Stavba atomu – maturitní otázka (5)

Otázka: Stavba atomu

Předmět: Chemie

Přidal(a): Marika Műllerová

STAVBA ATOMU

Historie

Demokritos, Leukippos (5.st.př.n.l.
„atomos“= nedělitelný
ještě nevěděli, že se atom dá dělit dále
John Dalton (19.st)
- atomová teorie
zákon zachování hmotnosti = v uzavřené soustavě se při reakci nemění hmotnost reaktantů

Modely atomu

Pudingový model = Thompsonův model

– J.J. Thompson, r.1899

– objevil elektron

– představoval si atom jako kladně nabitou kouli, ve které se volně pohybují elektrony (jako rozinky v pudingu)

Planetární model = Rutherfordův model

– Rutherford, r.1911

– objevil atomové jádro

– elektrony obíhají atomové jádro po kružnicích

– model kritizován → není možný, elektrony nemohou stále kroužit po stejné kružnici bez dodání energie

Bohrův model

– Bohr, r.1913

– elektrony obíhají kolem jádra po kružnicích s určitým poloměrem = STACIONÁRNÍ DRÁHY

– elektrony mají konstantní energii a tato energie se může měnit po určitých dávkách, tzv. Kvantech (při přechodu mezi drahami)

Kvantově mechanický model

– fyzikové Broglie a Schrödinger, r.1923-1927

– elektron má mechanické i vlnové vlastnosti (dualistická povaha)

– nemůžeme určit přesnou polohu a rychlost elektronu (Heisenbergův princip neurčitosti)

– můžeme zjistit pouze pravděpodobnost, s jakou se elektrony v daném okamžiku vyskytují v určité oblasti

– ORBITAL = část prostoru, ve kterém se elektron nachází s 95% pravděpodobností

Stavba atomu

Jádro
- Protony (+) a neutrony (-)
- velikost jádra → 10⁻¹⁵m
- Z = protonové číslo
- N = neutronové číslo
- A = N + Z = nukleonové číslo
- atomy se stejným počtem protonů, ale různým počtem neutronů se nazývají IZOTOPY
  - izotopy vodíku
    - 1 1 H – lehký (protium)
    - 1 2 H – těžký (deuterium)
    - 1 3 H – velmi těžký (tritium)
  - izotopy uhlíku
    - 6 12 C – nejběžnější
    - 6 13 C
    - 6 14 C – archeologie – radiouhlíková metoda zjišťování stáří kostí
  - izotopy kyslíku
    - 8 16 O – nejběžnější
    - 8 17 O
    - 8 18 O
Elektronový obal
- je tvořen elektrony = záporně nabité částice, které vyrovnávají kladný náboj jádra
- vždycky jich musí být stejný počet jako protonů
- náboj elektronu: – 1,602 x 10⁻¹⁹ C
- chemické vlastnosti prvku závisí především na stavbě elektronového obalu
- orbitaly popisujeme kvantovými čísly
- Kvantová čísla:
  - Hlavní kvantové číslo – n
    - udává velikost orbitalu, energii elektronů a jeho vzálenost od jádra
    - nabývá hodnot od 1 do 7 (podle počtu period v tabulce)
    - elektrony se stejným hlavním kvantovým číslem tvoří tzv. Elektronovou vrstvu neboli slupku
  - Vedlejší kvantové číslo – l
    - udává prostorový tvar orbitalu a jeho energii
    - nabývá hodnot od 0 až do n-1
    - udává tvar orbitalu → tvary orbitalu s, p, d, f

Magnetické kvantové číslo – m
- určuje orientaci orbitalu v prostoru
- nabývá hodnot od -l do +l včetně nuly
Spinnové kvantové číslo – s
- charakterizuje rotaci elektronu kolem vlastní osy
- nabývá hodnot +½, – ½
orbitaly s stejným n a l = DEGENEROVANÉ ORBITALY (všechny kromě s orbitalů)

Elektronová konfigurace

tvary orbitalů: s, p ,d ,f
3 pravidla:
- Výstavbový princip
  - orbitaly s nižší energií se zaplňují dříve než orbitaly s vyšší energií
  - elektrony obsazené v energeticky nejvýše položené vrstvě (valenční vrstvě) se nazývají valenční elektrony
- Hundovo pravidlo
  - „pravidlo autobusu“
  - každý orbital se nejdříve zaplňuje jedním elektronem se stejným spinnem, teprve pak se tvoří páry
- Pauliho princip
  - v každém orbitalu mohou být maximálně 2 elektrony s opačným spinnem
EXCITACE
- elektrony položené v energeticky nejvyšší vrstvě označujeme jako valenční elektrony a té vrstvě se říká valenční vrstva
- jestliže je atom v základním stavu má nejmenší možnou energii
- pokud atom pohltí uršité množsrví energie, může dojít k přesunu jednoho nebo více elektronů s energeticky chudších orbitalů do energeticky vyšších orbitalů, ale pouze ve valenční vrstvě!!!
- excitovaný stav značíme hvězdičkou → X*