ATOM.

Prezentace na téma: "ATOM."— Transkript prezentace:

1 ATOM

2 Atomová teorie zakladatel J. Dalton, počátek 19. století
Prvky se skládají z atomů. Atomy téhož prvku jsou po chemické stránce všechny stejné. Při chemických reakcích dochází ke spojování, oddělování a přeskupování atomů. Atomy při těchto reakcích nevznikají, nemizí ani se při nich nemohou přeměnit na atomy jiného prvku. Spojováním atomů 2 nebo více prvků vznikají chemické sloučeniny. Poměr v němž se atomy prvků slučují je pro danou sloučeninu stálý.(zákon stálých poměrů slučovacích)

3 Struktura atomu Atomové jádro – kladně nabité
Elektronový obal – záporně nabitý Hmotnost jádra je 99% hmotnosti atomu Kdyby jádro mělo průměr 10mm, obal by měl průměr 10m

4 Atomové jádro obsahuje protony a neutrony = nukleony Značení: protonu
neutronu

5 Protonové číslo Z – udává počet protonů
Neutronové číslo N – udává počet neutronů Nukleonové číslo A - (hmotnostní) – udává počet nukleonů Značení atomů

6 IZOTOPY Atomy téhož prvku lišící se počtem neutronů
Mají stejné protonové, ale různé nukleonové číslo Př. Izotopy vodíku Protium lehký vodík – 1proton Deuterium těžký vodík – 1 proton a neutron Tritium 1 proton a 2 neutrony

7 Modely atomu Thomson – 1904 – kladný náboj je rovnoměrně rozložený po celém atomu Rutheford – kladný náboj je soustředěn do jádra –stejný počet kladných a záporných nábojů – planetární model – Sluneční soustava Bohr – elektrony se pohybují po kruhových drahách, při přechodu elektronu se uvolní určité kvantum energie - základ kvantové teorie

8 4. Kvantově-mechanický model atomu
Schrödingerova vlnová funkce  Dají se vypočítat energetické hladiny elektronu a rozdělení elektronové hustoty Zavádějí se pojmy orbital a kvantová čísla

9 RADIOAKTIVITA Becquerel – 1896 – objevil schopnost uranu vysílat záření. Nuklidy, které vykazují radioaktivitu nazval radionuklidy. Radioaktivita = schopnost atomových jader vysílat určitý druh záření za současného rozpadu jader. Příčina radioaktivity – nukleony jsou poutány přitažlivými silami, které mají krátký dosah působení. S rostoucím počtem protonů rostou odpudivé síly a jádra se stávají nestabilními

10 Radioaktivní záření  = proud rychle letících heliových jader
proniká několikacentimetrovou vrstvou vzduchu a velmi tenkými foliemi 2.  = proud rychle letících elektronů, které vznikají v jádře rozpadem neutronů Je 100x pronikavější než 

11 Radioaktivní záření 3.  = elektromagnetické záření o vysoké energii
Dá se zachytit vrstvou betonu nebo olověnou deskou Poločas rozpadu – doba, za kterou se rozpadne polovina jader

12 Radioaktivní přeměny  

13 Radioaktivní rozpadové řady
Thoriová Neptuniová Uran – radiová uran - aktiniová

14

15

16

17

18 Umělá radioaktivita Rutheford 1919 – průchodem částic  čistým dusíkem vzniká kyslík a uvolňují se protony Princip umělé radioaktivity – bombardováním neradioaktivního prvku některými částicemi (,proton, neutron) dochází k přeměně jader- manželé Curie

19 Umělá radioaktivita Př.
Pozitrony vznikají v okamžiku jaderné přeměny z protonu

20 Použití radionuklidů Lékařství diagnostika onkologie
Technika kontrola celistvosti materiálů Archeologie stáří předmětů Jaderná energetika

21 Štěpné jaderné reakce 1 jádro těžší se mění na 2 lehčí
Řetězová reakce – kontrolovatelný průběh částečným zachycováním vzniklých neutronů

22 Termonukleární reakce
Ze dvou lehčích jader vznikne 1 těžší Př. Vodíková bomba Uvolňuje se větší množství energie než při štěpných reakcích Zatím se nedají řídit

23 Elektronový obal Vlnově mechanický model atomu
Teorie: vlnová (kvantová) mechanika L.de Broglie, Heisenberg, Schrödinger Orbital – prostor, ve kterém se s velkou pravděpodobností (99,9..%) nachází elektron Energie orbitalů je kvantována = při přechodu z jedné energetické hladiny na druhou je potřeba přesně stanovené kvantum energie

24 Kvantová čísla 3 pro orbital, čtvrté pro elektron
Hlavní kvantové číslo n nabývá hodnot teoreticky od 1 do nekonečna prakticky od 1 do 7 udává energii orbitalu (vzdálenost od jádra) elektrony ve stavech se stejným n tvoří jednu elektronovou vrstvu (slupku) n značení K L M N O P Q vrstev

