Fagstoff

Atom

Atom er byggesteinar for andre stoff og dei minste mengdene av eit grunnstoff. Dei består av ein kjerne med proton og nøytron. Utanfor kjernen finn vi elektrona. For å forstå korleis atom er bygde opp, bruker vi forenkla modellar som skalmodellen og elektronskymodellen.

Atom – dei minste mengdene av eit grunnstoff

Alle stoffa i verda er bygde opp av atom, den minste mengda av eit grunnstoff. Atoma består av ein kjerne med proton og nøytron, og elektron som er rundt kjernen. Det er like mange positive proton som negative elektron i eit atom. Ladningane er like store, men motsette. Nøytrona er nøytrale. Atom har derfor inga ladning utover.

Atommodellar

For å lettare kunne forstå korleis atom er bygde opp og korleis dei reagerer med andre atom, bruker vi atommodellar. Det er særleg to modellar som er mykje brukte: Bohrs atommodell og elektronskymodellen.

Bohrs atommodell – elektron i banar

Det har blitt foreslått ulike modellar for atoma opp gjennom tidene. Ein av dei er Bohrs atommodell som den danske forskaren Niels Bohr la fram i 1913. Han såg for seg at negative elektron går i stor fart i bestemde banar rundt ein positivt ladd atomkjerne. I Bohrs atommodell blir desse banane kalla elektronskal. Elektron i same skal har omtrent like stor energi og omtrent den same gjennomsnittlege avstanden frå kjernen. I sentrum av atomet er kjernen med positive proton og nøytrale nøytron. Massen til proton og nøytron er nokså lik, og omtrent 2000 gonger større enn massen til elektronet.

To sirklar inni kvarandre med raude kuler med minus-teikn plasserte på linjene som utgjer sirklane. Inni den inste sirkelen sit kuler med og utan pluss-teikn saman som i ein drueklase. Illustrasjon. — I Bohrs atommodell tenker vi oss at elektrona går i banar rundt ein kjerne som består av proton og nøytron. Dei ulike banane representerer ulike energinivå.

Elektronskymodellen – elektron i fri rørsle

Bohrs skalmodell er lett å forstå, men måten han viser korleis elektrona går på, stemmer ikkje med verkelegheita. På dette punktet er elektronskymodellen betre. I elektronskymodellen vil vi vise at elektrona ikkje går i bestemde banar. Vi teiknar ei sky der det er mest sannsynleg at elektrona vil vere, i staden for dei faste banane som kjenneteiknar skalmodellen.

Farga sirkel omgitt av eit farga felt som blir meir og meir diffust jo lenger bort frå sirkelen ein kjem. Illustrasjon. — I elektronskymodellen viser vi området der elektrona er, som ein diffus sky. Jo mørkare farge, jo større sannsyn er det for at eit elektron er akkurat her.

Utviklinga av atommodellar

Begrensa bruk

Bilete: Shutterstock, NTB

Kulemodellen

Daltons atommodell henta inspirasjon frå den greske filosofen Demokrit som meinte atoma var udelelege og ikkje bestod av mindre partiklar. Dette stemmer ikkje med det vi veit i dag. Men Dalton hadde rett i at atoma frå eit bestemt grunnstoff var like og skilde seg frå atoma til andre grunnstoff.

Rosinbollemodellen

Thomson oppdaga elektrona i 1897, og han meinte dei var spreidde jamt utover eit positivt ladd atom, nesten som rosiner i ein rosinbolle.

Kjernemodellen

I 1913 oppdaga den New Zealandske fysikaren Rutherford at det var eit område midt i atomet som hadde positiv ladning: atomkjernen var skildra for første gong.

Skalmodellen

Bohrs bidrag til den vidare utviklinga av atommodellen var først og fremst skildringa av at elektron går i bestemde skal rundt atomkjernen. Avstanden frå kjernen til skala var fast og svarte til bestemde energinivå.

Elektronskymodellen

Schrödinger meinte at elektrona ikkje gjekk i faste banar, og han teikna elektrona rundt kjernen som ei sky. Dei mørkaste områda er der det er størst sannsyn for at elektrona oppheld seg ein bestemd augneblink. Elektronskymodellen blir rekna som den mest presise atommodellen vi har i dag.

