Struktura atomu

Historie Demokritos (asi 460-370 l.př.n.l.) Atom je nejmenší dále nedělitelná částice hmoty Atomy se pohybují a střetávají se Pokud si odpovídají, tak se spojují, čímž všechno vzniká

Historie Daltonova teorie (poč. 19. stol.) atomy jsou dále nedělitelné atomy různých prvků mají různé vlastnosti Při CHR se atomy spojují a rozdělují Ve sloučenině připadá na 1 atom jednoho prvku stejný počet atomů druhého prvku - zákon o zachování hmotnosti - zákon stálých poměrů slučovacích

Historie Thomson 1897 objevil elektron při studiu elektrické vodivosti plynů

Historie Rutherford (poč. 19. stol.) Kolem kladně nabitého jádra, (který má až 10.000krát menší poloměr než je poloměr celého atomu), obíhají záporně nabité elektrony po kruhových drahách – planetární model

Historie Chadwick (1932) Jádro obsahuje kromě protonů ještě elektroneutrální neutrony

Historie Bohrův kvantově mechanický model Elektrony se pohybují ve drahách po kružnicích s určitým poloměrem a stálou energií Ke změně energie může dojít pouze při přechodu elektronu na jinou dráhu

Historie Orbitalový model atomu Elektrony se kolem jádra nepohybují v přesných drahách, ale v tzv. orbitalech Orbital je prostor kolem jádra, v němž se nejpravděpodobněji elektron vyskytuje

Elementární částice atomu Jádro má velmi malou velikost: průměr 10-14 – 10-15 m. tj. např. (1 mm a 10 m) Částice Symbol Relativní hmotnost Skutečná náboj Skutečný Proton p 1 1,6.10-27kg +1 +1,6 . 10-19 C Neutron n Elektron e 1/1840 9,1.10-31kg -1 -1,6 . 10-19 C

Kvantová čísla Hlavní kvantové číslo (n): vyjadřuje velikost orbitalu. S vyšší hodnotou n roste velikost orbitalu a zvyšuje se energie přítomných elektronů. Nabývá hodnot od 1 do 7. Elektrony se stejným hlavním kvantovém čísle se nacházejí ve stejné elektronové vrstvě neboli slupce. Jednotlivé vrstvy se označují písmeny K, L, M, N, O, P, Q Číslo periody v PSP

Kvantová čísla Vedlejší kvantové číslo (l): vyjadřuje prostorový tvar orbitalu. Nabývá hodnot od 0 do n‑1  a příslušný typ orbitalu se označuje písmeny s, p, d, f f Číslo l 1 2 3 s p d f Typ orbitalu

Kvantová čísla Magnetické kvantové číslo (m): vyjadřuje orientaci orbitalu v prostoru, nabývá hodnot od –l po +l.

Kvantová čísla Spinové kvantové číslo (s): vysvětluje chování elektronu v orbitalu, nabývá hodnoty -1/2, nebo +1/2 Lze si představit jako směr rotace částice (s výhradou)

Shrnutí Kvantové číslo Symbol Hodnoty Vyjadřuje Hlavní n 1, 2, 3, …., 7 Velikost orbitalu Vedlejší l 0, 1, 2, …., n-1 Prostorový tvor orbitalu Magnetické m -l, …. 0, …., +l Orientaci orbitalu v prostoru Spinové s +1/2, -1/2 Chování elektronu v orbitalu

Elektronové uspořádání atomu Zápis elektronů v orbitalu: Energie AO - vrstva 1s2 Počet elektronů v orbitalu Typ orbitalu, vedlejší kvantové číslo l

s p d f

Elektronové uspořádání atomu A) Pomocí symbolů: Zápis: 1s2 2s2 2p5 znamená - 9 elektronů, z nichž 2 jsou v orbitalu 1s, dva v orbitalu 2s a pět v orbitalu 2p B) Pomocí rámečků: 1s 2s 2p C) Zkrácený zápis: 1s2 2s2 2p6 3s1 = [10Ne] 3s1     

Pravidla pro zaplňování orbitalů V jednom orbitalu mohou být maximálně dva elektrony lišící se hodnotou spinového čísla 

Pravidla pro zaplňování orbitalů E Výstavbový princip – orbitaly s nižší energií se obsazují dříve než orbitaly s vyšší energií 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 5d, 4f, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s s p d f 8 7 6 5 4 3 2 1

Pravidla pro zaplňování orbitalů V degenerovaných orbitalech (tj. orbitalech se stejným kvantovým číslem n a l) se nejprve zaplňují jedním elektronem, teprve pak dochází ke spárování DOBŘE ŠPATNĚ     

Valenční elektrony U nepřechodných prvků v orbitalech ns a np 17Cl – je v 3. periodě: n=3, 3 vrstvy – je ve 7. skupině: 7 valenčních elektronů – tj.: v orbitalech ns=3s2 a np=3p5 Ověření: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 = [10Ne] 3s2 3p5

Valenční elektrony U přechodných prvků (s vyjímkou Zn, Cd, Hg) jsou umístěny v orbitalech ns a (n-1)d 22Ti je v 4. periodě: n=4, 4 vrstvy - je v 4. skupině: 4 valenční elektrony – tj.: v orbitalech ns=4s2 a (n-1)d=3d2 Ověření: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 = [18Ar] 4s2 3d2 Poznámka: při tomto způsobu zápisu se orbitaly uvádějí podle rostoucí hodnoty hlavního kvantového čísla. Při téže hodnotě n pak v pořadí orbitalů s, p, d, f

Cvičení 1 Zapište elektronovou konfiguraci atomů a určete valenční vrstvu

Cvičení 2

Přehled orbitalů (viz učebnice)

Schéma pořadí obsazování hladin (viz učebnice)

Cvičení 3 Vysvětlete pojem valenční elektrony, jaký mají význam v obalu atomu Napište symbolické elektronové uspořádání v atomu 20Ca popište jednotlivé vrstvy vyznačte valenční vrstvu určete počet valenčních elektronů Napište rámečkové uspořádání elektronů v atomu 7N nakreslete jeho orbitalový model K uvedeným kvantovým číslům přiřaďte orbitaly n=1, l=0 n=3, l=0 s n=2, l=1 p n=3, l=2 d n=2, l=0 Kolik orbitalů a jaký maximální počet elektronů může být ve vrstvě L? Určete, zda orbitaly 3s, 3p a 3d mají stejnou energii