Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/34.0811 Název školyGymnázium, Soběslav, Dr. Edvarda Beneše 449/II Kód materiáluVY_32_INOVACE_41_01 Název materiáluMolekuly.

Prezentace na téma: "Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/34.0811 Název školyGymnázium, Soběslav, Dr. Edvarda Beneše 449/II Kód materiáluVY_32_INOVACE_41_01 Název materiáluMolekuly."— Transkript prezentace:

1 Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/34.0811 Název školyGymnázium, Soběslav, Dr. Edvarda Beneše 449/II Kód materiáluVY_32_INOVACE_41_01 Název materiáluMolekuly a atomy AutorMgr. Pavel Lintner Tematická oblastFyzika Tematický okruhKvantová fyzika Ročník4 Datum tvorbyleden 2013 Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora

2 Molekuly a atomy

3 Myšlenku o složení látky z atomů zformulovali již v 5. st. př. n. l. antičtí filozofové zvaní atomisté. Nejvýznamnějšími představiteli atomismu byli Leukippos, Epikúros a Démokritos. Vycházeli z myšlenky, že hmotu nelze dělit donekonečna, protože pak by zůstalo jen nekonečné prázdno. Podle atomistů se hmota skládá z neviditelných, neměnných, nezničitelných a nedělitelných tělísek – atomů (řecky atomos znamená nesmírně malý, nedělitelný). Na myšlenky atomistů navázal až v 17. století francouzský filozof, matematik a fyzik René Descartes. Jeho úvahy však měly stále povahu spíše filozofického charakteru. Za zakladatele moderní atomistiky je považován anglický chemik John Dalton. R. 1801 zdůvodnil existenci atomů na základě skutečnosti, že při chemických reakcích se prvky slučují vždy jen v určitých hmotnostních poměrech – atomy jednoho prvku mají, na rozdíl od atomů jiného prvku, stejnou hmotnost a tyto atomy se spojují do molekul sloučenin.

4 Makroskopická tělesa nejsou spojitá, ale mají částicovou strukturu. Skládají se z molekul – nejmenších částic chemických sloučenin. Molekuly se skládají z atomů – nejmenších částic chemických prvků. Pomocí chemických reakcí lze určit relativní atomové hmotnosti prvků A r a relativní molekulové hmotnosti molekul M r. Vyjadřujeme je pomocí atomové hmotnostní konstanty m u – jedna dvanáctina hmotnosti nuklidu uhlíku 12 C. m u = 1,661·10 -27 kg Počet částic v určitém tělese vyjadřujeme pomocí veličiny látkové množství n. Její jednotkou je mol – počet atomů v 12 gramech nuklidu uhlíku 12 C. Počet částic v jednom molu látky vyjadřuje Avogadrova konstanta N A. N A = 6,022·10 23 mol -1

5 Pomocí Avogadrovy konstanty lze vypočítat velikosti atomů a molekul – řádově 10 -10 m. Takto nepatrné částice nelze rozlišit optickým mikroskopem, jehož maximální rozlišovací schopnost je řádově 10 -6 – 10 -7 m. K přímému pozorování atomů a molekul slouží např. elektronový mikroskop (r. 1931), řádkovací tunelový mikroskop (r. 1981) a AFM mikroskop (r. 1986). První manipulace s jednotlivými atomy byla provedena r. 1989 – sestavení slova IBM z 35 atomů xenonu.IBM z 35 atomů

6 Elektronový mikroskop Obdoba optického mikroskopu, ve kterém je světlo nahrazeno proudem urychlených elektronů a optické čočky elektromagnetickými čočkami. Zvětšení elektronového mikroskopu dosahuje hodnoty až 1 000 000. Na levém snímku je zobrazen první elektronový mikroskop, který v r. 1931 vynalezl německý fyzik Ernst Ruska (r. 1986 za jeho vynález získal Nobelovu cenu) Na snímku vpravo je zobrazen moderní přístroj. [1][2]

7 Řádkovací tunelový mikroskop (STM) Pracuje na principu tunelového jevu. Skenuje povrch vodivého vzorku pomocí změny průběhu potenciálu vodivé hrotové sondy.tunelového jevu Schéma STM Atomy na povrchu zlata zobrazené pomocí STM [3] [4]

8 Mikroskop atomárních sil (AFM) Skenuje povrch vzorku (i nevodivého) pomocí velmi ostrého hrotu na pružném nosníku (cantilever) a z jeho deformací vzniklých působením meziatomárních si rekonstruuje vzhled povrchu vzorku.. Schéma AFM Snímek hrotu použitého AFM pořízený elektronovým mikroskopem [5] [6]

9 Povrch skla zobrazený pomocí AFM [7]

10 Použité zdroje: ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro gymnázia – Fyzika mikrosvěta. 1. vydání. Praha: Galaxie, 1993. 183 s. ISBN 80-85204-19-3. SVOBODA, Emanuel aj. Přehled středoškolské fyziky. 4. upravené vydání. Praha: Prometheus, 2006. 515 s. ISBN 80-7196-307-0. Použité obrázky: [1] BREW, J. Wikimedia Commons [online]. 28. 5. 2006. [cit. 4. 1. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ernst_Ruska_Electron_Microscope_- _Deutsches_Museum_-_Munich-edit.jpg [2] TZ1. Wikimedia Commons [online]. 19. 9. 2012. [cit. 4. 1. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electron_Microscope.jpg [3] SCMID, Michael. Wikimedia Commons [online]. 7. 5. 2005. [cit. 4. 1. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:ScanningTunnelingMicroscope_schematic.png [4] ROSSEN, Erwin. Wikimedia Commons [online]. 2006. [cit. 4. 1. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Atomic_resolution_Au100.JPG

11 [5] OVERLORDQ. Wikimedia Commons [online]. 6. 10. 2009. [cit. 4. 1. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Atomic_force_microscope_block_diagram.svg [6] MATERIALSCIENTIST. Wikimedia Commons [online]. 14. 7. 2009. [cit. 4. 1. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:AFM_%28used%29_cantilever_in_Scanning_Electr on_Microscope,_magnification_3000x.JPG [7] Wikimedia Commons [online]. 14. 7. 2009. [cit. 4. 1. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:AFMimageRoughGlass20x20.JPG