4η Ι ΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ. οµή του ατόµου. Ατοµικός αριθµός Μαζικός αριθµός Ισότοπα Σελ

Transcript

1 4η Ι ΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ οµή του ατόµου. Ατοµικός αριθµός Μαζικός αριθµός Ισότοπα Σελ

2 Τον 5ο π.χ. αιώνα οι Έλληνες φιλόσοφοι ηµόκριτος και Λεύκιππος, διατύπωσαν την άποψη ότι η ύλη αποτελείται από πολύ µικρά σωµατίδια που δεν µπορούν να διαιρεθούν σε άλλα απλούστερα. Τα σωµατίδια αυτά ονόµασαν ατόµους (άτοµα). Η άποψη αυτή ήταν αντίθετη µε τη θεώρηση του Πλάτωνα και του Αριστοτέλη για τη συνεχή διαίρεση της ύλης, µε αποτέλεσµα να αποτελεί µια περιθωριακή θεωρία και να ξεχαστεί για 2000 χρόνια.

3 Στιςαρχές του 19ου αιώνα ο Άγγλος χηµικός Dalton διατυπώνει την ατοµική θεωρία βασιζόµενος στις απόψεις του ηµόκριτου. Σύµφωνα µε την ατοµική θεωρία, που αποτελεί θεµέλιο λίθο στην ανάπτυξη της χηµείας, οι δοµικές µονάδες της ύλης είναι τα άτοµα και τα µόρια (συγκροτήµατα ατόµων). Βέβαια ο Dalton δεν µπόρεσε να ερµηνεύσει τη συνένωση ατόµων ίδιου στοιχείου προς σχηµατισµό µορίων. Αυτό ξεκαθαρίστηκε αργότερα (1811) από τον Ιταλό Avogadro.

4 Με την ανακάλυψη των υποατοµικών σωµατιδίων άνοιξε ο δρόµος για τη διατύπωση νέων θεωριών. Οι πιο χαρακτηριστικές απ αυτές, µε δυο λόγια, είναι : 1. Rutherford (1911): η µάζα του ατόµου είναι συγκεντρωµένη σ ένα πολύ µικρό χώρο που λέγεται πυρήνας. 2. Bohr (1913): τα ηλεκτρόνια κινούνται σε καθορισµένες κυκλικές τροχιές γύρω από τον πυρήνα, που ονοµάζονται στιβάδες.

5 3. Sommerfield (1916): τα ηλεκτρόνια διαγράφουν εκτός από κυκλικές τροχιές (στιβάδες), και ελλειπτικές (υποστιβάδες). 4. Σύγχρονες αντιλήψεις για τη δοµή των ατόµων: το ηλεκτρόνιο συµπεριφέρεται ως κύµα, συνεπώς δεν µπορούµε µε ακρίβεια να γνωρίζουµε την τροχιά που διαγράφει. Εισαγωγή της έννοιας του ατοµικού τροχιακού, του χώρου γύρω από τον πυρήνα όπου έχει µεγάλη πιθανότητα να βρεθεί ένα ηλεκτρόνιο.

6 Στοεπίπεδο της Α Λυκείου η εικόνα που έχουµε για το άτοµο, η δοµή του, είναι η ακόλουθη: Η µάζα του ατόµου είναι συγκεντρωµένη σ ένα χώρο που ονοµάζεται πυρήνας. Ο πυρήνας συγκροτείται από πρωτόνια (p),που φέρουν θετικό ηλεκτρικό φορτίο, και από ουδέτερα νετρόνια (n). Γύρω από τον πυρήνα και σε σχετικά µεγάλες αποστάσεις απ αυτόν, κινούνται τα ηλεκτρόνια (e),που φέρουν αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο και ευθύνονται για τη χηµική συµπεριφορά των ατόµων. Τα άτοµα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, καθώς τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια έχουν αντίθετο στοιχειώδες ηλεκτρικό φορτίο και ο αριθµός των πρωτονίων είναι ίσος µε τον αριθµό των ηλεκτρονίων.

