3 ELEKTRÓNOVÝ OBAL ATÓMU. 3.1 Modely atómu

Σχετικά έγγραφα
GLOSSAR A B C D E F G H CH I J K L M N O P R S T U V W X Y Z Ž. Hlavné menu

2.2 Elektrónový obal atómu

Matematika Funkcia viac premenných, Parciálne derivácie

ELEKTRICKÉ POLE. Elektrický náboj je základná vlastnosť častíc, je viazaný na častice látky a vyjadruje stav elektricky nabitých telies.

Obvod a obsah štvoruholníka

Základné poznatky molekulovej fyziky a termodynamiky

Klasifikácia látok LÁTKY. Zmesi. Chemické látky. rovnorodé (homogénne) rôznorodé (heterogénne)

AerobTec Altis Micro

M6: Model Hydraulický systém dvoch zásobníkov kvapaliny s interakciou

3.8 Čiarový charakter atómových spektier a kvantovanie energie atómov

Kontrolné otázky na kvíz z jednotiek fyzikálnych veličín. Upozornenie: Umiestnenie správnej a nesprávnych odpovedí sa môže v teste meniť.

KATEDRA DOPRAVNEJ A MANIPULAČNEJ TECHNIKY Strojnícka fakulta, Žilinská Univerzita

1 Aké veľké sú atómy a z čoho sa skladajú (I. časť)

3. Striedavé prúdy. Sínusoida

Matematika 2. časť: Analytická geometria

6, J s kg. 1 m s

Start. Vstup r. O = 2*π*r S = π*r*r. Vystup O, S. Stop. Start. Vstup P, C V = P*C*1,19. Vystup V. Stop

2.2 Rádioaktivita izotopy stabilita ich atómových jadier rádioaktivita žiarenie jadrové

ZÁKLADY SPEKTROSKOPIE

1. HMOTA A JEJ VLASTNOSTI

Kontrolné otázky z jednotiek fyzikálnych veličín

Einsteinove rovnice. obrázkový úvod do Všeobecnej teórie relativity. Pavol Ševera. Katedra teoretickej fyziky a didaktiky fyziky

Ekvačná a kvantifikačná logika

Stavba atómového jadra

Prechod z 2D do 3D. Martin Florek 3. marca 2009

1. Limita, spojitost a diferenciálny počet funkcie jednej premennej

Matematika prednáška 4 Postupnosti a rady 4.5 Funkcionálne rady - mocninové rady - Taylorov rad, MacLaurinov rad

Chemická väzba 1. R O Č N Í K SŠ

Goniometrické rovnice a nerovnice. Základné goniometrické rovnice

CHÉMIA PRE BIOLÓGOV ŠTUDIJNÝ TEXT

Analýza údajov. W bozóny.

1 VŠEOBECNÉ POJMY, PREDMET CHÉMIE A JEJ

Život vedca krajší od vysnívaného... s prírodou na hladine α R-P-R

Jednotkový koreň (unit root), diferencovanie časového radu, unit root testy

CHEMICKÉ VÄZBY. Kačík

Priamkové plochy. Ak každým bodom plochy Φ prechádza aspoň jedna priamka, ktorá (celá) na nej leží potom plocha Φ je priamková. Santiago Calatrava

PRE UČITEĽOV BIOLÓGIE

ARMA modely čast 2: moving average modely (MA)

Elektrónová štruktúra atómov

Motivácia Denícia determinantu Výpo et determinantov Determinant sú inu matíc Vyuºitie determinantov. Determinanty. 14. decembra 2010.

Termodynamika. Doplnkové materiály k prednáškam z Fyziky I pre SjF Dušan PUDIŠ (2008)

VŠEOBECNÁ A ANORGANICKÁ CHÉMIA

1. písomná práca z matematiky Skupina A

C. Kontaktný fasádny zatepľovací systém

Motivácia pojmu derivácia

Vzácne plyny. Obr. 2.2 Hodnoty prvej ionizačnej energie I 1 atómov vzácnych plynov.

7. FUNKCIE POJEM FUNKCIE

CHÉMIA Ing. Iveta Bruončová

SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY

Chemická väzba. tri základné typy chemickej väzby. kovová - elektróny sú delokalizované,

KATALÓG KRUHOVÉ POTRUBIE

Z čoho sa svet skladá? Čo ho drží pokope?

