elektronen van dat element.

Zoals bekend bestaat de atoomkern uit protonen en neutronen. Protonen hebben een positieve lading en hun waarde valt samen met de absolute waarde van de negatieve lading van het elektron, die 1,6 x ^10-19 coulomb is in internationale systeemeenheden.

Figuur 1. Schematische voorstelling van een helium (He) atoom. Het aantal protonen is het atoomnummer. Het aantal neutronen plus het aantal protonen is het massagetal. Bron: Wikimedia Commons.

Omdat het deeltjes van de atoomkern zijn, staan ​​protonen en neutronen bekend als nucleonen. Het zijn deze deeltjes die praktisch de massa van het atoom bepalen, aangezien de nucleonen ongeveer tweeduizend keer zo zwaar zijn als de elektronen van het atoom. Om deze reden wordt het aantal nucleonen in een atoom het massagetal genoemd.

Het atoomnummer is echter het nummer dat de chemische affiniteit van de atoomelementen bepaalt, omdat dit aantal in neutrale atomen samenvalt met het aantal elektronen.

Atoomnummervertegenwoordiging

In het periodiek systeem wordt het symbool X van een chemisch element linksonder vergezeld van het getal Z, dat het atoomnummer van dat element vertegenwoordigt, terwijl linksboven in het chemische symbool van het element het massagetal wordt aangegeven NAAR.

De volgende afbeelding toont deze notatie:

Figuur 2. Atoomnummer Z van scheikundig element X en massagetal A van scheikundig element X, volgens de conventie die wordt gebruikt in het periodiek systeem. Bron: Wikimedia Commons.

En dan toont tabel 1 enkele voorbeelden van chemische elementen met hun respectieve notatie en atoom- en massagetallen:

tafel 1

Element	Notatie	Atoomnummer Z	Massa nummer A
Waterstof	1 1 H	een	een
Koolstof	12 6 C	6	12
Zuurstof	16 8 O	8	16
Uranium	238 92 U	92	238

Atoomnummer en volgorde van elementen in het periodiek systeem

Het periodiek systeem van chemische elementen maakt de opeenvolgende rangschikking en in oplopende volgorde van de elementen mogelijk, volgens de waarde van hun atoomnummer.

Er zijn er tenminste 118 bekend, beginnend met waterstof tot het bereiken van element 118 dat oganeson is - voorheen ununoctium genoemd -, waarvan het chemische symbool Og is en het massagetal 294.

De eerste 10 chemische elementen met oplopende volgorde in atoomnummer zijn veel bekender. Zo hebben we bijvoorbeeld de bekendste:

1. Waterstof, H
2. Helium, He
3. Lithium, Li
4. Beryllium, Be
5. Borium, B
6. Koolstof, C
7. Stikstof, N
8. Zuurstof, O
9. Fluor, F.
10. Neon, Ne

Figuur 3. Vereenvoudigd periodiek systeem met de symbolen van de chemische elementen en hun atoomnummer. Bron: Pixabay.

Elektronische configuratie

Het atoomnummer geeft het aantal protonen aan in de atoomkern van een chemisch element en elk proton heeft, zoals gezegd, een elementaire positieve lading van 1.602 x ^10-19 C.

Als het atoom neutraal is, dan moet het aantal elektronen met een elementaire negatieve lading van -1,602 x 10 ^-19 C gelijk zijn aan het atoomnummer. Dus als je de numerieke positie van een chemisch element in het periodiek systeem kent, is ook het aantal elektronen bekend.

In het atoom bezetten deze elektronen gebieden die orbitalen worden genoemd, die afhankelijk zijn van de energie en het impulsmoment van het elektron. Op hun beurt worden zowel de energie als het impulsmoment van de elektronen in het atoom gekwantiseerd. Dit betekent dat ze slechts enkele discrete waarden kunnen aannemen.

Nu worden de orbitalen gevuld met elektronen van lagere naar hogere energie, volgens bepaalde regels die de elektronische configuratie bepalen.

Op deze manier zorgt het aantal elektronen in de buitenste orbitalen of niveaus van een atoom voor de bindingen die het kan vormen met andere atomen om moleculen te vormen. Dit aantal is afhankelijk van de elektronenconfiguratie en het atoomnummer.

Kwantumgetallen

De energie van een elektron in het atoom wordt bepaald door zijn belangrijkste kwantumgetal n, dat gehele getallen 1, 2, 3 … kan aannemen.

Het impulsmoment van het elektron in het atoom wordt bepaald door het secundaire kwantumgetal l (letter ele) en de waarden zijn afhankelijk van n.

Voor n = 2 neemt het secundaire kwantumgetal bijvoorbeeld de waarden van 0 tot n-1, dat wil zeggen: 0 en 1. Evenzo geldt voor n = 1, het laagste energieniveau, het secundaire kwantumgetal l het heeft alleen de waarde 0 nodig.

Secundaire kwantumnummers 0, 1, 2, 3 worden afwisselend aangeduid met de letters s, p, d en f. De s orbitalen zijn bolvormig en de p-orbitalen zijn gelobd.

Er zijn nog twee kwantumnummers:

• Het magnetische kwantumgetal ml, dat de waarden van -l tot + l tot nul neemt.
• Het spinkwantumgetal s, dat alleen waarden + ½ en -½ aanneemt en een kenmerk is van het elektron.

Ten slotte is er het uitsluitingsprincipe van Pauli, dat stelt dat twee elektronen niet alle vier identieke kwantumgetallen kunnen hebben. Als gevolg van dit principe kan een orbitaal maximaal twee elektronen met tegengestelde spin hebben.

Elektronen configuratie diagram

Het elektronenconfiguratiediagram wordt gebruikt om de volgorde van het vullen van elektronen te bepalen van de orbitalen met de laagste energie tot de orbitalen met de hoogste energie, zodra het atoomnummer van een chemisch element bekend is. Figuur 4 toont dit diagram:

Figuur 4. Elektronische configuratie. Bron: Wikimedia Commons.

Het idee dat daar wordt geschetst, is het volgende: het eerste getal geeft het hoofdkwantumnummer aan, vervolgens geeft de letter het secundaire kwantumnummer aan en tenslotte geeft het superscriptnummer het maximale aantal elektronen aan dat mogelijk is in die baan.

Voorbeeld

Elektronische configuratie van koolstof en silicium

Zoals hierboven aangegeven, heeft koolstof atoomnummer 6, wat betekent dat het 6 elektronen heeft die als volgt zijn verdeeld: 1s2 2s2 2p2 . Silicium van zijn kant heeft atoomnummer 14 en zijn elektronen zijn op deze andere manier verdeeld: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 .

Beide elementen bevinden zich in dezelfde kolom van het periodiek systeem, omdat ze, hoewel ze verschillende atoomnummers hebben, dezelfde elektronische configuratie hebben in de buitenste orbitaal.

Referenties

1. Connor, N. Wat is Nucleon - Structuur van atoomkern - Definitie. Hersteld van: periodic-table.org.
2. Peoples Summit. Atoomnummer: wat is het, hoe wordt het weergegeven. Hersteld van: cumbrepuebloscop20.org
3. Lifeder. Wat is chemische periodiciteit? Hersteld van: lifeder.com
4. Wikipedia. Elektronische configuratie. Hersteld van: es.wikipedia.com
5. Wikipedia. Atoomnummer. Hersteld van: es.wikipedia.com