Pojem „atóm“ k nám prišiel zo vzdialenej antiky, ale úplne zmenil pôvodný význam, ktorý doň vložili starí Gréci (v preklade z gréčtiny „atóm“ znamená „nedeliteľný“). Etymológia názvu „nedeliteľný“ odráža podstatu atómu presne naopak. Atóm je deliteľný a pozostáva z elementárnych častíc.
Zložitosť štruktúry atómu dokazujú zásadné objavy z konca 19. a začiatku 20. storočia. ako výsledok štúdia podstaty katódových lúčov (J. Thomson, 1897), objav fenoménu fotoelektrického javu (A. G. Stoletov, 1889), objav rádioaktivity chemických prvkov (A. Becquerel, M. Sklodowska). -Curie, 1896-1899.), určenie povahy a-častíc (experimenty E. Rutherforda, 1889-1900). Vedci dospeli k záveru, že atómy majú svoju vlastnú štruktúru, majú zložitú štruktúru.
Ako sa vyvinula klasická teória atómovej štruktúry?
V roku 1904 J. Thomson vo svojom diele „O štruktúre atómu“ opísal svoj model, ktorý dostal obrazný názov „slivkový puding“.
V roku 1911 E. Rutherford navrhol planetárny model atómu.
V roku 1913 N. Bohr zaviedol kvantové zobrazenia do planetárneho modelu atómu E. Rutherforda.
V roku 1932 bola vyvinutá protónovo-neutrónová teória jadra, podľa ktorej sa jadrá atómov skladajú z protónov a neutrónov.
Elektróny, protóny a neutróny sa nazývajú elementárne častice.
Aké sú vlastnosti týchto častíc?
Korpuskulárno-vlnové vlastnosti mikrosveta. Elementárne častice, ako aj atómové jadrá, atómy a molekuly z nich postavené, majú zanedbateľne malé hmotnosti a veľkosti, a preto majú svoje špeciálne vlastnosti, na rozdiel od tých, ktoré majú objekty makrokozmu okolo nás. Tvoria svoj vlastný špecifický svet – mikrokozmos opísaný zákonmi kvantovej mechaniky, ktoré sú vo veľkej miere aplikovateľné na častice s veľmi malými hmotnosťami a veľmi vysokými rýchlosťami.
Kvantová mechanika charakterizuje častice mikrosveta ako objekty s duálnou povahou - korpuskulárne-vlnový dualizmus: sú to častice (telieska) aj vlny.
Korpuskulárno-vlnový dualizmus objektov mikrosveta potvrdzuje aj interferencia a difrakcia elektrónov, protónov, neutrónov, atómov atď., ktoré sú vám experimentálne známe z kurzu fyziky.
Elektrón je častica, ktorá určuje najcharakteristickejšie chemické vlastnosti atómov a molekúl. Dvojitú povahu elektrónu možno potvrdiť experimentálne. Ak elektróny vyžarované zdrojom - katódou - prechádzajú cez malé otvory v platni umiestnenej v ich dráhe, potom pri dopade na fotografickú platňu spôsobia jej sčernenie. Po vyvolaní fotografickej platne je na nej vidieť sústavu striedajúcich sa svetlých a tmavých prstencov, teda difrakčný obrazec (obr. 1).
Ryža. jeden.
Obrazce elektrónovej difrakcie plynov (vľavo) a kryštálov (vpravo). Centrálna škvrna je spôsobená nerozptýleným elektrónovým lúčom a prstence sú spôsobené elektrónmi rozptýlenými pod rôznymi uhlami
Difrakčný obrazec zahŕňa ako difrakciu - zaoblenie prekážky vlnou, tak interferenciu, teda superpozíciu vĺn na seba. Tieto javy dokazujú, že elektrón má vlnové vlastnosti, pretože iba vlny sú schopné obchádzať prekážky a navzájom sa prekrývať v miestach ich stretnutia. Keď sa však elektrón dostane na fotovrstvu, sčernie iba na jednom mieste, čo naznačuje prítomnosť korpuskulárnych vlastností v ňom. Ak by to bola len vlna, viac-menej rovnomerne osvetlí celý tanier.
