BUDOWA ATOMU Egipt, Asyria mied, br z, elazo,szkło,ceramika,barwienietkanin staro ytnagrecja TaleszMiletu(VIIwiekp.n.e.) pramateri jestwoda Heraklit(Vwiekp.n.e.) pramateriatoogie Empedokles(490-430p.n.e.) czteryelementy: ziemia,powietrze,woda,ogie Demokryt(460-371 p.n.e.) atomistyczna struktura materii Arystoteles(384-322p.n.e.) pogl dyempedoklesa + wła ciwo cimaterii (ciepło,zimno,sucho,wilgotno ) Egipt Aleksandria akademia i biblioteka- do 47 r. n.e. Arabowie w Egipcie(VII w.), w Hiszpanii(VIII w.) alchemia kamie filozoficzny Avicenna(980-1037) Albertus Magnus(1193-1280) Paracelsus(1493-1541) MichałS dziwój(1556-1636) Robert Boyle(1627-1691) pierwiastek chemiczny M. Łomonosow(1711-1765) i A. Lavoisier(1743-1794) J drzej niadecki(1768-1838) pierwiastek vestium (Ruten) John Dalton(1766-1844) wskrzesił demokrytejski termin atomos A. Avogadro(1776-1856), M. Faraday(1791-1867), D. Mendelejew(1834-1907), M.Curie-Skłodowska(1867-1934), E.Rutherford(1871-1937),.........???
Pierwiastki chemiczne p.n.e. Sb Sn Zn Pb Hg S Ag C Au Fe Cu (11)* do XVII w. As (1250 r.) P (1669 r.) (2) XVIII w. N Cl Cr Co Y Mn Mo (14) Ni Pt Te O U H W XIX w.(m.in.) Na Ca Al Si F Cs Ba B Bi I (58) Ra Po Ac... XX w. At Eu Fr Hf Lu Re Tc (?... ) transuranowce XXI w.??? Berkeley (USA) Darmstadt (Niemcy) Dubna (Rosja) * w zale no ci od ródła literaturowego podane warto ci mog si ró ni (IUPAC) 104 rutherfordium Rf 110 darmstadtium Ds 105 dubnium Db 111 roentgenium Rg 106 seaborgium Sg 112 copernicium Cn 107 bohrium Bh 114 flerovium Fl 108 hassium Hs 116 livermorium Lv 109 meitnerium Mt Prawo zachowania masy M. Łomonosow (1760 r.) A. Lavoisier (1785 r.) Suma mas substratów reakcji chemicznej jest równa sumie mas produktów tej reakcji Prawo zachowania materii (prawo zachowania masy i energii) Ka dej reakcji chemicznej towarzyszy efekt energetyczny, Który powoduje pewne zmiany masy reaguj cego układu zgodnie z podan przez Einsteina (1905 r.) zale no ci mi dzy energi E a mas m: E = m c 2 c = 3 10 8 m/s W układach izolowanych suma masy i energii jest wielko ci stał : Σ(m + E/c 2 ) = const Albert Einstein (1879-1955) Nagroda Nobla w 1921 r. Prawo stosunków stałych J.L. Proust (1799 r.) W okre lonym zwi zku chemicznym pierwiastki s poł czone zawsze w tym samym stosunku wagowym (niezale nie od pochodzenia zwi zku i metody jego otrzymania)
PRAWO OKRESOWO CI (periodyczne powtarzanie si wła ciwo ci chemicznych i cz ciowo fizycznych) Johann Wolfgang Döberainer (1780-1849) triady (rok 1817) [w szeregu trzech pierwiastków o podobnych wła ciwo ciach chemicznych masa atomowa pierwiastka rodkowego jest w przybli eniu redni arytmetyczn mas atomowych dwóch pozostałych] Ca 40,1 Cl 35,5 Sr 88,7 Br 81,2 Ba 137,3 I 126,9 John Alexander Newlands (1838-1898) prawo oktaw (rok 1865) [po uszeregowaniu pierwiastków według rosn cych mas atomowych, co ósmy z nich jest analogiem pierwszego] np. wła ciwo ci Li, Na, K,... Uwaga! Nie znano wówczas gazów szlachetnych, które odkrył W. Ramsay w latach 1894-98. Dmitrij Mendelejew (1834-1907) układ okresowy kryterium: masy atomowe, (rok 1869) grupy, okresy, pozostawił w tablicy puste miejsca przewiduj c dalsze odkrycia pierwiastków, ekabor skand (1879 r.) ekaglin gal (1875 r.) ekakrzem german (1886 r.) Tablica uło ona przez D. Mendelejewa (63 pierwiastki) (Tablica Mendelejewa jest wci uzupełniana)
BADANIA NAD BUDOW ATOMU ELEKTRON odkryty przez J.J. Thomsona w 1897 r. Joseph John Thomson (1856-1940) Nagroda Nobla w 1906 r. Model atomu Thomsona Do wiadczenie Thomsona /odchylenie promieni katodowych / ład. elektryczny -1 m e = 9,11 10-31 kg e = 1,6 10-19 C ZJAWISKO PROMIENIOTWÓRCZO CI Henri Antoine Becquerel (1852-1908) odkrył w 1896 r. zjawisko promieniotwórczo ci rudy uranowej. Nagroda Nobla w 1903 r. Maria Skłodowska-Curie (1867-1934) Nagroda Nobla w 1903 r. i 1911 r. Pierre Curie (1859-1906) Nagroda Nobla w 1903 r. izoluj z rudy uranowej w 1898 r. RAD i POLON Oba te pierwiastki wysyłaj promieniowanie, które w polu magnetycznym lub elektrycznym ulega rozszczepieniu na trzy ró ne promieniowania składowe oznaczone α, β i γ.
