Atom –
er en partikkel med nøytral ladning
som består av en positivt ladet atomkjerne
med negativt ladete elektroner
i kretsløp rundt kjernen
med en fart opp mot lyshastigheten.
I naturlig tilstand finnes 92 forskjellige grunnstoffer
som kan danne uendelig antall ulike molekyler.
Elektron –
er en lepton materiepartikkel
med diameter mindre enn 10^-18 meter
som har negativ elektrisk ladning på -1,
som tiltrekkes av kjernen av den elektromagnetiske kraften
og går i bane rundt atomkjernen med hastighet opp mot c.
Et elektron kan gå gjennom to hull samtidig, (som en bølge).
Eller hvis et elektron befinner seg på den ene siden av en vegg,
kan den i neste øyeblikk være på andre siden, (tunneleringsprinsippet).
Elektronspinn er en innebygd kvantefysisk egenskap
som illustreres ved at elektronet roterer og dermed skaper et magnetisk felt.
Elektronet kan spinne i alle retninger: høyre, venstre, opp, ned, frem og tilbake.
De kan også skifte snurreretning veldig brått.
Spinn mot høyre er det samme som at elektronet snurrer oppover og nedover samtidig.
Superposisjon betyr at den kan være i to tilstander samtidig, f.eks. at den snurrer mot venstre og høyre samtidig.
Elektronspinn krever ikke engergi for å opprettholdes.
Radioaktiv β-stråling er et elektron og et nøytrino.
Historikk:
1897. J. J. Thomson oppdaget elektronet ved hjelp av et delvis evakuert katoderør.
1913. Bohrs atommodell. Elektronene går i baner rundt atomkjernen.
1924. Louis de Broglie oppdaget at elektroner også oppfører seg som bølger,
på samme måte som lys er både bølger og partikler.
1927. Bohrs komplementaritetsprinsipp går ut på at elektroner har både bølge- og partikkelegenskaper.
Metaller –
Da jorda ble dannet sank de fleste tyngre substanser, inkludert metaller, inn mot planetkjernen og ble utilgjengelige.
Det som ble igjen nær overflaten er langt på vei utvunnet, inkludert en stadig større variasjon av sjeldne metaller som brukes i elektronikk- og forsvarsindustrien.
Oksygen har en kjerne med 8 protoner
og 8 nøytroner, omgitt av 8 elektroner.
Oksygenkjernen har plass rundt seg
til 10 elektroner, men har bare 8.
Det betyr
at 2 hydrogenatomer kan slippe inn,
og dele sitt ene elektron med oksygenet.
Det fyller opp oksygenets ytre skall,
og også hydrogenets skall.
Molybden er lettoppløselig i vann som er mettet med oksygen.
Periodesystemet –
ordner grunnstoffene i en tabell med atomnummer gitt av antall protoner og elektroner.
Big Bang skapte bare de letteste grunnstoffene, slik som hydrogen og helium.
De andre grunnstoffene ble dannet gjennom kjernefysiske reaksjoner inne i stjernene.
En stjerne som dør danner ikke tyngre grunnstoffer enn jern,
fordi det ikke er energi å hente ved fusjon av tunge grunnstoffer.
Tyngere grunnstoffer ble dannet av supernovaer.
I naturlig tilstand finnes 92 forskjellige grunnstoffer.
Atomnummeret står for antall protoner i atomkjernen.
Rutherfordium er grunnstoff 104.
Supertunge grunnstoffer er dem med atomnummer over 104.
De er veldig store og faller lett fra hverandre.
Jo større atomkjernen blir, desto vanskeligere er det for kreftene mellom protonene og nøytronene å holde kjernen sammen.
For noen år siden klarte forskere å lage grunnstoff 118.
Halveringstiden er så kort som 1,8 millisekund.
Halveringstiden er den omtrentlige levetiden på et atom.
Det betyr at halvparten av stoffet blir omdannet til andre, lettere grunnstoffer.
Berkelium med atomnummer 97 lages kunstig i helt spesielle kjernereaktorer.
De er tyngre enn uran svært radioaktiv
og ekstremt vanskelig å fremstille i rene konsentrasjoner.
Halveringstiden er 320 dager.
