Název projektu Číslo projektu Název školy Autor Název šablony Název DUMu Stupeň a typ vzdělávání Vzdělávací oblast Vzdělávací obor Tematický okruh Inovace výuky prostřednictvím šablon pro SŠ CZ.1.07/1.5.00/34.0748 Gymnázium Jana Pivečky a Střední odborná škola Slavičín Ing. Michal HORALÍK III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT VY_32_INOVACE_Chemie a ON, 2. r._01_10 Střední odborné Přírodovědné vzdělávání Chemie Obecná chemie Cílová skupina Anotace Vybavení, pomůcky www.zlinskedumy.cz Žák, 15 16 let Výukový materiál určený k prezentaci učitelem, popřípadě jako materiál určený pro samostudium žáka. Dataprojektor Datum 15. října 2012 Klíčová slova Atom, hmota, elektron, proton, neutron, Rutherford, Bohr, Thomson, kvantový mechanismus
Stavba atomu
- Atom (z řeckého ἄτομος, átomos nedělitelný) je nejmenší částice běžné hmoty, částice, kterou už chemickými prostředky dále nelze dělit - atom lze dělit např. fyzikálními mechanismy (např. jaderná reakce) - skládá se z atomového jádra obsahujícího protony a neutrony a obalu obsahujícího elektrony
Znázornění struktury atomu helia. Elektronový obal, sestávající z orbitalu 1s, je zobrazen černě, přičemž odstín vyjadřuje hustotu pravděpodobnosti. Zvětšené atomové jádro je zobrazeno jen schematicky, růžově jsou zobrazeny protony a fialově neutrony. Ve skutečnosti je i jádro helia kulově symetrické. Atom Helia Zdroj: http://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=soubor:helium_atom_qm.svg&page=1 Staženo: 15. 10. 2012
Historický vývoj atomové teorie - první představy o atomu pochází z antického Řecka, ve kterém v 5. století př. n. l. Démokritos představil filosofickou teorii, podle které nelze hmotu dělit donekonečna, neboť na nejnižší úrovni existují dále nedělitelné částice, které označil slovem atomos (ἄτομος) - podle této teorie je veškerá hmota složena z různě uspořádaných atomů různého druhu, které jsou nedělitelné, přičemž je nelze vytvářet ani ničit
- vědeckou formu atomové teorii poskytl na začátku 19. století John Dalton, podle kterého se každý chemický prvek skládá ze stejných atomů zvláštního typu, které nelze měnit ani ničit, ale lze je skládat do složitějších struktur (sloučenin) - na základě této teorie byl schopen vysvětlit některé otevřené otázky tehdejší chemie, např. proč při chemických reakcích reagují vždy jednoduché poměry množství příslušných látek
Thomsonův (pudinkový) model atomu - teorii o nedělitelných atomech (přesněji částic, které atomy nazval Dalton) však v roce 1897 vyvrátil J. J. Thomson, který při studiu katodového záření objevil elektron tedy první subatomární částici - na základě tohoto objevu vytvořil tzv. Thomsonův model atomu (též pudinkový model), který předpokládal, že atom je tvořen rovnoměrně rozloženou kladně nabitou hmotou, ve které jsou (jako rozinky v pudinku) rozptýleny záporně nabité elektrony
Rutherfordův (planetární) model atomu - Rutherforův model atomu (též planetární model atomu) je model atomu, který navrhl Ernest Rutherford v roce 1911 na základě analýzy experimentů Geigera a Marsdena - v tomto modelu je atom složen z velmi malého hmotného jádra, kolem nějž obíhají elektrony ve vzdálenosti cca 10000-krát větší než je poloměr jádra atomu Rutherfordův model atomu Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/soubor:ruthe rfordsches_atommodell.png Staženo: 15. 10. 2012
Bohrův model atomu - zásadní problémy Rutherfordova modelu překonala až nová kvantová teorie, podle které je elektromagnetické záření vysíláno i pohlcováno po nedělitelných množstvích, kvantech - v roce 1913 vytvořil Niels Bohr podle této teorie Bohrův model atomu
Bohrův model atomu - podle tohoto modelu obíhají elektrony atomové jádro jen na některých dovolených drahách, přičemž nemohou vyzařovat a spirálovitě padat do jádra, protože mezilehlé dráhy nejsou možné a vyzařování energie není spojité, mohou pouze za určitých podmínek jednorázovými změnami přeskočit z jedné energetické hladiny do jiné Bohrův model atomu Zdroj: http://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=soubor:bohr_model.s vg&page=1 Staženo: 15. 10. 2012
Kvantově mechanický model atomu - vznikl na základě de Broglieho teorie částicových vln a následné Schrödingerovy práce, v níž představil tzv. Schrödingerovu rovnici, podle které elektron (stejně jako všechny ostatní částice) není popisován jako hmotný bod, ale jako vlnová funkce definující pravděpodobnosti výskytu elektronu v různých místech prostoru - elegantní pravidelné eliptické dráhy Bohrova modelu byly opuštěny a nahrazeny neostře definovanými oblastmi, ve kterých se elektron s určitou pravděpodobností nalézá, tzv. orbitaly - tento model je sice hůře pochopitelný a jeho pravděpodobnostní povaha zejména zpočátku přitahovala značnou kritiku, dokáže však vysvětlit mnoho atomových vlastností, které byly dřívějšími teoriemi nepředpověditelné
Složení atomu - přestože podle jména je atom nedělitelný, ve skutečnosti jej lze rozložit na menší složky, někdy označované jako subatomární částice: - elektrony jsou záporně nabité částice, které se nacházejí v atomovém obalu, ze kterého je lze relativně snadno vyjmout a vytvořit tím nabitý iont - ve středu atomu je atomové jádro obsahující tzv. nukleony (jádro zabírá jen nepatrnou část atomu, ale tvoří naprostou většinu jeho hmotnosti): protony jsou kladně nabité částice, zhruba 1836krát hmotnější než elektrony, neutrony jsou elektricky neutrální částice, jen o trochu hmotnější než protony. - Elektrony jsou k atomovému jádru vázány elektromagnetickou silou zprostředkovávanou fotony - protony a neutrony v jádře jsou navzájem vázány silnou jadernou silou
Atomy a molekuly - v plynech, kapalinách a některých pevných látkách jsou atomy chemickými vazbami vázány do molekul - v jiných pevných látkách jsou atomy vázány přímo bez tvorby molekul - tak vznikají krystalické látky; zvláštním případem jsou molekulární krystaly
- počet protonů v jádře určuje protonové číslo Z, počet nukleonů v jádře atomu určuje nukleonové číslo A nukleon = proton + neutron - Valenční elektrony jsou elektrony umístěné v poslední vrstvě atomu a účastní se vzniku chemické vazby - Počet vrstev atomu určuje číslo periody (řádku PSP) - Počet valenčních elektronů určuje číslo skupiny PSP
Použitá literatura - VACÍK, Jiří; BARTHOVÁ, Jana; PACÁK, Josef; STRAUCH, Bohuslav; SVOBODOVÁ, Miloslava; ZEMÁNEK, František. Přehled středoškolské chemie, 4. vydání. Praha: SPN 1999. ISBN 80-7235-108-7 - www.wikipedia.org