ATOMY Patrik Pazourek, Lukáš Pipek, Tereza Brožová, Iveta Gajdošová

Atom Každá látka je složena z mikroskopických částic zvaných atomy, které už nelze chemickými metodami dělit.Atomy se skládají z kladně nabitého jádra a záporně nabitého obalu. Všechny látky jsou složeny ze stavebních částic – atomů nebo z jejich skládanek – molekul. Dnes již existují mikroskopy (tunelové), které dokáží ostrým hrotem na dokonale vyhlazeném povrchu kovového vzorku „nahmatat atomové hrby“. Jiné mikroskopy (emisní) ukáží polohy atomů na ostrých hrotech pomocí střel z (iontů), které z atomů vysokým napětím vyletují jako ze střílen. Vidět do nitra atomu ovšem nikdy nedokážeme, ať budou naše mikroskopy sebedokonalejší. Brzy pokusy ukázaly, že kladný náboj není v atomu rozmazán po celém objemu, ale naopak stěsnán na nepatrné atomové jádro, které je obklopeno elektronovým obalem. Tak přišel na svět planetární model Rutherfordův. Dnes víme, že i ten má daleko k věrnému obrazu atomu, ale přesto ho dodnes v učebnicích najdete, protože pro vysvětlení některých vlastností atomu postačuje.

Složení atomu JÁDRO ATOMU - tvoří kladně nabité protony a neutrony bez náboje. Hmotnost protonu a neutronu je přibližně stejná. Počet protonů v jádře bývá označován jako protonové číslo Z. Zapisuje se před chemickou značku prvku pomocí dolního indexu. Počet neutronů v jádře značí neutronové číslo N. U značky prvku se neuvádí. Protony a neutrony se souhrnně označují jako nukleony (jádro=nukleon). Jejich počet se značí číslem A. Součet protonového a neutronového čísla dá číslo nukleonové, které se zapisuje jako horní index chemické značky prvku. OBAL ATOMU - je tvořen částicemi se záporným nábojem - elektrony. Jejich hmotnost je asi 1840x menší než hmotnost protonů nebo neutronů. Na stavbě elektronového obalu závisí chemické vlastnosti prvku.

Objevitel atomu Už asi před 2 400 lety hlásal řecký filosof Demokritos, že se všechno skládá z drobounkých částic. Ale až roku 1808 anglický vědec John Dalton dokázal, že atom existuje. Kolem roku 1909 novozélandský fyzik Ernest Rutherford objevil atomové jádro.

Objevitelé Demokritos John Dalton Ernest Rutherford

Thomsonův model atomu Představoval atom jako kladně nabitou kouli, uvnitř které jsou rovnoměrně rozptýleny elektrony. Počet elektronů je takový, že kladné a záporné náboje se navzájem ruší a atom se chová jako elektricky neutrální. Ukázalo se, že tato představa neodpovídá skutečnosti. Joseph John THOMSON (1856 - 1940)

Rutherfordův model atomu E. Rutherford zkoušel, jak projdou atomy tenoučkou fólií. Zjistil, že některé projdou snadno a jiné ne. Usoudil, že atomy jsou z větší části "prázdné" a jejich kladný náboj je soustředěn do malého a těžkého jádra, kolem kterého pobíhají elektrony. Myslel si však, že elektrony se postupně přibližují k jádru až v něm zaniknou. Jeho teorie se také neosvědčila. Ernest RUTHERFORD (1871 - 1937)

Bohrův model atomu N. Bohr zkoumal atom vodíku a přinesl na svou dobu revoluční teorii: Elektron se může bez vyzařování energie pohybovat kolem jádra jen po určitých kvantových dráhách, tzv. orbitalech Elektron přijímá nebo vyzařuje energii pouze při přechodu z jednoho orbitalu na druhý. Při přechodu na vzdálenější orbital energii přijímá, při návratu na bližší orbital energii vyzařuje Tento model ještě nebyl dokonalý, ale poměrně dobře popisoval vlastnosti atomu. Niels BOHR (1885 - 1962)

Planetární Sommerfeldův model Podle tohoto modelu jsou u složitějších atomů dráhy elektronů nejen kruhové, ale i eliptické. Každý elektron je v tomto modelu charakterizován čtyřmi kvantovými čísly: n (hlavní), l (vedlejší), m (magnetické) a s (spin).

Protonové číslo Atomové číslo (někdy též protonové číslo) označuje protonů v jádru daného atomu či obecně atomů daného prvku. V elektricky neutrálním atomu se počet protonů rovná počtu elektronů, tzn. atomové číslo označuje také základní počet elektronů v atomech daného prvku. Atomové číslo se zapisuje vlevo dolů před symbol (značku) prvku, např. 92U (pro uran). Původně atomové číslo označovalo hlavně polohu prvku v periodické tabulce prvků. Pokud by se totiž periodická tabulka seřadila podle atomové hmotnosti prvků, některé prvky by se dostaly na špatné místo (např. jód a tellur by v takové tabulce měly prohozená místa). Čísla udávající pořadí odpovídající chemickým vlastnostem jsou právě atomová čísla, která pouze zhruba odpovídají atomové hmotnosti. Tento nesoulad se vysvětlil až v roce 1913, kdy Henry Moseley objevil závislost umístění prvku v periodické tabulce na jeho rentgenovém difrakčním spektru. Později se zjistilo, že atomové číslo závisí na elektrickém náboji jádra, tzn. počtu (kladně nabitých) protonů. A právě tento náboj (potažmo elektromagnetické vlastnosti), nikoli atomová hmotnost, je tím, co určuje chemické vlastnosti prvků.

Nukleové číslo Nukleonové číslo, též hmotové číslo, značí počet nukleonů (protonů a neutronů) v atomovém jádře. Soubor částic (obvykle atomů) se stejným protonovým a nukleonovým číslem se nazývá nuklid, nepřesně izotop. Nukleonové číslo je číselně blízké relativní atomové hmotnosti daného jádra (viz též hmotnostní schodek).

Velikost atomu Rozměry atomu jsou nepatrné, přibližně 10-10m, tedy jedna desetimilióntina milimetru. Jádro atomu je však ještě mnohem menší - jeho "průměr" je ještě asi stotisíckrát menší, kolem 10-15 m. Pro představu: kdybychom zvětšili atom tak, aby jeho průměr byl 100 metrů, atomové jádro by představovalo drobounkou kuličku velikosti zrnka máku.

Izotopy Izotopy jsou atomy stejného prvku (mají stejný počet protonů a elektronů), které se liší počtem neutronů. Izotopy stejného prvku projevují stejné chemické vlastnosti (kromě izotopů vodíků). K pojmenování a označení jednotlivých izotopů prvků se používají názvy a symboly příslušných prvků, které se doplní o hodnotu nukleového čísla. Pouze pro izotopy vodíku lze též použit zvláštní názvy a symboly. Fyzikální vlastnosti izotopů jsou podobné, ale odlišují se. Kromě jejich hmotnosti a tedy hustoty jejich sloučenin bývá nejčastější odlišností mezi izotopy jejich stálost. Některé izotopy (vzdalující se od ideálního středního poměru počtu neutronů a protonů na kteroukoli stranu) totiž nejsou stabilní a podléhají radioaktivnímu rozpadu.

Izotopy Izotopy lithia Izotopy helia Izotopy vodíku