Chí kvadrát test dobrej zhody. Metódy riešenia úloh z pravdepodobnosti a štatistiky

Zrýchľovanie vesmíru. Zrýchľovanie vesmíru. o výprave na kraj vesmíru a čo tam astronómovia objavili

1 Kinematika hmotného bodu

S K U P I N A P E R I Ó D A

Definícia parciálna derivácia funkcie podľa premennej x. Definícia parciálna derivácia funkcie podľa premennej y. Ak existuje limita.

HASLIM112V, HASLIM123V, HASLIM136V HASLIM112Z, HASLIM123Z, HASLIM136Z HASLIM112S, HASLIM123S, HASLIM136S

1. Ionizujúce žiarenie (zdroje- alfa, beta, gama, neutrónové, rtg. žiarenie, fyzikálne vlastnosti žiarenia, zákony premeny)

Cvičenie č. 4,5 Limita funkcie

ZÁKLADY ELEKTROTECHNIKY. Ing.Lenka Badlíková

Fyzika atómu. 1. Kvantové vlastnosti častíc

SLOVENSKO maloobchodný cenník (bez DPH)

Fyzikálna olympiáda 54. ročník, 2012/2013 školské kolo kategória A zadanie úloh

Podnikateľ 90 Mobilný telefón Cena 95 % 50 % 25 %

ARMA modely čast 2: moving average modely (MA)

u R Pasívne prvky R, L, C v obvode striedavého prúdu Činný odpor R Napätie zdroja sa rovná úbytku napätia na činnom odpore.

PRIEMER DROTU d = 0,4-6,3 mm

Modelovanie dynamickej podmienenej korelácie kurzov V4

kovalentná väzba - Lewisov model

Ján Pišút Rudolf Zajac O ATÓMOCH A KVANTOVANÍ

Viliam Laurinc, Oľga Holá, Vladimír Lukeš, Soňa Halusková

PRÍPRAVA NA VYUČOVACIU HODINU CHÉMIE

ZADANIE 1_ ÚLOHA 3_Všeobecná rovinná silová sústava ZADANIE 1 _ ÚLOHA 3

Príklady, úlohy a problémy alebo múdrosť vchádza do hlavy rukou

A Úvod alebo trocha histórie

Návrh vzduchotesnosti pre detaily napojení

6 Limita funkcie. 6.1 Myšlienka limity, interval bez bodu

2. Dva hmotné body sa navzájom priťahujú zo vzdialenosti r silou 12 N. Akou silou sa budú priťahovať zo vzdialenosti r/2? [48 N]

18. listopada listopada / 13

skanovacieho tunelovacieho mikroskopu STM (z angl. Scanning Tunneling Microscope) s možnosťou rozlíšenia na úrovni jednotlivých atómov (obr. 1.1).

Modul pružnosti betónu

,Zohrievanie vody indukčným varičom bez pokrievky,

Odporníky. 1. Príklad1. TESLA TR

FYZIKA A SÚČASNÁ SPOLOČNOSŤ

2 Chyby a neistoty merania, zápis výsledku merania

Poznámky k prednáškam z Termodynamiky z Fyziky 1.

MIKROSVET A KVANTOVÁ FYZIKA

STREŠNÉ DOPLNKY UNI. SiLNÝ PARTNER PRE VAŠU STRECHU

STATIKA STAVEBNÝCH KONŠTRUKCIÍ I Doc. Ing. Daniela Kuchárová, PhD. Priebeh vnútorných síl na prostom nosníku a na konzole od jednotlivých typov

Gramatická indukcia a jej využitie

Mechanika hmotného bodu

UNIVERZITA PAVLA JOZEFA ŠAFÁRIKA V KOŠICIACH Prírodovedecká fakulta JADROVÁ CHÉMIA

Škola pre mimoriadne nadané deti a Gymnázium

FAKULTA MATEMATIKY, FYZIKY A INFORMATIKY UNIVERZITA KOMENSKÉHO Bratislava ZÁKLADY FYZIKY PLAZMY

Ročník: šiesty. 2 hodiny týždenne, spolu 66 vyučovacích hodín

24. Základné spôsoby zobrazovania priestoru do roviny

v d v. t Obrázok 14.1: Pohyb nabitých častíc vo vodiči.