V dôsledku difrakcie môže elektrón, ktorý prejde dierou, v zásade spadnúť do akéhokoľvek bodu fotografickej dosky, ale s rôznymi pravdepodobnosťami, t.j. môžeme hovoriť o pravdepodobnosti detekcie elektrónu v jednej alebo druhej oblasti fotografickej dosky. fotovrstva a vo všeobecnom prípade - v jednej alebo inej oblasti priestoru. Pohyb elektrónu v atóme preto nemožno považovať za pohyb bodového náboja po presne definovanej uzavretej trajektórii.
Otázky a úlohy k § 1
- Vymenujte tie javy, ktoré priamo alebo nepriamo dokazujú, že atóm je zložitá častica.
- Ako sa vyvinula klasická teória atómovej štruktúry? Aké modely atómov poznáte? Aká je ich podstata? Aké sú nevýhody?
- Uveďte príklady javov dokazujúcich duálny (dualistický) charakter častíc mikrosveta.
- Aký je rozdiel medzi mikro a makro objektmi?
- Elementárne (najmenšie) častice sú nedeliteľné častice. Ako takýto predpoklad korešponduje s tvrdením fyzikov, že elementárna atómová častica – elektrón – je deliteľná? Mimochodom, práve objav deliteľnosti elektrónu bol v roku 1998 ocenený Nobelovou cenou.
Chemický prvok síry- (Soufre French, Sulphur or Brimstone English, Schwefel German, θετον Greek, Latin Sulphur, odkiaľ symbol S; atómová hmotnosť 32,06 pri O=16 [Určené Stasom zo zloženia sulfidu strieborného Ag 2 S]) patrí medzi naj dôležité nekovové prvky.
Síra, chemický prvok- (Soufre French, Sulphur or Brimstone English, Schwefel German, θετον Greek, Latin Sulphur, odkiaľ symbol S; atómová hmotnosť 32,06 pri O=16 [Určené Stasom zo zloženia sulfidu strieborného Ag2S]) patrí k číslu najviac dôležité nekovové prvky. Ona je…… Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron
Kompresia pri chemických reakciách- Chemické reakcie sú vo veľkom počte prípadov sprevádzané zmenou objemu látok podieľajúcich sa na premene. V prípade, že objem látok vstupujúcich do reakcie je väčší ako objem látok vyskytujúcich sa počas reakcie, pozoruje sa kladné C. ... ... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron
Komplexné zlúčeniny- Cis platina je jednou z mnohých koordinačných zlúčenín Komplexné zlúčeniny (lat. complexus combination, obvod) alebo koordinačné zlúčeniny (l ... Wikipedia
Látka ako hmota- (Matière, Substance, Materie, Stoff, Matter) je vo význame protikladný k duchu, sile, forme, vzhľadu a prázdnote. Takáto negatívna definícia pochádzajúca zo staroveku nemôže slúžiť ako základ pre žiadne vedecké informácie o V. Science, avšak ... ... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron
Fermentácia (chemický proces)- predstavuje špeciálny chemický proces spôsobený tzv. enzýmy. V procese fermentácie sa zložitá častica organickej hmoty rozkladá na jednoduchšie, t.j. obsahujúce menší počet atómov. Medzi obrovské množstvo fermentácií, ako ... ... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron
Fermentácia- (chemický proces) je špeciálny chemický proces spôsobený tzv. enzýmy. V procese fermentácie sa zložitá častica organickej hmoty rozkladá na jednoduchšie, t.j. obsahujúce menší počet atómov. Medzi obrovským počtom ...... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron
Fermentácia- predstavuje špeciálny chemický proces vyvolaný enzýmami tzv. Pri procese fermentácie sa zložitá častica organickej hmoty rozpadne na jednoduchšie, t.j. obsahujúce menší počet atómov. Medzi obrovským počtom fermentácií, ako ... ... Encyklopédia Brockhausa a Efrona
komplexná častica- sudėtingoji dalelė statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. zložitá častica vok. zusammengesetztes Teilchen, n rus. zložená častica, f pranc. particule constituante, f … Fizikos terminų žodynas
