Text: Silje Kathrine Årnes
Alle ting i verden er bygget opp av atomer. Kuler som er så små at vi ikke kan se hver og en av dem alene, men likevel kan vi se dem som alle tingene vi kjenner til. Hvordan henger disse kulene sammen?
Hvis vi heller en boks med grønne erter utover gulvet, former disse en flott blomst? Nei, de triller alle veier og blir et mas å plukke opp igjen. Hvorfor skjer ikke dette med atomene som former alle ting?
Den fundamentale kraften
For å besvare disse spørsmålene, må vi se nærmere på et av universets fundamentale krefter, nemlig den elektromagnetiske kraften. Dette er kraften vi kjenner om vi fører en kjøleskapsmagnet nær et kjøleskap.
Den elektromagnetiske kraften omhandler lengselen mellom motsatte ladninger og hvordan like ladninger finner hverandre frastøtende. Ja, for vi har vel alle forsøkt å føre to like magnetpoler mot hverandre og kjent motstanden som gjør at vi må dytte hardere.
Den elektromagnetiske kraften er nemlig avgjørende for at verden henger sammen. Og akkurat som i en magnet, er det positive og negative ladninger i atomverdenen.
Atomet består av en kjerne med protoner og nøytroner som er omringet av elektroner som flyr rundt kjernen i baner. Hvert proton har en positiv ladning og hvert elektron har en negativ ladning. Vi kan tenke at ulike ladninger opphever hverandre, og et atom er derfor nøytralt om det inneholder like mange protoner som elektroner.
Noen ganger inneholder atomet flere eller færre elektroner enn protoner, da har atomet blitt et ion, altså et positivt eller negativt ladet atom.
I atomverdenen er det mye dramatikk. Akkurat som at motsatte magnetpoler trekkes mot hverandre, kjenner positive og negative ioner også på de elektromagnetiske kreftene. Elektromagnetisme er helt avgjørende for at atomer skal innlede et forhold, men de motiveres også av en annen viktig ting.
Det etterspurte elektronet
Som sagt flyr elektronene rundt kjernen i baner, og disse banene har kun plass til et gitt antall elektroner, ofte to eller åtte stykker. Elektronbaner som ikke er fylt opp, gjør atomer stresset. Derfor, for å oppnå en avslappet tilstand, er atomene i denne situasjonen på søken etter elektroner de kan fylle elektronbanen sin med.
Elektronbehovet leder til en atomær basar hvor atomer som har flere elektroner enn de trenger, kan gi dem til atomer som har for få. På dette markedet er elektroner valutaen, men ved å bytte elektroner mellom seg blir atomene til ioner.
Det blir nesten som om vi skulle giftet oss med baristaen når vi kjøper en caffé latte, og dette er en kjemisk binding vi kaller ionebinding.
Derfor blir atomene som inngår en handel, brått tiltrukket av hverandre og danner en forbindelse. Det blir nesten som om vi skulle giftet oss med baristaen når vi kjøper en caffé latte, og dette er en kjemisk binding vi kaller ionebinding.
Det er ikke bare byttehandler som forekommer på den atomære basaren. Atomer kan også inngå et samarbeid. I tilfeller hvor to atomer som søker flere elektroner møtes, kan de velge å bytte på å låne bort ett av elektronene sine.
For å få til dette må atomene stå tett sammen og vi kan se for oss at de leier hender i en kjemisk binding vi kaller elektronparbinding.
Elektromagnetiske krefter og elektronshopping binder atomer sammen, men hvordan kan det skape så mange underlige ting?
Sagaen om atomene
Har du noen gang stilt deg selv de elementære spørsmålene om hvorfor salt er salt eller hvorfor vann er vann? Disse spørsmålene er kjemiske hemmeligheter.
Bordsaltet består av et natriumion og et klorion og heter natriumklorid. Natrium har ett elektron for mye som klor trenger for å fylle opp elektronbanen sin, og det virker nesten skjebnebestemt at de skal være sammen. De inngår derfor en ionebinding og danner et helt nytt stoff, nemlig natriumklorid.
For vannet er det annerledes.
Vannet består av to hydrogenatomer og ett oksygenatom. Oksygenatomet trenger to elektroner for å fylle opp elektronbanen sin, mens hydrogenatomene trenger kun ett hver. Det er ingen grunn til at de skal gi fra seg noe, men de kan jo bytte på. Dermed leier oksygenatomet ett hydrogenatom i hver hånd gjennom elektronparbindinger som et splitter nytt vannmolekyl.
Slik går sagaen om atomene og denne historien gir en sniktitt på sømmen som syr verden sammen. Den elektromagnetiske kraften, en av universets fundamentale krefter, i tillegg til elektronshopping, motiverer ioner og atomer til å være sammen.
Derfor danner atomene salter og molekyler, som natriumklorid og vann, samt andre spennende ting som finnes der ute i verden.
Denne teksten er også publisert på Titan.uio.no sin blogg
Silje Kathrine Årnes (f. 1990): master student i miljøkjemi og kjernekjemi ved Universitet i Oslo.
#naturvitenskap #kjemi #fysikk
