Struktura atomu Podmínky používání prezentace

Prezentace na téma: "Struktura atomu Podmínky používání prezentace"— Transkript prezentace:

1 Struktura atomu Podmínky používání prezentace
Stažení, instalace na jednom počítači a použití pro soukromou potřebu jednoho uživatele je zdarma. Použití pro výuku jako podpůrný nástroj pro učitele či materiál pro samostudium žáka, rovněž tak použití jakýchkoli výstupů (obrázků, grafů atd.) pro výuku je podmíněno zakoupením licence pro užívání software E-učitel příslušnou školou. Cena licence je 250,- Kč ročně a opravňuje příslušnou školu k používání všech aplikací pro výuku zveřejněných na stránkách Na těchto stránkách je rovněž podrobné znění licenčních podmínek a formulář pro objednání licence. Pro jiný typ použití, zejména pro výdělečnou činnost, publikaci výstupů z programu atd., je třeba sjednat jiný typ licence. V tom případě kontaktujte autora pro dojednání podmínek a smluvní ceny. OK © RNDr. Jiří Kocourek 2013

2 Struktura atomu © RNDr. Jiří Kocourek 2013

3 Makrosvět: svět našich běžných smyslových zkušeností – rozměry, které
Makrosvět: svět našich běžných smyslových zkušeností – rozměry, které můžeme vidět očima nebo optickými přístroji (>10-6m), časové úseky, které dokážeme vnímat (>10-3s), rychlosti, jimiž se pohybují běžná tělesa (<104ms-1), atd.

4 Makrosvět: svět našich běžných smyslových zkušeností – rozměry, které
Makrosvět: svět našich běžných smyslových zkušeností – rozměry, které můžeme vidět očima nebo optickými přístroji (>10-6m), časové úseky, které dokážeme vnímat (>10-3s), rychlosti, jimiž se pohybují běžná tělesa (<104ms-1), atd. Mikrosvět: svět fyzikálních objektů nepatrných rozměrů pohybujících se vysokými rychlostmi a procesů probíhajících ve velmi krátkých časových úsecích (atomy, molekuly, elementární částice, atd.)

5 Makrosvět: svět našich běžných smyslových zkušeností – rozměry, které
Makrosvět: svět našich běžných smyslových zkušeností – rozměry, které můžeme vidět očima nebo optickými přístroji (>10-6m), časové úseky, které dokážeme vnímat (>10-3s), rychlosti, jimiž se pohybují běžná tělesa (<104ms-1), atd. Mikrosvět: svět fyzikálních objektů nepatrných rozměrů pohybujících se vysokými rychlostmi a procesů probíhajících ve velmi krátkých časových úsecích (atomy, molekuly, elementární částice, atd.) Mikrosvět není zmenšenina makrosvěta ! Objekty mikrosvěta mají jiné vlastnosti, řídí se zcela jinými fyzikálními zákony, nelze je popsat názornými modely známými z makrosvěta.

6 Struktura hmoty Makroskopická tělesa jsou tvořená látkou, která se může vyskytovat ve čtyřech skupenstvích – pevná látka, kapalina, plyn, plazma. Látka se jeví jako spojitá; okem můžeme pozorovat detaily až do velikosti asi 0,1 mm, optickým mikroskopem můžeme dosáhnout až 2000x zvětšení, ale stále nepozorujeme, že by se látka skládala z izolovaných částic. Teprve při rozlišení alespoň 10-9 m (např. použitím elektronového mikroskopu) se objeví nespojitá struktura látek.

7 Struktura hmoty Makroskopická tělesa jsou tvořená látkou, která se může vyskytovat ve čtyřech skupenstvích – pevná látka, kapalina, plyn, plazma. Látka se jeví jako spojitá; okem můžeme pozorovat detaily až do velikosti asi 0,1 mm, optickým mikroskopem můžeme dosáhnout až 2000x zvětšení, ale stále nepozorujeme, že by se látka skládala z izolovaných částic. Teprve při rozlišení alespoň 10-9 m (např. použitím elektronového mikroskopu) se objeví nespojitá struktura látek. Veškerá hmota má nespojitou (diskrétní) strukturu. Skládá se z molekul, atomů nebo iontů, které jsou dále tvořeny z ještě menších elementárních částic.

