Složení a struktura chemických látek – otázka z chemie

 

   Otázka: Složení a struktura chemických látek

   Předmět: Chemie

   Přidal(a): didav

 

Historické názory na stavbu hmoty

  • 2500 let př.n.l. => Demokritos – názor, že vše kolem nás se skládá z atomů (atom=nedělitelný)
  • středověk => moc v rukou církve => zákaz zkoumání
  • stol => rozvojem fyziky a chemie se lidé postupně vrací k atomové teorii
  • stol => definovány základní chemické zákony
    • Zákon zachování hmotnosti (Lavoisier-1774, Lomonosov-1784)
      • součet hmotností látek před reakcí je stejný jako součet hmotností látek po reakci
    • Zákon zachování energie
      • celková energie izolované soustavy je v průběhu chemické reakce neměnná
    • Zákon stálých poměrů slučovacích (Proust-1799)
      • prvky se spolu slučují ve stálých hmotnostních poměrech, které nezávisí na podmínkách reakce
    • Zákon násobných poměrů slučovacích (Dalton)
      • tvoří-li dva prvky dvě nebo více sloučenin, pak hmotnosti jednoho prvku, který se slučuje se stejným množstvím prvku druhého, jsou vzájemně v poměrech, které lze vyjádřit malými celými čísly.
    • stol => Dalton – atomová teorie
      • Prvky jsou složeny z atomů, atomy jsou dále nedělitelné a atomy téhož prvku jsou stejné => NEPLATÍ
      • V průběhu chemických reakcí se atomy přeskupují, ale nevznikají ani nemizí a nemohou se měnit v atomy jiného prvku => PLATÍ
      • Atomy různých prvků se slučují vždy v určitém poměru bez ohledu na množství látky => PLATÍ
    • 1898 => Thomson – objev elektronu => tzv. pudinkový model = představa elektronu jako hrozinky v hroudě pudinku => atom bude dále dělitelný
    • 1896 => Becquerel – radioaktivita
    • 1911 => Rutherford – objevitel atomového jádra (NC)*
      • na základě pokusu stanovil poloměr atomového jádra m
      • sestavil tzv. planetární model => atom se dělí na jádro a elektronový obal

 

Atomové jádro

  • složeno z protonů a neutronů = nukleony;
  • Proton:
  • Neutron:
  • Prvek – soubor atomů o stejném Z
  • Nuklid – soubor atomů o stejném Z; N
  • Izotopy – atomy téhož prvku, které se liší A; např.:

 

Radioaktivita

  • 1896 – Becquerel => objev radioaktivity
  • 1898 – Marie Curie Sklodowská – objev Ra a Po
  • : Schopnost atomového jádra nepřetržitě, samovolně vysílat záření za současného rozpadu na atom jiného prvku. Pokud je protonové číslo daného prvku menší než 20, pak mají prvky tuto schopnost pouze v případě, je-li jejich poměr protonového a neutronového čísla 1:1. Pokud je protonové číslo větší než 20, pak se poměr mění Z:N = 2:3
  • jednotka radioaktivity: 1 becquerel => 1 radioaktivní přeměna jádra za 1 sekundu
  • Druhy záření
      • proud ; odstínění listem papíru
      • rychlost šíření 10% c => jedná se o proud částic
      • přirozená radioaktivita, proud elektronu
      • částicový charakter, rychlost až 99% c => charakteristické pro vlnění
      • charakteristické pro jádra s větším počtem neutronů => rozpad
      • uměle připravené nuklidy, proud pozitronu (antičástice elektronu)
      • mají přebytek protonu v jádře => zbavuje se jich
      • částicový charakter
      • elektromagnetické vlnění, krátká vlnová délka
      • velká prostupnost hmotou (1,3 cm olova)
      • nejnebezpečnější, doprovázeno alfa i beta záření
      • rentgenové – podobné

 

Posuvné zákony

  • Vyšle-li prvek záření alfa, Z klesne o 2 a A o 4 a prvek se v PSP posune o 2 místo doleva;
  • Vyšle-li prvek záření , Z vzroste o 1, A zůstane stejné a prvek se posune v PSP o 1 místo doprava;
  • Vyšle-li prvek záření , Z klesne o 1 a A se nezmění. Prvek se posune v PSP o jedno místo doleva;
  • : U gama záření se uvolňuje pouze energie

Záchyt elektronů:

  • proton si za určitých podmínek zachytí elektron a vytvoří spolu neutron. Nuklid se posune v PSP o jedno místo doleva;

Poločas rozpadu: Doba, za kterou se rozpadne polovina původního počtu jader radioaktivního prvku. Časový interval se liší.

