Elektronový obal atomu Autor: Mgr. Simona Komárková

Žáci 1.ročníku, obor Ekonomické lyceum, předmět Chemie Tematický okruh Obecná chemie Anotace Žáci 1.ročníku, obor Ekonomické lyceum, předmět Chemie Modely atomu, kvantově mechanický model, kvantová čísla Metodický pokyn Prezentace doplněná výkladem Druh materiálu prezentace Datum tvorby 6.8.2013 Číslo materiálu VY_32_INOVACE_Km1_10 EU peníze školám CZ.1.07/1.5.00/34.0154

Stavba atomového obalu Modely atomu Planetární model atomu vytvořil jej po objevení atomového jádra Rutherford, předpokládal, že elektrony obíhají kolem jádra po kružnicích tak, aby byla přitažlivá síla jádra rovna síle odstředivé. Podle klasické mechaniky by musel elektron vyzařovat energii a splynul by s jádrem. Nevysvětloval ani vyzařování elektromagnetického záření zcela určitých vlnových délek. Bohrův model atomu předpokládá, že se elektrony mohou pohybovat okolo jádra po kružnicích jen zcela určitých poloměrů, tzv. stacionárních drahách a elektrony na nich mají konstantní energii elektrony mohou přecházet z jedné stacionární dráhy na druhou a při tom se mění jejich energie po určitých dávkách, tzv. kvantech EU peníze školám CZ.1.07/1.5.00/34.0154

Kvantově mechanický model atomu byl vytvořen na základě poznatků kvantové mechaniky, která se zabývá mikročásticemi mikročástice mají nejen částicovou povahu, ale i vlnovou (korpuskulárně vlnový dualismus) nelze zároveň určit jejich polohu a jejich hybnost (Heisenbergův princip neurčitosti) stav částic, a tedy i elektronů v obalu, je popsán vlnovou funkcí Ψ z hlediska chemie je důležité určit druhou mocninu absolutní hodnoty vlnové funkce │Ψ│2 , protože vyjadřuje pravděpodobnost výskytu elektronu v prostoru kolem atomového jádra v určitém stacionárním stavu prostor kolem atomového jádra, kde je nejvyšší pravděpodobnost výskytu elektronu, se nazývá (atomový) orbital stav a energii orbitalů a elektronů popisují kvantová čísla Pozn. Vlnová funkce je velmi složitá, uspokojivě je vyřešena pro atom vodíku. Další výklad bude značně zjednodušený, aby vyhovoval rozsahu středoškolského učiva. EU peníze školám CZ.1.07/1.5.00/34.0154

hladiny (podslupky) a podslupky vytvářejí vrstvy elektronového obalu. Každý elektron v obalu (jejich počet je v atomech různých prvků různý a je dán protonovým číslem) se tedy vyskytuje s největší pravděpodobností (95-99%) v určitém prostoru kolem jádra – orbitalu. Jednotlivé orbitaly pak tvoří energetické hladiny (podslupky) a podslupky vytvářejí vrstvy elektronového obalu. V dosud objevených prvcích je maximální počet elektronových vrstev 7. Kvantová čísla Hlavní kvantové číslo n udává velikost orbitalu a energii elektronu v tomto orbitalu nabývá hodnot 1,2,3,4,……..n určuje elektronovou vrstvu, ve které se elektron nachází n 1 2 3 4 5 6 7 el.vrstva K L M N O P Q Roste energie elektronů a velikost orbitalů V periodické soustavě prvků odpovídá hlavní kvantové číslo číslu periody. EU peníze školám CZ.1.07/1.5.00/34.0154