25 Kvantová čísla Vedlejší kvantové číslo l
hodnoty: od 0 do n-1 = od 0 do 6 Udává tvar orbitalu hodnota l označení tvaru orbitalu s p d f s tvar koule p tvar mašle d tvar dvojmašle

26 Orbital typu s Idealizovaný tvar atomového orbitalu 1s (vlevo) a 2s (vpravo) podle rozložení elektronové hustoty.

27 Orbital typu p Idealizovaný tvar p-orbitalů s různou prostorovou orientací.

28 Orbital typu d                                                                                                                                                               Idealizované tvary různých typů d-orbitalů

29 Kvantová čísla Magnetické kvantové číslo značí se m
nabývá hodnot -l, 0, +l udává orientaci orbitalu v prostoru, počet magnetických kvantových čísel odpovídá počtu degenerovaných orbitalů

30 Kvantová čísla Spinové kvantové číslo značí se s
nabývá hodnot -1/2, +1/2 udává rotaci elektronu není pro orbital, ale pro elektron

31 Značení: s (l=0), p (l=1), d (l=2), f (l=3), g (l=4), h (l=5)…
ml symbol AO degenerace obsazeníelektrony vrstva el. ve vrstvě 1 1s není 2 K 2s L 8 -1 +1 2p 3x 6 3 3s M 18 3p -2 +2 3d 5x 10 Značení: s (l=0), p (l=1), d (l=2), f (l=3), g (l=4), h (l=5)…

32 n l ml symbol AO degenerace obsazeníelektrony vrstva el. ve vrstvě 4
4s není 2 N 32 1 -1 +1 4p 3x 6 -2 +2 4d 5x 10 3 -3 +3 4f 7x 14

33 Elektronová konfigurace
= obsazení jednotlivých orbitalů elektrony Pravidla pro vytváření elektronových konfigurací Výstavbový princip Orbitaly se obsazují elektrony podle vzrůstající energie

34 Výstavbový trojúhelník
p d f 8 7 6 5 4 3 2 1

35 Pauliho vylučovací princip
Každý orbital je obsazen nejvýše dvěma elektrony, které se od sebe liší svým spinem

36 Hundovo pravidlo Orbitaly se stejnou energií (degenerované) se obsazují nejprve všechny elektrony se stejným spinem, pak teprve se spinem opačným

37 Vnitřní a valenční elektrony
valenční elektrony = elektrony přítomné na AO o nejvyšším hlavním nebo nejvyšším vedlejším kvantovém čísle valenční sféra atomu = skupina AO, které obsahují valenční elektrony (Tyto AO jsou u daného atomu zčásti nebo úplně zaplněny a nepatří do elektronové konfigurace nejblíže nižšího vzácného plynu.) Valenční sféra jako skupina AO prostorově nejvzdálenějších od jádra atomu rozhoduje o kvalitě i kvantitě meziatomových sil, jež vznikají při vzájemné interakci dvou atomů. elektrony mimo valenční sféru atomu = vnitřní elektrony

38 Ionizační energie Ionizační energie I = práce, kterou musíme vynaložit, abychom z atomu v základním stavu odtrhli nejslaběji poutaný elektron a úplně jej vzdálili z prostoru atomu I [kJ/mol], příp. [eV/atom] Ionizačním energiím potřebným k vytváření iontů s vyšším nábojem se říká ionizační energie vyšších stupňů. Jsou vždy větší než první ionizační energie. Nejnižší ionizační energii mají alkalické kovy (jeden elektron v nově zaplňované n-té vrstvě) Maximální hodnoty ionizačních energií mají vzácné plyny (zcela zaplněná n-tá vrstva).

39 Elektronová afinita Elektronová afinita = energie uvolněná při připoutání elektronu k atomu za vzniku aniontu Elektrony jsou snadněji poutány těmi atomy, jejichž elektronová valenční sféra se svým zaplněním blíží struktuře vzácného plynu. Prvky s velkou elektronovou afinitou (např. F, Cl, Br, I) snadno tvoří anionty.

40 Periodická soustava prvků
Periodický zákon: Vlastnosti prvků jsou periodickou funkcí jejich protonového čísla Periody : 7 vodorovných řad Skupiny : 18 svislých sloupců tvoří 8 skupin

41 Periodická soustava prvků
A skupiny = hlavní - nepřechodné prvky B skupiny = vedlejší - přechodné prvky IA alkalické kovy IIA kovy alkalických zemin – od Ca VIA chalkogeny VIIA halogeny VIIIA vzácné plyny

42 s prvky – mají valenční elektrony na hladině s
p prvky – mají valenční e- v hladině ns, np d prvky – ns a (n-1)d f prvky – ns, (n-1)d, (n-2)f