Hoofdstuk 4: Elektronenconfiguratie en structuur van Atomen PDF

HOOFDSTUK 4 DE ELEKTRONENCONFIGURATIE EN STRUCTUUR VAN ATOMEN 4.1. Inleiding Het atoom is de basisbouwsteen van de materie vermits al haar structuureenheden samengesteld zijn uit verzamelingen van atomen. De atomen zijn de kleinste ondeelbare structuureenheden van de...

HOOFDSTUK 4 DE ELEKTRONENCONFIGURATIE EN STRUCTUUR VAN ATOMEN 4.1. Inleiding Het atoom is de basisbouwsteen van de materie vermits al haar structuureenheden samengesteld zijn uit verzamelingen van atomen. De atomen zijn de kleinste ondeelbare structuureenheden van de materie in chemische reacties. Het atoom is een structuureenheid met bolvormige symmetrie, die uit een kern omringd door een elektronenwolk bestaat. De kern bezit een positieve elektrische lading, die elektrisch gecompenseerd wordt door de negatief geladen elektronenwolk, zodat een atoom per definitie altijd elektrisch ongeladen is. In chemische reacties is de atoomkern ondeelbaar. De elektronenwolk ondergaat wel wijzigingen tijdens een chemische reactie, zij het slechts aan de rand ervan, d.w.z. slechts de zogenaamde valentie-elektronen worden herverdeeld tussen atomen tijdens de chemische reactie. De stelling dat atomen ondeelbaar zijn tijdens chemische reacties wordt dus hierdoor enigszins genuanceerd. Slechts heel weinig chemische stoffen bestaan onder standaardvoorwaarden van 25 ºC en 1 Atm druk uit vrije atomen. Behalve dan bij edelgassen (volledig vrije atomen) of kwik (atomen aan elkaar gehouden door zwakke London krachten waar dit wel het geval is, zijn de structuureenheden van zuivere elementen doorgaans samengesteld uit moleculen met een beperkt aantal aan elkaar gebonden atomen, b.v. zuurstofgas (O2), ozon (O3), stikstofgas (N2), rhombisch zwavel (S8) of rode fosfor (P4). Vrije atomen kunnen bekomen worden in de gasfase door moleculen op te breken met een hoge energie inbreng, b.v. door elektrische ontlading of met  Hoofdstuk 4 : Elektronenconfiguratie en structuur van atomen – pagina 2 van 58 warmte inbreng bij temperaturen van meerdere honderden of zelfs boven de duizend graden. Deze hoge atomiseringenergie is nodig om de chemische bindingen die de atomen in moleculen aan elkaar samenhouden open te breken, wat aantoont dat de materie zich doorgaans in een stabielere toestand bevindt onder de vorm van moleculen. Chemische bindingen bestaan uit elektronenparen afkomstig van de valentie-elektronen van de atomen. Om te begrijpen hoe chemische bindingen ontstaan, en hoe hun stabiliserend effect werkt, dient eerst de elektronenconfiguratie van vrije atomen begrepen te worden. Dit wordt het onderwerp van voorliggend hoofdstuk.  Hoofdstuk 4 : Elektronenconfiguratie en structuur van atomen – pagina 3 van 58 4.2. Ionisatie-energie van atomen De ionisatie-energie van een atoom of ion is de minimum energie nodig om een elektron uit de grondtoestand (stabielste toestand) van het atoom of ion, geïsoleerd in de gasfase, tot oneindig hoge afstand uit te stoten. De ionisatie-energie van atomen levert informatie over hoe de elektronen verdeeld zijn rond de kern van een atoom. Deze elektronenverdeling staat bekend in de chemie als elektronenconfiguratie. Eerste ionisatie-energie: A(g) A+(g) + e− Ureactie = I1 Tweede ionisatie-energie: A+(g) A2+(g) + e− Ureactie = I2 Zo kan de ionisatie-energie verder blijven gedefinieerd worden zolang elektronen beschikbaar blijven om uitgestoten te worden. Men verwacht en vindt ook I1 < I2 < I3 < I4