Anorganická chemie Stavba atomu

Prezentace na téma: "Anorganická chemie Stavba atomu"— Transkript prezentace:

1 Anorganická chemie Stavba atomu
Úvod do chemie Anorganická chemie Stavba atomu

2 Anorganická chemie – Názvosloví
Značky prvků Názvosloví binárních sloučenin Názvosloví kyselin a zásad Názvosloví solí

3 Značky a názvy prvků Název český Název latinský Značka prvku

4 Stavba atomu Atomové jádro
Atomové jádro tvoří protony a neutrony. Zahrnujeme pod společným názvem nukleony. Ze struktury atomového jádra plynou následující důležité pojmy. Protonové (atomové) číslo Z je počet protonů v jádře, u elektroneutrálního stavu atomu i počet elektronů. Zapisuje se jako dolní index před značkou prvku H, He, Li, Be, B, C, N, O, F, ..., Sc, ..., Au, ..., U, ..., Md. Neutronové číslo N je počet neutronů v jádře. Neuvádí se u značky prvku. Nukleonové (hmotnostní) číslo A udává počet protonů a neutronů v jádře (A = Z + N). Zapisuje se jako horní index před značkou prvku.

5 Stavba atomu AZ Značka prvku
Prvek je soubor atomů, které mají stejné Z, např. kyslík (O, O, O), vodík (H – protium, H – deuterium, H – tritium) Značka prvku, odvozená z latinského nebo řeckého názvu, se uvádí ve spojení s protonovým číslem Z a nukleonovým AZ Značka prvku

6 Stavba atomu Nuklid tvoří soubor atomů se stejným Z a N (a tím i A), např. 11H, 168O, 178O 3316S, 4622Ti, Bi (nejtěžší stabilní nuklid). Izotopy tvoří dva a více nuklidů téhož prvku, např. kyslík 16O, 17O, 18O nebo vodík 1H, 2H, 3H. Izotopie znamená, že daný prvek je tvořen více než jediným nuklidem. Izobary jsou atomy různých prvků, které mají stejné nukleonové číslo A, ale jiné protonové číslo Z, např. dvojice 2658Fe a 2858Ni.

7 Nuklidy V přírodě se vyskytuje asi 329 nuklidů, většina (273, tj. 83 %) je stabilních, ostatní jsou nestabilní, jsou radioaktivní. Mononuklidické prvky (nepřesně monoizotopické), tzv. čisté, jsou např. 4Be, 9F, 11Na, 13Al, 15P, 21Sc, ..., 53I, ..., 79Au, ..., (celkem 20 prvků). Zvlášť hojně jsou rozšířeny nuklidy 816O, 1224Mg, 1428Si a 2040Ca, které tvoří téměř 70 % hmotnosti zemské kůry. Ve vesmíru je však nejvíce zastoupen vodík 11H, který vznikl jako praprvek. Nejtěžšími stabilními nuklidy jsou nuklidy olova 82208Pb a bismutu 83209Bi. Velké kolísání počtu izotopů je pouze u Pb (konečný člen přirozených radioaktivních rozpadových řad:204,206, 207,2087)

8 Elektronový obal Korpuskulárně-vlnová teorie
Při experimentálním zkoumání rozptylu částic α při průchodu kovovými fóliemi (Geiger, Marsden, 1911) bylo zjištěno, že paprsky se jen málo odchylují od směru pohybu, avšak v jednotlivých případech dochází k mimořádně velkému odchýlení. Z toho odvodil Rutherford (1911), že kladný náboj atomu musí být soustředěn ve zcela malé oblasti uvnitř atomu (jádro atomu), která má ve srovnání s velikostí atomu nepatrné rozměry: efektivní průměr atomu je pm efektivní průměr jádra je asi 0,01 pm 1 pm (pikometr) = m = 10-2 Å; „picco, piccolo“ (ital.) = malý.

9 Elektronový obal Klasická fyzika důsledně rozlišuje pojem
a) částice (korpuskule) a b) vlnění. Podstatným znakem částice je 1) možnost přesné lokalizace v prostoru, 2) existence definované dráhy pohybu a 3) ostré vymezení povrchu. Podstatným znakem vlnění je 1) šíření vlnění (vzruchu) v jakémkoliv hmotném prostředí, 2) ohybové (difrakční) a interferenční jevy. 1 pm (pikometr) = m = 10-2 Å; „picco, piccolo“ (ital.) = malý.

10 Elektronový obal U mikroobjektů je nutné připustit dualismus jejich chování (částice a vlnění). Vlastnosti mikroobjektů jsou tak zvláštní, že srovnávání a názorná představa na základě makroobjektů (a makrosvěta vůbec!) selhává. Korpuskulárně-vlnová "představa" tedy není součtem dvou představ.

11 Atomové orbitaly Atomový orbital (AO) je vlnová funkce elektronu v atomu. Jejím grafickým znázorněním je oblast nejpravděpodobnějšího výskytu elektronu získaná z vlnové funkce pro jeden elektron.

12 Atomové orbitaly Kvantová čísla
Atomové orbitaly jsou charakterizovány třemi celými čísly - tzv. kvantovými čísly n, ℓ a m, přičemž je: n - hlavní kvantové číslo. Určuje energii AO: En = -kn-2, kde n = 1, 2, 3, ... ℓ - vedlejší kvantové číslo. Určuje tvar rozložení elektronového obalu, u složitějších atomů poněkud ovlivňuje energii AO. Platí, že ℓ = 0, 1, ..., (n - 1). m ℓ - magnetické kvantové číslo. Souvisí s polární částí vlnové funkce a určuje konkrétní orientaci AO k souřadnému systému. Danému ℓ přísluší celkem (2ℓ + 1) hodnot m = -l, ..., 0, 1, ..., +1. Kvantová čísla n, ℓ, a m plně charakterizují každý orbital.

13 Atomové orbitaly Kvantová čísla
s - spinové kvantové číslo je pro každý elektron stejné, jeho hodnota je rovna 1/2 a nemění se. Pomocí tohoto čísla nelze elektrony rozlišit. Obecně platí , že v jednom atomu nemohou existovat dva elektrony, jejichž všechna kvantová čísla jsou stejná (Pauliho princip výlučnosti) Jelikož energii AO určuje zejména hodnota n (případně ℓ), leží orbitaly se stejnými hodnotami n a ℓ na téže energetické úrovni, tj. jsou energeticky degenerované.

14 Tvar orbitalů

15 Kvantová čísla a atomové orbitaly
Kvant. čísla Symbol AO Symbol plně Degenerace n ℓ m obsazených AO s s krát (není) s s krát (není) px pz p krát py s s krát (není) px pz p krát py dx2-y2 dxz dz d krát dyz dxy

16