BUDOWA ATOMU KRYSTYNA SITKO

Transkrypt

1 BUDOWA ATOMU KRYSTYNA SITKO

2 Ziarnista budowa materii Otaczająca nas materia to świat różnorodnych substancji np. woda, powietrze, drewno, metale. Sprawiają one wrażenie, że mają budowę ciągłą, to znaczy nie widzimy w nich poszczególnych elementów. Jednak materia nie jest lita. Zbudowana jest z małych ziarenek, które są w ciągłym, nieustannym ruchu. Dowody ziarnistej budowy materii: 1. Dyfuzja samorzutne rozprzestrzenianie się cząstek jednej substancji w drugiej. 2. Mieszanie się dwóch cieczy i towarzyszące im zwykle zmniejszanie się objętości, np. glicerolu z wodą. 3. Rozpuszczanie ciał stałych w cieczach, np. rozpuszczanie manganianu (VII) potasu w wodzie. 4. Zmiany stanu skupienia materii.

3 Schemat procesu dyfuzji Gaz A Gaz B Rys.1 Dwa gazy A i B są zlokalizowane w oddzielnych obszarach. Rys.2 Po usunięciu przegrody dzielącej dwa obszary następuje rozprzestrzenianie się cząstek gazu A i cząstek gazu B w całym naczyniu. Dyfuzja zachodzi w gazach, cieczach i ciałach stałych. Najszybciej zachodzi w gazach, najwolniej w ciałach stałych. Już niewielka ilość silnie pachnącej substancji daje się wyczuć po niedługim czasie od zetknięcia z powietrzem. Cząstki zapachowej substancji odrywają się od macierzystej powierzchni i mieszają z powietrzem. Np. po otwarciu butelki z amoniakiem, po pewnym czasie jego zapach rozchodzi się do coraz dalszych miejsc w klasie.

4 Mieszanie się cieczy Objętość mieszaniny dwóch cieczy (denaturatu z wodą) jest mniejsza od sumy objętości składników Modelowe doświadczenie: Do wysokiego cylindra nasyp 1/3 objętości grochu lub orzechów włoskich. Na wierzch dosyp równą objętość koralików lub kaszy. Zaznacz górny poziom. Wstrząsaj zawartością cylindra aż kulki wymieszają się równomiernie. Ponownie zaznacz górny poziom. denaturat woda Przed zmiesza niem Po zmiesza niu Zaobserwowano zmniejszenie się objętości. Małe kulki zajmują wolne przestrzenie między dużymi kulkami. Analogiczne zjawisko zachodzi przy mieszaniu się cieczy i świadczy o różnych rozmiarach ich drobin.

5 Zmiany stanu skupienia. Przejście z jednego stanu skupienia do drugiego następuje wtedy, gdy zmienia się uporządkowanie atomów lub cząsteczek, co jest na ogół związane ze zmianą temperatury. Ciało gazowe Dlatego ogrzewając ciało stałe pobudzamy jego atomy lub cząsteczki do ruchu. Przy dostatecznie wysokiej temperaturze opuszczają one swoje stałe pozycje. W rezultacie ciało stałe topi się, by stać się cieczą. Ciało stałe topnienie Ciało ciekłe Dalsze ogrzewanie jeszcze bardziej zwiększa drganie molekuł. Wówczas ciecz wrze i przechodzi w gaz. zamarzanie

6 Teoria atomistyczno-cząsteczkowej budowy materii pojawiła się w XIX wieku. W 1808 roku John Dalton przedstawił najważniejsze założenia tej teorii: 1. Atomy tego samego pierwiastka chemicznego są identyczne pod względem masy i rozmiarów. 2. Atomy mają kształt kulisty. 3. Atom jest najmniejszą cząstką pierwiastka chemicznego, która posiada wszystkie cechy tego pierwiastka. 4. Pierwiastek chemiczny jest zbiorem takich samych atomów. 5. Atomy łączą się tworząc cząsteczki. 6. Związek chemiczny jest zbiorem takich samych cząsteczek. Demokryt grecki filozof, który wprowadził pojęcie atomu. Przedstawił hipotezę, że świat jest zbudowany z atomów, czyli drobnych, niepodzielnych cząstek materii. John Dalton brytyjski nauczyciel chemii, który wprowadził do nowoczesnej chemii hipotezę Demokryta