1. Krátky úvod. 2. Galileo dieťa, študent a mladík ( , 0 až 25 rokov)

Vzorce a definície z fyziky 3. ročník

Transcript:

3 ELEKTRÓNOVÝ OBAL ATÓMU 3.1 Modely atómu

Elektrón objavil Joseph John Thomson (1856-1940) (pozri obr. č. 3) v roku 1897 ako súčasť atómov. Elektróny sú elementárne častice s nepatrnou hmotnosťou m e = 9,11.10-31 kg a nesú jeden záporný elementárny náboj veľkosti Q e =-1,6.10-19 C. Na základe tohto objavu sa pokúsil navrhnúť jeden z prvých modelov atómu. Thomsonov model atómu: V Thomsonovom modeli (statický model atómu - r.1902) sú elektróny rovnomerne umiestnené v kladne nabitej guli (atóme) ako hrozienka v pudingu. Atóm obsahuje toľko elektrónov, aby bol elektroneutrálny. Obr. č. 8: Thomsonov model atómu

Rutherfordov model atómu: Thomsonov žiak Ernest Rutherford (1871 1937) (pozri obr. č.7) pozoroval prechod usmerneného (rovnobežného) α žiarenia veľmi tenkou zlatou fóliou. Väčšina častíc prechádzala cez fóliu priamo. Len málo α častíc sa odchýlilo z pôvodného smeru o malý uhol a ešte menej (asi jedna z 20 000) sa odrazilo o uhol väčší ako 90. Takú veľkú odchýlku môže spôsobiť len veľmi silný kladný náboj, ktorý odpudzuje kladne nabité častice. Pretože sa odchýli iba malá časť častíc, Rutherford dokázal, že kladný náboj je sústredený na malý priestor, v ktorom je celá hmotnosť atómu. Túto časť nazval atómovým jadrom. Z nameraných odchýlok vypočítal, že polomer jadra je asi 10-14 m až 10-15 m. O atóme sa predpokladalo, že má tvar gule s polomerom 10-10 m. Na základe experimentálnych výsledkov vyslovil Rutherford teóriu o štruktúre atómu. Atóm je zložený z malého kladne nabitého jadra a záporne nabitých elektrónov, ktoré obiehajú po kruhových dráhach okolo atómového jadra a tvoria elektrónový obal.

Obr. č. 9: Rutherfordov pokus V roku 1911 na základe svojich pozorovaní vypracoval planetárny model atómu, v ktorom elektróny obiehajú okolo kladne nabitého jadra s r=10 000 100 000 krát menším ako polomer atómu po kruhových dráhach ako planéty okolo Slnka a tvoria elektrónový obal atómu. Ich záporný náboj vyrovnáva kladný náboj jadra. 99 % hmotnosti atómu je sústredenej v jadre atómu.

Nedostatok: Tento pohyb elektrónov bol v rozpore so zákonmi klasickej fyziky. Na rozdiel od predpokladaného spojitého spektra atómu bol experimentálne dokázaný čiarový charakter všetkých atómových spektier a už podľa vtedy platných fyzikálnych zákonov by sa elektróny počas svojho obehu okolo jadra k nemu stále viac približovali, až by s ním splynuli a atóm by zanikol. Obr. č. 10: Rutherfordov model atómu

Bohrov model atómu: Dánsky fyzik Niels Bohr navrhol v roku 1913 nové zákony pre pohyb elektrónu v atóme. Bohrov model atómu vychádza z princípov kvantovej teórie, ktorej zakladateľom bol Max Plank. Vystihol základnú vlastnosť elektrónu v atóme. Elektrón môže existovať len v stavoch s určitou energiou a energiu môže meniť len po určitých dávkach - kvantách. Obr. č. 11: Bohrov model atómu

