Atom

Atom

Historický vývoj názorů na stavbu atomu

Antické Řecko: Démokritos a jeho žák Leukippos – termín atomos

  • 1801: John Dalton
    Atomová teorie →\rightarrow atom je dále nedělitelná částice

  • 1897: J. J. Thomson
    Objevil elektron (při studiu katodového záření)
    Katoda je při vyzařování elektronů záporná elektroda
    Zmeřil hodnotu náboje – elementrální náboj ... 1.602⋅10−19 C1.602 ⋅ 10^{-19} \space \text{C}
    Autor pudingového modelu atomu = atom je tvořen elektrony a kladně nabitou hmotou

  • 1911: E. Rutherford
    Objevil atomové jádro – v něm je kladně nabitá hmota
    Atomové jádro je ≈100 000×\approx 100 \space 000 \times menší než atom
    Objevil proton – má náboj 1.602⋅10−19 C1.602 ⋅ 10^{-19} \space \text{C}
    Autor planetárního modelu atomu – elektrony se pohybují po orbitách kolem atomového jádra – objev díky pokusu, kdy atomy helia ostřeloval zlatou folii ⇒\Rightarrow některé atomy se odrazily

  • 1913: N. Bohr
    Upravil Rutherfordův model atomu ⇒\Rightarrow Bohrův/kvantový model atomu – je doplněný o poznatky o tzv. kvantování energie (objevil Max Planck)
    3 postuláty:

    1. Elektrony se pohybují po stacionárních (= stejných) drahách = orbitách
    2. Pohyb elektronů po orbitě není spojen s vyzařováním energie
    3. Každé orbitě odpovídá konkrétní energie elektronu, elektron může odevzdat či přijmout kvantum energie ⇒\Rightarrow změní svou orbitu

  • Kvantově mechanický model atomu
    = Výsledek práce různých vědců
    Kvantová mechanika = soubor poznatků popisující děje na úrovni elementárních částic

    1. Kvantování energie = elementární částice mění energii po dávkách (= kvantech) – autorem je Max Planck
    2. Korpuskulárně-vlnový dualismus = elementární částice se mohou chovat jako částice s hmotností (10−31 kg10^{-31} \space \text{kg}) nebo jako elektromagnetické vlnění (např. v elektronovém mikroskopu) – autorem je L. de Broglie
    3. Princip neurčitosti = u elementárních částic nelze přesně určit polohu a hybnost – autorem je W. Heisenberg
      S předchozími modely má společné atomové jádro i elektronový obal
      Stav elementárních částic popisuje vlnová funkce – Ψ\Psi (řecké písmeno psí)
      Vlnová funkce vychází ze Schrödingerovy rovnice
      Orbital = část prostoru v okolí atomového jádra, kde se elektrony nachází s 95 %95 \space \% pravděpodobností

Atomové jádro

100 000×100 \space 000 \times menší než průměr atomu

Obsahuje nukleony – protony a neutrony

Proton

Značky: p+, 11pp^+, \space {}_1^1p

Nositelem kladného elementárního náboje: +1.602⋅10−19 C+1.602 ⋅ 10^{-19} \space \text{C}

mp=1.673⋅10−27 kgm_p = 1.673 ⋅ 10^{-27} \space \text{kg}

Je 2 000×2 \space 000 \times těžší než elektron

Počet protonů v jádře udává ZZ (protonové číslo)

Objeven v roce 1911 Ernstem Rutherfordem

Neutron

Značky: n0, 01nn^0, \space {}_0^1n

Bez náboje

mn=1.675⋅10−27 kgm_n = 1.675 ⋅ 10^{-27} \space \text{kg}

Objevil ho v roce 1932 James Chadwick

Počet neutronů v atomovém jádře udává neutronové číslo – NN – u značky prvku se nepíše

1736Cl{}_{17}^{36}\text{Cl}

36{}^{36} ... AA – nukleonové číslo (p++n0p^+ + n^0)
17{}_{17} ... ZZ – protonové číslo (p+p^+)

A=N+ZA = N + Z

Hmotnostní úbytek atomového jádra

= Rozdíl mezi hmotností atomového jádra a součtem hmotností všech jeho nukleonů

Např. u 612C{}_6^{12}\text{C}:

m(612C)<6⋅mp++6⋅mn0m({}_6^{12}\text{C}) < 6 \cdot m_{p^+} + 6 \cdot m_{n^0}

Značka: BB

E=m⋅c2E = m \cdot c^2

Za mm můžeme dosadit BB, vyjde nám energie uvolněná při vzniku atomového jádra