Atomen Fy2

Vad är en atom?

Atomens diameter är cirka 0.1 nm.

Atomnumret anger antalet protoner (=antalet elektroner).

Det mesta av atomens massa finns i kärnan soom har en diameteromkring 1-10 fm.

Elektronskal

Elektronkonfiguration anger hur elektronerna i en atom av visst atomnummer är arrangerade. Konfigurationen påverkar ämnets fysiska och kemiska egenskaper och bestämmer i vilken grupp och period i det periodiska systemet ämnet inplaceras.

Ett annat namn på dessa kvanttillstånd är atomorbitaler. En förenklad bild för att beskriva dessa orbitaler, är att säga att elektronerna successivt fylls på i olika elektronskal som i sin tur byggs upp av underskal. Som grundregel fylls ett skal eller underskal innan ett nytt påbörjas, men undantag förekommer.

• 

  Väte som har atomnummer 1

• 

  Syre som har atomnummer 8

• 

  Ununoktium som har atomnummer 118

Excitation deexcitation

Spektrallinje

Kontinuerligt spektrum

Emissionslinjer

Absorptionslinjer

Det elektromagnetiska spektrumets olika våglängder; synligt ljus i detalj.

'Spektralcirklar' från en kvicksilverlampa fotograferade genom en CD-skiva.

Spektrallinjer är ljusa eller mörka linjer i spektrumet från en ljuskälla. De uppstår när elektronerna i ljuskällans (eller mellanliggande materias) atomer övergår från en energinivå till en annan. Eftersom dessa energinivåer (och skillnaden mellan dem) är fasta och specifika för varje enskilt ämne, kan spektrallinjerna användas för att identifiera vilket eller vilka ämnen som är inblandade.

• Absorptionslinjer (mörka linjer, de Fraunhoferska linjerna) uppstår när fotoner i ljuset absorberas, och elektronerna med hjälp av fotonernas energi går från ett lägre tillstånd till ett högre.
• Emissionslinjer (ljusa linjer) uppstår när elektronerna går från ett högre tillstånd till ett lägre, och atomerna därvid avger fotoner som motsvarar skillnaden i energitillstånden.

Wikipedia skriver om Spektrallinje

Strålning

Om en elektron flyttar till ett skal länge ut kallas atomen exciterad. Det går åt energi för detta. När elektronen återgår till sitt normaltillstånd (ursprungsnivån) utsänds energi i form av strålning.

[math]\displaystyle{ hf = E_{f\"ore} - E_{efter} }[/math]

Energinivåer

The Rutherford–Bohr model of the hydrogen atom

Bohratomens spektralvåglängder

Spektrallinjer

Strålningens våglängd (frekvens bestäms av eerginivåerna. Det innebär att en exciterad gas sänder ut strålning i ett linjespektrum. Det gäller för en atomär gas. En molekylär gas ger upphov till ett bandspektrum. Fria atomer och molekyler absorberar och emitterar alltså bestämdaa energikvanta.

Vilka våglängder som sänds ut från en exciterad atom eller molkyl är olika för olika grundämnen och molekyler. Våglängden beror på energigapet mellan atomens elektronskal. Strålningen från ett (upphettat)fast material har däremot ett kontinuerligt spektrum.

Atomer exciteras genom kollision med fotoner, elektroner eller andra partiklar exempelvis atomer. för at en atom ska exciteras måste fotonens energi vara lika eller större än skillnaden ienerginivå mellan skalen som elektronen hopapr mellan. Om vitt ljus passerar genom en gas kommer ljus med rätt våglängd att excitera atomer till motsvarnde högre energinivåer. Det uppstår ett absorptionsspektrum med mörka linjer för de våglängder som motsvarar excitationsergierna.

En atom joniseras om en elektron tillförs så mycket energi att den slås loss från atomen. Om man sätter eenrginivån till noll vid jonisationsnivån för en atom bestäms energin som krävs för att jonisera en atom av formeln

[math]\displaystyle{ E_n = - \frac{E_R}{n^2} }[/math]

där n är anger energinivån för en elektron i ett skal. I grundtillståndet (oexciterat) är [math]\displaystyle{ n = 1. E_r }[/math] är [math]\displaystyle{ 13.6 eV }[/math] för en väteatom

Vågfunktioner

Elektronerna i en atom kan beskrivas som vågfunktioner.