Základy svojej teórie o stavbe atómu vodíka sformuloval Bohr do postulátov: Elektróny sa v atóme môžu pohybovať okolo jadra len po určitých kruhových dráhach s určitou energiou a s istým polomerom. Tieto dráhy sú označované ako kvantové alebo stacionárne dráhy. Dráhu elektrónu v atóme nazval orbit (orbita lat. stopa, koľaj). Pri pohybe elektrónu po stacionárnych dráhach sa energia nevyžaruje ani nepohlcuje. Ak elektrón obieha po niektorej z týchto dráh, hodnota jeho energie je stála. Energia sa môže meniť len pri prechode z jednej dráhy na druhú. Atóm teda vyžaruje alebo prijíma energiu iba vtedy, ak elektrón prechádza z jednej stacionárnej dráhy na inú stacionárnu dráhu s príslušnou energiou. Pri tomto prechode sa vyžiari alebo pohltí kvantum svetelnej energie h.ν,, ktorej veľkosť je daná rozdielom energií príslušných stacionárnych dráh.

Nedostatok: Bohrov model nevyhovuje pre zložitejšie atómy a nie je vhodný na vysvetlenie chemickej väzby. Niektoré nedostatky Bohrovho modelu,, ktoré nevysvetľovali jemnú štruktúru spektrálnych čiar atómov, sa snažil vysvetliť v roku 1915 Arnold Sommerfeld.. Okrem kruhových dráh pohybu elektrónov predpokladal i možnosť eliptických dráh. Jeho predstavy však neviedli k zhode teórie s ďalšími experimentami. Obr. č. 12: Niels Bohr

Kvantovo mechanický model atómu: Rýchly rozvoj fyziky na začiatku 20. storočia veľmi výrazne zmenil predstavy o štruktúre atómu. Okrem časticového charakteru elektrónu bol potvrdený aj jeho vlnový charakter. Bola vypracovaná nová teória - kvantová mechanika. Základy teórie popisujúcej správanie a vzájomné vzťahy elektrónov a jadier v atómoch a v molekulách vypracovali v rokoch 1924 až 1927 francúzsky fyzik Louis de Broglie, rakúsky fyzik Erwin Schrodinger a nemeckí fyzici Werner Heisenberg a Max Born.

Obr. č. 13: L. de Broglie, E. Schrodinger, W. Heisenberg a M. Born Predstava o dvojakej podstate elektrónu vylučuje pohyb elektrónu po určitých dráhach (kruhových alebo eliptických). Elektrón sa môže nachádzať v ktorejkoľvek časti priestoru okolo jadra, nemá presnú lokalizáciu v priestore. Preto určujeme pravdepodobnosť výskytu elektrónu v určitej oblasti atómu. Elektrón si teda môžeme predstaviť ako elektrónový oblak, ktorý je v rôznych častiach priestoru rôzne hustý. Závisí to od toho, ako často sa v tom ktorom mieste atómu elektróny pri svojom pohybe vyskytujú. Viac hustý je tam, kde je veľká pravdepodobnosť výskytu elektrónu, menej hustý tam, kde je táto pravdepodobnosť malá.

Jednou z foriem znázornenia pravdepodobnosti výskytu elektrónu je znázornenie bodkovaním. Iné znázornenie elektrónového oblaku je nakreslenie jeho obrysu, t. j. hraničnej plochy spájajúcej miesta s rovnakou hodnotou pravdepodobnosti výskytu elektrónu okolo jadra. Obr. č. 14: Znázornenie pravdepodobnosti výskytu elektrónov v atómoch, tzv. orbitaly

Priestor ohraničený hraničnou plochou, v ktorom sa elektrón s najväčšou pravdepodobnosťou vyskytuje (99%), sa nazýva orbital. Navonok od tejto hraničnej plochy je už pravdepodobnosť výskytu elektrónu veľmi malá. Pravdepodobnosť výskytu elektrónu na určitom mieste určuje elektrónovú hustotu v danom mieste. Elektrónová hustota sa definuje ako pomer počtu elektrónov nachádzajúcich sa v určitom vymedzenom priestore k objemu daného priestoru. Elektrónová hustota má v rozličných miestach v okolí jadra rôznu hodnotu a od miesta k miestu sa mení má určité priestorové rozloženie.

OTÁZKY A ÚLOHY 1. Čím bol významný Rutherfordov model atómu a v čom spočíval jeho nedostatok? 2. Vysvetlite možnosť zmeny energie v Bohrovom modely atómu. 3. Stručne charakterizujte kvantovo-mechanický model atómu. Zoznam tém