PROMIENIOTWÓRCZO rozpad (przemiana) α - polega na wyrzuceniu z j dra cz stki α rozpad (przemiana) β - w tym procesie wyrzucany jest elektron promieniowanie γ - jest to promieniowanie elektromagnetyczne J DRO ATOMOWE cz stka α Ernst Rutherford (1871-1937) Nagroda Nobla w 1908 r. Schemat do wiadczenia Rutherforda (1911 r.) J dro atomowe - dodatnio naładowana centralna cz atomu, w której skupiona jest główna cz masy atomu.
w 1913 r. van der Broek ustala, i liczbadodatnichładunków elektrycznychskupionychwj drzeatomowychrównajestliczbie atomowej pierwiastka; w1919r.e.rutherfordprzeprowadzapierwsz sztuczn przemian promieniotwórcz ; Henry Moseley (1887-1915) prowadził równolegle prace dotycz ce charakterystyki j dra atomowego, ustala te znaczenie liczby atomowej pierwiastka, wielko ci bardziej dla niego istotnej ni masa atomowa i tym samym potwierdza słuszno kolejno ci: K, Ar; Co, Ni i Te, I; liczba atomowa, czyli liczba protonów w j drze, która dla oboj tnego atomu jest równa liczbie elektronów) James Chadwick (1891-1974) Nagroda Nobla w 1935 r. W 1932 r. angielski uczony, J. Chadwick, zinterpretował to zjawisko stwierdzaj c, e nowe cz stki o wielkiej zdolno ci do przenikania przez materi to pozbawione ładunku elektrycznego promieniowanie neutronowe. proton ład. elektryczny +1 m p = 1,67 10-27 kg W 1930 r. niemieccy uczeni odkryli przenikliwe promieniowanie wysyłane przez beryl podczas działania na niego cz stkami α. neutron ład. elektryczny 0 m n = 1,67 10-27 kg Nukleony - wspólne okre lenie protonu i neutronu, a wi c cz stek b d cych składnikami j dra atomowego.
ATOM, J DRO ATOMOWE, ICH ROZMIARY siły j drowe, energia wi zania j dra, A - liczba masowa Z - liczba atomowa za wzgl dnie trwałe uwa a si j dra, w których: energii wi zania odpowiada pewna masa (tzw.defektmasy), która jest wypromieniowana przy tworzeniu si j dra z cz stek elementarnych; promie atomu (r at. ): promie j dra atomowego (r j ): gdzie ~ 10-10 m ~ 10-14 10-15 m r e = 1,41 10-15 m (promie elektronu) np. dla wi c r at. = 0,77 10-10 m r j = 3,23 10-15 m IZOTOPY H.N. McCoy & W.H. Ross (1907 r.) A - liczba masowa Z - liczba atomowa 1 H 99,98% (prot) 16 O 99,76% 2 H 0,015% (deuter) 17 O 0,04% 3 H elem. (tryt) 18 O 0,2% izotopy trwałe, np. 12 C, 13 C, 14 N, 16 O,... 27 Al, 19 F, 31 P, 59 Co izotopy trwałe, po 100% 23 Na, 197 Au, 127 I,... w przyrodzie (21 pierwiastków) naturalne izotopy promieniotwórcze, np. 3 H t 1/2 = 12,46 lat 14 C t 1/2 = 5725 lat 235 U t 1/2 = 8,62 10 8 lat czas połowicznej przemiany (t 1/2 ), tj. okres połowicznego rozpadu, okres półtrwania, to okres czasu, w którym połowa liczby atomów ulega przemianie (aktywno preparatu promieniotwórczego zawieraj cego izotop promieniotwórczy zmniejsza si do połowy). Izotopy - atomy tego samego pierwiastka ró ni ce si liczb neutronów w j drze atomowym. Nuklid - j dro atomowe o okre lonej warto ci liczby atomowej i liczby masowej. Nuklidy - atomy poszczególnych izotopów. Pierwiastek chemiczny - zbiór atomów posiadaj cych jednakow liczb protonów w j drze.