Ion – atom med ladning

Atom er elektrisk nøytrale. Det vil seie at det er like mange negative elektron som det er positive proton i kjernen. Ladningane balanserer kvarandre/nullar ut kvarandre, og vi får ein nettoladning på null. Viss eit atom gir frå seg elektron, endar det opp med fleire proton enn elektron. Då får vi eit positivt ladd atom. Atom som har ein ladning, kallar vi ion. Atom som tek til seg elektron, blir negativt ladde ion.

To atommodellar der den eine har elleve elektron, og den andre har ti elektron. Kjernen i begge modellane har ein positiv ladning på elleve. Illustrasjon. — Viss eit natriumatom gir frå seg eit det einast elektronet det har i det ytste skalet, får vi eit natriumion. Fordi det er elleve positive proton i kjernen og ti negative elektron rundt kjernen, vil dette vere eit positivt ladd ion.

Isotopar – variantar av eit grunnstoff

Isotopar er atom med same talet på proton, men med ulikt tal på nøytron i kjernen. Isotopar av eit grunnstoff har dei same kjemiske eigenskapane. Derimot kan dei fysiske eigenskapane variere, og ein del isotopar er ustabile/radioaktive.

Tre atommodellar som har ulikt tal på grøne kuler, som illustrerer nøytron, i kjernen. Protium har ingen nøytron, deuterium har eitt og tritium har to. Illustrasjon. — Dei tre hydrogenisotopane har ulikt tal på nøytron i kjernen. Protium og deuterium er stabile isotopar, mens tritium er ustabil/radioaktiv. Kvifor er det slik, trur du?

Visste du at ...

Tungtvatn er vatn der det er meir av hydrogenisotopen deuterium enn det er i vanleg vatn. Deuterium er dobbelt så tungt som "vanleg" hydrogen, og dette vatnet har fått namnet tungtvatn. Tungtvatn er altså tyngre enn vanleg vatn.

Under andre verdskrigen var Norsk Hydros fabrikkar på Rjukan verdas einaste produsent av tungtvatn. Fordi ein antok at tungtvatn var nødvendig for å utvikle atomvåpen, blei det gjennomført ein sabotasjeaksjon mot fabrikken i 1943 for å hindre at tungtvatn blei frakta til Tyskland.

Seks fallskjermsoldatar i snøkamuflasje spaserer vekk med fallskjermen på ryggen. Filmplakat. — Sabotasjeaksjonen mot tungtvassproduksjonen ved Norsk Hydros fabrikkar på Rjukan har blitt dramatisert fleire gonger. I 2015 gjekk serien *Kampen om tungvatnet* på NRK.

Kjelder

Bohr model. (2023, 23. februar). I Wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/bohr_model

Compound Interest. (2016, 13. oktober). Atomic models. https://www.compoundchem.com/2016/10/13/atomicmodels/

Haraldsen, H. & Pedersen, B. (2019, 30. september). Tungtvann. I Store norske leksikon. https://snl.no/tungtvann

Holtebekk, T. Bjørnstad, T. & Linder, J. (2022, 10. juni). Isotop. I Store norske leksikon. http://snl.no/isotop

Markali, J. Fjellvåg, H. TjernshaugenFjellvåg, H. Tjernshaugen & Eeg, J. O. (2022, 27. juli). Atom. I Store norske leksikon. http://snl.no/atom

Rutherford model. (2023, 18. februar). I Wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/rutherford_model

Tungtvannsaksjonen. (2022, 29. august). I Wikipedia https://no.wikipedia.org/wiki/tungtvannsaksjonen

Relatert innhald

Kva er kjemiske bindingar?

Bindingar er tiltrekkande krefter som kan verke mellom atom og ion og mellom molekyl.

Kampen om tungtvannet

TV-serie om sabotasjeaksjonane mot anlegget til Norsk Hydro under andre verdskrigen.

CC BY-SASkrive av Thomas Bedin.

Sist fagleg oppdatert 10.03.2023