28) Stavba atomového obalu: vývoj představ o stavbě atomu, kvantování energie v atomovém obalu – souvislost s vlnovou povahou elektronů, kvantově mechanický model atomu vodíku, spektrum atomu vodíku, atomy s více elektrony – Pauliho princip a Mendělejevova periodická soustava, chemická vazba.
Thomsonův pudingový model atomu: Atom se navenek projevuje jako neutrální, kladný a záporný náboj, které jsou v rovnováze, jsou v něm rozložen rovnoměrně.
Rutherfordův planetární model atomu: experimentálně (zkoumal rozptyl částic při průchodu tenkou fólií zlata) dokázal existenci atomového jádra, které je malé a kladně nabité, je v něm soustředěna téměř veškerá hmotnost atomu a z elektronového obalu. Elektrony se okolo jádra pohybují po kružnicích.
Bohrův kvantově mechanický model atomu, Vlnově mechanický model atomu:
Vlnové chování částice , která se pohybuje v omezené části prostoru vede ke kvantování energie. Částice se může nacházet pouze v určitých energetických hladinách určených kvantovým číslem n (pro n=1 jde o základní stav, vyšší stavy jsou excitované, vzbuzené)
Oblasti s největší pravděpodobností výskytu elektronu se nezývají orbitaly (pro různá kvantová čísla se liší velikostí a tvarem, pro vodík n=1 kulový tvar)
Spektrum vodíku
- základní zákonitosti objevil J .J. Balmer, později jeho poznatky propracoval Rydberg
pro spektrální čáry platí:
energie o jakou se foton vyzáří z přechodu ze stacionárního stavu m do n:
n < m
Balmerův-Rydbergův vztah pro výpočet frekvence f elmg. vlnění jednotlivých spektrálních čar má
tvar:
R = 3,29.1015Hz (Rydbergova frekvence)
n = 1,2,3 … a m = n+1, n+2, n+3,…
spektrální série: skupina spektrálních čar, jejichž frekvence odpovídají stejné hodnotě n
hrana série: frekvence, které přísluší hodnota čísla m , má v dané sérii max. hodnotu a odpovídá jí spektrální čára
obr. spektrální série
Kvantově mechanický model atomu
- Schrödinger, Born, Dirac
- vlnová funkce: (x,y,z,t) (x,y,z,t)2V - hustota pravděpodobnosti výskytu elektronu
- atomový orbital - geometrické místo bodů, v nichž (x,y,z,t)2V dosahuje maxima
- každé vlnové funkci přísluší určitý orbital různého tvaru a směru
- rozložení elektronů v prostoru charakterizují tzv. kvantová čísla
- n - hlavní kvantové číslo - n = 1,2...7 nebo (K,L...Q)
- určuje energii a velikost orbitalu
- l - vedlejší kvantové číslo - l = 0,1,2...(n-1) nebo (s,p,d,f..)
- určuje tvar orbitalu
- m - magnetické kvantové číslo - m = + 0, + 1, + 2, + 3...
- určuje orientaci orbitalu v prostoru
- s - spinové magnetické kvantové číslo - s = + 1/2
- elektrony představují malé magnety s různými spiny
Pauliho vylučovací princip
- 1924 - v atomu nemohou mít dva elektrony všechna čtyři kvantová čísla stejná
- dva elektrony v jednom orbitalu tvoří tzv. elektronový pár
- energetické hladiny atomu v základním stavu obsahují elektrony podle zákona minimální energie a Pauliho principu
- pravidlo n + l - nejprve se zaplňují orbitaly s menším součtem n + l
- je-li součet n + l shodný, rozhoduje menší n
- Hundovo pravidlo - orbitaly se stejnou energií se nejprve zaplňují elektrony se stejným spinem
Mendělejevova periodická soustava
- každý prvek je charakterizován protonovým číslem Z
- splňuje: p. nerozlišitelnosti částic, výstavbový princip, Hundovo pravidlo
Chemická vazba
- způsobuje soudržnost atomů v molekule
- tvořena společně sdíleným elektronovým párem
- iontová vazba - jeden atom elektron ztrácí druhý ho získává molekula vzniká ze dvou iontů
- př. NaCl, soli,...
- kovalentní vazba - oba atomy dodávají jeden elektron do společného elektronového páru mají stejné postavení
- př. H2, většina vazeb o organické chemii
Maturita.cz - referát (verze pro snadný tisk)
http://www.maturita.cz/referaty/referat.asp?id=2913