Stavba atomu

CH – Maturitní otázka č. 1

Stavba atomu

Výstavba elektronového obalu, periodická tabulka

ATOM

• základní stavební částice hmoty dále již chemickým způsobem nedělitelná

• skládá se z jádra a obalu

Jádro:

• skládá se ze dvou elementárních částic – protonů & neutronů- ty společně tvoří jaderné částice – nukleony

• velikost jádra: 10–14 m, atom cca 10-10 m (1 Angström)

• hmotnost: 99,9 % hmotnosti celého atomu

PROTONOVÉ ČÍSLO … Z

• udává počet protonů v jádře & elektronů v obalu u neutrálního atomu

• udává též pořadí prvků v PSP

Proton …

• kladně nabitá částice

• náboj protonu: Qp = e = 1,6021.10–19 C

• klidová hmotnost protonu: mp = 1,6725.10–27 kg

Elektron …

• není součástí jádra

• záporně nabitá částice

• náboj elektronu: Qe = –e = –1,6021.10–19 C

• klidová hmotnost elektronu: me = 9,11.10−31 kg (v porovnání s jádrem zanedbatelná)

NEUTRONOVÉ ČÍSLO … N

• udává počet neutronů v jádře (obvykle se neuvádí)

• neutronů může být v jádře odlišný nebo stejný počet jako protonů

Neutron …

• částice bez náboje (neutrální)

• klidová hmotnost neutronu: mn = 1,6748.10–27 kg (o něco menší než u protonu)

NUKLEONOVÉ ČÍSLO … A

• udává součet protonů + neutronů v jádře

• platí: A = Z + N

• zápis: (např. , , , …)

na základě hodnoty N a Z lze rozlišit:

• PRVEK – látka složená z atomů, jejichž jádra mají stejný počet protonů (stejné Z)

– neutronů při tom u jednotlivých atomů této látky může, nebo nemusí bít stejný počet

• NUKLID skupina atomů, které mají stejné protonové číslo a neliší se ani neutronovým číslem

Zcela identické atomy: stejná hmotnost

• IZOTOPY atomy téhož prvku, které se od sebe liší pouze počtem neutronů v jádře

Hmotnost atomu:

• mu (atom mass unit) = 1,660 538 782 . 10-27 kg .... skutečná hmotnost 1/12 nuklidu uhlíku

• Ar (atomová relativní hmotnost)... průměrná relativní (vztažená na mu) hmotnost součtu hmotností všech izotopů daného prvku podle zastoupení v přírodě

ELEKTRONOVÝ OBAL ATOMU

ELEKTRON … e−

• záporně nabitá elementární částice; základní složka atomového obalu

• náboj elektronu: Qe = e = −1,6021.10−19 C

• klidová hmotnost elektronu: m0 = 9,11.10−31 kg (ve srovnání s protonem zanedbatelná)

• počet elektronů v atomovém obalu udává protonové číslo Z

Historie poznávání elektronu  Modely atomů

• Joseph John THOMSON (britský fyzik; 1897)  1. MODEL ATOMU = Pudinkový model atomu

• atom je složený z kladně nabité hmoty (puding) a v ní jsou rozmístěné záporně nabité elektrony (jako rozinky v pudinku)

• jako první prokázal existenci elektronu (při zkoumání katodového záření)

• Ernest RUTHERFORD (novozélandský fyzik; 1911)  2. MODEL ATOMU = Planetární model atomu

• kolem kladně nabitého jádra obíhají záporně nabité elektrony, a to po kružnicích

• poloměr těchto kružnic je dán podmínku rovnosti dostředivé síly (elektrické přitahování jádra a elektronu) a odstředivé síly (pohyb elektronu kolem jádra)

• nedostatky této teorie: podle zákonů klasické fyziky, by pohyb elektronu kolem jádra musel být doprovázen vyzařováním elektromagnetického vlnění  energie elektronu by klesala  zmenšoval by se poloměr dráhy  elektron by byl nakonec jádrem pohlcen  atom by zanikl; !atom je ale velmi stabilní částice!

• objevitel atomového jádra atomu a protonů