Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
RNDr., PhDr., Ing. Jana Jaklová Dytrtová, Ph.D.<br />
E‐mail: dytrtova@af.czu.cz<br />
http://expositions.bnf.fr/ciel/elf/1big/big.htm<br />
<strong>Stavba</strong> <strong>atomu</strong><br />
<strong>Stavba</strong> <strong>atomu</strong><br />
�Jádro –kladněnabitá část <strong>atomu</strong>, skládá se z protonů<br />
a neutronů a nukleonů<br />
�Číslo – protonové + neutronové = nukleonové<br />
(hmotnostní)<br />
Z + N = A<br />
�Nuklidy –prvky, nebo jejich části, jejichž jádra mají<br />
určitý stejný počet protonů a určitý stejný počet<br />
neutronů<br />
�Izotopy – nuklidy se stejným protonovým a různým<br />
nukleonovým číslem –různý počet neutronů<br />
�Obal <strong>atomu</strong> –záporně nabité elektrony
Silová působení v přírodě<br />
Druh<br />
interakce<br />
Částice<br />
zprostředku<br />
jící interakci<br />
Silná Gluony a<br />
mezony<br />
Elektromag<br />
netická<br />
Dosah Uplatnění<br />
<strong>Stavba</strong> <strong>atomu</strong><br />
10 ‐15 m Stabilita atomových jader,<br />
jaderná energie, radioaktivita α<br />
Foton ∞ Stability atomů, molekul;<br />
chemické vlastnosti<br />
Slabá Weakon 10 ‐17 m Rozlišuje mezi částicí a jejím<br />
zrcadlovým obrazem, mezi<br />
částicí a antičásticí<br />
Gravitační Graviton ∞ Pohyb planet, pád těles na<br />
Zemi, sedimentace<br />
<strong>Stavba</strong> <strong>atomu</strong>
He<br />
Jaderné záření<br />
<strong>Stavba</strong> <strong>atomu</strong><br />
<strong>Stavba</strong> <strong>atomu</strong><br />
� Radioaktivita –atomová jádra se samovolně přeměňují na jiná a<br />
vyzařují pronikavé neviditelné záření (radioaktivní, jaderné)<br />
� Záření α, proud rychle letících jader <strong>atomu</strong> helia (až 10% rychlosti<br />
světla) proniká vrstvou vzduchu několika centimetrů, kovovými<br />
lístky<br />
� Záření β, proud elektronů pohybujících se až 99% rychlosti světla,<br />
100x pronikavější, uvolňují se z jader neutronů<br />
� Záření γ, podobné světlu, elektromagnetické vlnění, nejpronikavější<br />
součást jaderného záření
Elektromagnetické záření<br />
� Záření je vlnění, jenž je charakterizováno určitou<br />
vlnovou délkou<br />
= vlnová postata hmoty<br />
� Záření je tok částic s nulovou hmotností – fotonů<br />
= korpuskulární podstata hmoty<br />
� Vlnově‐korpuskulární podstata hmoty =<br />
kvantověmechanický popis hmoty<br />
� W. Heisenberg –princip neurčitosti (částici lze popsat<br />
energií a polohou v prostoru)<br />
� E. Schrödinger –rovnice popisující pohyb částic<br />
Elektromagnetické<br />
záření<br />
<strong>Stavba</strong> <strong>atomu</strong><br />
<strong>Stavba</strong> <strong>atomu</strong>
Podstata světla<br />
Elektronová konfigurace<br />
<strong>Stavba</strong> <strong>atomu</strong><br />
<strong>Stavba</strong> <strong>atomu</strong><br />
Orbitalový model –každý elektron se v <strong>atomu</strong> pohybuje nezávisle<br />
na ostatních v kulově (případně jinak) souměrném poli jádra a<br />
zbylých elektronů. Stav elektronu je charakterizován čtveřicí<br />
kvantových čísel: n, l, m, s<br />
�n – hlavní kvantové číslo udává energii elektronu; hodnoty: 1,<br />
2, 3, 4, …<br />
�l – vedlejší kvantové číslo udává moment hybnosti (energetický<br />
stav) elektronu související s jeho pohybem kolem jádra (udává<br />
tvar orbitalu); označení s, p, d, f<br />
�m – magnetické kvantové číslo udává prostorovou orientaci<br />
orbitalů podle tří na sebe kolmých os (x, y, z) – rozlišujeme<br />
orbital p na 3 orbitaly: p x, p y, p z<br />
�s – spinové číslo označuje rotační pohyb elektronu kolem vlastní<br />
osy (‐1/2 nebo 1/2)
<strong>Stavba</strong> <strong>atomu</strong><br />
Orbitaly a struktura elektronových vrstev<br />
Elektro<br />
nová<br />
vrstva<br />
n Počet orbitalů Max. poč.<br />
elektronů<br />
ve vrstvě<br />
K 1 s…………1 2 1s 2<br />
Struktura el.<br />
vrstev<br />
L 2 s, p……….4 8 2s 2 , 2p 6<br />
M 3 s, p, d …..9 18 3s 2 , 3p 6 ,<br />
3d 10<br />
N 4 s, p, d, f...16 32 4s 2 ,4p 6 ,<br />
