Otázka: Model atomu
Předmět: Fyzika
Přidal(a): Denisa
Představy o atomu:
- Představy o tom, že látky se skládají z malých dále nedělitelných částic vznikli už v 5. století před naším letopočtem (Demokritos a Leukippost)
- Odtud název atomy
- Řecké atomos = nedělitelný
- Teprve na přelomu 18 a 19. století se tyto představy začaly rozvíjet
První model: Pudinkový model atomu
- Koncem 19. stol. = Joseph John Thompson při studiu vedení el. Proudu objevil elektron
- Náboje elektronu = záporné
- Velikost elektronu = 1,602×10-19 C
- Hmotnost elektronu = 9,1×10-31 Kg
- Navrhnul pudinkový model atomu – koule pudinku představuje hmotu atomu s kladným nábojem
- Rozinky záporné elektrony
- Předpokládá, že hmotnost atomu je rozložená po celém objemu
Druhý model: Planetární model atomu
- Ermest Rutherford (Razford) – vytvořil planetární model atomu
- Elektrony krouží kolem jádra jako planety kolem slunce
- Na základě experimentu dokázal, že celý kladný náboj atomu je soustředěn v malém jádře s průměrem asi 100 000krát menší než průměr celého atomu
- Hmotnost atomu je dána hmotností tohoto jádra
Pokus:
- Nechal dopadat záření a (jádra helia) – kladná na zlatou tenkou folii
- Podle Thompsonova modelu by se po průchodu tenkou folií mělo odchylovat minimálně, protože částice a mají 7360 krát větší hmotnost než elektrony à elektrony neovlivní jejich pohyb, ale odklon způsobí kladné částice (odpuzují se)
- Ve skutečnosti většina částic prošla bez podstatné odchylky
- Jen menší počet částic se odklonil, a ty co se přiblížily k jádru à to musí mít kladný náboj a je zde soustředěna veškerá hmotnost
Nedostatky planetárního modelu
Víme, že při výboji v plynu atomy vysílají záření pouze s jistými vlnovými délkami:
- l = čárové spektrum à klasická fyzika nedokázala vysvětlit
- Elektron obíhající kolem jádra by neustále vyzařoval energii à pohyb po zakřivené dráze – blížil by se k jádru až by s ním splynul – atom by zanikl
- Atom je nestabilní
- Spektrum by bylo spojité
První kvantový model atomu vodíku
- Neils Bohr (Nýls Bor)
- Je nejjednodušší (1 proton, 1 elektron)
Učinil předpoklady že:
- Elektrony mohou obíhat jen po určitých dovolených kruhových drahách, aniž by vysílali nebo přijímaly energii
- Energii mohou vysílat nebo přijímat jen při přechodu z jedné povolené dráhy na jinou
Bohrovy postuláty
- a) Atom se může nacházet jen v jistých kvantových stavech
- Každý z těchto stavů má předem určenou hodnotu energie
- b) Při přechodu atomu ze stavu s energií En do stavu s nižší energií Em vysílá atom záření s frekvencí fnm danou vztahem
- En-Em= h.fnm …….tuto energii odnáší jeden foton
- lnm= C/fnm …….. tím je vysvětleno čárové spektrum
Energetické hladiny vodíku
- Základní stav atomu s nejnižší hodnotou energie
- Excitovaný stav (vzbuzený) – stav atomu s vyššími hodnotami energie
Spektrum atomu vodíku
- Elektron v atomu vodíku přísluší řada možných kvantových drah, na níž má různé hodnoty energie. Při přechodu elektronu di nižší kvantové dráhy vzniká postupně skupina spektrálních čar – série čar, viditelná pouze Balmerova série čar, Lymanova série – ultra fialové záření, Paschnenova – infračervené záření
Má jen 4 spektrální čáry
- Ha červená (665nm)
- Hb modrá (486nm)
- Hg fialová (434nm)
- Hd fialové (410nm)
Základní pojmy spektrální analýzy:
a) Čárová spektra
- Zjišťuje vlnové délky záření vysílané určitým zdrojem
- Spektroskopie – zabývá se zkoumáním a poměřováním spektra
b) Spektroskop:
- Nejjednodušší spektrální přístroj
Skládá se z:
Kollmátoru
- získává rovnoběžný svazek paprsků
- Trubice opatřená na jednom konci spojnou čočkou a na druhém štěrbinou, její šířka se může měnit jemným šroubem
Hranol
- trojboký = rozkládá světlo na barevné proužky – upevněný na kruhovém stolku
- Otáčivý kolem svislé osy
- Světlo rozkládá na řadu barevných svazků
Dalekohled
- pozorujeme s ním spektrum
Spektra emisí:
- Vznikají vyzařováním (emisí)
Spojité spektrum – v zahřátých vláknech (rozžhavené vlákno žárovky….)
- = jeden barevný pás přechází spojitě v pás následující barvy
- Rozdělení energie vyzařovaného světla na jednotlivé barvy závisí na teplotě zdroje
Čárovité spektrum – spektrum se skládá z několika barevných čar na černém pozadí
- Např. při výboji v plynech
- Světlo se vyzařuje jen v určitých vlnových délkách
- Souvisí to se změnami stavů jednotlivých atomů – vysvětluje kvantová fyzika
- Každý prvek má své čárové spektrum – můžeme zjistit přítomnost prvků v látce (hvězdy)
Absorbční spektrum – vzniká tehdy prochází-li světlo prostředím, které pohlcují některé jeho složky
- Podle tmavých čar můžeme zjistit, které látky obsahuje prostředí, jimž světlo prošlo, neboť každý plyn nebo pára pohlcují z procházejícího záření světla těch vlnových délek, jež sám vysílilo
Využití spektrální analýzy:
- Dokazujeme přítomnost velmi malého množství daného prvku např. v astrofyzice, kde zjišťujeme, které prvky se vyskytují v atmosféře hvězdy
- V analytické chemii, lékařství, potravinářství.