7 Masy i rozmiary atomów. Aby zobaczyć atom należy użyć mikroskopu elektronowego, który powiększa około 10 milionów razy. Żyletka włożona do takiego mikroskopu ma grubość 2 kilometrów. Do określenia masy tak małej cząstki musimy stosować specjalną jednostkę. Używanie jednostek typu gram czy kilogram byłoby możliwe ale bardzo niewygodne. Pierwiastek Symbol Przybliżona średnica atomu (cm) Masa atomu (g) Wodór H 0, ,167x10-23 Tlen O 0, ,66x10-23 Azot N 0, ,33x10-23 Węgiel C 0, ,00x10-23

8 Masa atomowa i cząsteczkowa Dla określenia mas atomów wprowadzono specjalną jednostkę - atomową jednostkę masy unit. Oznaczamy ją literą u (ang. unit jednostka). 1 u = 0, g = 1/12 masy atomu węgla. Masy atomowe można odnaleźć w układzie okresowym pierwiastków chemicznych, np. masa atomowa: siarki m s = 32 u tlenu m o = 16 u Masa cząsteczkowa jest równa sumie mas atomowych pierwiastków chemicznych wchodzących w skład cząsteczki. Przykład 1. Obliczanie masy cząsteczkowej amoniaku. wzór amoniaku NH 3 m NH 3 = 1 m N + 3 m H = 1 14 u u = 17 u

9 Budowa atomu Atom zbudowany jest z jądra w którym znajdują się protony i neutrony oraz z krążących wokół jądra elektronów.

10 Charakterystyka cząstek elementarnych budowy atomu Obszary budowy atomu Nazwa cząstki Symbol Przybliżona masa Elementarny ładunek elektryczny jądro atomowe proton neutron nukleony p, p +, 1 1p n, n 0, 01 n 1 u 1 u +1 0 powłoki elektronowe elektron e, e -, 0 1 e u -1

11 Rozmieszczenie elektronów w atomie Wokół jądra poruszają się z ogromną szybkością lżejsze od niego i ujemnie naładowane elektrony. Ich ruch daje efekt chmury ładunku ujemnego zwanego powłoką elektronową. Definicja: Zbiór elektronów znajdujących się w podobnych odległościach od jądra nazywamy powłoką elektronową

12 Elektrony walencyjne Elektrony powłoki zewnętrznej najsłabiej przyciągane przez jądro są najbardziej ruchliwe. Biorą one udział w reakcjach chemicznych i decydują o właściwościach pierwiastków. Nazywamy je elektronami walencyjnymi, a powłokę na której są rozmieszczone, powłoką walencyjną

13 Powłoki elektronowe Maksymalna liczba elektronów w danej powłoce wynosi 2n 2, gdzie n to numer powłoki. Numer powłoki Nazwa powłoki Maksymalna liczba elektronów 1 K 2 2 L 8 3 M 18 4 N 32

14 Nukleony Składniki jądra atomowego - protony i neutrony noszą nazwę nukleonów. Protony są cząstkami o ładunku dodatnim. Wchodzą w skład jąder każdego atomu. Masa protonu jest równa 1 u, a ładunek jest równy + 1 (elementarny ładunek dodatni) Neutrony Są cząstkami elektrycznie obojętnymi o masie w przybliżeniu równej masie protonu, czyli 1 u. Uproszczony model atomu litu Li Liczba masowa A 6 Li +3 Liczba atomowa Z 3

15 Liczba atomowa Atom pierwiastka chemicznego jest elektrycznie obojętny. Liczba protonów jest równa liczbie elektronów. Liczba protonów wchodzących w skład jądra atomowego nazywa się liczbą atomową i oznacza się symbolem Z. Liczba masowa Z = ładunek jądra = liczba protonów = liczba elektronów Suma protonów i neutronów (nukleonów) jest nazwana liczbą masową i oznacza się ją symbolem A. A = liczba protonów + liczba neutronów liczba masowa = nukleony = p + + n 0 liczba atomowa = p+ = e-

16 Podsumowanie: 1. Atom układ złożony z jądra atomowego oraz z krążących wokół jądra elektronów. 2. Protony cząstki elementarne budowy atomu wchodzące w skład jądra atomu mające masę równą 1 u i ładunek elementarny dodatni. 3. Neutrony cząstki jądra atomowego elektrycznie obojętne o masie w przybliżeniu równej masie protonu = 1u 4. Elektrony cząstki elementarne poruszające się wokół jądra atomowego, posiadające ładunek elementarny ujemny i masę 1840 razy mniejszą od masy protonu. 5. Liczba atomowa liczba protonów w jądrze atomowym. 6. Liczba masowa - suma liczby protonów i neutronów w jądrze atomowym. 7. Pierwiastek chemiczny zbiór atomów o takiej samej liczbie atomowej.

17 Atom jest najmniejszą ilością pierwiastka zachowującą jego właściwości chemiczne jądro atomu = protony + neutrony elektrony Model atomu