ATOM. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

ATOM Autor: Mgr. Stanislava Bubíková

Datum (období) tvorby: 25. 7. 2012

Ročník: osmý

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda / Chemie / Částicové složení látek a chemické prvky

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

1

Anotace: Žáci se seznámí se strukturou atomu, jeho historií a jednotlivými částmi. V rámci tohoto modulu žáci definují atom, vyjmenují jeho části a elementární částice. Popíší modely atomu a jejich rozdíly. Modul obsahuje středoškolskou část učiva – kvantová čísla a zaplňování orbitalů.


2

Definice atomu • Atom je nejmenší částice hmoty, kterou nelze dále dělit chemickými prostředky (fyzikálními ano – např. jaderná reakce).

• Atom definuje vlastnosti daného chemického prvku. •

Atom se skládá z atomového jádra obsahujícího protony a neutrony a obalu obsahujícího elektrony. Femtometr (fm) = 10-15 m Ångström (Å) = 0,1 nm neboli 10-10 m Nejedná se o jednotku SI.

Obr. č. 1: Stavba a velikost atomu helia [2] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Helium_atom_QM.svg

3 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Stavba atomu obsahuje nukleony (kladné protony a neutrony bez náboje)

obsahuje záporné elektrony, skládá se z vrstev, poslední vrstva se nazývá valenční Obr. č. 2: Atom helia [3] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Atom.svg


4

Jádro atomu • • • • •

vnitřní kladně nabitá část atomu tvoří jeho hmotové i prostorové centrum představuje 99,9 % hmotnosti atomu průměr jádra je přibližně 10-15 m obsahuje protony a neutrony

Obr. č. 3: Atom berylia [4] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File :ScientificLinux-Logo.gif

Protonové číslo (Z)

Nukleonové číslo (A)

• udává počet protonů • podle něj jsou seřazeny prvky v PSP

• udává počet všech částic v jádře (protony i neutrony)


5

Elektronový obal • vnější záporná část atomu • hmotnost přibližně 0,01 % hmotnosti atomu • průměr obalu je cca 10-10 m • obsahuje elektrony • skládá se z vrstev • vrstvy odpovídají periodám PSP

valenční vrstva • poslední vrstva elektronového obalu • účastní se tvorby chemických vazeb

Obr. č. 4: Vrstvy elektronového obalu [5] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr_atom _model_notext.svg


Elementární částice elektron (e-) • částice se záporným nábojem • v elektronovém obalu • objev r. 1896 (J. J. Thomson)

proton (p+) • částice s kladným nábojem • v jádře atomu • objev r. 1918 (E. Rutherford)

neutron (n0) • částice s neutrálním nábojem • v jádře atomu • objev r. 1932 (J. Chadwick)

Obr. č. 5: Pohyb elektronů v magnetickém poli cyklotronu [6] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cyclotron_motion_wider_view.jpg


Historie atomu Démokritos 5. století př. n. l. (Řecko) filosofická teorie: hmotu nelze dělit donekonečna, existují dále nedělitelné částice (atomos). John Dalton začátek 19. století (Británie) teorie: každý chemický prvek se skládá ze stejných atomů, které nelze měnit ani ničit, ale lze je skládat do složitějších struktur (sloučenin). Obr. č. 6: Socha Johna Daltona [7] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:JohnDaltonStat ueManchesterCityHall20051020_CopyrightKaihsuTai.jpg


8

Modely atomu Thomsonův (pudinkový) 1904

záporné elektrony jsou obklopeny kladnou hmotou

Rutherfordův (planetární) 1911

záporné elektrony obíhají malé kladné jádro

Bohrův elektrony obíhají jádro po přesně určených energetických drahách;

1913

při přeskoku mezi drahami vyzáří nebo emitují kvantum energie

Kvantově-mechanický (de Broglie, Schrödinger) 1924-26

elektron je částicí a zároveň vlněním (má duální charakter); orbital je oblast nejpravděpodobnějšího výskytu elektronu