Užití radioaktivity: lékařství, energie, radiouhlíková metoda

 

Elektronový obal atomu

  • Elektron:
  • Nils Bohr: dánský fyzik, autor kvantového modelu atomu
    • Elektrony obíhají kolem jádra po určitých kruhový drahách (orbitalech) na kterých mají stálou energii
    • Při přechodu elektronu z jedné dráhy na druhou dochází k vyjádření energie v určitých kvantech
    • tuto teorii upravil Sommerfeld => elektrony obíhají po eliptické dráze
  • léta 20. stol => rozvoj kvantové fyziky; významné objevy
    • Dualistická povaha částic v mikrosvětě => částice se mohou chovat budˇ korpuskulárně (částice) anebo jako vlnění
    • Heisenbergův princip neurčitosti => Nelze přesně určit místo a hybnost částic v mikrosvětě, lze spočítat pouze pravděpodobnost
  • Vlnově mechanický model atomu (kvantově mechanický)
    • matematický model, podle něhož nelze určit místo a rychlost pohybu elektronů v atomu, ale lze vypočítat pravděpodobnost, s jakou se elektron vyskytuje v určité oblasti (orbitalu) atomu.
    • Schrödingerova rovnice: řešením je vlnová funkce a ta popisuje stav částic a atomu
  • každý elektron atomu lze popsat pomocí tzv. kvantových čísel
    • Hlavní kvantové číslo => zn. n
      • udává energii elektronu v atomu a tím i velikost atomového orbitalu ve které se elektron nachází (pravděpodobnost 97%)
      • nabývá hodnot n=1(K);2(L);3(M);4(N);5(O);6(P);7(Q); max. = 7 (dosud známe)
      • hodnota n odpovídá určité energetické vrstvě (slupce)
      • za běžného stavu a podmínek je atom v nejnižším energetickém stavu = základní stav atomu
      • dodáme-li energii => excitovaný stav a elektron přejde do vyšší vrstvy n
      • ionizační energie => množství energie, které musíme dodat atomu, aby došlo k odtržení elektronu (kationt); jedn.: kJ/mol; zn.: I
      • elektronová afinita => množství energie, které se uvolní, přijme-li atom elektron; zn.: A, jedn.: kJ/mol
    • Vedlejší kvantové číslo => zn. l
      • určuje tvar orbitalu
      • nabývá hodnot pro dané odpovídající n od 0 po n-1
      • hodnoty l neznačíme číslem ale písmenem; orbitaly typu: s,p,d,f
      • př. n=2 => l=s(0), p(1)
    • Magnetické kvantové číslo => zn. m
      • udává polohu orbitalu v prostoru a současně počet orbitalu daného typu
      • nabývá hodnot –l po +l včetně 0
      • s: l=0, m=0 => 1 orbital typu s
      • p: l=1, m=-1,0,1 => 3 orbitaly typu p
      • d: l=2, m=-2,-1,0,1,2 => 5 orbitalů typu d
      • f: l=3, m=-3,-2,-1,0,1,2,3 => 7 orbitalů typu f
    • spinové číslo => zn. s
      • udává tzv. spin elektronu => vnitřní moment hybnosti
      • nabývá hodnot => rotuje-li doprava nebo doleva
    • Pravidla zaplňování orbitalu elektrony
      • Výstavbový princip (šachovnice)*
        • elektrony obsazují orbitaly postupně podle stoupající energie
        • 1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p
      • Pravidlo n+l
        • elektrony obsazují nejdříve ty orbitaly, které mají nižší součet n+l
        • je-li n+l stejný, dříve orbitaly s nižším n
        • např.: 3s a 2p => 3s: n=3, l=0; 2p: n=2, l=1 ; tedy první bude 2p
      • Pauliho vylučovací princip
        • v každém orbitalu mohou být max. 2.elektrony, které se ale liší spinem
      • Hundovo pravidlo
        • a) v degenerovaných orbitalech se nejdříve zaplňují všechny orbitaly jedním elektronem
        • b) nespárované elektrony v degenerovaných orbitalech mají stejný spin!
        • degenerované orbitaly mají stejné n i l číslo, liší se pouze prostorovým uspořádáním (tedy hodnotou magnetického kvantového čísla)
        • p orbitaly => 3× degenerované
        • d orbitaly => 5× degenerované
      • elektronová konfigurace => zápis orbitalu daného atomu prvku
      • valenční vrstva => nejvýše položena vrstva – s nejvyšší energií
      • valenční elektrony=> nacházejí se ve valenční vrstvě a účastní se chemických vazeb






—————————————————————————

 Stáhnout práci v PDF  Upozornit na chybu

 Učebnice k maturitě  Maturitní kurzy

 Učebnice k VŠ přijímačkám  Kurzy na přijímačky

—————————————————————————

Další podobné materiály na webu: