Úvod do chemie Anorganická chemie Stavba atomu

Anorganická chemie – Názvosloví Značky prvků Názvosloví binárních sloučenin Názvosloví kyselin a zásad Názvosloví solí

Značky a názvy prvků Název český Název latinský Značka prvku k%C3%A1_tabulkahttp://cs.wikipedia.org/wiki/Periodic k%C3%A1_tabulka k%C3%A1_tabulka

Stavba atomu Atomové jádro Atomové jádro tvoří protony a neutrony. Zahrnujeme pod společným názvem nukleony. Ze struktury atomového jádra plynou následující důležité pojmy. Protonové (atomové) číslo Z je počet protonů v jádře, u elektroneutrálního stavu atomu i počet elektronů. Zapisuje se jako dolní index před značkou prvku H, He, Li, Be, B, C, N, O, F,..., Sc,..., Au,..., U,..., Md. Neutronové číslo N je počet neutronů v jádře. Neuvádí se u značky prvku. Nukleonové (hmotnostní) číslo A udává počet protonů a neutronů v jádře (A = Z + N). Zapisuje se jako horní index před značkou prvku.

Stavba atomu Prvek je soubor atomů, které mají stejné Z, např. kyslík (O, O, O), vodík (H – protium, H – deuterium, H – tritium) Značka prvku, odvozená z latinského nebo řeckého názvu, se uvádí ve spojení s protonovým číslem Z a nukleonovým A Z Značka prvku

Stavba atomu Nuklid tvoří soubor atomů se stejným Z a N (a tím i A), např. 1 1 H, 16 8 O, 17 8 O S, Ti, Bi (nejtěžší stabilní nuklid). Izotopy tvoří dva a více nuklidů téhož prvku, např. kyslík 16 O, 17 O, 18 O nebo vodík 1 H, 2 H, 3 H. Izotopie znamená, že daný prvek je tvořen více než jediným nuklidem. Izobary jsou atomy různých prvků, které mají stejné nukleonové číslo A, ale jiné protonové číslo Z, např. dvojice Fe a Ni.

Nuklidy V přírodě se vyskytuje asi 329 nuklidů, většina (273, tj. 83 %) je stabilních, ostatní jsou nestabilní, jsou radioaktivní. Mononuklidické prvky (nepřesně monoizotopické), tzv. čisté, jsou např. 4 Be, 9 F, 11 Na, 13 Al, 15 P, 21 Sc,..., 53 I,..., 79 Au,..., (celkem 20 prvků). Zvlášť hojně jsou rozšířeny nuklidy 8 16 O, Mg, Si a Ca, které tvoří téměř 70 % hmotnosti zemské kůry. Ve vesmíru je však nejvíce zastoupen vodík 1 1 H, který vznikl jako praprvek. Nejtěžšími stabilními nuklidy jsou nuklidy olova Pb a bismutu Bi. Velké kolísání počtu izotopů je pouze u Pb (konečný člen přirozených radioaktivních rozpadových řad:204,206, 207,2087 )

Elektronový obal Korpuskulárně-vlnová teorie Při experimentálním zkoumání rozptylu částic α při průchodu kovovými fóliemi (Geiger, Marsden, 1911) bylo zjištěno, že paprsky se jen málo odchylují od směru pohybu, avšak v jednotlivých případech dochází k mimořádně velkému odchýlení. Z toho odvodil Rutherford (1911), že kladný náboj atomu musí být soustředěn ve zcela malé oblasti uvnitř atomu (jádro atomu), která má ve srovnání s velikostí atomu nepatrné rozměry: efektivní průměr atomu je pm efektivní průměr jádra je asi 0,01 pm 1 pm (pikometr) = m = Å; „picco, piccolo“ (ital.) = malý.

Elektronový obal Klasická fyzika důsledně rozlišuje pojem a) částice (korpuskule) a b) vlnění. Podstatným znakem částice je 1) možnost přesné lokalizace v prostoru, 2) existence definované dráhy pohybu a 3) ostré vymezení povrchu. Podstatným znakem vlnění je 1) šíření vlnění (vzruchu) v jakémkoliv hmotném prostředí, 2) ohybové (difrakční) a interferenční jevy. 1 pm (pikometr) = m = Å; „picco, piccolo“ (ital.) = malý.

Elektronový obal U mikroobjektů je nutné připustit dualismus jejich chování (částice a vlnění). Vlastnosti mikroobjektů jsou tak zvláštní, že srovnávání a názorná představa na základě makroobjektů (a makrosvěta vůbec!) selhává. Korpuskulárně-vlnová "představa" tedy není součtem dvou představ.

Atomové orbitaly Atomový orbital (AO) je vlnová funkce elektronu v atomu. Jejím grafickým znázorněním je oblast nejpravděpodobnějšího výskytu elektronu získaná z vlnové funkce pro jeden elektron.

Atomové orbitaly Kvantová čísla Atomové orbitaly jsou charakterizovány třemi celými čísly - tzv. kvantovými čísly n, ℓ a m, přičemž je: n - hlavní kvantové číslo. Určuje energii AO: En = -kn -2, kde n = 1, 2, 3,... ℓ - vedlejší kvantové číslo. Určuje tvar rozložení elektronového obalu, u složitějších atomů poněkud ovlivňuje energii AO. Platí, že ℓ = 0, 1,..., (n - 1). m ℓ - magnetické kvantové číslo. Souvisí s polární částí vlnové funkce a určuje konkrétní orientaci AO k souřadnému systému. Danému ℓ přísluší celkem (2ℓ + 1) hodnot m = -l,..., 0, 1,..., +1. Kvantová čísla n, ℓ, a m plně charakterizují každý orbital.

Atomové orbitaly Kvantová čísla s - spinové kvantové číslo je pro každý elektron stejné, jeho hodnota je rovna 1/2 a nemění se. Pomocí tohoto čísla nelze elektrony rozlišit. Obecně platí, že v jednom atomu nemohou existovat dva elektrony, jejichž všechna kvantová čísla jsou stejná (Pauliho princip výlučnosti) Jelikož energii AO určuje zejména hodnota n (případně ℓ), leží orbitaly se stejnými hodnotami n a ℓ na téže energetické úrovni, tj. jsou energeticky degenerované.

Tvar orbitalů

Kvantová čísla a atomové orbitaly Kvant. čísla Symbol AO Symbol plně Degenerace n ℓ m obsazených AO s 1s2 1krát (není) s 2s2 1krát (není) px pz 2p6 3krát py s 3s2 1krát (není) px pz 3p6 3krát py dx2-y dxz dz2 3d10 5krát dyz dxy