SVĚT MOLEKUL A ATOMŮ.

Prezentace na téma: "SVĚT MOLEKUL A ATOMŮ."— Transkript prezentace:

1 SVĚT MOLEKUL A ATOMŮ

2 Fyzikální těleso reálný objekt konečných rozměrů látkové skupenství
pevné kapalné plynné Plazmatické spojité a dále dělitelné Metodická poznámka ke kapitole: vlastní zkušenost žáků je nezastupitelná, lze využít od velkých celků až do velmi malých rozměrů Těleso – prostorově omezená část pevné látky, kapaliny plynu nebo plazmy (dle [3], [4] a [5]) Příklady těles: krystal, kovový drát, voda v nádrži, neon v zářivce, plamen svíčky Ilustrativní obrázky. 1/14

3 Meze dělení oko optický mikroskop elektronové a iontové mikroskopy
úhlové zvětšení 0 velikost 0,07 mm optický mikroskop úhlové zvětšení 2000 velikost m elektronové a iontové mikroskopy úhlové zvětšení velikost m technické meze dělení oko – zorný úhel 1´ optický mikroskop – omezen difrakcí světla - λ/2 elektronový mikroskop – pozorování atomu tunelový mikroskop – manipulace s atomem Na obrázku naznačeny meze dělení, dále ilustrativní obrázky. 2/14

4 Atom atomisté – antičtí filosofové látku nelze dělit do nekonečna
atom („atomos“ = nedělitelný) - Démokritos atomismus chemický zpřesnění představy o atomu chemické sloučeniny S atomem se setkáváme v běžném kontextu. Můžeme rozlišovat dvě význačné pojetí atomismu: Atomisté – atomismus filosofický (Leukippos z Mílétu, Démokritos z Abdéry a Epikúros ze Samu) Atomismus chemický – angl. fyzik a chemik J. Dalton – chemické prvky se neslučují v libovolném množství, ale jen v určitých stálých hmotnostních poměrech. To znamená, že se atomy jednotlivých prvků spojují v molekuly jakožto nejmenší částice chemických sloučenin. Na obrázku řecký filosof Demokritos, níže jádro molekuly benzenu. 3/14

5 Makroskopická tělesa nejsou spojitá, ale mají přetržitou strukturu
Makroskopická tělesa nejsou spojitá, ale mají přetržitou strukturu. Skládají se z molekul, jako nejmenších částic chemických sloučenin. Molekuly se skládají z atomů, jako nejmenších částic chemických prvků. Definice dle [1]. Ilustrativní obrázek molekuly hemoglobinu. 4/14

6 Chemický atomismus relativní atomová hmotnost prvku Ar
relativní molekulová hmotnost molekul Mr atomová hmotnostní konstanta mu (1/12 klidové hmotnosti nuklidu uhlíku ) látkové množství n -> jednotka SI Avogadrova konstanta Relativní atomová hmotnost Ar je podíl klidové hmotnosti atomu ma a atomové hmotnostní konstanty mu. Relativní molekulová hmotnost Mr je podíl klidové hmotnosti molekuly mm a atomové hmotnostní konstanty mu. Atomová hmotností konstanta mu je hmotnost jedné dvanáctiny klidové hmotnosti nuklidu uhlíku 12C, mu = 1, kg. Látkové množství 1 mol (značka "mol„) je takové množství látky, které obsahuje tolik elementárních jednotek (atomů, molekul, iontů, elektronů, ...), kolik je uhlíkových atomů v 12 g uhlíku 12C. Podle současných znalostí je v tomto množství uhlíku (6,022 143 79 +/- 0,000 000 30).1023 atomů = Avogadrova konstanta NA . 5/14

7 Rozměr atomu helia jeden mol plynného helia osahuje NA atomů objem
hustota → zkapalníme a necháme ztuhnout při -272°C → hustota → Ilustrativní obrázky. 6/14

8 Rozměry molekuly vody jeden mol vody má hmotnost , kde
a při hustotě činí molární objem na jednu molekulu vody připadá Ilustrativní obrázky. 7/14

9 Hmotnosti atomů atomová hmotnostní konstanta je
vynásobením této veličiny relativní atomovou (molekulovou) hmotností dostaneme hmotnost libovolného atomu či molekuly hmotnost atomu vodíku mH=1, kg hmotnost atomu helia mHe=6, kg hmotnost atomu uhlíku mC=19, kg hmotnost atomu železa mFe=92, kg hmotnost atomu uranu mU=395, kg Ilustrativní obrázek atomu. 8/14

10 Náboj iontu elektrolýza dusičnanu stříbrného
vyloučení 1 molu stříbra přenesením elektrického náboje určuje Faradayova konstanta jeden ion pak nese náboj Znalost Faradayovy konstanty se předpokládá z elektřiny a magnetismu, v tomto případě autor její definici obrací a výpočtem určuje elementární náboj iontu 9/14

11 Energie chemické vazby
spálením 1 kg vodíku reakcí 2H2 + O2 →2H2O vznikne energie asi 12∙107 J Mr = 2,016 → 1 kg vodíku je reakcí proběhne celkem 1,49∙1026 energie uvolněná při jedné reakci je Nejedná se pouze o energii uvolněnou při jedné reakci, jde i o energii charakterizující práci, kterou je potřeba vykonat na překonání vazeb mezi atomy v molekule vody a oxidu uhličitého. Obrázek molekuly vody. 10/14

12 Představa o počtu atomů v makroskopických tělesech
kapka vody o objemu 1 mm3 → odpařujeme milion molekul za sekundu → budeme odpařovat přes milion let atomy v 1 kg železa → seřadíme těsně vedle sebe do řady → délka řady bilion kilometrů V 1mm3 je 3, částic, odpaříme 3, částic za rok, což nám dává a půl roku. 1 kg železa obsahuje 17,9 molu což je 10, částic, rozměr jednoho atomu železa je řádově m3, což je strana krychle o délce m, tím získáme odhad celkové délky 10, m = 1, km. Obrázky kapky vody, hromady železa a řady atomů jsou ilustrační. 11/14

13 do oceánu 1 litr označených molekul vody → důkladně promícháme
→ v každém litru 30 miliard našich molekul motýlí sameček → vypustí 1 mg feromonu do vzduchu o objemu 1 km3 → samička najde v každém litru vzduchu milion molekul této látky Objem vody v oceánech se odhaduje na asi 1015 l, 1 l vody je 55,55 molů, což je 3, částic, což čítá 33, označených částic na jeden litr mořské vody. Příklad s motýlem je ilustrační. Obrázky jsou pouze ilustrační. 12/14

14 Opakování makroskopická tělesa jsou tvořena molekulami složených z atomů klíčová je Avogadrova konstanta odhad rozměrů, hmotností a vazebných energií rozměry řádově m, hmotnost řádově kg, energie vazeb řádově J 13/14

15 POUŽITÉ ZDROJE Štoll I.: Fyzika pro gymnázia/ Fyzika mikrosvěta, Prometheus, Praha 2008. Grafická úprava a ilustrace: Marie Cíchová 14/14