7 Τα θεµελιώδη σωµατίδια που δοµούν το κάθε άτοµο (πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια) χαρακτηρίζονται υποατοµικά σωµατίδια. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια που βρίσκονται στον πυρήνα (nucleus)ονοµάζονται νουκλεόνια. Σωµατίδιο (σύµβολο) Θέση Μάζα /g Σχετική µάζα Φορτίο /C Σχετικό φορτίο Ηλεκτρόνιο (e) Γύρω από τον πυρήνα 9, /1830-1, Πρωτόνιο (p) Πυρήνας 1, , Νετρόνιο (n) Πυρήνας 1,

8 Ατοµικόςαριθµός (Ζ)είναι ο αριθµός των πρωτονίων στον πυρήνα του ατόµου ενός στοιχείου. Ο αριθµός αυτός καθορίζει το είδος του ατόµου, αποτελεί δηλαδή ένα είδος ταυτότητας για αυτό. Μαζικός αριθµός (Α) είναι ο αριθµός των πρωτονίων και των νετρονίων στον πυρήνα ενός ατόµου (δηλαδή το πλήθος των νουκλεονίων). Ο αριθµός των νετρονίων δεν έχει ιδιαίτερο όνοµα, συµβολίζεται µε το γράµµα Ν και υπολογίζεται αν από τον µαζικό αφαιρέσουµε τον ατοµικό αριθµό.

9 Η µαθηµατική σχέση που συνδέει τους 3 αυτούς αριθµούς είναι η : Έτσιαν γνωρίζουµε τους δύο από τους τρεις αριθµούς τότε µπορούµε να υπολογίσουµε τον τρίτο. Σεένα ουδέτερο άτοµο ο αριθµός ηλεκτρονίων είναι ίσος µε τον αριθµό των πρωτονίων δηλαδή τον ατοµικό αριθµό. Σε ένα ανιόν ο αριθµός των ηλεκτρονίων είναι µεγαλύτερος από τον ατοµικό αριθµό τόσο όσο είναι το φορτίο του ανιόντος. Σε ένα κατιόν ο αριθµός των ηλεκτρονίων είναι µικρότερος από τον ατοµικό αριθµό τόσο όσο είναι το φορτίο του κατιόντος.

10 A Z Αν Χ είναι το σύµβολο ενός στοιχείου τότε ο ατοµικός αριθµός Ζ γράφεται κάτω αριστερά ενώ ο µαζικός αριθµός Α πάνω αριστερά. Πάνωδεξιά γράφουµε το ηλεκτρικό φορτίο που υπάρχει. Αν δεν υπάρχει τότε θεωρούµε ότι πρόκειται για ουδέτερο άτοµο (φορτίο µηδέν). Αν υπάρχει φορτίο πάνω δεξιά π.χ. +2 τότε πρόκειται για ιόν (κατιόν αν είναι θετικό ή ανιόν αν είναι αρνητικό). A Z +2

11 Ισότοπα ονοµάζονται τα άτοµα που έχουν τον ίδιο ατοµικό αλλά διαφορετικό µαζικό αριθµό. Τα ισότοπα είναι, µε άλλα λόγια, άτοµα του ίδιου είδους (στοιχείου) µε διαφορετική µάζα. Για παράδειγµα τα παρακάτω σύµβολα δείχνουν τα κυριότερα ισότοπα του άνθρακα (C)

12 Ισοβαρή ονοµάζονται τα άτοµα που έχουν τον ίδιο µαζικό αλλά διαφορετικό ατοµικό αριθµό. Τα ισοβαρή είναι άτοµα διαφορετικών στοιχείων µε την ίδια µάζα. Για παράδειγµατα παρακάτω σύµβολα δείχνουν δύο ισοβαρή άτοµα (των στοιχείων Αργό και Ασβέστιο)