4d 10 , 4f 14<br />
N<br />
<strong>Stavba</strong> <strong>atomu</strong>
<strong>Stavba</strong> <strong>atomu</strong><br />
Pravidla obsazování orbitalů elektrony<br />
�Pauliho princip –každý orbital může být<br />
obsazen nejvýše dvěma elektrony lišící se<br />
spinovým číslem.<br />
�Výstavbový princip –elektrony obsazují<br />
nejprve hladiny s nižší energií a až po jejich<br />
obsazení ty s energií vyšší.<br />
�Hundovo pravidlo –všechny orbitaly se<br />
stejnou energií se obsazují nejprve po jednom<br />
elektronu.<br />
<strong>Stavba</strong> <strong>atomu</strong><br />
Periodicita elektronových konfigurací<br />
atomů prvků a periodická tabulka
Posloupnost obsazování orbitalů a vlastnosti<br />
prvků<br />
� 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 6 , 4s 2 , 3d 10 ,4p 6 , 4d 10 , 4f 14<br />
� Elektronové konfigurace vybraných prvků:<br />
� H: 1s 1 He: 1s 2<br />
� Li: 1s 2 , 2p 1 Be: 1s 2 , 2p 2 B: 1s 2 , 2p 3<br />
� Na: Ne 10 , 3s 1 Ca: Ne 10 , 1s 2<br />
� K: Ar 18 , 4s 1 Ca: Ar 18 , 4s 2<br />
<strong>Stavba</strong> <strong>atomu</strong><br />
Nejstabilnější elektronovou konfiguraci mají vzácné plyny –<br />
snahou ostatních prvků je dostat se na konfiguraci<br />
nejbližšího vzácného plynu<br />
<strong>Stavba</strong> <strong>atomu</strong>
Chemická vazba<br />
Chemická vazba<br />
�je důsledkem účinku elektrických sil mezi kladně<br />
nabitými jádry a záporně nabitými elektrony<br />
několika atomů.<br />
�Pokles energie elektronů v poli dvou nebo více<br />
atomových jader je hlavní příčinou chemické vazby.<br />
Chemická reakce<br />
= cesta vedoucí k vytvoření vazeb<br />
Chemická vazba<br />
�Při těsném přiblížení volných atomů dochází ke<br />
změnám elektronové hustoty, jejichž výsledkem je<br />
uspořádání s nižší energií než samostatné atomy a<br />
uspořádání je stálejší.<br />
�Pevnost vazby se hodnotí podle energie potřebné<br />
na její rozštěpení.
Chemická vazba<br />
Křivky přitažlivých a odpudivých sil při slučování<br />
dvou atomů vodíku na molekulu H 2<br />
∆E<br />
Oblast<br />
odpudivých sil<br />
Oblast<br />
přitažlivých sil<br />
Atomový vs. molekulový<br />
�Atomový orbital (AO) = oblast<br />
nejpravděpodobnějšího výskytu<br />
elektronů v okolí jádra <strong>atomu</strong><br />
�Molekulový orbital (MO) = oblast<br />
nejpravděpodobnějšího výskytu<br />
elektronů v okolí nejméně 2 jader<br />
�vazebný<br />
�antivazebný<br />
Původní energie obou<br />
izolovaných atomů<br />
Chemická vazba
Základní typy vazeb<br />
Chemická vazba<br />
�kovalentní –vznikne tehdy, když vazebné elektrony patří<br />
oběma sloučeným atomům –elektrony jsou sdíleny<br />
�vazba: jednoduchá, dvojná, trojná<br />
�iontová –vznikne tehdy, patří‐li elektronový pár převážně<br />
jednomu ze sloučených atomů (elektronegativnější atom zcela<br />
předal elektrony <strong>atomu</strong> druhému)<br />
�koordinační – jeden atom poskytne druhému <strong>atomu</strong><br />
elektronovou dvojici na vytvoření vazby<br />
�vodíkové můstky –slabá vazebná interakce, mezi atomy<br />
vodíku (nesoucího parciální kladný náboj) a atomy kyslíku<br />
(nesoucího parciální záporný náboj) –podstata fyzikálních<br />
vlastností vody a stability složitých biomolekul<br />
Způsoby překryvu<br />
Chemická vazba<br />
a) Vazba � (p + p)<br />
b) Vazba � (p + p)<br />
c) Vazba �(p + p)<br />
d) Nulový překryv, který k vazbě z(překryv dvou kladných nebo dvou záporných funkcí je<br />
kladný, překryv kladné a záporné funkce záporný; účinky kladné a záporné části překryvu se<br />
ruší)
Chemická vazba<br />
Vzorce sloučenin –charakterizace sloučenin<br />
�Molekulový (sumární) vzorec – udává druh a počet atomů v<br />
molekule sloučeniny.<br />
�Konstituční vzorec –vyjadřuje pořadí a způsob, jakým jsou<br />
atomy poutány.<br />
Dělíme je na:<br />
� rozvinuté<br />
� racionální<br />
�Strukturní elektronový vzorec –vyjadřuje detailní popis<br />
včetně volných elektronových párů a valenčních elektronů.<br />
Děkuji za pozornost!
Change language