8 Struktura hmoty Nespojitou strukturu látek běžně nepozorujeme, protože rozměry atomů (molekul, iontů) jsou nepatrné a jejich množství je obrovské: Počet částic v jednom molu látky (tedy např. ve 12g uhlíku, 18g vody nebo 56g železa) udává Avogadrova konstanta:

9 Struktura hmoty Nespojitou strukturu látek běžně nepozorujeme, protože rozměry atomů (molekul, iontů) jsou nepatrné a jejich množství je obrovské: Počet částic v jednom molu látky (tedy např. ve 12g uhlíku, 18g vody nebo 56g železa) udává Avogadrova konstanta: Příklady: Z kapky vody o objemu 1mm3 necháme odpařit každou sekundu milion molekul. Za jak dlouho se odpaří celá kapka?

10 Struktura hmoty Nespojitou strukturu látek běžně nepozorujeme, protože rozměry atomů (molekul, iontů) jsou nepatrné a jejich množství je obrovské: Počet částic v jednom molu látky (tedy např. ve 12g uhlíku, 18g vody nebo 56g železa) udává Avogadrova konstanta: Příklady: Z kapky vody o objemu 1mm3 necháme odpařit každou sekundu milion molekul. Za jak dlouho se odpaří celá kapka? Za milion let !

11 Struktura hmoty Nespojitou strukturu látek běžně nepozorujeme, protože rozměry atomů (molekul, iontů) jsou nepatrné a jejich množství je obrovské: Počet částic v jednom molu látky (tedy např. ve 12g uhlíku, 18g vody nebo 56g železa) udává Avogadrova konstanta: Příklady: Do oceánu nalijeme 1 litr vody a necháme ji zcela promísit s vodou všech světových moří a oceánů. Kolik „našich“ molekul vody pak nalezneme v každém litru promíchané oceánské vody?

12 Struktura hmoty Nespojitou strukturu látek běžně nepozorujeme, protože rozměry atomů (molekul, iontů) jsou nepatrné a jejich množství je obrovské: Počet částic v jednom molu látky (tedy např. ve 12g uhlíku, 18g vody nebo 56g železa) udává Avogadrova konstanta: Příklady: Do oceánu nalijeme 1 litr vody a necháme ji zcela promísit s vodou všech světových moří a oceánů. Kolik „našich“ molekul vody pak nalezneme v každém litru promíchané oceánské vody? 30 miliard !

13 Vývoj názorů na podstatu atomů
Starověk atomisté – Leukippos, Demokritos, Epikuros Myšlenka, že se látka skládá z dále nedělitelných částic pochází již ze starověkého Řecka. Někteří filozofové se domnívali, že látka je složená z „atomů“, přestože v té době neměli žádné vědecké poznatky, které by tento názor podporovaly.

14 Vývoj názorů na podstatu atomů
1. polovina 19. století chemický atomismus – J. Dalton Chemické prvky se neslučují v libovolných množstvích, ale jen v přesně daných hmotnostních poměrech. To lze vysvětlit tak, že prvky jsou složeny z atomů, které se spojují do molekul. Molekula jisté sloučeniny obsahuje vždy stejné množství atomů jednotlivých prvků, z nichž je složena.

15 Vývoj názorů na podstatu atomů
objev elektronu – J. J. Thomson Při pokusech s výbojovou trubicí zjistil, že probíhá-li výboj v plynu za sníženého tlaku, vyletuje z katody záření, které má částicový charakter. Částice nazval „elektrony“ a usoudil, že musí být obsaženy v atomech. Bylo změřeno, že mají záporný elektrický náboj - e = - 1,602·10-19 C a hmotnost me = 9,11·10-31 kg.

16 Vývoj názorů na podstatu atomů
objev elektronu – J. J. Thomson Při pokusech s výbojovou trubicí zjistil, že probíhá-li výboj v plynu za sníženého tlaku, vyletuje z katody záření, které má částicový charakter. Částice nazval „elektrony“ a usoudil, že musí být obsaženy v atomech. Bylo změřeno, že mají záporný elektrický náboj - e = - 1,602·10-19 C a hmotnost me = 9,11·10-31 kg. Jelikož celý atom je navenek neutrální, musí v něm být obsažen i příslušný kladný náboj. Thomsonova představa („pudingový model“): Kladný náboj je spojitě rozprostřen v celém objemu a elektrony jsou v atomu pevně umístěny (jako rozinky v pudingu)

17 Vývoj názorů na podstatu atomů
objev atomového jádra – E. Rutherford Ostřeloval atomy zlata částicemi a (součást radioaktivního záření – těžké částice s kladným elektrickým nábojem). Pokud by byl kladný náboj v atomu rozprostřen rovnoměrně, měly by se po průletu částice odchylovat jen velmi málo (1 – 2°).