časticová zložka- sudėtingoji dalelė statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. zložitá častica vok. zusammengesetztes Teilchen, n rus. zložená častica, f pranc. particule constituante, f … Fizikos terminų žodynas
snímka 2
Ciele a ciele
Oboznámiť študentov s vývojom vedeckých názorov na štruktúru atómu Ukázať interakciu vied fyziky a chémie
snímka 3
Atóm je „nedeliteľná“ častica chemického prvku Dôkaz o zložitosti štruktúry atómu Objav katódových lúčov (1897, J. Thomson) Objav röntgenového žiarenia (1895, K. Roentgen), javy fotoelektr. efekt 1889, A.G. Stoletov) 3. Objav rádioaktivity (1896, A. Becquerel) a jeho štúdium (1897-1903, manželia M. Sklodovskaja-Curie a P. Curie)
snímka 4
SLOVO „ATÓM“ PRIŠLO PRED 2500 ROKMI STAROGRÉCKY FILOZOF DEMOKRITUJE
ATÓM JE NAJMENŠIA CHEMICKY JEDNOTLIVÁ ČASTICA LÁTKY
snímka 5
Predstavy o štruktúre atómu
Klasická teória štruktúry atómu Modely štruktúry atómu: 1. "Puding s hrozienkami" (1902-1904, J. Thomson a W. Kelvin 2. Planetárny model (1907, E. Rutherford) 3. Bohrov model (1913) Moderné koncepty o štruktúre atómu založené na kvantovej mechanike
snímka 6
MODEL ATOMATOMSON
Atóm je podľa J. Thomsona veľmi podobný pudingu s hrozienkami: elektróny sú ako „hrozienka“ a „kaša“ je kladne nabitá látka atómu. Joseph John Thomson
Snímka 7
ŠTRUKTÚRA ATÓMU
Snímka 8
Postuláty N. Bohra
elektróny v atóme rotujú po presne definovaných uzavretých dráhach bez toho, aby emitovali alebo absorbovali energiu; keď sa elektróny pohybujú z jednej dráhy na druhú, energia sa absorbuje alebo uvoľní.
Snímka 9
Moderný kvantový model
N. Bohr je tvorcom prvej kvantovej teórie atómu a aktívnym účastníkom rozvoja základov kvantovej mechaniky. Významne prispel aj k rozvoju teórie atómového jadra a jadrových reakcií, procesov interakcie elementárnych častíc s prostredím. Elektrón má duálny (časticový vlnový charakter) -28-19 Hmotnosť \u003d 9,1 * 10 g; náboj \u003d 1,6 * 10 C Pohybujúci sa elektrón má vlastnosti vlny (schopnosť difraktovať interferenciu)
Snímka 10
Moderný model atómu
snímka 11
ŠTRUKTÚRA ATÓMU
snímka 12
ŠTRUKTÚRA ATÓMU protóny neutróny elektróny atóm jadro elektrónový obal
snímka 13
Z je poradové číslo chemického prvku A je hmotnostné číslo, A=Ar N je počet neutrónov
Snímka 14
Číslo pZ p = Z(poradové číslo chemického prvku) Číslo ēZ ē = Z(poradové číslo chemického prvku) Číslo n N = A – Z(hmotnostné číslo mínus poradové číslo chemického prvku) + + o
snímka 15
izotopy
snímka 16
Nuklidy -
rôzne druhy atómov. Nuklidy sú charakterizované hmotnostným číslom A a jadrovým nábojom Z. Izotopy - nuklidy s rovnakým Z, ale rozdielnym A Izobary - nuklidy s rôznym Z, ale rovnakým A
Snímka 17
Kontrola vedomostí
Úloha 1. Zapíšte si 2-3 prvky (podľa vlastného výberu). Prvok Poradové číslo Relatívna atómová hmotnosť Náboj atómového jadra Počet protónov Počet neutrónov Počet elektrónov
Snímka 18
Úloha 2. Vykonajte nasledujúce cvičenia Pomenujte prvok obsahujúci 23 protónov. Pomenujte prvky periódy II obsahujúce 8 neutrónov a zapíšte ich. Vymenujte a napíšte značky prvkov, v ktorých je súčet protónov a neutrónov 40. Jadro atómu chemického prvku A obsahuje 11 protónov a 12 neutrónov a jadro atómu chemického prvku B obsahuje 12 protónov. a 12 neutrónov. Určte, či ide o: a) izotopy toho istého prvku; b) atómy dvoch chemických prvkov, ktoré majú rovnaké hmotnostné číslo; c) atómy dvoch rôznych prvkov umiestnených vedľa seba v periodickej sústave.
