## Atoommodel van Bohr

Dankzij onze Nobelhelden weten we nu veel meer over de bouw van het atoom. Zo hebben we gezien dat de buitenkant van een atoom wordt geregeerd door elektronen die volgens Niels Bohr in schillen zijn gerangschikt om een kern. In figuur 1 is te zien hoe een koolstof atoom opgebouwd is volgens het atoommodel van Bohr.

De buitenkant van een atoom en dus de elektronen in de buitenste schil, bepaalt begrijpelijkerwijs de (chemische) eigenschappen van dat atoom. Dit is ook terug te vinden in het periodiek systeem, waarin elementen die hun buitenste schil op gelijke wijze met elektronen hebben gevuld onder elkaar staan in kolommen. Elementen in dezelfde kolom hebben dus overeenkomstige chemische eigenschappen.

De edelgassen en halogenen vormen beiden een kolom in het periodiek systeem. De edelgassen hebben bijvoorbeeld allemaal hun buitenste schil volledig gevuld met elektronen; de halogenen daarentegen hebben allemaal nog één plekje vrij in hun buitenste schil.

Figuur 1: Koolstof atoom volgens het atoommodel van Bohr in grondtoestand

Energieniveaus

De elektronen in een atoom zitten dus gerangschikt in schillen op verschillende afstanden tot de kern. De elektronen in verschillende schillen bevinden zich hierdoor op andere aftstanden van de positieve kern en dus in een ander energieniveau. In iedere schil kunnen zich slechts een beperkt aantal elektronen bevinden. Dit aantal is te berekenen met de formule e=2n2. In tabel 1 is de relatie tussen schillen en energieniveaus in atomen schematisch weergegeven.

Tabel 1: Schillen en energieniveaus in atomen

Schil | Maximum aantal elektronen | Afstand tot de kern | Energieniveau
Schil n = 3 Schil n = 2 Schil n = 1 | 18 8 2 |  |

De elektronen van een atoom bevinden zich het liefst in een zo laag mogelijk schil, want dan zijn ze dichter bij de kern en dus in een lager energieniveau. Zo zal dus altijd eerst de laagste schil helemaal gevuld worden met elektronen, daarna de tweede enz. Als alle elektronen zich in de laagst mogelijk schillen bevinden en dus de minste energie hebben, dan bevindt het atoom zich in de zogenaamde grondtoestand. Door toevoeging van energie kunnen elektronen overspringen naar een hoger energieniveau. Het atoom bevindt zich dan in de aangeslagen toestand, zoals te zien is in figuur 2. De aangeslagen toestand is instabiel: de elektronen vallen via een omweg terug naar hun oude energieniveau. Hierbij wordt energie afgegeven in de vorm van straling.

Figuur 2: Koolstofatoom volgens het atoommodel van Bohr in aangeslagen toestand

Om een elektron op een hoger energieniveau te krijgen is een hele specifieke hoeveelheid energie nodig. Die hoeveelheid energie is precies gelijk aan het energieverschil tussen de twee schillen. Bij toevoeging van iets meer of iets minder energie zal het elektron niet in de volgende schil terechtkomen, maar ergens in een tussengebied en dat is onmogelijk. Een vergelijking met het lopen op een trap mag het bovenstaande verduidelijken. Als je je voet voldoende hoog optilt kun je de volgende tree bereiken, als je dat niet doet, kom je geen tree hoger uit.

Een van de manieren waarop een atoom energie kan opnemen is door licht op te nemen, ook wel absorberen genoemd. Licht zoals jullie het uit de natuurkundeles kennen bestaat uit lichtdeeltjes die we fotonen noemen. Als een atoom licht absorbeert, neemt het atoom de energie op van een foton. Als de energie van dat foton precies zo groot is als het energieverschil tussen twee schillen, verhuist een elektron naar een hogere schil. Is de energie van het foton groter of kleiner dan het energieverschil, dan wordt het niet opgenomen door het atoom.