NITRO ATOMU.

Slides:



Advertisements
Podobné prezentace
VY_32_INOVACE_18 - JADRNÁ ENERGIE
Advertisements

O historii poznatků o stavbě atomu
Atom Složení a struktura atomu Jádro atomu, radioaktivita
Elektrický proud ve vakuu
Tento výukový materiál vznikl v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost 1. KŠPA Kladno, s. r. o., Holandská 2531, Kladno,
Model atomu.
Radiální elektrostatické pole Coulombův zákon
Struktura atomu.
ELEKTRONOVÝ OBAL ATOMU I
Jan Čebiš Vývoj modelu atomu.
Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám Registrační číslo projektu: III/2VY_32_inovace_18.
ATOMY Patrik Pazourek, Lukáš Pipek, Tereza Brožová, Iveta Gajdošová.
registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/
VÝVOJ PŘEDSTAV O STAVBĚ ATOMU
Fy-kvarta Yveta Ančincová
Aktivita č.6: Poznáváme chemii Prezentace č. 9 Autor: Lenka Poláková
Základní škola Kladruby 2011  Škola: Základní škola Kladruby Husova 203, Kladruby, Číslo projektu:CZ.1.07/1.4.00/ Modernizace výuky Autor:Petr.
Od Démokrita po kvantově mechanický model atomu
ŠkolaZákladní škola Zlín, Nová cesta 268, příspěvková organizace Vzdělávací oblastČlověk a příroda Vzdělávací oborFyzika 9 Tematický okruhAtomy a záření.
Stavba atomu.
Fysika mikrosvěta Částice, vlny, atomy. Princip korespondence  Klasická fysika = lim kvantové fysiky h→0  Klasická fysika = lim teorie relativity c→∞
Modely atomu Demokritos 460 – 370 př.n.l.
Tento materiál byl vytvořen jako učební dokument projektu inovace výuky v rámci OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost VY_32_INOVACE_B3 – 09.
Chemicky čisté látky.
ŠablonaIII/2číslo materiálu387 Jméno autoraMgr. Alena Krejčíková Třída/ ročník1. ročník Datum vytvoření
Jaderná energie.
WEHNELTOVA TRUBICE.
Od Demokrita ke kvarkům
Historie elektronového obalu atomu
Modely atomu John Dalton 1766 – 1844 Joseph L. Proust 1754 – 1826
Stavba atomového jádra
Molekula, atom, ion Mgr. Jakub Janíček VY_32_INOVACE_Ch1r0101.
Radioaktivita Autor: Mgr. Eliška Vokáčová
1. část Elektrické pole a elektrický náboj.
Modely atomů Mgr. Jakub Janíček VY_32_INOVACE_Ch1r0115.
Vybrané kapitoly z fyziky Radiologická fyzika
Částicová fyzika Zrod částicové fyziky Přelom 18. a 19. století
Měření měrného náboje elektronu
Model atomu (Učebnice strana 45 – 47)
Didaktický učební materiál pro ZŠ
Model atomu 1nm=10-9m 1A=10-10m.
Stavba látek.
Jaderné reakce (Učebnice strana 133 – 135) Jádra některých nuklidů jsou nestabilní a bez vnějšího zásahu se samovolně přeměňují za současného vysílání.
Vysvětlení? problém vnitřní struktury atomů- kladný a záporný (elektrony) náboj - radioaktivita, rozpady - kolik elektronů v atomu - rozložení náboje -
VAZEBNÁ ENERGIE A ENERGIE REAKCE. Pronikání do mikrosvěta molekuly se skládají z atomů atomy se skládají z jader a elektronů jádra se skládají z protonů.
FOTOELEKTRICKÝ JEV.
Název školy: Základní škola Městec Králové Autor: Mgr.Jiří Macháček Název: VY_32_INOVACE_33_F8 Číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Téma: Složení atomu,
Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ Název školyGymnázium, Soběslav, Dr. Edvarda Beneše 449/II Kód materiáluVY_32_INOVACE_41_09 Název materiáluKvantování.
VLNOVÉ VLASTNOSTI ČÁSTIC. Foton foton = kvantum elmag. záření vlnové a zároveň částicové vlastnosti mimo představy klasické makroskopické fyziky Louis.
Hmota se skládá z malých, dále nedělitelných částic – atomů (atómós = nedělitelný) Tvar atomů – podle živlů Myšlenky - ověřeny za2500let.
Název školy: ZŠ Klášterec nad Ohří, Krátká 676 Autor: Mgr. Zdeňka Horská Název materiálu: VY_32_INOVACE_15_20_ Jaderná energie – co už víme o atomech.
Částicový charakter světla
stavba atomu – historie 1
Model atomu.
AUTOR: Mgr. Gabriela Budínská NÁZEV: VY_32_INOVACE_7B_13
MODEL ATOMU Tato práce je šířena pod licencí CC BY-SA 3.0. Odkazy a citace jsou platné k datu vytvoření této práce. VY_32_INOVACE_15_32.
Model atomu. Elektrování těles. Vypracoval: Lukáš Karlík
Vývoj názorů na atom Mgr. Kamil Kučera.
NÁZEV ŠKOLY: Základní škola Strančice, okres Praha-východ
NÁZEV ŠKOLY: Základní škola Strančice, okres Praha-východ
TĚLESO A LÁTKA.
NÁZEV ŠKOLY: Základní škola T. G. Masaryka, Bojkovice, okres Uherské Hradiště AUTOR: Ing. Renata Kremlicová NÁZEV: Radioaktivita TÉMATICKÝ CELEK: Energie.
19. Atomová fyzika, jaderná fyzika
Stavba atomu.
Hmota Částice Interakce
NITRO ATOMU.
Stavba atomového jádra
Fyzika mikrosvěta.
změna tíhové potenciální energie = − práce tíhové síly
WEHNELTOVA TRUBICE.
Transkript prezentace:

