Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice"

Josef Vacek
před 9 lety
Počet zobrazení:

1 KAPITOLA 2: PRVEK Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Institute of Technology And Business In České Budějovice

Tento učební materiál vznikl v rámci projektu "Integrace a podpora studentů se specifickými vzdělávacími potřebami na Vysoké škole technické a ekonomické v

2 Tento učební materiál vznikl v rámci projektu "Integrace a podpora studentů se specifickými vzdělávacími potřebami na Vysoké škole technické a ekonomické v Českých Budějovicích" s registračním číslem CZ.1.07./2.2.00/ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Českých Budějovicích" s registračním číslem CZ.1.07./2.2.00/29.0019.

3 KLÍČOVÉ POJMY: atom, molekula, zákon zachování energie a hmoty, slučovací zákon CÍLE KAPITOLY: vysvětlit souvislosti mezi stupněm poznání filozofie a znalostmi vlastností látek, podat stav znalostí současné vědy.

vysvětlit souvislosti mezi stupněm poznání filozofie

4 2.1 HISTORIE POZNÁNÍ porozumět vlastnostem a chováním hmoty se lidstvo snažilo po celou dobu svého vývoje a to ať podvědomě nebo vědomě. počátky úvah o skladbě hmoty se odehrávaly v oblasti filosofie úvahy filozofů vedly k domněnce, že hmota jako látka není homogenní ale je složena z malých okem nepozorovatelných částí, které nazvali ATOM. Ten chápaly jako dále nedělitelnou částici, která je nositelem vlastností hmoty krokem zpět bylo učení Aristotela s jeho prohlášením, že hmota je homogenní a spojitá, vyplňuje celý vesmír a je složena z jediné pralátky. Tato myšlenka bohužel vyhovovala i středověkému náboženskému myšlení, které zabrzdilo další vývoj teorie skladby hmoty

nepozorovatelných částí, které nazvali ATOM.

5 k myšlenkovému posunu došlo až v létech , kdy Michail Vasiljevič Lomonosov prokázal existenci atomů jako v té době nejmenších částic hmoty a definoval prvek jako látku složenou z několika druhů atomů teorii chemické struktury postavili v 1. pol. 19. století zejména Baeyer, Kekule a Butler. Základem jejich teorie je definice, že vlastnosti sloučenin nezávisí jen na druhu a počtu atomů v molekule, ale i na jejich vzájemné poloze. Ve stejném období v 1. Pol. 19. stol. dospěl Dalton k počátku atomové teorie, kterou charakterizoval těmito definicemi: - atomy jsou nejmenší, dále již nedělitelné částice hmoty, atomů je tolik druhů kolik je prvků, atomy se spolu slučují tak, že na 1 atom prvků jednoho připadá 1 nebo více atomů prvků druhého

Základem jejich teorie je definice, že vlastnosti sloučenin nezávisí jen na druhu a počtu atomů v molekule, ale i na jejich vzájemné poloze. Ve stejném období v 1. Pol. 19. stol.

6 toto vědecky velmi úspěšné období završil D. I. Mendělejev v období a to objevením periodického zákona, který dnes známe v podobě Mendělejevovy soustavy prvků atom přestává být chápán jako jednoduchá nedělitelná částice a objevem radioaktivity v roce 1896 H. Bequerelem, Marií Curie Sklodowskou a Pierre Curiem se stává částicí složeno z dalších částic. následuje v roce 1869 objev elektronu J. W. Hittorfovem, objev protonu E. Goldsteinem a v roce 1932 objev neutronu Chadwickem. současná doba vedla k objevu kvarků a dalších částic.

být chápán jako jednoduchá nedělitelná částice a objevem radioaktivity v roce 1896 H.

7 2.2 ZÁKLADNÍ ČÁSTICE ATOMU ATOM je základní stavební jednotkou látky o hmotnosti g s velikostí v desetinách nanometru. Základní částice: ELEKTRON je částice se záporným nábojem o velikosti 1, coulombů. Klidová hmotnost elektronu je 9, g. PROTON je částice s kladným nábojem o stejné velikosti jako elektron + 1, coulombů, ale klidová hmotnost je výrazně vyšší 1, g. NEUTRON je částice bez elektrického náboje s klidovou hmotností přibližně stejnou jako proton 1, g.

10-28 g. PROTON je částice s kladným nábojem o stejné velikosti jako elektron + 1,602.

8 Základní částice: POSITRON je částice s kladným nábojem o stejné klidové hmotnosti jako elektron. Spojení elektronu a positronu je základním kamenem záření ANTIPROTON je záporně nabitá částice o stejné klidové hmotnosti jako proton: 1, g. MEZONY jsou částice různě nabité. Mohou mít kladný nebo záporný náboj, nebo mohou být zcela bez náboje. Jejich klidová hmotnost leží v oblasti mezi klidovou hmotností elektronu a klidovou hmotností protonu KVARKY a další částice, jejich průzkum a objasňování v současné době probíhají

proton: 1,672. 10 24 g. MEZONY jsou částice různě nabité. Mohou mít kladný nebo záporný náboj, nebo mohou být zcela bez náboje.

