Atom

STAVBA ATOMU jádra nukleony 1 . 10-10 m, tj. 0,000 000 000 1 m p+ n0 e- = protony = neutrony = elektrony e- p+ n0 jádra nukleony protony a neutrony jsou částice ....... neboli ................. elektrony jsou v ............. obalu

e- -1 p+ +1 n0 STAVBA ATOMU částice symbol hmotnost (g) náboj relativní náboj elektron e- 9,1 . 10-28 -1,6 . 10-19 -1 proton p+ 1,6 . 10-24 1,6 . 10-19 +1 neutron n0

látky jsou složeny z atomů = nedělitelné částice starověké Řecko Leukippos 6. stol. př.n.l. Demokritos 470 – 360 př.n.l. látky jsou složeny z atomů = nedělitelné částice (atomos = nedělitelný) nejmenší částice hmoty existuje mnoho druhů atomů

středověk tělesa jsou bezezbytku vyplněna látkou 17. stol. Isaac Newton 18. stol. Michail Vasiljevič Lomonosov oba podporovali atomovou teorii

(zákon stálých poměrů slučovacích) John Dalton (1801): prvky jsou složeny z malých, nedělitelných atomů, atomy téhož prvku jsou stejné 2. v průběhu chemických reakcí dochází k přeskupování atomů, atomy při nich nevznikají, nemizí, ani se atom jednoho prvku nemění v atom jiného prvku 3. slučováním atomů dvou nebo více prvků vznikají chemické sloučeniny, počty atomů jsou vždy ve stejném poměru (zákon stálých poměrů slučovacích) John Dalton 1766 - 1844

vytvoření modelu atomu předcházely: objev zákonů elektrolýzy (Michael Faraday) objev elektronu (Joseph John Thomson) objev radioaktivity (Henri Becquerel) atomy jsou složeny z ještě menších částic

MODELY ATOMU Ernest Rutherford 1911 planetární model atomu obr.5 v atomu jsou dvě části: kladné jádro, kolem obíhají po nespecifikovaných kružnicích elektrony

MODELY ATOMU Niels Bohr (1913) kvantově mechanický model elektrony obíhají po kružnicích s určitým poloměrem odpovídajícím jejich energii existence elektronu je možná pouze v určitých energetických stavech = KVANTECH

Louis de Broglie (1929) dualistický charakter elektronu (částice a vlnění) Max Born vlnová funkce

Werner Heisenberg princip neurčitosti Erwin Schrödinger zabýval se kvantovou mechanikou Schrödingerova rovnice → soubor vlnových funkcí = orbitalů → hodnoty energie 6. dubna 1920 se Schrödinger oženil s Annemarie Bertelovou. Vztahy s manželkou ale nikdy nebyly příliš dobré a s jejím vědomím měl řadu vztahů. Anny již dlouhou dobu milovala Schrödingerova přítele Weyla. 30. května 1934 se mu narodila dcera Ruth Georgie Erica. Matkou byla Hilde, manželka jeho asistenta Arthura Marcha. Kvůli těmto okolnostem nepřijal místo v Princetonu, které mu bylo roku 1934 nabídnuto. Žít otevřeně se dvěma ženami a mít dítě s manželkou jiného muže bylo v té době ve Spojených státech společensky nepřijatelné. Později měl Schrödinger další dvě dcery se dvěma irskými ženami. 4. ledna 1961 zemřel ve věku 73 let na tuberkulózu. Pohřben byl v rakouském Alpbachu. Werner Heisenberg princip neurčitosti

Jádro složeno z nukleonů (protonů a neutronů) někdy se ještě užívá N – neutronové číslo proti obalu je velmi malého rozměru částice drží pohromadě vlivem tzv. jaderných sil >>>> odpudivé elektrostatické síly v jádře je soustředěna téměř všechna hmotnost atomu nukleonové číslo A protonové číslo Z

PRVEK - látka složená z atomů se stejným Z NUKLID - látka složená z atomů se stejným Z i A IZOTOPY – látky složené z atomů se stejným Z, různým A mají ............ chemické vlastnosti (závisí na stavbě obalu) není je možno dělit ..................... cestou, pouze ................ (hmotnostní spektrograf) IZOBARY - látky složené z atomů se stejným A, různým Z tedy úplně různé prvky stejné chemickou fyzikální

