TMM4100 Materialteknikk

Hjem Atomstruktur Krystallstruktur Polymerstruktur Imperfeksjoner Diffusjon Mekaniske egenskaper Styrkemekanismer Svikt Fasetransformasjon Metaller Keramer Polymerer Kompositter Termiske egenskaper Elektriske egenskaper Korrosjon Materialvalg Diverse tema Case-studier

Introduksjon Atomvekt Atombinding

Atomstruktur¶

I TMM4100 Materialteknikk er det tilstrekkelig med følgende enkle modell av atomer:

Et atom består av:

en kjerne som igjen består av:
- protoner (positiv ladning), og nøytroner (uten ladning)
elektroner som befinner seg i bestemte
- skall, energinivå og orbitaler

Et grunnstoff som vi finner i det periodiske systemet er bestemt av antall protoner, mens isotoper er bestemt av antall nøytroner, eller totalt antall kjernepartikler.

Atomvekt er vektet gjennomsnitt av isotoper på planeten jorden, og siden massen til et elektron er ubetydelig (0.055%) i forhold til massen av protoner og nøytroner, vil massen til ett atom være omtrent lik summen av massen til protoner og nøytroner i atomet.

Kjemisk oppførsel til et grunnstoff styres først og fremst av valenselektroner, som er elektroner i ytterste skall i atomets elektronkonfigurasjon, og interaksjonen mellom atomer i molekyl, gass, væsker og faststoff beskrives i forenklede former som atombinding i dette emnet.

Grundig gjennomgang av temaet finner du selvsagt på Blackboard

Nå er det selvsagt ikke bare materialteknologer som er interessert i atomer og grunnstoff:

Et gjennomsnittlig menneske har ca. 3 g jern i kroppen, og jern er absolutt nødvendig for, tja,... diverse biologiske greier. Hvor mange jern-atom går vi da rundt med? Massen $m$ av et rent grunnstoff er gitt av antall atomer $n$, atomvekten $A$ og Avogadros tall $N_A$ som:

$$ m = \frac{nA}{N_A}$$

Dette er en ligning du likegodt kan lære umiddelbart for den kommer til å gå igjen i ymse former i dette emnet.

Dermed blir antall atomer

$$ n = \frac{m N_A}{A} $$

Med tall:

m  = 3         # [g]
A  = 55.845    # [g/mol] for jern
NA = 6.022E23  # Avogadros tall
n = m*NA/A

print('Et gjennomsnittlig menneske har {:.2E} jern-atomer i kroppen'.format(n))
print('...som betyr at hvert menneske har')
print('{:.0E} ganger flere jern-atom i kroppen enn det er mennesker på jorden.'.format(n/8.1E9))

Et gjennomsnittlig menneske har 3.24E+22 jern-atomer i kroppen
...som betyr at hvert menneske har
4E+12 ganger flere jern-atom i kroppen enn det er mennesker på jorden.

Disclaimer:This site is designed for educational purposes only. There are most likely errors, mistakes, typos, and poorly crafted statements that are not detected yet... www.ntnu.edu/employees/nils.p.vedvik