Stavba atomu
Atom= částicehmoty vzniklá z trojího typu chemicky nedělitelných částic: protonů (+), neutronů (0) a elektronů (- ).
Jádro atomu = struktura uspořádaná z nukleonů (A) tj. protonů (Z) a neutronů (N)
A = Z + N
prvek = látka tvořená atomy o stejném protonovém čísle
!!! z předchozího plyne, že všechny atomy téhož prvku mají stejný počet protonů, ale mohou se lišit počtem neutronů !!!
- jestliže se atomy téhož prvku liší v počtu neutronů a shodují v počtu protonů, jde o isotopy prvku
- jestliže se atomy shodují v počtu neutronů i v počtu protonů, jde o nuklid
Obal atomu = struktura atomu uspořádaná z elektronů ( e- )
- uspořádání elektronového obalu atomu podmiňuje chemické vlastnosti prvků
- elektrony, pro svůj dualistický charakter (částice x vlnění) a rychlost pohybu, zaujímají prostory okolo jádra tzv. orbitaly, v nichž se vyskytují se zhruba 95% pravděpodobností
- elektronový orbital každého z elektronů lze popsat pomocí 4 různých kvantových čísel, kterými je každý elektron jednoznačně určitelný
hlaní kv. č.: udává množství energie elektronu a tím i jeho vzdálenost od jádra ( čím větší je hlavní kv.č., tím více energie a tím větší vzdálenost od jádra a naopak )
vedlejší kv.č. : udává zároveň množství energie i tvar orbitalu
magnetické kv. č. : udává prostorovou orientaci orbitalu, vzhledem k osám x, y, z.
spinové kv.č. : udává vnitřní moment hybnosti elektronu
=> dva různé elektrony se mohou shodovat v hlavním, vedlejším a magnetickém kvantovém čísle, lišit se však musí minimálně v čísle spinovém
=> dva elektrony shodující se ve všech kvantových číslech nemohou náležet témuž atomu
Z definice vedlejšího kvantového čísla plyne, že orbitaly p a výše, mohou mít při stejné energii různou prostorovou orientaci = jsou tzv. degenerované.
výstavbový princip elektronového obalu atomu:
Elektronový obal atomu je vybudován (alespoň podle dosavadních poznatků) podle těchto principů:
1. Z definice spinového kvantového čísla plyne, že jeden a týž orbital může být obsazen pouze dvěma elektrony, které se však musí lišit ve spinovém kvantovém čísle.
2.V orbitalechdegenerovaných vznikají elektronové dvojice ( z důvodů energetických)teprve poté, co byl každý z nich obsazen nejprve po jednom elektronu a to ještě se shodným spinem.
3. Orbitaly s nižší energií se zaplňují elelktrony dříve, než orbitaly s energií vyšší. Protože se energetická úroveň orbitalů zvyšuje s rostoucí hodnotou součtu hlavního a vedlejšího kvantového čísla, je při stejném součtu těchto hodnot, rozhodujícím (pro energetickou úroveň) hlavní kvantové číslo. Orbital, jehož hodnota hlavního kvantového čísla ( při rovné hodnotě součtu n+1 ) je nižší, se zaplňuje elektrony dříve.
souvisliost stavby atomu a polohy prvku v periodické soustavě
Vlastnosti prvků se periodicky mění v závislosti na rostoucím protonovém čísle.
Chemické vlastnosti prvků se periodicky opakují v závislosti na stavbě elektronovénho obalu.
- v periodách (vodorovně) se plynule mění
- ve skupinách (svisle) se (více či méně) podobají
Počet protonů a elektronů v atomu odpovídá jeho protonovému číslu =pořadovému číslu prvku v periodické tabulce
Počet neutronů v atomu lze zjistit následovně:
a) hmotnostní číslo atomu ( uvedeno v periodické tabulce) zaokrouhlit na celé číslo
b) od zaokrouhleného hmotnostního čísla odečíst číslo protonové
Př. Sodík se nalézá v periodické soustavě pod číslem 11 a má hmotnostní číslo 22,99. V jádře atomu sodíku se nachází 11 protonů a v obalu 11 elektronů. Zaokrouhlením hmotnostního čísla 22,99 do čísla celého, vyjde 23. Počet neutronů v jádře atomu sodíku se rovná: 23 - 11 = 12.
Číslo periody v periodické tabulce ukazuje do kolika vrstev jsou roztříděny všechny elektrony v atomech této periody.
Př. Atom fosforu (viz periodickou tabulku) se nachází v třetí periodě, má 15 elektronů, které jsou rozděleny do tří „vrstev“.V první „vrstvě“ od jádra jsou 2e-, ve druhé 8e- a ve třetí 5e-.
Elektrony vnějších, částečně zaplněných „vrstev“ se označují jako valenční. Tyto elektrony mohou dát vznik chemické vazbě s valenčními elektrony jiného atomu, což vede k vytvoření nové sloučeniny. Valenčnost = vazebnost atomu ukazuje na to, kolik chemických vazeb může vytvořit tento atom s jinými atomy.
Číslo skupiny v periodické tabulce ukazuje na nejvyšší možný počet valenčních elektronů v atomech této skupiny, tj. jakou maximální vazebnost mohou projevovat atomy ve sloučeninách.
Př. Atom síry se nachází v šesté skupině. Ve vnější „vrstvě“ má šest valenčních elektronů. Maximální vazebnost, kterou síra může projevit ve svých sloučeninách je šest (SO3, H2SO4).
Radioaktivita = proces, při kterém jádra nestabilních atomů prodělávají přeměnu v jádra jiných prvků, přičemž se uvolňuje neviditelné záření
- prvky s protonovým číslem (Z) větším než 83 jsou všechny radioaktivní
- o stabilitě či nestabilitě jader rozhoduje poměr počtu protonů vůči neutronům: N / Z
jádra atomů s počtem protonů do Z = 20 jsou nejstabilnější při N/Z = 1
jádra atomů s počtem protonů Z > 20 jsou nejstabilnější při N/Z do 1,5
Jaderné záření = uvolňování částic z prostoru jádra, provázené rozpadem jader nestabilních atomů
- uvolňování kladně nabitých jader helia = záření (rozpad, přeměna) alfa
- uvolňování proudu záporně nabitých elektronů nebo kladně nabitých positronů = záření (rozpad, přeměna) beta
- uvolňování fotonů = elektromagnetické vlnění, jehož energie je nepřímo úměrná vlnové délce záření = záření (rozpad, přeměna) gama
doplnit o schemata přeměn a výsledek rozpadu
Poločas rozpadu = doba za kterou se rozpadne polovina jader nestabilního nuklidu
- pro každý z radioaktivních nuklidů je poločas rozpadu charakteristickou - stálou veličinou