9 2.3 ATOM Částice atomu tvoří dvě formace JÁDRO a OBAL. 1) JÁDRO atomu - převažují v něm kladně nabité částice ( protony) a tedy celkový jeho náboj je kladný - počet protonů v jádře udává atomové číslo to je základní konstantou prvku a určuje jeho postavení v Mendělejevově periodické tabulce - počet nukleonů v jádře udává hmotové číslo - čísla jsou v Mendělejevově soustavě prvků označena takto: hmotové číslo atomové číslo značka prvku

protonů v jádře udává atomové číslo to je základní konstantou prvku a určuje jeho postavení v Mendělejevově

10 2.3 ATOM Částice atomu tvoří dvě formace JÁDRO a OBAL. 2) OBAL - převažují v něm záporně nabité částice (elektrony) - má základní význam pro chemické pochody mezi prvky a tedy pro slučování prvků do podoby výsledné hmoty - neutrality atomu musí být dosaženo stejným počtem protonů v jádře a stejným počtem neutronů v obalu - elektrony se pohybují v obalu jádra v prostorových kruhových drahách, elektrony s vysokým obsahem energie, pohybující se v poslední nejvzdálenější dráze nazýváme valenčními

slučování prvků do podoby výsledné hmoty - neutrality atomu musí být dosaženo stejným počtem protonů v jádře a stejným

11 2.4 MOLEKULA - molekula vzniká chemickou vazbou valenčních elektronů v poslední obalové vrstvě dvou a více atomů - každá molekula je charakteristická počtem atomů jednotlivých prvků ale také jejich vzájemnou polohou. Obě tyto charakteristiky určují vlastnosti sloučeniny - látky jejichž chemické složení bude stejné ale budou se lišit vzájemnou prostorovou polohou jednotlivých atomů, budou mít diametrálně odlišné vlastnosti TYPY VAZEB VALENČNÍCH ELEKTRONŮ V OBALECH ATOMŮ: 1) vazba iontová 2) vazba kovalentní 3) vazba kovová

Obě tyto charakteristiky určují vlastnosti sloučeniny - látky jejichž chemické složení bude stejné ale budou se lišit vzájemnou

12 2.4.1 VAZBA IONTOVÁ Vazba iontová je charakterizována nábojem ve sloučenině - na jejím vzniku se podílí působení elektrostatických sil, které se řídí Coulombovým zákonem - velikost síly kterou jsou elektrony připoutány k jádru atomu se nazývá ionizační energií. Její hodnota klesá s rostoucím atomovým číslem - nejvyšší hodnotu ionizující energie mají např. vzácné plynu - sloučeniny vzniklé na základě iontové vazby se vyznačují zejména těmito vlastnostmi: - vysoká pevnost, vysoký bod tání, vysoký bod varu a dobrá elektrická vodivost

Její hodnota klesá s rostoucím atomovým číslem - nejvyšší hodnotu ionizující energie mají např.

13 2.4.2 VAZBA KOVALENTNÍ Vazba kovalentní je velmi různorodá a složitá - je založena na tom, že jednotlivé atomy jednotlivých prvků společně sdílejí své valenční elektrony - dělení kovalentních vazeb: a) jednoduchá atomy jsou vzájemně spojeny jedním párem sdílených valenčních elektronů b) dvojná poutání dvěma páry elektronů c) trojná poutání třemi páry elektronů - přechodný stupeň mezi iontovou a kovalentní vazbou je polární vazba - sloučeniny vzniklé na základě kovalentní vazby se vyznačují zejména těmito vlastnosti: vysoká tvrdost (kovalentní vazbou uhlíku je diamant)

elektronů b) dvojná poutání dvěma páry elektronů c) trojná poutání třemi páry elektronů - přechodný stupeň mezi iontovou a kovalentní vazbou je

14 2.4.3 VAZBA KOVOVÁ Vazba kovová - je vazbou atomů kovů, které se v krystalických mřížkách obklopují větším počtem atomů jiných prvků - část valenčních elektronů se váže na valenční sféru jiného atomu, část elektronů zůstává volná ty se volně pohybují v krystalové mřížce - vnitřní síly s nižší hodnotu umožňují záměnu atomů kovů za jiné kovy - volně pohyblivé elektrony v krystalické mřížce zlepšují: - plasticitu - tepelnou i elektrickou vodivost - schopnost tvorby slitin

se volně pohybují v krystalové mřížce - vnitřní síly s nižší hodnotu umožňují záměnu atomů kovů za jiné kovy - volně

15 2.5 SLUČOVACÍ ZÁKONY Slučování prvků v molekuly látky, případně jejich koroze a rozklad podléhá následujícím chemickým zákonitostem. ZÁKON O ZACHOVÁNÍ HMOTY A ENERGIE Einsteinův vztah E = m. c 2 Vyjadřuje, že při reakcích v uzavřené molekulové stavbě se jejich uhrnná hmotnost a energie nemění ZÁKON STÁLÝCH POMĚRŮ SLUČOVACÍCH DEF. Prvky se slučují ve sloučeninu vždy v určitých, neměnných váhových poměrech. Znamená to, že použije-li se nadbytku jednoho prvku, sloučí se vždy jen takové jeho množství, které odpovídá příslušnému váhovému poměru atomů ve sloučenině, zbytek zůstane nesloučen.

c 2 Vyjadřuje, že při reakcích v uzavřené molekulové stavbě se jejich uhrnná hmotnost a energie nemění ZÁKON STÁLÝCH POMĚRŮ SLUČOVACÍCH DEF.

16 OTÁZKY A ÚKOLY 1) Co věděly o materiálech ve starověku? 2) Co přinesl do vědy Lomonosov? 3) V čem byla převratná Mendělejova tabulka prvků? 4) Jaké znáte části atomu? 5) Jaké jsou základní vazby mezi molekulami a jaké dávají látkám vlastnosti? 6) Co říká zákon zachování energie a hmoty? 7) Jaká je podstata slučovacího zákona?

3) V čem byla převratná Mendělejova tabulka prvků? 4) Jaké znáte části atomu?

Podobné dokumenty

Chemická vazba Něco málo opakování Něco málo opakování Co je to atom? Něco málo opakování Co je to atom? Atom je nejmenší částice hmoty, chemicky dále nedělitelná. Skládá se z atomového jádra obsahujícího