Vedlejší kvantové číslo l určuje prostorový tvar orbitalu (typ orbitalu) jeho hodnoty závisí na hlavním kvantovém čísle nabývá hodnot l = 0,1, 2,……n-1 n… hlavní kvantové číslo l 1 2 3 typ orbitalu s p d f v určitých elektronových vrstvách mohou být jen určité typy orbitalů, tak aby byla splněna podmínka pro hodnotu vedlejšího kvantového čísla EU peníze školám CZ.1.07/1.5.00/34.0154

elektronová vrstva K n = 1 l = 0 → typ orbitalu s protože je z první vrstvy, označuje se 1s elektronová vrstva L n = 2 l = 0,1 typ orbitalů s, p označení orbitalů 2s, 2p elektronová vrstva M n = 3 l = 0, 1, 2 typ orbitalů s, p, d označení orbitalů 3s, 3p, 3d elektronová vrstva N n = 4 l = 0, 1, 2, 3 typ orbitalů s, p, d, f označení orbitalů 4s, 4p, 4d, 4f EU peníze školám CZ.1.07/1.5.00/34.0154

Magnetické kvantové číslo m udává orientaci orbitalu v prostoru hodnoty magnetického čísla jsou vymezeny hodnotami vedlejšího kvantového čísla m = -l, …,0,….+l počet hodnot magnetického kvantového čísla pro dané l odpovídá počtu orbitalů daného typu typ orbitalu s l = 0 m = 0 jedna hodnota pro m značí, že typ orbitalu s ( podslupku s) tvoří jen jeden orbital Orbitaly typu s jsou ve všech elektronových vrstvách. Čím je hlavní kvantové číslo elektronové vrstvy vyšší, tím je velikost orbitalů větší a elektrony mají větší energii. Orbitaly typu s jsou kulově symetrické,ve středu je atomové jádro. EU peníze školám CZ.1.07/1.5.00/34.0154

m = -1, 0, 1 Magnetické číslo nabývá tří hodnot, Typ orbitalu p l = 1 m = -1, 0, 1 Magnetické číslo nabývá tří hodnot, a proto budou pro dané l tři orbitaly typu p Orbitaly, které jsou popsány stejným hlavním a vedlejším kvantovým číslem a liší se hodnotou magnetického kvantového čísla, se nazývají degenerované orbitaly. EU peníze školám CZ.1.07/1.5.00/34.0154

m = -2, -1, 0, 1, 2 V podslupce d je pět orbitalů Typ orbitalu d l = 2 m = -2, -1, 0, 1, 2 V podslupce d je pět orbitalů EU peníze školám CZ.1.07/1.5.00/34.0154

l = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 V podslupce f bude 7 orbitalů. Typ orbitalu f m = 3 l = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 V podslupce f bude 7 orbitalů. EU peníze školám CZ.1.07/1.5.00/34.0154

Spinové kvantové číslo s charakterizuje spin elektronu, spin popisuje orientaci magnetického pole, které elektron okolo sebe vytváří ( spin nemá v makrosvětě obdobu) spinové kvantové číslo nabývá pouze dvou hodnot: s = ± 1/2 Tvary atomových orbitalů jsou složité, a proto se znázorňují jen schematicky (většinou rámečkovými diagramy) a elektron v orbitalu orientovanou šipkou. Orientace šipky vyjadřuje spin elektronu. V každém orbitalu mohou být jen dva elektrony s opačným spinem. s orbital obsazený dvěma elektrony Typ orbitalu (podslupka) s     Typ orbitalu p Typ orbitalu d Typ orbitalu f EU peníze školám CZ.1.07/1.5.00/34.0154

Použité zdroje Benešová, M., Satrapová, H. Odmaturuj z chemie. 1.vydání. Brno: Didaktis 2002. 208 s. ISBN 80-86285-56-1   Blažek, J.,Fabini, J. Chemie pro studijní obory SOŠ a SOU nechemického zaměření. 5. vydání. Praha: SPN, 2005. 336s. ISBN 80-7235-104-4 Flemr, V., Dušek,B. Chemie /Obecná a anorganická/ pro gymnázia I. 1. vydání. Praha: SPN, 2001. 120 s. ISBN 80-7235-147-8 Vacík, J., Barthová, J., Pacák, J.,Strauch, B., Svobodová, M., Zemánek, F. Přehled středoškolské chemie. vydání. Praha: SPN, 1995. 368 s. ISBN 80-85937-08-5 McMurry,J., Organická chemie. 1. vydání. VŠCHT v Praze, 2007. ISBN 978-80-7080-637-1 EU peníze školám CZ.1.07/1.5.00/34.0154