Struktura atomu – atomové jádro:

Prezentace na téma: "Struktura atomu – atomové jádro:"— Transkript prezentace:

1 Struktura atomu – atomové jádro:
1897 – objeveny elektrony (Thompsonovy pokusy s katodovou trubicí) trubice se dvěma elektrodami, vakuum , po vložení napětí – z katody proud svítivých částic (známo již předtím) Thompson: vychylování paprsku pomocí kladného náboje Thompson předpokládal, že paprsek je tvořen subatomickými částicemu – elektrony. Navrhl model atomu „ raisins in bread“

2 1911 - Rutherford (Thomsonův žák) – experimenty s a- částicemi
prokázal, že Thompsonův model atomu je nesprávný Rutherford – ostřelování různých materiálů a- částicemi (zkoušel jejich pohlcování v materiálech, objevil a- částice 1909) ) částice procházely tenkou zlatou fólií – malá část se odchylovala – i do úhlů větších než 900

3 atom – z malého jádra o velké hustotě a kladném náboji,
kolem prázdného prostoru, tam elektrony kladné částic – protony poměr velikosti jádra a atomu: 1 :                                                                                               1932 – objeveny neutrony pomáhají stabilizovat jádro (odpudivé síly protonů) mezi nukleony působí jaderné síly jaderné síly – silné interakce, výměnné interakce (bosony)

4 bosony: řídí se Boseho-Einsteinovou statistikou, více bosonů může obsadit stejný kvantový stav bosony: elementární (foton) složené (leptony) bosony: ´force carrier particles´ fermiony: řídí se Fermiho-Diracovou více fermionů nemůže obsadit tentýž kvantový stav (elektrony) quarky: základní konstituenty hmoty

5 atomové číslo (Z) – počet protonů
nukleonové číslo (A) – počet nukleonů (protony + neutrony) prvek – charakterizován určitým atom. číslem v neutrálním atomu – počet elektronů = počtu protonů počet neutronů: u lehkých atomů = počtu protonů, u těžších jader počet neutronů > počet protonů (Fe : 26 Pt : 78 U : 92)

6 isotopy daného prvku: stejné atomové číslo, různá nukleonová čísla
isotopy vodíku isotopy uhlíku isotopy dusíku 10N – 24N, obvyklé: 12N, 14N, 15N, isotopy kyslíku 16O, 17O, 18O – přírodní výskyt, 16O - nejhojnější

7 Vazebná energie: mechanická energie potřebná k rozrušení celku na oddělené části (energie uvolněná při vzniku celku z částí) Atomová vazebná energie: na atomové úrovni – vazebná energie dána elektromagnetickými interakcemi. atom. vazeb. energie – energie potřebná k rozrušení atomu na volné elektrony a jádro (uvolněná při vzniku atomu z jádra a volných elektronů) Vazebná energie jádra způsobena silnými jadernými interakcemi, jaderná vazebná energie – energie potřebná k rozrušení jádra na jednotlivé nukleony vzdálené natolik, že spolu nereagují (energie uvolněná při vzniku jádra z nukleonů)

8 Einsteinova rovnice: E = mc m = hmota v kg c = rychlost světla ve vakuu (2,998 * 108 m/s) často užívaná jednotka v jaderné chemii: 1 elektronvolt (1 eV) – energie elektronu, který je urychlován potenciálem 1 V 1eV = 1,602*10-19 J (vazebné energie obvykle vyjadřovány v MeV 1 MeV = 1,602*10-13 J ) přeměna energie, je-li hmota vyjádřena jako AMU (= atomic mass unit): 1 AMU = 1,660*10-27kg (symbol u nebo Da - dalton) E = 1,660*10-27kg * (2,998 * 108 m/s)2 = 14,93 J = 932 MeV (931,5 MeV)

9 from: file:///C:/Documents%20and%20Settings/petrma/Local%20Settings/Temporary%20Internet%20Files/Content.IE5/1N4TMJFX/Nuclear%2520Chemistry-02%5B1%5D.ppt#266,26,Nuclear Reactions / Fission , accessed: February 2011.