Mapa Ğwiata pierwiastków dr Henryk Myszka - Uniwersytet GdaĔski - Wydział Chemii Synchrotron w Grenoble Akcelerator liniowy w Darmstadt dr Henryk Myszka - Uniwersytet GdaĔski - Wydział Chemii
W 1999 r. w laboratorium w Berkeley otrzymano prawdopodobnie trzy atomy pierwiastka 118, w wyniku fuzji izotopów ołowiu i kryptonu. Jednak nigdy nie udało si powtórzy tego eksperymentu. Od strony teoretycznej ten eksperyment zaplanował Robert Smola czuk z Instytutu Problemów J drowych im. Andrzeja Sołtana w wierku. L. Lederman, D. Teresi Boskacz stka Za pomoc dwunastu cz stek materii mo emy zbudowa wszystko, cokolwiek istniało lub istnieje we Wszech wiecie. Dwie rodziny: 6 kwarków i 6 leptonów. Leon M. Lederman ur. w 1922 r. Nagroda Nobla w 1988 r. Proton składa si z trzech kwarków: uud a neutron tak e z trzech: udd aden kwark w cz stce wielokwarkowej nie znajduje si w stanie bezruchu wobec pozostałych. Kr one wokół wspólnego rodka mas.
WA NIEJSZE CZ STKI ELEMENTARNE Nazwa Symbol Ładunek t 1/2 (s) Leptony Foton Elektron Mion Neutrino elektronowe γ e µ ν e 0-1 -1 0 2,2 10 6 H a d r o n y Mezony Bariony Piony Kaony Proton Neutron Hiperony sigma π 0 π (π + ) 0-1 (+1) K + +1 K 0 0 p n Σ + Σ 0 Σ +1 0 +1 0-1 8,4 10 17 2,6 10 8 1,2 10 8 5,2 10 8 889 7,99 10 11 7,4 10 20 1,5 10 10 MASA ATOMOWA wzorce J. Dalton wodór J.J. Berzelius tlen John Dalton (1766-1844) Jöns Jackob Berzelius (1779-1848) od 1961 r. skala oparta na w glu 12 C { 12 C 98,89%; 13 C 1,11%} atom = 6n + 6p + 6e Jednostka masy atomowej jest to 1 / 12 masy atomu w gla 12 C j.m.a. = 1 dalton = 1 u = 1,6605 10-24 g Bezwzgl dna masa atomu 12 C (wyznaczona eksperymentalnie) wynosi 1,9924 10-23 g Wzgl dn mas atomow pierwiastka obliczy mo na dziel c mas atomu wyra on w gramach (tzw. bezwzgl dn mas atomow ) przez liczb 1,6605 10-24 g, tj. mas 1 u Masa atomowa: Wzgl dna masa atomowa jest to liczba okre laj ca ile razy masa atomu danego pierwiastka jest wi ksza od 1 / 12 masy atomu izotopu w gla 12 C
DWOISTA NATURA WIATŁA I ELEKTRONÓW XVII/XVIII w. I. Newton - teoria korpuskularna wiatła ~ 1870 r. J.C. Maxwell - przewidział powstawanie fal elektromagnetycznych rozchodz cych si z pr dko ci wiatła (c = 3 10 8 m/s); 1873-88 H. Hertz - potwierdził eksperymentalnie wszystkie przewidywania płyn ce z teorii Maxwella; wiatło widzialne stanowi jeden z rodzajów promieniowania elektromagnetycznego Promieniowanie elektromagnetyczne - fala elektromagnetyczna składaj ca si z wzajemnie prostopadłych składowych: elektrycznej E i magnetycznej H; oscyluj one w kierunkach prostopadłych do kierunku rozchodzenia si fali. Składowa E Składowa H Fala elektromagnetyczna ν - cz sto promieniowania; c = 3 10 8 m/s; λ - długo fali λ prom. γ prom. X UV VIS IR mikrofale fale radiowe ν Zakres Promieniowanie γ Promieniowanie X Nadfiolet (UV) wiatło widzialne (VIS) Podczerwie (IR) Mikrofale Fale radiowe λ < 10 pm 10 pm 10 nm 10 400 nm 400 800 nm 800 nm 1 mm 1 mm 30 cm 30 cm 30 km
Max Planck (1858-1947) Nagroda Nobla w 1918 r. KWANTY ENERGII W 1900 r. Max Planck stwierdził, e wiatło jest emitowane i pochłaniane przez ciało doskonale czarne nie w sposób ci gły, lecz porcjami, które nazwał kwantami energii. E = h ν h - stała Plancka; h = 6,6261 10-34 J s ν - cz sto drga promieniowania padaj cego EFEKT FOTOELEKTRYCZNY zjawisko to polega na emitowaniu elektronów przez powierzchni metalu, na któr pada promieniowanie UV liczba emitowanych elektronów jest proporcjonalna do nat enia padaj cego promieniowania; Philipp von Lenard (1862-1947) Nagroda Nobla w 1905 r. równanie fal de Broglie a /1924 r./ cz stce o masie m i energii E = m c 2 poruszaj cej si z pr dko ci v przypisuje si fal, zwan fal de Broglie a, której długo jest równa: Louis V. de Broglie (1892-1987) Nagroda Nobla w 1929 r. /równanie fal/ zasada nieoznaczono ci /Heisenberg - 1927 r./ Werner K. Heisenberg (1901-1976) Nagroda Nobla w 1932 r. uczy nas, e w przypadku cz stek elementarnych, np. elektronów, neutronów, protonów, fotonów itp. niemo liwe jest równoczesne oznaczenie poło enia cz stki i jej p du