Vývoj názorů na atom Mgr. Kamil Kučera

ANOTACE Kód EVM: K_INOVACE_1.FY.30 Číslo projektu: CZ.1.07/1.1.28/01.0050 Vytvořeno: prosinec 2013 Ročník: 4. ročník – čtyřleté gymnázium, 8. ročník – osmileté gymnázium (RVP-G), Anotace: Vzdělávací oblast Člověk a příroda Vzdělávací obor Fyzika Tematický okruh Atomová fyzika Materiál slouží jako přehled názorů na atom od starověku až po současnost. Materiál ukazuje jednotlivé modely atomů s popisem důležitých vlastností. Učivo je ověřeno závěrečným testem. Materiál se využije v průběhu hodiny. Pomůcky: interaktivní tabule.

ATOM nejmenší částice látky, která je nositelem všech chemických vlastností daného chemického prvku řec. atomos = nedělitelný skládá se: atomové jádro - Ø 10−15 m (protony a neutrony) atomový obal - Ø 10−10 m (elektrony) hmotnost: 1,67.10−27 - 4,52.10−25 kg náboj: elektricky neutrální [1]

Atomisté Starověké Řecko, 5. st. př. n. l., Leukippos, Demokritos veškerá hmota se skládá z nepatrných částeček – atomů atom – neviditelná, nedělitelná, neproniknutelná a věčná částice, která se pohybuje v prázdnu spojováním a oddělováním atomů vznikají, zanikají, mění se věci a je dána jejich různorodost [2] [3]

Atomová teorie zakladatel John Dalton – anglický chemik, přelom 18. a 19. století navázal na Demokrita velký význam pro rozvoj chemie atomová teorie: atomy téhož prvku jsou stejné prvky se navzájem liší reakce jsou přeskupováním atomů atomy nemůžeme vytvořit, ani zničit reakcemi vznikají sloučeniny a poměr prvků v nich je stálý atomy stejného prvku mají stejnou hmotnost [4]

Objev elektronu objeven 1897 anglickým fyzikem J. J. Thomsonem (NC 1906) při pokusech s katodovou trubicí – katodové záření (tok elektronů) slovo elektron z řeč. - jantar Elektrické jevy poprvé popsal Thales Milétský na vlastnostech jantarového nástroje. základní vlastnosti elektronu: klidová hmotnost elektrický náboj elementární stabilní částice – lepton spin - fermion [5]

Pudinkový (Thomsonův) model atomu - 1904 model atomu vytvořen J. J. Thomsonem atom homogenní kladně nabitá koule, v niž jsou rozptýleny elektrony (částice) - jako sušené švestky v pudinku elektrony mohly být v atomu umístěny různě a mohly vytvářet různé struktury EMZ má původ v kmitavých pohybech e navenek se jeví elektricky neutrální [6]

Objev atomového jádra objeveno na základě Rutherfordova experimentu (Geiger-Marsdenův) – rozptyl radioaktivního záření α při průchodu tenkou folií Au nebo Pt kladně nabitá část atomu – nukleony zabírá nepatrnou část atomu 99,9% hmotnosti atomu [7] [8]

Rutherfordův (planetární) model atomu - 1911 model atomu vytvořen anglickým fyzikem E. Ruthefordem atom skládá z kladně nabitého hutného jádra, kolem kterého obíhají záporně nabité elektrony (obdobně jako planety obíhají Slunce - planetární model atomu) nedostatek - nestabilita atomu objev protonu (1919, Rutheford) z řec. protos = první objev neutronu (1932, Chadwick) [9]

Bohrův model atomu - 1913 model atomu vytvořen dánským fyzikem N. Bohr (NC 1922) vysvětluje stabilitu atomu a spektrální vlastnosti atomu (použita klasická i kvantová fyzika) vlastnosti atomu: 1. Elektrony se pohybují po kružnicových trajektoriích (hladinách), na nichž nevyzařují žádné elektromagnetické záření. 2. Při přechodu z jedné hladiny na druhou elektron vyzáří (pohltí) právě 1 foton. 3. Jsou dovoleny ty trajektorie, jejichž moment hybnosti L = nħ, kde n = 1,2,3 ... a ħ redukovaná Planckova konstanta. [11] [10]

Kvantově mechanický model atomu - 1925 zcela založen na principech kvantové fyziky vychází ze dvou principů: dualismus částic (de Broglie) - mikročástice mají jak korpuskulární tak vlnovou povahu princip neurčitosti (Heisenberg)- pro pohyb elektronů nelze stanovit bod dráhy, lze určit pouze pravděpodobnost výskytu pohyb elektronu popsán vlnovou funkcí ( - pravděpodobnost výskytu - atomový orbital) elektrony (fermiony) musí splňovat Pauliho vylučovací princip – v jednom atomu nemohou být 2 e, které by měly stejnou kombinaci všech 4 kvantových čísel

Kvantová čísla jednoznačně charakterizovat elektron v obalu je možno pomocí 4 kvantových čísel hlavní kvantové číslo n – udává energii elektronu, určuje velikost orbitalu a pořadí slupky od jádra (K, L, M,…) vedlejší kvantové číslo l – určuje energii elektronu, rozhoduje o tvaru orbitalu a typu podslupky (s, p, d, f,…) magnetické kvantové číslo m – rozhoduje o tvaru orbitalu, určuje počet orbitalů v dané podslupce spinové kvantové číslo s – charakterizuje chování (rotaci) elektronu v orbitalu [12]

[13]

Trocha opakování Popište Thomsonův model atomu. Popište Ruthefordův model atomu. Popište Bohrův model atomu. Popište kvantově mechanický model atomu. Kteří učenci jsou považováni za zakladatele atomismu?

Zdroje a použitá literatura [1] YZMO. wikipedia [online]. [cit. 13.12.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Helium_atom_QM.svg [2] NEZNÁMÝ. wikipedia [online]. [cit. 13.12.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Leucippe_(portrait).jpg [3] NEZNÁMÝ. wikipedia [online]. [cit. 13.12.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Democritus2.jpg [4] ROSCOE, Henry. wikipedia [online]. [cit. 13.12.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Dalton_John_desk.jpg [5] NEZNÁMÝ. wikipedia [online]. [cit. 13.12.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:JJ_Thomson.jpg [6] NEZNÁMÝ. wikipedia [online]. [cit. 13.12.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Plum_pudding_atom.svg [7] NEZNÁMÝ. wikipedia [online]. [cit. 13.12.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Ernest_Rutherford.jpg [8 ] NEZNÁMÝ. 3pol.cz [online]. [cit. 13.12.2013]. Dostupný na WWW: http://3pol.cz/799/print [9] NIGHT INK. wikipedia [online]. [cit. 13.12.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Rutherfordsches_Atommodell.png [10] THE AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS. wikipedia [online]. [cit. 13.12.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Niels_Bohr.jpg [11] JABBERWOK. wikipedia [online]. [cit. 13.12.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Bohr-atom-PAR.svg [12] PATRICIA.FIDI. wikipedia [online]. [cit. 13.12.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Electron_orbitals.svg [13] NEZNÁMÝ. www.zsvltava.cz [online]. [cit. 13.12.2013]. Dostupný na WWW: http://www.zsvltava.cz/fyzika/?p=102 SVOBODA, Emanuel a kol. Přehled středoškolské fyziky. Praha: SPN, 1990, ISBN 80-04-22435-0