Snímka 19
Úloha 3. Určte zloženie izotopov 35Cl a 37Cl 28Si , 29Si, 30Si 39Ar, 40Ar
Snímka 20
Zobraziť všetky snímky
Atóm -
komplexná častica
„Všetko okolo
skladáme sa z
nedeliteľné častice
alebo atómy"
Democritus
(asi 460 pred Kr.
okolo roku 360 pred Kr e.)
röntgenové lúče
Crystal
Difrakčné
obrázok
Wilhelm Conrad Roentgen
Nemecký fyzik
V roku 1895
Univerzita vo Würzburgu
Elektróny
V roku 1897
John Thomson
anglický fyzik
Cambridgeská univerzita
Antoine Henri Becquerel
francúzsky fyzik
1896
Fenomén rádioaktivity
sčernanie
Prejavený
fotografická doska
Soli uránu
Maria Sklodowska-Curie
Pierre Curie
Poľský fyzikálny chemik
Francúzsky fyzikálny chemik
V roku 1903
Objav rádia
Otvorenie
polónium
"Pudingový model"
John Thomson
anglický fyzik
V roku 1904
Elektróny vykonávajú oscilačné pohyby, vďaka ktorým atóm vyžaruje elektromagnetickú energiu a samotný atóm je elektricky neutrálny.
Ernest Rutherford
anglický fyzik
Rozptyl α-častice
V roku 1907
"Planetárny model"
Kvantová teória
Niels Bohr
dánsky fyzik
Elektróny sa pohybujú po uzavretých dráhach v súlade s hodnotou ich energie, ktorá sa zároveň neuvoľňuje ani neabsorbuje.
V roku 1913
Elektrón sa môže pohybovať z jedného povoleného energetického stavu do druhého, pričom v procese vyžaruje alebo absorbuje energiu.
Dmitrij Dmitrijevič
Werner Karl
Ivanenko
Heisenberg
ruský fyzik
Nemecký teoretický fyzik
V roku 1932
Nukleóny = protóny (Z)+ Neutróny (N)
Protón - neutrón
teória
A je hmotnostné číslo atómu
sú typy chemických atómov
izotopy
prvky, ktoré majú rovnaké
atómové číslo, ale rôzne hmotnostné čísla.
Počet elektrónov
Jadrový náboj
Počet protónov (Z)
Sériové číslo
Electron
omša
Protóny
Elektróny
Zmena počtu protónov v atóme vedie k vzniku nového chemického prvku, pretože sa mení náboj jadra atómu.
1 protón (Z)
1 protón (Z)
Zmena počtu neutrónov v atóme vedie k zmene atómovej hmotnosti prvku.
Izotopy vodíka sa líšia svojimi vlastnosťami.
deutérium
Prvok je súbor atómov s rovnakým jadrovým nábojom.
Kyslík
voľných atómov
Jednoduché látky
kyslík
ozón
Komplexné látky
CH3 - O - CH3
С₂Н ₅ - OH
etanol
dimetyléter
Dozvedeli sme sa o prínose vedcov z celého sveta k rozvoju teórie štruktúry atómu;
Na príklade vodíka vysvetlil existenciu izotopov;
Uvažuje sa o elementárnom zložení atómu na príklade fosforu.
Lekcia 1.
Atóm je zložitá častica
Cieľ: zhrnúť poznatky z kurzov fyziky a chémie o javoch dokazujúcich zložitosť stavby atómu, oboznámiť študentov s vývojom vedeckých názorov na stavbu atómu.