NITRO ATOMU

Podstata elektrického proudu 1859 objevil J. Plücker katodové paprsky 1895 objevil W. C. Röntgen rentgenové záření 1897 J. J. Thompson hypotéza o elektronu Německý fyzik Julius Plücker (1801 – 1868) objevil katodové paprsky vznikající ve výbojové trubici za silně sníženého tlaku. Pokusy zjistil, že tyto paprsky vyletující z katody, ionizují plyny, vyvolávají světélkování a zahřívání látky, roztáčejí malý lehký mlýnek, pronikají tenkým hliníkovým plíškem a odchylují se v elektrickém a magnetickém poli jako záporně nabité částice. Rovněž německý fyzik Wilhelm Conrad Rentgen (1845 – 1923, nositel první Nobelovy ceny za fyziku z roku 1901) objevil rentgenové záření vznikající při dopadu katodových paprsků na anodu. Anglický fyzik Joseph John Thomson (1856 – 1940, nositel Nobelovy ceny za rok 1906) vyslovil hypotézu o elektronu. Prokázal, že katodové paprsky jsou proudem rychle letících záporně nabitých částic – elektronů („atomů elektřiny“). Tyto elektrony se musí uvolňovat z atomů tvořících katodu. Obrázky a fotografie: katodová trubice z přelomu 19. a 20. století – podobný princip se používá i u CRT monitorů a televizních obrazovek Julius Plücker rentgen ruky Alfreda von Kollikera z roku 1896 Wilhelm Conrad Rentgen Joseph John Thomson 1/15

Hypotéza o elektronu katodové paprsky jsou proudem rychle letících záporně nabitých částic zjištěny další zdroje elektronů záporně nabitá zinková destička při dopadu světla (tzv. fotoefekt) rozžhavený kovový drát radioaktivní rozpad Hypotéza o elektronu byla J. J. Thomsonem přednesen na přednášce v londýnském Royal Institut v roce 1897, název „elektron“ zavedl G. J. Stoney v časopise Philosophical Magazine už v říjnu 1894. Na obrázku obrazovka osciloskopu, dále schéma fotoefektu. 2/15

Na základě odchylování elektronů v elektrickém a magnetickém poli určil J. J. Thomson měrný náboj elektronu, tj. poměr elektrického náboje elektronu a jeho hmotnosti. První elementární částice, kterou Thomson objevil, má tedy náboj  a hmotnost: Definice dle [1]. 3/15