10 Jaderné reakce: fission (štěpení) x fusion (fúze, termojaderná reakce) vysoce exotermní reakce (1MeV / nukleon) (chemické reakce – cca 1 eV / atom)

11 Radioaktivní rozpad: – záření = jádra He prvek se posune
v periodické tabulce o 2 místa vlevo vyskytuje se pouze u těžkých nuklidů (nejlehčí známý a-zářič – Te, Z =52, A= 106 – 110)

12 β− rozpad atomového jádra (emise W- bosonu není zahrnuta)
bosons = force-carrier particles Feynmannův diagram pro β− rozpad neutronu na proton, elektron a antineutrino via W- boson u = up quarks (náboj 2/3) d= down quarks (náboj –1/3) vždy po třech, jejich kombinace určuje vlastnosti, náboj, protonu aneutronu

13 β+ rozpad (rozpad protonu na neutron, pozitron a neutrino) nemůže probíhat izolovaně, vyžaduje energii (hmotnost neutronu je větší než hmotnost protonu) energie se získá z vazebné energie (pokud vazebná energie výchozího nuklidu je menší než vazebná energie dceřinného nuklidu)

14 emise energie, elektromagnetického záření
g- záření: emise energie, elektromagnetického záření g- záření není emise částic, nedochází k transmutaci prvků, je to doprovodné záření rtg záření při beta rozpadu kobaltu-60 = příklad g- záření obvyklé frekvence 1019 Hz vlnová délka menší než 10 pm (0,1Å) energie nad 100 keV, 1eV = 1,602 * J 1eV = jednotka energie, vyjadřuje množství kinetické energie, kterou získá volný elektron, jestliže je urychlován potenciálem 1 V

15 výskyt jednotlivých typů štěpení:

16 from: file:///C:/Documents%20and%20Settings/petrma/Local%20Settings/Temporary%20Internet%20Files/Content.IE5/1N4TMJFX/Nuclear%2520Chemistry-02%5B1%5D.ppt#266,26,Nuclear Reactions / Fission , accessed: February 2011.

17 from: file:///C:/Documents%20and%20Settings/petrma/Local%20Settings/Temporary%20Internet%20Files/Content.IE5/1N4TMJFX/Nuclear%2520Chemistry-02%5B1%5D.ppt#266,26,Nuclear Reactions / Fission , accessed: February 2011.

18 from: file:///C:/Documents%20and%20Settings/petrma/Local%20Settings/Temporary%20Internet%20Files/Content.IE5/1N4TMJFX/Nuclear%2520Chemistry-02%5B1%5D.ppt#266,26,Nuclear Reactions / Fission , accessed: February 2011.

19 from: file:///C:/Documents%20and%20Settings/petrma/Local%20Settings/Temporary%20Internet%20Files/Content.IE5/1N4TMJFX/Nuclear%2520Chemistry-02%5B1%5D.ppt#266,26,Nuclear Reactions / Fission , accessed: February 2011.

20 from: file:///C:/Documents%20and%20Settings/petrma/Local%20Settings/Temporary%20Internet%20Files/Content.IE5/1N4TMJFX/Nuclear%2520Chemistry-02%5B1%5D.ppt#266,26,Nuclear Reactions / Fission , accessed: February 2011.

21 Fúze – reakce probíhající v Slunci a ve hvězdách obecně
from: file:///C:/Documents%20and%20Settings/petrma/Local%20Settings/Temporary%20Internet%20Files/Content.IE5/1N4TMJFX/Nuclear%2520Chemistry-02%5B1%5D.ppt#266,26,Nuclear Reactions / Fission , accessed: February 2011.

22 from: file:///C:/Documents%20and%20Settings/petrma/Local%20Settings/Temporary%20Internet%20Files/Content.IE5/1N4TMJFX/Nuclear%2520Chemistry-02%5B1%5D.ppt#266,26,Nuclear Reactions / Fission , accessed: February 2011.