For å lage et atom med 119 protoner kan en forsøke å smelte sammen Berkelium og Titan med atomnummer 22.
En atomkjerne består av protoner og nøytroner.
Jo tyngre grunnstoffene blir, desto høyere er hastigheten til elektronene.
Når elektronene går fortere og fortere, blir de også tyngre og tyngre.
Hvis det ikke hadde vært relativistiske egenskaper i gull, hadde gullet vært hvitt.
Noen grunnstoffer er nesten overalt, 73,9% av universet er hydrogen og 24% helium.
Jordas atmosfære består nesten utelukkende av nitrogen og oksygen.
Uran er det tyngste grunnstoffet som finnes naturlig.
Grunnstoff med høyere atomnummer enn 93 må framstilles kunstig.
Noen grunnstoff oppstår kun flyktig under helt spesielle forutsetninger i et laboratorium.
Californium har atomnummer 98.
Grunnstoff over 98 har ikke praktisk eller kommersiell verdi;
de blir borte før de kan brukes til noe.
Flerovium er nummer 114.
De som er tyngre har for kort levetid til at de kan undersøkes kjemisk.
Historikk:
Mot slutten av 1700-tallet. Grunnstoff ble for første gang forsøkt definert.
Franskmannen Antoine Lavoisier satte opp en tabell som inkluderte 33 grunnstoffer.
1871. Dimitry Mendeleev ordnet elementene i det periodiske system.
Slutten av 1800-tallet. Gallium, skandium og germanium ble oppdaget.
Sement –
består hovedsakelig av mye kalsiumkarbonat fra kalkstein.
Når denne produseres, benyttes høy varme, 1450°C,
som er svært energikrevende.
Under kalsineringen, når kalsiumkarbonat blir til kalsiumoksid i en forbrenningsprosess,
slippes det ut store mengder CO₂.
60% av utslippene kommer fra denne prosessen,
mens brennstoffet som benyttes i forbrenningen, står for 40% av utslippene.
Dette gjør at betong- og sementindustrien står for ca. fem til syv % av verdens CO2-utslipp.
Silisium (Si) –
(Engelsk: silicon)
er et kjemisk grunnstoff med atomnummer 14 i det periodiske system,
(naboelement til karbon).
– Silisium er hovedbestanddelen i vanlig sand
og er et av Jordas vanligste grunnstoffer.
Det er billig og lett å få tak i.
– Silisium har fire elektroner i det ytre skallet.
– Ren Silisium er en god isolator;
men defekter i krystallgitteret kan føre til god ledningsevne.
– Silisium brukes bla. i halvlederkomponenter i elektronikk.
Transistorer lages av silisium.
– Silisium fotodetektorer brukes bla. i CCD-elementer i skannere
og er følsom for infrarødt lys (900-950 nm).
– Silisium tåler 200°C.
– Halvledere har spesielle elektriske egenskaper med et båndgap som gjør at ledningsevnen kan styres.
Båndgapet sier noe om hvor mye energi som må til for å slippe elektronene løs.
Materialer med stort båndgap leder ikke strøm.
Materialer uten båndgap leder strøm.
Sykloheksan –
består av seks karbonatomer ordnet i en sekskantet ring
og hvert karbonatom er bundet til to hydrogenatomer.
Molekylet har form som en stol
som kan skifte fra en stolform til en annen.
1969. Odd Hassel fikk Nobelprisen i kjemi
for å ha funnet strukturen til sykloheksan.
Prisen ble delt med den britiske forskeren Derek Barton
som tok ibruk resultatene
og fant den tredimensjonale formen til kolesterol.
Vann –
består av 2 hydrogenatomer og 1 oksygenatom, (H₂O).
– Vann løser opp flere stoffer enn noen annen væske.
Det er fordi det er et polart molekyl,
som har både positive og negativt ladede ender.
Disse kan oppløse kreftene som binder andre molekyler sammen.
Eks: Bakterier på grottevegger lever av oppløste næringsstoffer i vannet.
– Vann er essensielt for livet på jorden.
– Vann ekspanderer når det kjøles fra +4° C ned til is;
i stedet for å krympe slik nesten alle andre stoffer gjør.