Modely atómov Marianna Kawaschová Kvinta B

Thomsonov model atómu Tieto modely atómu sú statické.Thomson prišiel na to ,že v atóme sú kladné aj záporne častice rovnomerne rozložené.V roku 1897 prišiel na to,že hmotnosť elektrónov je 2000-krát menšia ako hmotnosť celého atómu.

Ruthefordov model atómu V Ruthefordovom modely (planetární model atómu - r.1911) elektróny obiehajú okolo kladne nabitého jadra po kruhových dráhach ako planéty okolo slnka a tvoria elektrónový obal atómu. Tento pohyb elektrónov bol v rozpore so zákonmi klasickej fyziky. Na rozdiel od predpokladaného spojitého spektra atómu bol experimentálne dokázaný čiarový charakter všetkých atómových spektier.

Bohrov model atómu Niels Bohr navrhol v roku 1913 nové zákony pre pohyb elektrónu v atóme. Bohrov model atómu vychádza z princípov kvantovej teórie, ktorej zakladateľom bol Max Plank. Vystihol základnú vlastnosť elektrónu v atóme. Elektrón môže existovať len v stavoch s určitou energiou a energiu môže meniť len po určitých dávkach - kvantách.

Niektoré nedostatky Bohrovho modelu, ktoré nevysvetľovali jemnú štruktúru spektrálnych čiar atómov, sa snažil vysvetliť v roku 1915 Arnold Sommerfeld. Okrem kruhových dráh pohybu elektrónov predpokladal i možnosť eliptických dráh. Jeho predstavy však neviedli k zhode teórie s ďalšími experimentami.

Kvantovo mechanický obal atómu Rýchly rozvoj fyziky na začiatku 20. storočia veľmi výrazne zmenil predstavy o štruktúre atómu. Okrem časticového charakteru elektrónu bol potvrdený aj jeho vlnový charakter. Bola vypracovaná nová teória - kvantová mechanika

Predstava o dvojakej podstate elektrónu vylučuje pohyb elektrónu po určitých dráhach (kruhových alebo eliptických). Elektrón sa môže nachádzať v ktorejkoľvek časti priestoru okolo jadra, nemá presnú lokalizáciu v priestore. Preto určujeme pravdepodobnosť výskytu elektrónu v určitej oblasti atómu. Elektrón si teda môžeme predstaviť ako elektrónový oblak, ktorý je v rôznych častiach priestoru rôzne hustý.

Závisí to od toho, ako často sa v tom ktorom mieste atómu elektróny pri svojom pohybe vyskytujú. Viac hustý je tam, kde je veľká pravdepodobnosť výskytu elektrónu, menej hustý tam, kde je táto pravdepodobnosť malá.Priestor ohraničený hraničnou plochou, v ktorom sa elektrón s najväčšou pravdepodobnosťou vyskytuje (99%), sa nazýva orbital.

Pravidlá zaplňovania orbitálov elektrónmi Aby sme dokázali odvodiť elektrónovú štruktúru atómu určitého prvku, t. j. usporiadanie všetkých elektrónov v obale atómu, je potrebné vedieť, v akom poradí sa vytvárajú jednotlivé orbitály a tiež v akom poradí sa obsadzujú elektrónmi. Hodnoty kvantových čísel sa vzťahujú na tzv. základný stav atómu, t.j. stav atómu s najnižšou energiou.

Elektrónovú konfiguráciu atómov v základnom stave určujú tri základné pravidlá (princípy): Výstavbový princíp Pauliho princíp Hundovo pravidlo

Výstavbový princíp Elektrón obsadzuje najskôr ten orbitál, ktorý má najnižšiu energiu. Energia v orbitáloch závisí od hlavného kvantového čísla (s jeho rastúcou hodnotou energia orbitálu stúpa).Obsadzovanie orbitálov elektrónmi teda prebieha v poradí:1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, ....

Toto poradie určuje pravidlo (n+l), kde n je hlavné kvantové číslo, l je vedľajšie kvantové číslo. Elektróny obsadzujú orbitály podľa vzrastajúcej hodnoty súčtu n+l, pričom pi rovnakej hodnote súčtu n+l sa skôr obsadí orbitál s nižšou hodnotou hlavného kvantového čísla n (orbitál 3p sa obsadzuje skôr ako orbitál 4s a 4s skôr ako 3d).

Pauliho princíp V každom orbitáli môžu byť najviac dva elektróny, ktoré sa líšia spinovým kvantovým číslom. Tento princíp vyjadruje zároveň najväžší možný počet elektrónov v jednotlivých elektrónových vrstvách.Rovná sa dvojnásobku existujúcich orbitálov v danej vrstve.

Hundovo pravidlo Orbitály s rovnakou energiou sa obsadzujú najskôr každý po jednom elektróne. Pritom spinové kvantové čísla elektrónov v napoly zaplnených orbitáloch s rovnakou energiou sú rovnaké.Toto pravidlo platí len voľný atóm, a nie pre atóm viazaný v zlúčeninách.

http://kekule.science.upjs.sk/chemia/index.htm Marianna Kawaschová Kvinta B, Gymnázium sv.J. Bosca Bardejov