Millikanův pokus v roce 1910 R. A. Millikan pokusy s kapičkami oleje kapky se vznáší mezi dvěma nabitými deskami kondenzátoru náboj kapek celočíselným násobkem elementárního náboje → náboj kvantován měříme náboj elektronu + znalost měrného náboje → hmotnost elektronu Robert Andrews Millikan (1868 – 1953) byl americký fyzik, který získal v roce 1923 Nobelovu cena za fyziku právě za výzkum elementárního elektrického náboje a fotoelektrického jevu. V praxi se můžeme setkat s podobným kvantováním také. Máme-li v peněžence pouze samé pětikoruny, nemůžete si koupit v automatu, který nevrací mince, nápoj za 12,- Kč. Obsah peněženky je kvantován – je vyjádřen celočíselným násobkem 5,- Kč. Na obrázku původní aparát, na kterém prováděl R. A. Millikan své pokusy. 4/15

applet 5/15 Obrázek znázorňující schéma Millikanova pokusu. Applet viz [8]. applet 5/15

Pudinkový model elektrony vyletují z atomů atom obsahuje Z elektronů ale jeví se elektricky neutrální → J. J. Thompson předpokládal rovnoměrné rozložení kladného náboje v celém objemu, elektrony rozmístěny jako rozinky v pudinku pudinkový model atomu Poznatek o tom, že elektrony vyletují z atomů, vyvrátil odvěkou představu o nedělitelnosti atomů a nastolil otázku jejich struktury. Předpokládejme, že atom obsahuje Z elektronů. Zároveň je atom jako celek elektricky neutrální, proto se v něm musí vzájemně vyrovnávat záporný náboj elektronů -Ze a kladný náboj Ze. Jaké je ale uspořádání těchto kladných a záporných nábojů v atomu? J. J. Thomson předpokládal, že kladný náboj je rozložen rovnoměrně v celém objemu atomu a záporně nabité elektrony jsou v něm rozmístěny náhodně, jako rozinky v anglickém pudinku. Tak vznikl Thomsonův model atomu (pudinkový model atomu). Náhodné rozmístění záporně nabitých elektronů v kladné hmotě atomu a přitom takové, aby atom držel pohromadě a byl stabilní, čemuž nasvědčovalo i pozorování. Totiž tomu, že atom je útvar stabilní. Podle Thomsona byl jeho model atomu v souladu s pozorováním: atom by byl stabilní a elektricky neutrální. Ilustrativní obrázek pudinkového modelu atomu. 6/15

Rutherfordův experiment spolupráce E. Rutherforda, M. Geigera a E. Mardsena v roce 1911 částicemi α odstřelovali velmi tenkou zlatou fólii a snímali je dopadající na stínítko na stínítku očekával úzkou stopu (rozptyl 2°) odchylky podstatně větší, některé částice dokonce odraženy nazpět → struktura atomu Lord Ernest Rutherford (1871 – 1937) byl novozélandský fyzik. Bývá považován za zakladatele jaderné fyziky. Kromě radioaktivního rozpadu chemických prvků, kdy navrhl koncept poločasu rozpadu, zjistil, že atom není homogenní koule, ale že jeho struktura odpovídá právě tzv. planetárnímu modelu. Za svůj objev a studium radioaktivity obdržel v roce 1908 Nobelovu cenu za chemii. Záření alfa tvoří rychle letící, kladně nabité, částice. Jedná se o atomy helia zbavené elektronů, mají elektrický náboj 2e  a hmotnost 7293krát větší než elektron (zdrojem alfa záření je Radium-C). Tyto částice počítali pomocí záblesků, které vyvolávají při dopadu na stínítko pokryté sulfidem zinečnatým. Částice alfa využili jako střely, nechali tyto částice pronikat zlatou fólií, kterou je možné vytepat na velmi tenkou (téměř jednoatomovou) tloušťku. Poté registrovali částice na pohyblivém stínítku a studovali jejich rozptyl. Otáčením desky stínítka mohly být alfa částice, rozptylované do různých směrů pozorovány. Na fotografii Ernest Ruterford, dále schéma průchodu alfa částic skrz pudinkový a Rutherfordův model atomu. 7/15

Rutherfordův experiment z [9]. applet 8/15

Vysvětlení kladný náboj soustředěn v malé centrální oblasti sto tisíckrát menší než rozměr celého atomu → prázdný prostor s několika obíhajícími elektrony a nepatrným, ale těžkým jádrem Představíme-li si atomové jádro jako kuličku o poloměru 1 centimetr (např. kulička hroznového vína), pak celý atom bude mít poloměr 105 krát větší, tj. 105 cm = 1 km. A v tomhle prostoru se bude kolem atomového jádra pohybovat nejvýše 100 elektronů, jejichž poloměr bude asi 1000krát menší než poloměr atomového jádra. Ve zvoleném měřítku to budou sotva viditelná zrnka prachu! Narazí-li těžká alfa částice do elektronu, který má výrazně menší hmotnost, pak částice alfa elektron „odhodí“, ale její trajektorie se příliš nezmění. Analogickou situaci známe z praxe, když rychle jedoucí automobil narazí do dopravního kuželu (kterým je např. zakázán vjezd na část vozovky): rychlost a trajektorie automobilu se viditelně nezmění, zatímco kužel je odhozen několik metrů daleko. Kladně nabité jádro naopak pohyb kladně nabité alfa částice ovlivní výrazně. Animace atomu. 9/15