Vedieť: vlastnosti štruktúry atómu.
Byť schopný: opísať štruktúru atómu, charakterizovať častice, ktoré tvoria jeho zloženie.
Počas vyučovania
pamätáte si, že „atóm“ v gréčtine znamená „nedeliteľný“, až do konca 19. storočia sa to považovalo za pravdu. Ale objav z konca devätnásteho - začiatku dvadsiateho storočia. ukázal, že atóm je zložitý.
Odkedy sa ukázalo, že atóm tvoria menšie častice, vedci sa o to pokúšali
vysvetliť štruktúru atómu, navrhované modely:
J. Thomson (1903) - atóm pozostáva z kladného náboja, rovnomerne rozloženého v celom objeme atómu, a elektrónov oscilujúcich vo vnútri tohto náboja. Tento model nebol experimentálne potvrdený.
E. Rutherford (1911) - planetárny alebo jadrový model atómu:
Vo vnútri atómu je kladne nabité jadro, ktoré zaberá nepodstatnú časť objemu atómu;
Všetok kladný náboj a takmer všetka hmotnosť atómu je sústredená v jadre;
Elektróny obiehajú okolo jadra, neutralizujú náboj jadra.
Rutherfordov model potvrdili experimenty s tenkými kovovými platňami ožiarenými alfa časticami.
Ale klasická mechanika nedokázala vysvetliť, prečo elektróny nestrácajú energiu, keď sa otáčajú a padajú do jadra.
V roku 1913 N. Bohr doplnil planetárny model o postuláty:
Elektróny v atóme rotujú po presne definovaných uzavretých dráhach bez toho, aby emitovali alebo absorbovali energiu;
Keď sa elektróny pohybujú z jednej obežnej dráhy na druhú, energia sa absorbuje alebo uvoľní.
4. Moderný kvantový model štruktúry atómu:
Elektrón má dvojakú povahu. Elektrón má rovnako ako častica hmotnosť 9,1 x 10 -28 g a náboj 1,6 x 10 -19 C.
Elektrón v atóme sa nepohybuje po určitej trajektórii, ale môže sa nachádzať v ktorejkoľvek časti jadrového priestoru. Pravdepodobnosť nájdenia elektrónu v rôznych častiach cirkumnukleárneho priestoru nie je rovnaká.
Priestor okolo jadra, kde je najväčšia pravdepodobnosť nájdenia elektrónu, sa nazývaorbitálny .
- Jadro pozostáva z nukleónov – protónov a neutrónov. Počet protónov v jadre sa rovná atómovému číslu prvku a súčet počtu protónov a neutrónov sa rovná hmotnostnému číslu atómu.
Toto ustanovenie bolo formulované po objavení protónu E. Rutherfordom v roku 1920 a neutrónu J. Chadwickom v roku 1932.
Rôzne typy atómov sa nazývajú nuklidy. Nuklidy sú charakterizované hmotnostným číslom A a jadrovým nábojom Z.
Nuklidy s rovnakým Z, ale rozdielnym A sa nazývajú izotopy.(3517CI a 3717CI).
Nuklidy s rôznym Z, ale rovnakým A sa nazývajú izobary.(4018 Ar a 4019 K).
Cvičenie 1:
Nakreslite štruktúru atómu pre prvky: železo, hliník, bárium, draslík, kremík.
Úloha 2
1. Určte chemický prvok podľa zloženia jeho atómu - 18 p +, 20 n 0, 18 e -:
a) F b) Ca c) Ar d) Sr
2. Celkový počet elektrónov v ióne chrómu 24 Cr 3+ :
a) 21 b) 24 c) 27 d) 52
3. Maximálny počet obsadených elektrónov 3 s- orbitálny, sa rovná:
a) 14 b) 2 c) 10 d) 6
4. Počet orbitálov na f- podúroveň:
a) 1 b) 3 c) 5 d) 7
5 . Najmenší polomer atómu spomedzi daných prvkov má:
a) Mg b) Ca c) Si d) Cl
Domáca úloha: § 1. učiť sa zo zošita, úlohy 1-4.
