Otázka: Vývoj představ o struktuře atomu
Předmět: Chemie
Přidal(a): JC
Základní charakteristika částic
Hmota: se skládá z látky a pole
Látka:
- Chemické individuum= tvořena stejnými atomy se stejnými vlastnostmi
- Směs=látka složena ze dvou a více chemických individuí
Definice atomu: základní stavební jednotka látky
Struktura: ATOM
- Jádro – menší, oproti obalu nepatrné, ale těžší, kladně nabitý
- Obal – mnohonásobně větší, lehčí, záporně nabitý
Jádro: Jádro se skládá z:
- protonů p+ = částice s kladným nábojem, jejichž počet udává protonové číslo Z
- neutronů n0=částice bez náboje, jejichž počet v jádře udává neutronové číslo N
Protony a neutrony jsou tzv. nukleony (počet v jádře udává A), pro něž platí: A=Z+N
Popis atomu prvku:
Nuklid= látka ze stejných atomů (stejné N, Z, A)
Izotop= atom prvku se stejným Z, ale různým N
Izobar= atom prvku se stejným N, ale různým Z
Molekula= částice složena ze dvou a více atomů prvku – 4H2
Molekula chemické sloučeniny= částice složena ze 2 a více atomů různých prvků – 4HCl
Obal: je tvořen elektrony e– = částicemi se záporným nábojem, které kompenzují kladně nabité jádro. Jejich počet je roven počtu protonů v jádře (tedy Z)
E. Rutherford, 1911 – Planetární model atomu – kdy elektrony obíhají kolem jádra po kružnicích
Modely atomů:
- Thomson – využití elektrolýzy a galvanického článku -> pudingový model
- Rutherford – planetární model, radioaktivita
- Bohr – elektron má elektronovou, stacionnární a kvantovou dráhu
- de Broglie – dualistický charakter – něco je elektron ale něco vlnění
- Schrödinger a Heisenberg – vlnení τ(n,l,m – kvantová čísla): 95% orbitaly s, p, d, f
Radioaktivita
= je shopnost atomových jader některých prcků samovolně se přeměňovat na atomová jádra jiných prvků za současného vyzařování neviditelného radioaktivního záření.
Historie:
a)1896 H. Becquerel: první zkoumání radioaktivity na uranovém jádře
b)Marie Curie: výzkum přirozené radioaktivity a její dcera výzkum umělé radioaktivity (1934)
Dělíme na:
- přirozenou: je samovolný rozpad v přírodě se vyskytujících radioaktivních nuklidů – radionuklidů (v přírodě asi 50)
- umělou: samovolný rozpad umělých radionuklidů (= působení záření na stabilní nuklidy)
3 typy záření:
- záření α: proud rychle letících jader helia 24He, proniká několikacentimetrovou vrstvou vzduchu, silné ionizační účinky, rozpad α jádra:
- záření β: je proud elektronů, které se uvolňují v jádře při přeměně neutronu na proton, víc pronikavější ale menší ionizační účinky, rozpad β jádra:
- záření γ: je elektromagnetické vlnění podobné světlu, ale mnohem pronikavější a je doprovázen zářením α nebo β
Poločas rozpadu: je doba, za kterou se z výchozího počtu atomů přemění právě jedna polovina
Rozpadové řady:
Využití radioaktivity: Jaderné reakce – srážka jader s jinou částicí – atomové zbraně (řetězová reakce)
Štěpné reakce – rozpad těžšího jádra na dvě lehčí – jaderné reaktory
Termonukleární reakce – spojení dvou lehčích jader za vzniku jednoho těžšího (opak jaderné reakce) – hvězdy
Elektronový obal:
Elektronová hustota= hodnota pravděpodobnosti výskytu elektronu v daném místě.
Orbitaly = oblasti s nejhustším výskytem elektronů v obalu. Určují oblast na 95 – 99%
Stav a energii charakterizují 3 kvantová čísla (jejich kombinací lze popsat jakýkoli orbital):
a) Hlavní kvantové číslo n – určuje energii elektronu v atomu a nabývá hodnoty 1 až nekonečno (pouze N). Elektrony se stejným n tvoří elektronové vrstvy (slupky), a ty se značí K,L,M,N a nebo 1,2,3,4 podle rostoucí n.
b) Vedlejší kvantové číslo l – určují tvar a energii orbitalu a nabývá hodnot 0-(n-1) – pouze N, hodnoty se označují písmenem a píšou se za n.
n; l(n-1); písmeno
1; 0; s
2; 1; p
3; 2; d
4; 3; f
c) Magnetické kvantové číslo m – určuje orientaci orbitalu v prostoru a nabývá hodnot od –l do +l včetně 0 (pouze N)
Poté bylo definováno spinové číslo, které charakterizuje teoretickou rotaci elektronu kolem vlastní osy a nabývá hodnot -1/2 a +1/2 – není charakteristické pro orbital ale pouze pro elektron.
Elektronová konfigurace atomu: ukazuje obsazení atomových orbitalů elektrony. K jejímu znázornění se používá rámečkový diagram, elektrony značíme šipkami.
Opačná šipka = opačný spin.
Odtržením nebo příjmem elektronů se atomy prvků snaží dosáhnout elektronové konfigurace nejbližšího vzácného plynu
Pro zaplňování v základním stavu platí pravidla:
a) Pauliho princip: v atomu nemohou být elektrony, která by měla všechna 4 kvantová čísla shodná, musí se lišit alespoň spinem. V každém orbitalu max. 2 elektrony.
- s-2 p-6 d-10 f-140
b) Hundovo pravidlo: orbitaly se stejnou energii (=degenerované) se obsazují všechny po jednom elektronu se stejným spinem, a teprve pak s tím druhým.
c) Výstavbový princip: orbitaly se zaplňují podle narůstající energie : ns (n-2)f (n-1)d np
Valenční vrstva: elektrony obsazené v energeticky nejvyšší vrstvě – valenční elektrony (chemické vlastnosti)
Při dodání energie dojte k tzv. excitaci = 1 nebo více valenčních elektronů přejde do vyšší energetické hladiny
Ionizace = je proces, kdy se dodá dostatečná energie a vznikne po odtrhnutí jednoho nebo více elektronů z atomu kladně nabitý ion = KATION
Ionizační energie= nutná k odtrhnutí elektronu od atomu v plynném stavu.
Poté se elektrony mohou spojit s jinou neutrální částicí a vznikne záporně nabitý ion= ANION
Elektronová afinita= energie uvolněná při vzniku anionu z atomu v planém stavu
