Stavba atomu

• Niels BOHR (dánský fyzik; 1913)  3. MODEL ATOMU = Kvantově mechanický model atomu

1. elektrony obíhají kolem jádra po předem určených stacionárních (stabilních) drahách (kružnice s daným poloměrem); elektrony v těchto drahách mají konstantní energii a nevyzařují elektromagnetické vlnění.

2. pokud se chce elektron dostat do dráhy energeticky vyšší, musí mu být dodána energie v podobě energetického kvanta (dávky); pokud se vrací z dráhy energeticky vyšší na nižší, musí tuto energii vyzářit  zavedeno kvantování

• tento model vystihuje základní vlastnost elektronu v atomu  schopnost existovat jen ve stavech s určitou energií a tuto energii měnit ve skocích (nikoli spojitě), a to po určitých dávkách (kvantech)

• představa elektronu – kulička = korpuskule

• nedostatky této teorie: platí pouze pro vodík a kationty s jedním elektronem (např. He+, Li2+); nevyhovuje při výkladu jiných chemických jevů (např. chemická vazba …)

• Erwin SCHRÖDINGER (rakouský fyzik; 1923)  4. MODEL ATOMU = Vlnově mechanický model atomu

• experimentálně potvrzena hypotéza, že elektron má dualistický charakter (vyznačuje se tzv. korpuskulárně-vlnovým dualismem)  chová se jako kulička (částice = korpuskule) a současně jako vlnění

• z dualistického charakteru elektronu byl odvozen vztah zvaný princip neurčitosti nelze současně přesně stanovit polohu a hybnost elektronu  nelze vypočítat/naměřit jeho přesnou dráhu ani rychlost

• z principu neurčitosti a dualistického charakteru elektronu vychází kvantová mechanika, která umožňuje popsat chování elektronu v atomu pomocí veličiny zvané vlnová funkce  (psí)

• Schrödingerův model atomu je model matematický (problematické si jej představit)  popisuje ho Schrödingerova rovnice  jejím řešením získáme:

• vlnovou funkci (= amplituda pravděpodobnosti)

• jejím prostřednictvím lze popsat stav a vlastnosti elektronu

• je to obecně funkce prostorových souřadnic x, y, z a t (času)

• sama o sobě nemá bezprostřední fyzikální význam – nepatří mezi pozorovatelné veličiny

• má-li částice vlnovou funkci ψ, pak absolutní hodnota její druhé mocniny |ψ|2 udává pravděpodobnost výskytu elektronu v určitém prostoru  poměr počtu elektronů v tomto prostoru k objemu tohoto prostoru = elektronová hustota  spojením míst se stejnou elektronovou hustotou vymezíme prostor s vysokou pravděpodobností výskytu elektronu = atomový ORBITAL (Znázorňování elektronové hustoty → viz str. 72 – 75 v Přehledu středoškolské chemie) .

• hodnoty energie příslušející jednotlivým stacionárním stavům

• shrnutí: Schrödingerova rovnice: |ψ|2 = pravá strana rovnice

• jejím výpočtem lze určit tvar ORBITALU

= část prostoru v okolí jádra, ve kterém se elektron vyskytuje s 95% pravděpodobností; soubor vlnových funkcí

• !!! odpovídá určitému stavu elektronu, který se vyznačuje určitou energií a určitým rozložením elektronové hustoty kolem jádra atomu

• k popisu orbitalu (stavu elektronu) se používají kvantová čísla, která vycházejí jako podmínky řešení Schrödingerovy rovnice (na rozdíl od Bohrova modelu, kde bylo kvantování zavedeno jaksi „násilně“)

• přesně řešitelná pro atom vodíku a ionty s jedním elektronem