18 Vývoj názorů na podstatu atomů
objev atomového jádra – E. Rutherford Výsledek však byl zcela odlišný. Částice se odchylovaly pod daleko většími úhly; některé se téměř odrazily do opačného směru.

19 Vývoj názorů na podstatu atomů
objev atomového jádra – E. Rutherford Výsledek však byl zcela odlišný. Částice se odchylovaly pod daleko většími úhly; některé se téměř odrazily do opačného směru. Vysvětlení: Veškerý kladný náboj (a také téměř veškerá hmota atomu) je soustředěna do oblasti nepatrných rozměrů (10-14 – m) – atomovém jádře. Kolem jádra je téměř prázdný prostor v němž se pohybují pouze elektrony – elektronový obal.

20 Složení atomového jádra
Chemické vlastnosti určitého prvku jsou určeny počtem elektronů v atomu; počet elektronů udává i pořadí prvku v periodické tabulce. Jelikož celkový náboj atomu je nulový, musí jádro obsahovat stejný kladný elektrický náboj jako je celkový záporný náboj elektronů.

21 Složení atomového jádra
Chemické vlastnosti určitého prvku jsou určeny počtem elektronů v atomu; počet elektronů udává i pořadí prvku v periodické tabulce. Jelikož celkový náboj atomu je nulový, musí jádro obsahovat stejný kladný elektrický náboj jako je celkový záporný náboj elektronů. Nositelem kladného náboje v jádře atomu jsou kladně nabité částice – protony. Každý atom obsahuje stejný počet protonů jako elektronů. Tento počet udává protonové číslo Z ; hodnota protonového čísla určuje pořadí prvku v periodické tabulce a chemické vlastnosti daného prvku.

22 Složení atomového jádra
Chemické vlastnosti určitého prvku jsou určeny počtem elektronů v atomu; počet elektronů udává i pořadí prvku v periodické tabulce. Jelikož celkový náboj atomu je nulový, musí jádro obsahovat stejný kladný elektrický náboj jako je celkový záporný náboj elektronů. Nositelem kladného náboje v jádře atomu jsou kladně nabité částice – protony. Každý atom obsahuje stejný počet protonů jako elektronů. Tento počet udává protonové číslo Z ; hodnota protonového čísla určuje pořadí prvku v periodické tabulce a chemické vlastnosti daného prvku. Jelikož však existují atomy stejných prvků s rozdílnou hmotností (různé izotopy téhož prvku), musí v jádře existovat ještě jiné částice bez elektrického náboje.

23 Složení atomového jádra
Chemické vlastnosti určitého prvku jsou určeny počtem elektronů v atomu; počet elektronů udává i pořadí prvku v periodické tabulce. Jelikož celkový náboj atomu je nulový, musí jádro obsahovat stejný kladný elektrický náboj jako je celkový záporný náboj elektronů. Nositelem kladného náboje v jádře atomu jsou kladně nabité částice – protony. Každý atom obsahuje stejný počet protonů jako elektronů. Tento počet udává protonové číslo Z ; hodnota protonového čísla určuje pořadí prvku v periodické tabulce a chemické vlastnosti daného prvku. Jelikož však existují atomy stejných prvků s rozdílnou hmotností (různé izotopy téhož prvku), musí v jádře existovat ještě jiné částice bez elektrického náboje. Téměř ve všech atomových jádrech se vyskytují částice o srovnatelné hmotnosti jako protony, avšak bez elektrického náboje – neutrony. Protony a neutrony se souhrnně nazývají nukleony a jejich celkový počet udává nukleonové číslo A.

24 Složení atomového jádra
Chemické vlastnosti určitého prvku jsou určeny počtem elektronů v atomu; počet elektronů udává i pořadí prvku v periodické tabulce. Jelikož celkový náboj atomu je nulový, musí jádro obsahovat stejný kladný elektrický náboj jako je celkový záporný náboj elektronů. Nositelem kladného náboje v jádře atomu jsou kladně nabité částice – protony. Každý atom obsahuje stejný počet protonů jako elektronů. Tento počet udává protonové číslo Z ; hodnota protonového čísla určuje pořadí prvku v periodické tabulce a chemické vlastnosti daného prvku. Jelikož však existují atomy stejných prvků s rozdílnou hmotností (různé izotopy téhož prvku), musí v jádře existovat ještě jiné částice bez elektrického náboje. Téměř ve všech atomových jádrech se vyskytují částice o srovnatelné hmotnosti jako protony, avšak bez elektrického náboje – neutrony. Protony a neutrony se souhrnně nazývají nukleony a jejich celkový počet udává nukleonové číslo A. Vlastnosti nukleonů: hmotnost: náboj protonu:

