Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ Název školyGymnázium, Soběslav, Dr. Edvarda Beneše 449/II Kód materiáluVY_32_INOVACE_41_01 Název materiáluMolekuly a atomy AutorMgr. Pavel Lintner Tematická oblastFyzika Tematický okruhKvantová fyzika Ročník4 Datum tvorbyleden 2013 Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora

Molekuly a atomy

Myšlenku o složení látky z atomů zformulovali již v 5. st. př. n. l. antičtí filozofové zvaní atomisté. Nejvýznamnějšími představiteli atomismu byli Leukippos, Epikúros a Démokritos. Vycházeli z myšlenky, že hmotu nelze dělit donekonečna, protože pak by zůstalo jen nekonečné prázdno. Podle atomistů se hmota skládá z neviditelných, neměnných, nezničitelných a nedělitelných tělísek – atomů (řecky atomos znamená nesmírně malý, nedělitelný). Na myšlenky atomistů navázal až v 17. století francouzský filozof, matematik a fyzik René Descartes. Jeho úvahy však měly stále povahu spíše filozofického charakteru. Za zakladatele moderní atomistiky je považován anglický chemik John Dalton. R zdůvodnil existenci atomů na základě skutečnosti, že při chemických reakcích se prvky slučují vždy jen v určitých hmotnostních poměrech – atomy jednoho prvku mají, na rozdíl od atomů jiného prvku, stejnou hmotnost a tyto atomy se spojují do molekul sloučenin.

Makroskopická tělesa nejsou spojitá, ale mají částicovou strukturu. Skládají se z molekul – nejmenších částic chemických sloučenin. Molekuly se skládají z atomů – nejmenších částic chemických prvků. Pomocí chemických reakcí lze určit relativní atomové hmotnosti prvků A r a relativní molekulové hmotnosti molekul M r. Vyjadřujeme je pomocí atomové hmotnostní konstanty m u – jedna dvanáctina hmotnosti nuklidu uhlíku 12 C. m u = 1,661· kg Počet částic v určitém tělese vyjadřujeme pomocí veličiny látkové množství n. Její jednotkou je mol – počet atomů v 12 gramech nuklidu uhlíku 12 C. Počet částic v jednom molu látky vyjadřuje Avogadrova konstanta N A. N A = 6,022·10 23 mol -1

Pomocí Avogadrovy konstanty lze vypočítat velikosti atomů a molekul – řádově m. Takto nepatrné částice nelze rozlišit optickým mikroskopem, jehož maximální rozlišovací schopnost je řádově – m. K přímému pozorování atomů a molekul slouží např. elektronový mikroskop (r. 1931), řádkovací tunelový mikroskop (r. 1981) a AFM mikroskop (r. 1986). První manipulace s jednotlivými atomy byla provedena r – sestavení slova IBM z 35 atomů xenonu.IBM z 35 atomů

Elektronový mikroskop Obdoba optického mikroskopu, ve kterém je světlo nahrazeno proudem urychlených elektronů a optické čočky elektromagnetickými čočkami. Zvětšení elektronového mikroskopu dosahuje hodnoty až Na levém snímku je zobrazen první elektronový mikroskop, který v r vynalezl německý fyzik Ernst Ruska (r za jeho vynález získal Nobelovu cenu) Na snímku vpravo je zobrazen moderní přístroj. [1][2]

Řádkovací tunelový mikroskop (STM) Pracuje na principu tunelového jevu. Skenuje povrch vodivého vzorku pomocí změny průběhu potenciálu vodivé hrotové sondy.tunelového jevu Schéma STM Atomy na povrchu zlata zobrazené pomocí STM [3] [4]

Mikroskop atomárních sil (AFM) Skenuje povrch vzorku (i nevodivého) pomocí velmi ostrého hrotu na pružném nosníku (cantilever) a z jeho deformací vzniklých působením meziatomárních si rekonstruuje vzhled povrchu vzorku.. Schéma AFM Snímek hrotu použitého AFM pořízený elektronovým mikroskopem [5] [6]

Povrch skla zobrazený pomocí AFM [7]

Použité zdroje: ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro gymnázia – Fyzika mikrosvěta. 1. vydání. Praha: Galaxie, s. ISBN SVOBODA, Emanuel aj. Přehled středoškolské fyziky. 4. upravené vydání. Praha: Prometheus, s. ISBN Použité obrázky: [1] BREW, J. Wikimedia Commons [online] [cit ]. Dostupný na _Deutsches_Museum_-_Munich-edit.jpg [2] TZ1. Wikimedia Commons [online] [cit ]. Dostupný na [3] SCMID, Michael. Wikimedia Commons [online] [cit ]. Dostupný na [4] ROSSEN, Erwin. Wikimedia Commons [online] [cit ]. Dostupný na

[5] OVERLORDQ. Wikimedia Commons [online] [cit ]. Dostupný na [6] MATERIALSCIENTIST. Wikimedia Commons [online] [cit ]. Dostupný na on_Microscope,_magnification_3000x.JPG [7] Wikimedia Commons [online] [cit ]. Dostupný na