Otázka: Stavba atomu, radioaktivita
Předmět: Chemie
Přidal(a): ZuzilQa
Atom = základní stavební částice všech látek
-skládá se z nabitého atomového jádra a záporně nabitého elektronového obalu
-v jádře se nacházejí: protony – částice s kladným nábojem
neutrony – částice bez náboje
-v obalu se nacházejí: elektrony – částice se záporným nábojem
-první zmínka již v 5. stol. (Démokritos a Leukipos)
atomová teorie : (John Dalton)
1)prvky jsou složeny z malých částic – atomů, atomy jednoho prvku jsou stejné, atomy různých prvků se liší svými vlastnostmi
2)při chem.reakcích dochází ke spojování, oddělování a přeskupování atomů, atomy při nich nevznikají, nemizí a ani se nemění na atomy jiných prvků
3)spojováním atomů dvou nebo více prvků vznikají nové látky – chemické sloučeniny
4)v určité sloučenině připadá na jeden atom jednoho prvku vždy stejný počet atomů jiného prvku
Atomové jádro – malý útvar
– tvořeno protony (p+) a neutrony (n0)
→ tyjsou poutány přitažlivými silami
–počet protonů v jádře se označuje jako protonové číslo Z – je stejné pro všechny atomy téhož prvku
-označuje celkový počet elektronů v obalu, udává pořadí prvku v PSP. např. 😯
-počet neutronů v jádře se označuje jako neutronové číslo N
-součet protonů a neutronů ( = počet nukleonů) udává nukleonové číslo A, např. 16O
nuklid =látka tvořená stejnými atomy, které se neliší A ani Z ani N
izotop =atomy se stejným počtem protonů, ale s různým počtem neutronů, např.izotopy chloru: 35Cl,37Cl
-většina prvků se vyskytuje jako směs více izotopů, ale v přírodě převladá jeden z nich
-zahrnují se k jednomu prvku
-izotopy jednoho prvku mají stejné chem.vlastnosti, liší se fyz.vlastnostmi (hmotnost atomů)
ion = elektricky nabité částice atomární velikosti (atomy, molekuly, skupiny molekul nebo atomů)
druhy iontů :
kationty = kladně nabité ionty, obvykle atomy nebo molekuly (části molekul), které odevzdaly elektron(y), tzn. kationt má v elektronovém obalu méně elektronů než odpovídající atom
-při elektrolýze putují směrem ke katodě
-většinou vznikají z elektropozitivních prvků, například sodíku, vápníku nebo železa
anionty = jsou záporně nabité ionty, obvykle atomy nebo molekuly (části molekul), které přijaly elektron(y), tzn. aniont má v elektronovém obalu více elektronů než odpovídající atom
-při elektrolýze putují směrem k anodě
-většinou obsahují elektromagnetivní prvky, například kyslík, síru nebo chlor
Elektronový obal -je tvořen elektrony; má záporný náboj
-počet elektronů v obalu je shodný a počtem protonů v jádře
–elektronová hustota =hodnota pravděpodobnosti výskytu elektronu v daném místě
-prostor s nevětší pravděpodobností výskytu elektronu se nazývá orbital
->jednotlivé orbitaly se liší svojí velikostí, tvarem a prostorovou orientací
Modely atomu
- Planetární model atomu -1.model vytvořen r.1911 E. Rutherfordem
-elektrony v atomovém obalu obíhají atomové jádro po blíže neurčených kružnicích
- Bohrův model atomu -novější teorie z r.1913 (N.Bohr)
-elektrony mohou obíhat v obalu pouze po kružnicích určitého poloměru =stacionárních drahách
-energie elektronu se mění pouze po určitých dávkách -kvantech
- Kvantově mechanický model
-chování elektronů není možné popsat klasickou mechanikou, vychází z kvantové mechaniky, které elektronům přiřazuje vlastnosti částic i vlnění
-podle tzv. Heisenbergova principu neurčitosti nelze současně přesně určit polohu a hybnost elektronů
typy orbitalů :
orbital s – má tvar koule (pro dané n existuje pouze jeden orbital s, neboť pro l =0 existuje pouze 1 hodnota magnetického kvantového čísla m =0)
orbital p – tvar prostorové osmičky; 3 možné prostorové orientace (pro dané n existují 3 orbitaly p, neboť pro l =1 existují 3 hodnoty magnetického kvantového čísla m = -1,0,1)
orbitaly d, f – složitější prostorové útvary; d – 5 prost.orientací, f – 7 prost. orientací
d-orbital (pro dané n existuje 5 orbitalů d, neboť pro l =2 existují 3 hodnoty magnetického kvantového čísla m = -2,-1,0,1,2)
degenerované orbitaly = orbitaly se stejnou energií; mají stejné hlavní a vedlejší kvantové číslo
kvantová čísla = používají se kjednoznačnému určení stavu elektronu
rozdělení kv.čísel :
hlavní kvantové číslo n -vyjadřuje velikost orbitalu a tím i energii elektronu
-elektrony se stejným hlavním kv.číslem tvoří elektronovou vrstvu (slupku)