25 Složení atomového jádra
Chemické vlastnosti určitého prvku jsou určeny počtem elektronů v atomu; počet elektronů udává i pořadí prvku v periodické tabulce. Jelikož celkový náboj atomu je nulový, musí jádro obsahovat stejný kladný elektrický náboj jako je celkový záporný náboj elektronů. Nositelem kladného náboje v jádře atomu jsou kladně nabité částice – protony. Každý atom obsahuje stejný počet protonů jako elektronů. Tento počet udává protonové číslo Z ; hodnota protonového čísla určuje pořadí prvku v periodické tabulce a chemické vlastnosti daného prvku. Jelikož však existují atomy stejných prvků s rozdílnou hmotností (různé izotopy téhož prvku), musí v jádře existovat ještě jiné částice bez elektrického náboje. Téměř ve všech atomových jádrech se vyskytují částice o srovnatelné hmotnosti jako protony, avšak bez elektrického náboje – neutrony. Protony a neutrony se souhrnně nazývají nukleony a jejich celkový počet udává nukleonové číslo A. Vlastnosti nukleonů: Symbolický zápis: hmotnost: X ... název prvku náboj protonu:

26 Složení atomového jádra
Chemické vlastnosti určitého prvku jsou určeny počtem elektronů v atomu; počet elektronů udává i pořadí prvku v periodické tabulce. Jelikož celkový náboj atomu je nulový, musí jádro obsahovat stejný kladný elektrický náboj jako je celkový záporný náboj elektronů. Nositelem kladného náboje v jádře atomu jsou kladně nabité částice – protony. Každý atom obsahuje stejný počet protonů jako elektronů. Tento počet udává protonové číslo Z ; hodnota protonového čísla určuje pořadí prvku v periodické tabulce a chemické vlastnosti daného prvku. Jelikož však existují atomy stejných prvků s rozdílnou hmotností (různé izotopy téhož prvku), musí v jádře existovat ještě jiné částice bez elektrického náboje. Téměř ve všech atomových jádrech se vyskytují částice o srovnatelné hmotnosti jako protony, avšak bez elektrického náboje – neutrony. Protony a neutrony se souhrnně nazývají nukleony a jejich celkový počet udává nukleonové číslo A. Vlastnosti nukleonů: Symbolický zápis: hmotnost: X ... název prvku náboj protonu: Příklady:

27 Jaderné síly Mezi kladně nabitým jádrem a záporně nabitými elektrony působí přitažlivé elektrostatické síly, .....

28 Jaderné síly Mezi kladně nabitým jádrem a záporně nabitými elektrony působí přitažlivé elektrostatické síly, mezi nukleony však tyto síly nepůsobí (protony jsou jádrem dokonce silně odpuzovány).

29 Jaderné síly Mezi kladně nabitým jádrem a záporně nabitými elektrony působí přitažlivé elektrostatické síly, mezi nukleony však tyto síly nepůsobí (protony jsou jádrem dokonce silně odpuzovány). n p

30 Jaderné síly Mezi kladně nabitým jádrem a záporně nabitými elektrony působí přitažlivé elektrostatické síly, mezi nukleony však tyto síly nepůsobí (protony jsou jádrem dokonce silně odpuzovány). Mezi nukleony tedy musí existovat velmi silné přitažlivé síly jiného druhu. n p

31 Jaderné síly Mezi kladně nabitým jádrem a záporně nabitými elektrony působí přitažlivé elektrostatické síly, mezi nukleony, však tyto síly nepůsobí (protony se dokonce silně odpuzují). Mezi nukleony musí existovat velmi silné přitažlivé síly jiného druhu. Nukleony na sebe působí přitažlivými jadernými silami (silná interakce). Tyto síly jsou velmi silné na krátkých vzdálenostech (srovnatelných s rozměry atomového jádra); na větších vzdálenostech však nepůsobí.

32 Obrázky, animace a videa použité v prezentacích E-učitel jsou buď originálním dílem autora, nebo byly převzaty z volně dostupných internetových stránek.