9

Modely atomu Thomsonův model Rutherfordův model Bohrův model

elektron Obr. č. 7: Rutherfordův model [8] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ato me_de_Rutherford.png

Obr. č. 3: Bohrův model [4] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File: Bohr_atom_model_English.svg


10

Kvantově-mechanický model atomu elektron

jádro atomu

orbital typu s, ve kterém se vyskytuje elektron 11 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Charakteristika orbitalu • orbital je oblast nejpravděpodobnějšího výskytu elektronu • je charakterizován třemi kvantovými čísly (n, l, m) • elektron v orbitalu je charakterizován spinovým číslem (s) kvantové číslo

název

n

hlavní

l m s

vedlejší

hodnoty

význam

n = 1, 2, 3, …

určuje energii a velikost orbitalu; odpovídá periodě (řádku) v PSP

l = 0, 1, 2, …, n – 1

určuje tvar orbitalu; první čtyři se označují písmeny: s, p, d, f

určuje orientaci orbitalu v prostoru magnetické m = 0, ±1, ±2, …, ±l a počet orbitalů stejného typu spinové

s=±½

určuje moment hybnosti elektronu


12

n=4

hlavní kvantové číslo vedlejší kvantová čísla

magnetická kvantová čísla

l = 0 (s)

l = 1 (p)

l = 2 (d)

l = 3 (f)

m=0

m = -1

m = -2

m = -3

m=0

m = -1

m = -2

m=1

m=0

m = -1

m=1

m=0

m=2

m=1 m=2 m=3 13


Elektronové orbitaly Prostorové tvary orbitalů s, p, d, f

Obr. č. 8: Elektronové orbitaly [9] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Single_electron_orbitals.jpg


14

Pravidla pro zaplňování orbitalů Výstavbový princip • orbitaly s nižší energií se zaplňují elektrony dříve než orbitaly s vyšší energií Pořadí orbitalů: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p

Hundovo pravidlo • energeticky rovnocenné orbitaly se nejprve všechny obsazují nepárovými elektrony se shodným spinem, poté se doplní elektrony s opačným spinem ↑ ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑

Pauliho vylučovací princip • v orbitalu mohou být maximálně dva elektrony, které mají opačný spin

↑↑

↑↓

Obr. č. 9: Umístění orbitalů [10] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Blo cs_taula_peri%C3%B2dica.png


elektron

Zápis elektronové konfigurace atom síry 16S: Úplná elektronová konfigurace:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 jádro atomu

Zkrácená elektronová konfigurace: [10Ne] 3s2 3p4 Zápis pomocí rámečků: 1s ↑↓ 2s ↑↓

2p ↑↓ ↑↓ ↑↓

3s ↑↓

3p ↑↓ ↑

valenční vrstva elektronového obalu

↑


Zdroje 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

BENEŠ, Pavel, Václav PUMPR a Jiří BANÝR. Základy chemie pro 2. stupeň základní školy, nižší ročníky víceletých gymnázií a střední školy. 3. vyd. Praha: Fortuna, 2000, 143 s. ISBN 80-716-8720-0 . Helium_atom_QM.svg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-07-25]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Helium_atom_QM.svg commons.wikimedia.org/wiki/File:Atom.svg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-07-25]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:commons.wikimedia.org/wiki/File:Atom.svg ScientificLinux-Logo.gif. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-07-25]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:ScientificLinux-Logo.gif Bohr_atom_model_notext.svg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-07-25]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr_atom_model_notext.svg Cyclotron_motion_wider_view.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-07-25]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cyclotron_motion_wider_view.jpg JohnDaltonStatueManchesterCityHall20051020_CopyrightKaihsuTai.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-07-25]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:JohnDaltonStatueManchesterCityHall20051020_CopyrightKaihsuTai.jpg Atome_de_Rutherford.png. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-07-25]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Atome_de_Rutherford.png Single_electron_orbitals.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-07-25]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Single_electron_orbitals.jpg Blocs_taula_peri%C3%B2dica.png. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-07-25]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Blocs_taula_peri%C3%B2dica.png


ATOM. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Recommend Documents