Historie chemie E = m c2 Zákon zachování hmoty: Ve všech chemických procesech celková hmota zůstává nezměněna. Reakce – 0,5 kJ  5,562 · 10–12 kg = 5,56 · 10–6 mg E = m c2 Zákon stálých poměrů slučovacích – nestechiometrické sloučeniny ! Atom – Prvek Molekula – Sloučenina

Elementární náboj e = 1,602 · 10–19 C A T O M částice hmotnost (kg) náboj poloměr (m) elektron e 9,11 · 10–31 – 1 < 10–19 neutron n 1,67 · 10–27 ~ 10–15 proton p + 1 Elementární náboj e = 1,602 · 10–19 C Atomové číslo . . . . . ..  p Hmotnostní číslo . . . .. .  ( p + n) Izotopy uhlík – 12C, 13C, 14C vodík – 1H, 2H ~ D, 2H ~ T

A T O M Atom H velikost ~ 10–10 m jádro ~ 10–15 m Atom He

Rutherfordův experiment (1911) zdroj alfa částic štěrbina zlatá fólie flourescenční stínítko

Vodíkové spektrum Balmer Paschen Lyman Ultrafialová aaaaaaaaaaa Infračervená Viditelná aaaaaaaaaaa

dráhy vnitřních planet Sluneční soustava dráhy vnitřních planet

Vodíkové spektrum  E = h .  c  =  Série n m 1 1 1 = R . –  n2 m2 oblast spektra Lyman 1 2, 3, 4 … ultrafialová (UV) Balmer 2 3, 4, 5 … viditelná (VIS) Paschen 3 4, 5, 6 … infračervená (IR) Brackett 4 5, 6, 7 … vzdálená IR Pfund 5 6, 7, 8 …  E = h .  c  =  1 1 1 = R . –  n2 m2  

Spektra štěpení čar – vedlejší kvantové číslo dráhy vnějších planet

Částicové a vlnové pojetí elektronu  E = h .  . . . . E = m c 2 c h h  =  =  =  m c m v Důkaz: – svazek elektronů jeví difrakci a interferenci – „Elektronová vlna“

Heisenbergův princip neurčitosti Myšlenkový pokus: .  p – přesnost určení hybnosti  x – přesnost určení polohy h – Planckova konstanta  p .  x  h

Schrödingerova rovnice (1) v závislosti na čase y = a sin ( 2   t ) 2 y zrychlení částice je úměrné jejímu posunu = – k y  t 2  2 y = – a ( 2   ) 2 sin ( 2   t ) = – 4 2 2 y = 0  t 2 v závislosti na směru pohybu x x v = t = t v 2 y 4 2 2 + · y = 0  x2 v2

Schrödingerova rovnice (2) 2 y 4 2 2 + · y = 0  x2 v2 h  = m v 2 m2 v2 = v2 h2  v =  .  E = Ekin + Epot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . m v 2 = 2 ( E – Epot ) 2 y 8 2 m + ( E – Epot ) y = 0  x2 h2 2 2 2 8 2 m + + + ( E – Epot )  = 0  x2  y2  z2 h2

Řešení Schrödingerovy rovnice 2 L  = n n2 h2 E = 8 m L2 n = 1, 2, … hlavní kvantové číslo Přechody elektronů Jednorozměrná potenciálová jáma Stojaté vlnění +

Funkce  v jednorozměrné potenciálové jámě x L  2 – vyjadřuje hustotu pravděpodobnosti

Znaménko vlnové funkce Výslednice (a) Vlna 1 Vlna 2 Výslednice (b) Vlna 1 Vlna 2 Skládání vlnění se stejnou fází Skládání vlnění s opačnou fází

Řešení Schrödingerovy rovnice Reálný atom H – hlavní kvantové číslo n h c Z 2 E = R · n2

Kvantová čísla  n l m s ± ½ hlavní vedlejší magnetické spinové 1, 2, 3, … vedlejší l n – 1 magnetické m – l … 0 … + l spinové s ± ½  číslo l 1 2 3 4 … orbital s p d f g n = 1 , l = 0 (s) , m = 0 , s = + ½ , – ½ n = 2 , l = 0, 1 l = 1 (p) , m = – 1, 0 , + 1 n = 3 , l = 0, 1, 2 l = 2 (d) , m = – 2, – 1, 0 , + 1, + 2

Energie – izolovaný atom vodíku H hladiny – orbitaly degenerovány

Atomové orbitaly s 1 s 2 s 3 s Řešení Schrödingerovy rovnice  2, n, l, m

Atomové orbitaly p 2 px 3 px

„Tvary“ atomových orbitalů s a p px py pz

„Tvary“ atomových orbitalů d dxy dyz dzx dx 2 – y 2 dz 2

„Tvary“ atomových orbitalů f