Atom se skládá z malého kladně nabitého jádra, v němž je soustředěna téměř celá hmotnost atomu, a z elektronového obalu. Kladný náboj jádra Ze a záporný náboj obalu - Ze se vzájemně vyrovnávají. Na základě svého objevu dospěl Rutherford k modelu atomu, který si představoval podobně jako Sluneční soustavu. Roli Slunce zde hrálo jádro, kolem něhož obíhaly elektrony podobně tak, jako obíhají planety kolem Slunce. Tomuto modelu se říká Rutherfordův model atomu (též planetární model atomu). Elektron se v něm pohybuje po kruhových trajektoriích pod vlivem dostředivé síly, která je zde realizována elektrostatickou silou působící mezi záporně nabitým elektronem a kladně nabitým jádrem atomu. Definice dle [1]. 10/15

Bohrův model atomu matematický popis, který provedl N. H. D. Bohr nestabilnost Rutherfordova modelu Bohrův model založen na kvantové teorii Niels Henrik David Bohr (1885 – 1962) byl dánský fyzik působící v oblasti atomové a jaderné fyziky, Nobelova cena za výzkum atomové struktury mu byla udělena roku 1922. Rozdíl od Rutherforfova modelu je pouze v tom, že v případě Bohrova modelu atomu se elektrony nacházejí pouze na určitých trajektoriích, zatímco v případě Rutherfordova modelu se mohou nacházet na kružnici s libovolným poloměrem (v libovolné vzdálenosti od jádra). Elektrony se ovšem pohybují po zakřivených trajektoriích, a proto se pohybují se zrychlením. I kdyby velikost rychlosti jejich pohybu byla konstantní, mění se směr rychlosti - elektron má tedy nenulové dostředivé zrychlení (obecně normálové zrychlení). Při takovém typu pohybu nabitá částice vyzařuje elektromagnetické záření, které vzniká na úkor energie dané částice. Kvůli zmenšování energie by se elektron musel přibližovat k jádru atomu (vlivem elektrostatické síly). Během řádově 10-16 s tak elektron spadne na jádro a zanikne. To ale znamená, že takový atom by byl značně nestabilní. Rutherfordův model tedy nedopovídá skutečnosti, protože atomy (a objekty z nich složené) jsou útvary stabilní. Lepším modelem je právě Bohrův model atomu založený na kvantové teorii. Na fotografii N. H. D. Bohr, na obrázku Bohrův model atomů s naznačeným Balmerovým přechodem z n=3 na n=2. 11/15

Příklad Uvažte, jaký rozměr by měla konstrukce modelu atomu vodíku, v němž by jádro tvořila kulička o průměru řádově 1 mm. Použijte poznatek, že průměr atomu je řádově 10–10 m a průměr jádra atomu je řádově 10–15 m. Příklad podle [2]. 12/15

Řešení 13/15

Opakování „pudinkový“, „planetární“ a Bohrův model atomu atom – velmi malé kladně nabité jádro elektronový obal elektron – záporně nabitá elementární částice náboj elektronu qe = -e hmotnost me = 9,110.10-31 kg e = 1,602.10-19 C 14/15

POUŽITÉ ZDROJE Štoll I.: Fyzika pro gymnázia/ Fyzika mikrosvěta, Prometheus, Praha 2008. Bartuška K.: Sbírka řešených úloh z fyziky IV pro SŠ, Prometheus, Praha 2000. http://fyzika.jreichl.com http://cs.wikipedia.org http://public.web.cern.ch http://www.freedigitalphotos.net http://www.regentsprep.org/regents/physics/ http://www.learnerstv.com/animation/chemistry/OilDrop.swf http://phet.colorado.edu/sims/rutherford-scattering/rutherford-scattering_en.jnlp http://regentsprep.org/Regents/physics/phys05/catomodel/ruther.htm Grafická úprava a ilustrace: Marie Cíchová 15/15