Materie is alles wat ruimte inneemt en massa heeft. Materie is opgebouwd uit elementen. Een element is een substantie die niet verder afgebroken kan worden tot andere substanties door middel van chemische reacties.

Tot op vandaag worden er meer dan honderd elementen van elkaar onderscheiden. Ieder element heeft zijn eigen symbool. Dit symbool bestaat meestal uit de eerste of de eerste twee letter(s) van de Latijnse naam van het element. Het symbool voor het element dat in het Nederlands en in het Latijn ‘natrium’ wordt genoemd is Na, ook al wordt dit element in het Engels bijvoorbeeld ‘sodium’ genoemd. Het symbool voor het element dat in het Nederlands ‘zuurstof’ wordt genoemd is O, de eerste letter van zijn Latijnse naam ‘oxide’. 

Ieder element bestaat uit een bepaald soort atoom dat verschillend is van de atomen van andere elementen. Zowel de elementen als de atoomsoorten waaruit ze bestaan, krijgen hetzelfde symbool. Het element zuurstof, dat aangeduid wordt met het symbool O, bestaat uit zuurstofatomen. Het element natrium, dat aangeduid wordt met het symbool Na, bestaat uit natriumatomen. Enzovoort.

De eigenschappen van een element zijn afhankelijk van de structuur van de atomen waaruit het element is opgebouwd. Een atoom wordt gedefinieerd als de kleinste eenheid van materie die de eigenschappen van een element kan bewaren. Atomen worden daarom als de basisbouwsteentjes van de chemie beschouwd. Het woord 'atoom' is afgeleid van het Griekse woord 'atomos' wat ondeelbaar deeltje betekent. Zie artikel: Atoomtheorie. Ondanks de etymologische betekenis van het woord zijn de deeltjes die in de chemie ‘atomen’ worden genoemd toch verder deelbaar in nog kleinere deeltjes. Die kleinere deeltjes worden subatomische deeltjes genoemd. De belangrijkste subatomische deeltjes van een atoom zijn: neutronen, protonen en elektronen.  

Er bestaan verschillende manieren om je een atoom voor te stellen. Zo’n manier van voorstellen wordt een atoommodel genoemd.

Voorbeeld van zo’n visuele voorstelling:

[1]

Protonen en elektronen zijn partikels met een elektrische lading. Neutronen hebben geen elektrische lading. Ze zijn elektrisch neutraal, vandaar hun naam. Iedere proton heeft 1 eenheid positieve lading. Iedere elektron heeft 1 eenheid negatieve lading. De elektromagnetische kracht zorgt ervoor dat tegengestelde ladingen elkaar aantrekken en gelijke ladingen elkaar afstoten. Eén eenheid negatieve lading en één eenheid positieve lading trekken elkaar dus aan, terwijl twee positieve ladingen of twee negatieve ladingen elkaar afstoten.

De protonen van een atoom bevinden zich samen met de neutronen, samengedrukt tot een dichte structuur die we de atoomkern noemen. De positief geladen protonen liggen daardoor dicht bij elkaar, iets wat de elektromagnetische kracht niet toelaat. De kracht die ervoor zorgt dat de protonen toch samen blijven, wordt de sterke kernkracht genoemd. De invloed van de sterke kernkracht is sterker (vandaar de naam) dan die van de elektromagnetische kracht. De sterke kernkracht overstijgt de elektromagnetische kracht en weerhoudt de protonen ervan om elkaar af te stoten. De reikwijdte, het gebied waarop de sterke kernkracht invloed heeft, is echter veel kleiner dan die van de elektromagnetische kracht. Over langere afstanden worden we de sterke kernkracht niet gewaar. De krachtdragende deeltjes van deze kracht worden gluonen genoemd. De gluon is dan eenvoudig gesteld datgene wat ervoor zorgt dat de neutronen en de protonen van de atoomkern samenblijven.

De meeste atomen zijn elektrisch neutraal. Dit houdt in dat er evenveel elektronen als protonen aanwezig zijn. Atomen die niet elektrisch neutraal zijn en dus wel een elektrische lading hebben, worden ionen genoemd. Atomen met een positieve lading, noemen we kationen. Atomen met een negatieve lading worden anionen genoemd.

De soorten atomen en hun belangrijkste eigenschappen kun je afleiden uit de tabel van Mendeljev. De tabel van Mendeljev wordt ook wel het periodiek systeem genoemd en omvat alle gekende elementen.[link naar artikel over het ontstaan van het periodieke systeem en de chemische nomenclatuur]

Afbeelding van de tabel van Mendeljev:

Toelichting bij de tabel:

De naam van een element is afhankelijk van het aantal protonen dat de atomen van het element heeft. 