-slupky se značí písmeny K,L,M,N,O,P,Q,…. podle rostoucího n
vedlejší kvantové číslo l -charakterizuje tvar a energii orbitalu
-označuje se písmeny s,p,d,f
-nabývá hodnot (0 až n – 1)
magnetické kvant. číslo m -vyjadřuje prostorovou orientaci orbitalu
-nabývá hodnot (-l až l)
spinové kvant. číslo s -charakterizuje rotaci elektronu kolem vlastní osy
-nabývá hodnot (+1/2, -1/2)
-není to charakteristika orbitalu, ale elektronu
-elektrony se stejným hlavním i vedlejším kvantovým číslem tvoří podslupku
→ mají stejnou energii a liší se magnetickým kvant.číslem
elektronová konfigurace atomu = ukazuje obsazení atomových orbitalů elektrony
pravidla pro zaplňování elektronového obalu elektrony:
Pauliho princip: v atomu nemohou být elektrony, které by měly všechna 4 kvantová čísla shodná, musí se lišit alespoň spinovým kvantovým číslem..v každém orbitalu mohou být nejvýše 2 elektrony. (s – 2, p – 6, d – 10, f – 14)
Hundovo pravidlo: orbitaly se stejnou energií se obsazují nejdřív po jednom elektronu se stejným spinovým číslem a pak druhým elektronem s opačným spinem
Výstavbový princip: orbitaly s nižší energií se zaplňují dříve než orbitay s vyšší energií
-nejprve se zaplňují orbitaly s menším součtem n + l , v případě rovnosti součtu se obsazují dříve orbitaly s menším n, tomu odpovídá pořadí : 1s, 2s, 2p, 3s, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p atd.
-např.: bor – 5 elektronů, el.konfigurace : 1s22s22p1
valenční elektrony -elektrony uloženy v energeticky nejvýše položené vrstvě = valenční vrstvě
-určují chemické vlastnosti atomu prvku
základní stav = uvedená pravidla platí pro atomy v základním stavu
-stav s nejnižší energií
excitovaný stav =dodáním energie se atom dostane do tzv. excitovaného stavu a jeden nebo více -val.elektronů přejde do vyšší energetické hladiny (=excitace)
ionizace – dodáním energie se odtrhne jeden nebo postupně více elektronů od atomu a z elektroneutrálního atomu vznikne kation
–ionizační energie = energie nutná k odtržení elektronu od atomu v plynném stavu
-pro odtržení dalšího elektronu je nutno dodat 2.ionizační energii atd.
-každá následující ionizační energie je vždy vyšší než předchozí
-spojením odtržených elektronů s jinou neutrální časticí vznikne anion
-elektronová afinita = energie, která se uvolní, když atom přijme elektron
Radioaktivita = schopnost atomových jader některých prvků se samovolně přeměňovat na atomová jádra jiných prvků za současného vyzařování neviditelného radioaktivního záření
( =Atomová jádra některých nuklidů nejsou stálá. Příliš těžká jádra přírodních prvků se samovolně rozpadají a vznikají tak nová stálejší jádra. Rozpad doprovází vyzařování energie. )
přirozená radioaktivita = v přírodě, objevena dříve
-nerost : smolivec = uran
umělá radioaktivita = samovolný rozpad umělých radionuklidů (transurany)
-v elektrárnách
-způsobena vnějším vlivem (bombardování jinými jádry)
radioaktivní nuklidy vyzařují tyto druhy záření :
záření α –rychle letící jádra atomů helia
-vzhledem ke své poměrně velké velikosti není příliš pronikavé
-má silné ionizační schopnosti
-toto záření je možno zachytávat tenkými foliemi
záření β+ -tvořeno proudem elektronů, uměle vyvolané
-rychlostí se blíží rychlosti světla
-je pronikavější než záření α, má menší ionizační účinky
záření β– -přirozené
-pronikavější než záření α
záření γ – elektromagnetické vlnění podobné světlu
-podobá se rentgenovému záření, má však kratší vlnovou délku – neobyčejně pronikavé
-doprovází nejčastěji záření β nebo α
-záření nemění složení jádra a nezpůsobí tedy jeho přeměnu v jádro jiné
poločas rozpadu -doba, za kterou se rozpadne polovina přítomných jader radioaktivního nuklidu
-poločasy rozpadu jednotlivých nuklidů jsou rozdílné
Jaderné reakce = přeměny jader, které nastanou při srážkách jader s jinou částicí
základní typy jaderných reakcí :
-dochází k uvolňování energie:
štěpné reakce =těžké jádro zasažené neutronem se rozštěpí na dvě menší jádra
termonukleární reakce =ze dvou lehčích jader vzniká jádro těžší a uvolňuje se přitom velké
množství energie
-tato reakce může probíhá až při extrémně vysokých teplotách
-např. syntéza vodíku a deuteria za vzniku helia na slunci
transmutace jader =bombardováním určitých jader částicemi o dostatečné energii vzniká
nové jádro s protonovým a nukleonovým číslem jen o málo odlišným od jádra původního