Atomová hmotnostní jednotka zavedena pro nepřehlednost výpočtů s malými absolutními hmotnostmi atomů mu = 1/12 hmotnosti atomu nuklidu uhlíku = 1,66057 * 10-27 kg pomocí ní vyjadřujeme ATOMOVOU RELATIVNÍ HMOTNOST = kolikrát je atom těžší než mu Ar [bez jednotky] najdeme v tabulkách Mr [bez jednotky] molekulová relativní hmotnost, sečteme Ar všech atomů v molekule POZOR, neplést s M – molární hmotností, stejné číslo, ale má jednotku g/mol

současný pohled na elektron: Elektronový obal - současný pohled na elektron: částice s dualistickou povahou (vlnově-korpuskulární charakter) neurčujeme přesnou polohu elektronu, ale pravděpodobnost výskytu v určitém místě elektron existuje pouze v určitých energetických stavech → orbitalech určitých tvarů a velikostí orbital = prostor v okolí jádra s alespoň 95% pravděpodobností výskytu elektronu

Kvantová čísla jednoznačně popisují stav elektronu v atomu hodnoty plynou ze Schrödingerovy rovnice žádný elektron nemá všechna kvantová čísla stejná existují celkem 4: n, l, m, s

Hlavní kvantové číslo n udává energii a vzdálenost elektronu (orbitalu) od jádra (vrstvu) poslední vrstva – VALENČNÍ – účastní se vazeb n valenční vrstvy odpovídá periodě (řádku) v tabulce hodnoty 1, 2, 3 ….. (přirozená čísla) pro dosud známé prvky n = 1-7 n 1 2 3 4 5 6 7 vrstva  K L M N O P Q

Vedlejší kvantové číslo udává energii elektronu a tvar orbitalu hodnoty 0 až n-1 pro dosud známé prvky l = 0 - 3 l typ orbitalu s 1 p 2 d 3 f

tvary orbitalů

Magnetické kvantové číslo udává orientaci orbitalů v prostoru hodnoty –l,…, 0, ..., +l počet hodnot pro dané l … udává počet orbitalů daného typu (l) v dané vrstvě (n): s…1 p…3 d…5 f…7 degenerované orbitaly – stejná energie (tj. hodnota n, l) a různá hodnota m

Spinové kvantové číslo udává spin (rotaci) elektronu hodnoty +1/2, -1/2 elektrony se stejnou hodnotou n, l, m se liší spinem

hlavní vedlejší typ orbitalu magnetické počet orbitalů s 1 n=2   l=1 p -1,0,1 3 n=3 l=2 d -2,-1,0,1,2 5 n=4 l=3 f -3,-2,-1,0,1,2,3 7 n=5 n=6 n=7

Pravidla pro zaplňování orbitalů Pauliho princip výlučnosti v orbitalu mohou být maximálně 2 elektrony s opačným spinem (t.j. mají stejné n, l, m, liší se s) Hundovo pravidlo degenerované orbitaly se zaplňují nejprve všechny jedním elektronem, potom se tvoří páry s opačným spinem Výstavbový princip (pravidlo n+l) nejdříve se zaplňují orbitaly s nižší energií nižší energii má orbital se nižším součtem n+l

Energie orbitalů

Znázornění orbitalů počet e 1s2 n vrstva typ orbitalu 1s2 2p3 3d7 5f4

znázornění elektronové konfigurace (uspořádání elektronů v atomu) pomocí rámečků 8O: 1s2 2s2 2p4 bez rámečků 8O: 1s2 2s2 2p4 pomocí předcházejícího vzácného plynu 8O: (2He) 2s2 2p4 obecná konfigurace valenční vrstvy skupiny např. ns2 np4 (pro VI.A skupinu) valenční vrstva

značka e- p+ n0 název Al 14 11 12 17 18 7 13 hořčík Fe 30 6 8 16 Doplň chybějící údaje: značka e- p+ n0 název Al 14 11 12 17 18 7 13 hořčík Fe 30 6 8 16 fosfor 13 13 hliník Na 11 sodík Cl 17 chlor H 1 vodík 1 N 7 dusík Mg 12 12 26 26 železo C 6 uhlík P 15 15