Hei, velkommen til film om delkapittel 1-2 i boka Kjemi av Askehøy. Det der er hentet av hva vi skal gjennomgå, og i dette delkapittlet skal vi snakke om atomer. Et atom består av protoner, neutroner og elektroner.
Det er liksom grunnpartikkel oppbygging av atomet. Protonene kan vi kalle for P, og den er positivt ladd. Neutronene, som dere hører av navnet, er de nøytrale, altså har hverken positiv eller negativ ladning.
Og elektronene er negativt ladde, og vi kaller dem for E-. Kjernen av atomet består av protonene og neutronene til sammen. Disse kalles da kjernepartikler, eller nukleoner. og elektronene svever rundt kjernen et stykke utenfor.
For å få et inntrykk av størrelsen på dette, så har vi en sammenligning. Dersom kjernen av atomet har størrelsen av en golfball, så vil elektronene befinne seg innenfor et område i dekket av banen og tribunanlegget. Og størrelsen på elektroner vil være omtrent som en knappenålsode. Så i bunnegrunn, et atom består nesten ikke av noen ting.
Antall protoner i kjernen er det som avgjør hvilket grunnstoff vi har, og det gir også atomnummeret til grunnstoffet. Og i et nøytralt atom vil antall elektroner og antall protoner være helt like. Dersom vi har ulikt antall elektroner og protoner, altså protonene er jo inne i kjernen sammen med nøytronene, elektronene sverver et stykke utenfor kjernen. Og hvis vi har flere elektroner som er negativt glad enn vi har protoner, så vil dette bli et negativt glad ion.
Og hvis vi har færre elektroner enn vi har protoner, så får vi et positivt ion. Og elektroner, de som sverver utenfor kjernen, bestemmer i veldig stor grad hva slags binding man får mellom atomer og stoffer, og dermed også hvilke egenskaper stoffene har. Et grunnstoff har altså alltid et bestemt antall protoner. Antall nøytroner i kjernen kan variere.
Da kan vi få flere varianter av et grunnstoff, og en annen variant av et grunnstoff som har annet antall nøytroner, kalles det for en isotop. Protontallet må være det samme for å være samme grunnstoff. Hvis vi endrer på antall protoner, så får vi et annet grunnstoff.
Så på ett grunnstoff er antall protoner låst, men Hvis vi har to atomer av samme grunnstoff, som har forskjellige antall neutroner, så er det isotoper. Så isotoper er egentlig bare et litt fancy navn for en variant. I det store norske leksikon står det at et grunnstoff kan forekomme i ulike varianter.
Vi kaller disse variantene isotoper av grunnstoffet. Forskjellige isotoper av et grunnstoff har atomkjerner, som er sammensatt av samme antall protoner med en ulike antall nøytroner. De har derfor samme atomnummer med forskjellige massetall. Det er på en måte den store norske leksikonsintene definisjonen av en isotop. Antall kjernepartikler til sammen, altså disse protonene og disse nøytronene, kalles til samme nukleontall.
For å komme med et par eksempler, så ser vi først på isotopen av hydrogen. Den aller vanligste hydrogenvarianten, eller isotopen, har ett proton i kjernen og ingen nøytroner. Det er ett proton og ett elektron, og da har det på en måte navnet protium.
Det er den som kalles normalt hydrogen. Men så er det noen, noen, noen ytterst få hydrogenatomer som har ett nøytron også. Da har du både et proton og et nøytron, og et elektron.
Den kalles for deuterium. Det er fortsatt et hydrogenatom, men det er en isotopahydrogen som kalles deuterium. Denne er altså dobbelt så tung som proteum. uten neutroner. Og noen yderst yderst få av hydrogenatomene har to neutroner.
Og jeg sa tre ganger så tung som proteum. Og den kalles for tritium. Karbon har også flere forskjellige isotoper.
Den vanlige isotopen, den det finnes mest av, den har seks protoner fordi karbon er atom nummer seks, har atom nummer seks. Og det er også seks nøytroner. Vi ser nøytronene er farget blått her, og protonene er farget rød-lilla. Seks av hver, det er den vanligste isotopen. Siden den da har 12 i nukleontall, så kalles den her for karbon-12.
Så har vi nå en variant som har ett ekstra nøytron. I denne figuren har de plassert en der isj. Da har vi 1, 2, 3, 4, 5, 6 protoner, og vi har 7 neutroner.
Tilsammen 13 kjernepartikler. Denne varianten, denne isotopen, kalles for karbon-13. Og så har vi også en versjon som har 14 kjernepartikler.
Karbon-14, det er altså 6 protoner og 8 neutroner. Så alle disse her finnes naturlig i karbon, hvis vi plukker ut et visst antall. karbonatomer.
Så vil en fast prosentandel være karbon 13, en fast prosentandel vil være karbon 14, og en fast prosentandel vil være karbon 12. Atomer er veldig små, og vi klarer jo ikke å se dem. Så derfor lager vi modeller for å prøve å forklare hvordan atomene er bygd opp, og hvordan egenskapene deres blir. Og en modell, det er bare en forenkling av virkeligheten. Det er for å gjøre det lettere å forstå virkeligheten.
Men den forteller ikke hele sannheten. En modell kan være vellegnet til å forklare nakka, men ikke alt. Og derfor så trenger vi ofte flere modeller. En modell for å beskrive en ting, og en annen modell for å beskrive noe annet.
Her har vi et eksempel på en modell. Dette her er busskartet over Bodø, som det så ut våren i 2021. Dette er jo busskartet. Vi forteller informasjonen vi trenger. Vi ser hvilke stoppene det er.
Vi ser at det er City Nord. Vi ser hvor alle stoppene er. Men den forteller jo ikke hele sannheten. Den viser jo ikke hvor langt det er mellom stoppene.
