Model atomu – maturitní otázka

 

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 spektrumspektrum 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.
💾 Stáhnout materiál   ✖ Nahlásit chybu
error: Content is protected !!