• een atoom met 1 proton wordt waterstof, symbool O, afkomstig van de Latijnse naam 'oxide'
• een atoom met 2 protonen wordt helium, symbool He, helium
• een atoom met 3 protonen wordt lithium, symbool Li, Lithium

enzovoort.

Aangezien atomen meestal neutraal zijn, is het aantal elektronen in de meeste gevallen hetzelfde als het aantal protonen. Het aantal elektronen achterhalen is dan heel eenvoudig. Het is hetzelfde als het aantal protonen. Een waterstofatoom heeft 1 proton en dus ook 1 elektron. Een heliumatoom heeft 2 protonen en dus ook 2 elektronen, een lithiumatoom heeft 3 protonen en 3 elektronen, enzovoort. De positieve lading van de proton en de negatieve lading van de elektron heffen elkaar op, dus heeft het atoom als geheel geen elektrische lading.

Wanneer een atoom toch een elektrische lading heeft krijgt het symbool voor het atoom een teken bij zich. Een negatief geladen atoom (kation) krijgt een minteken bij zich. Een positief geladen atoom (anion) krijgt een plusteken.

Voorbeeld: K+, Na+, Cl-

Ook het aantal neutronen dat een atoom bevat kan afgeleid worden uit de tabel. Dat kan op basis van het atoommassa nummer. Atoommassa wordt weergegeven in dalton. Gram zou nogal een grote eenheid zijn om de massa van atomen mee weer te geven, daarom wordt de massa van een atoom met een aparte eenheid aangeduid, namelijk dalton. De atoommassa van een elektron is nagenoeg verwaarloosbaar, zo klein is die. Protonen en neutronen zijn ongeveer even zwaar. Als we het atoommassa nummer aflezen, zien we  de totale atoommassa van de protonen en de neutronen van het atoom. Chemici hebben het makkelijk gemaakt want 1 dalton is de massa van 1 proton of 1 neutron. Als we dus in de tabel kijken, zien we bijvoorbeeld:

• Waterstof: 1,0079. Waterstof heeft 1 proton, dat zien we boven de naam staan. 1 proton weegt 1 dalton. Als we 1,0079 afronden wordt dat 1. Er zijn dus geen neutronen in een waterstofatoom.
• Helium: 4,0026. Bovenaan zien we 2 staan. Er zijn dus 2 protonen in een heliumatoom. Afgerond is de atoommassa 4. 4-2 = 2. Er zijn dus ook 2 neutronen in een heliumatoom.
• Lithium: 6,941. Een lithiumatoom bevat 3 protonen. De atoommassa is 6,941, afgerond is dat 7. 7-3 = 4. Een lithiumatoom bevat dus 4 neutronen.

Dan zijn er ook nog isotopen. Isotopen zijn atomen van hetzelfde element en hebben dus een zelfde aantal protonen, maar kunnen van gewicht verschillen en kunnen dus verschillende aantallen neutronen hebben. Zo heeft koolstof bijvoorbeeld verschillende isotopen. Koolstof wordt aangeduid met het symbool C en heeft altijd 6 protonen. Maar het aantal neutronen kan verschillen. Er bestaat koolstof 12C, 13C en 14C. Koolstof 12C bevat 6 neutronen (12-6=6), 13C bevat 7 neutronen (13-6=7) en 14C bevat 8 neutronen (14-6=8).

Koolstof 12C en 13C zijn gewone isotopen. C14 wordt een radio-isotoop genoemd. Radio-isotopen zijn niet stabiel. Het aantal protonen en neutronen bepalen de stabiliteit van een atoomkern. Onstabiele atoomkernen streven ernaar opnieuw stabiel te worden. Als het verschil tussen het aantal protonen en neutronen groot is, is de atoomkern onstabiel. De atoomkern kan dan opnieuw stabiel worden door deeltjes uit te zenden. Het uitzenden van deeltjes wordt radioactiviteit genoemd. Radio-isotopen zijn dus radioactief. Het zijn instabiele atomen die ernaar streven om stabiel te worden, en dat doen ze door deeltjes uit te zenden tot dat het geval is.

Voetnoten

• 1. Houd er rekening mee dat dit geen accurate voorstelling is van een atoom. Het is een manier om het ons visueel voor te stellen. Er bestaan tot op dit moment geen accurate voorstellingen van een atoom.