Den viser ikke hvor langt det er ute i Tverrlandet, og den viser ikke hvordan formen på byen bodde bygd opp. Den viser heller ingenting om bakka, oppover bakka, nedover bakka, og svinga, ja, litt svinga i det kanskje. Så det er en modell som forklarer, viser navkant ting, men ikke alt.
Ja, vi har... Egne modeller for molekyler. Da har vi tre typer.
Disse modellene er for å prøve å forklare hvordan molekylene ser ut i tre dimensjoner. Den vanligste er kulepinnemodell. Da har vi et molekylbyggesett, som vi kan leke oss med på kjemien, som lager bindingene mellom atomene og viser hvordan de er.
Så får du en viss grad hvilken vinkel det er mellom atomene. Så har vi det som kalles for kulemodellen. Den viser på en måte hele elektronskyen rundt hvert enkelt atom. Så den viser også hvor de her elektronskyene overlapper hverandre, altså hvor de her bindingene er, hvordan de dannes på en måte.
Og den siste modellen kaller vi for pinnemodellen. Den er jo... Mer bare for å se litt mer nøyaktig hvordan vinkel det er på bindingene i forhold til hverandre, eller atomene i forhold til hverandre.
Hvis vi skal se på modeller for atomer, så har vi to hovedmodeller å se på. Den vanlige, den dere har sett før, det er Bohrs atommodell, det som kalles for Skall-modellen. Den forteller oss at elektroner beveger seg i skall, eller energinivå, med bestemt avstand til kjernen.
Så det er nærmest som baner, nesten som en satte litt rundt jorda. Det betyr at energien til elektronene er kvantifisert. Det er en bestemt energi i den banen, og det er en bestemt energi i den banen. Så hver enkelt bane har en bestemt energi, så det er såkalt kvantifisert.
Hvert skal angir hvor mye energi et elektron har, og det er ikke mulig å ha elektroner i energinivå mellom skal, eller mellom trappetrinene, ifølge denne skalmodellen. Vi kaller dem for K-skalde det innerste, L-skalde, M-skalde, N og O. Så antall elektroner det er plass til i hvert skall følger formelen 2 ganger n i andre, hvor n er skallnummeret. Så i skall nummer 1 har vi 1 i andre, som er 1, ganger 2, som er 2. Så da er det plass til to elektroner. I skall nummer 2 har vi 2 i andre, som er 4. 4 ganger 2 er 8. Så i skall nummer 2, som da kalles for L, er det plass til åtte elektroner.
I skal nummer tre så får vi en i andre, tre i andre som er ni, ni ganger to er 18. Så i tredje skal så er det faktisk plass til 18 elektroner. Den andre atommodellen vi kan bruke, det er skrødingens innover to-modell, eller orbitalmodellen som det kalles. Skrødingenligninger beskriver hvor stor sannsynlighet det er for at elektronen er på en bestandt plass på et tidspunkt.
Den sier ikke at der er et elektron, og den går i den banen der. Den sier bare at det er en sannsynlighet for at et elektron er i dette området. Så det er en mer sannsynlighetsbasert modell, kunne vi si. Man ser på elektroner som bølger som strekker seg utover et bestemt område, som ikke er på et bestemt punkt, men at det på en måte er en bølge.
Men at det også har en partikkelegenskap. Og dette kalles partikkel-bølge-dualitet. Så elektroner oppfører seg noen ganger i noen hensener, så oppfattes det som en partikkel, i andre hensener er det faktisk en bølge. Og dette er en grunnleggende del av kvantemekanikk i fysikk.
Ikke alle elektroner i samme skall har samme energi, for underskallene fra skallmodellen, Eller skallene fra skallmodellen har underskall, sånn at det er flere energinivåer internt i skallet. Og innenfor disse underskallene finnes det tredimensionale strukturer som kalles for orbitaler. Dem skal vi se på litt straks.
Formen på orbitalene viser hvor det er størst sannsynlig for å finne elektronene og energien de har. Og det er plass til to elektroner i hver orbital. Hydrogen og helium er to av de letteste atomene. De har bare hensynsvis ett og to elektroner.
De har bare en orbital. Lithium som er atom nummer tre har da to orbitaler. Og så videre. Så det blir plass i to elektroner for hvert orbital.
Og her har du på en måte en skematisk figur av periodesystemet og viser hvilken orbital hvert enkelt kunststoff har. S-orbitalen Som 1s-orbitalen, som da er den innerste, laveste orbitalen, det er den som hydrogen har og helium har. Det er bare en kuleform rundt origo, eller rundt kjerne, kan vi si.
Når vi kommer til litium, som er der, så har atom nummer tre, så har det altså to elektroner i 1s-skallet, og så har den ett elektron i 2s-skallet. Og 2s-skallet, det er også kuleformer, og ligger på en måte utenfor 1s. Og mellom der er det et tomrom hvor det ikke er sannsynlighet for elektroner, eller liten sannsynlighet for elektroner. Når vi da kommer bort hit på bord, så begynner vi med p-orbitallene.
Og p-orbitallene er litt som ballongformer parallelt med aksene. Du har en p-orbitall langs x-aksen med to plass og to elektroner, en langs y-aksen og en langs x-aksen. Settaksen. Tilsammen, to elektroner der, to elektroner der, to elektroner der. Det er plass til seks elektroner i P.
Og en, to, tre, fire, fem, seks. Det passer akkurat med disse her seks grunnstoffene. Yes.
Disse orbitalene her, det gid vi ikke å se så mye på. Det er de orbitalene som begynner å bli litt mer komplisert. Og sånn ser vi da, vil da neon se ut. 1s, 2s.
og P-ålbetalen.