Rozwój poglądów na budowę atomu

1. Empedokles i Arystoteles – teoria czterech żywiołów
2. Demokryt i Leukippos – otaczająca nas materia zbudowana jest z niepodzielnych drobin
3. John Dalton (1803r.) – atomy są to najmniejsze, niepodzielne cząstki materii
4. J. J. Thomson (1897r.) – atom jest to dodatnie naładowana kula, w której są rozproszone elektrony
5. Ernest Rutherford (1911r.) – atom składa się z bardzo małego, dodatnie naładowanego jądra i krążących wokół niego elektronów
6. Niels Bohr (1913r.) – elektrony krążą wokół jądra po torze ściśle określonym energetycznie zwanym orbitą stacjonarną, elektron może zmienić orbitę gdy odda lub pobierze energię
7. kwantowo – mechaniczny model budowy atomu – atom składa się z dodatniego jądra w skład którego wchodzą protony i neutrony, jądro każdego atomu otacza chmura elektronowa

LICZBA ATMOWOWA A LICZBA MASOWA
NAZWA CZĄSTECZKI ELEMENTARNEJ SYMBOL MASA [u] ŁADUNEK
proton p 1 +1
neutron n 1 0
elektron e 1/1840 -1

Atomowa jednostka masy ma wartość 1,66x10-24g i jest to 1/12 masy atomu węgla 12C. W jednostce tej wyrażamy masę atomów i cząsteczek.
liczba masowa = liczba nukleonów = liczba protonów + neutronów
liczba atomowa - liczba protonów = ładunek jądra = liczba elektronów

liczba atomowa = 4 (4 protony, 4 elektrony)
liczba masowa = 9 (9 nukleonów, 9-4=5, 5 neutronów)

IZOTOPY I ICH ZASTOSOWANIE
Izotopy – odmiany tego samego pierwiastka o tej samej liczbie atomowej, a różnej liczbie masowej (różnią się ilością neutronów)
Masa atomowa każdego pierwiastka jest średnią masą atomową wynikającej z procentowej zawartości jego izotopów. Oblicza się ją ze wzoru:

gdzie:
%m1, %m2 – procentowe zawartości poszczególnych izotopów
A1, A2 – liczby masowe izotopów

Miedź jest mieszaniną izotopu (68,9%) i (31,1%). Oblicz średnią masę atomową miedzi.


ZJAWISKO PROMIENIOTWÓRCZOŚCI
Jądra atomów niektórych pierwiastków są nietrwałe i ulegają samorzutnym przemianom, przekształcając się w jądra bardziej trwałe, a procesowi temu towarzyszy emisja cząstek alfa i beta oraz promieniowanie gamma. Zjawisko to nosi nazwę promieniotwórczości naturalnej i dotyczy przede wszystkim jąder atomów pierwiastków ciężkich (Z>82).



1. Przemiana a polega na emisji cząstek złożonych z dwóch protonów i dwóch neutronów (jądro helu)

2. Przemiana b polega na emisji elektronu

Szeregi promieniotwórcze są to szeregi nuklidów promieniotwórczych z których każdy powstaje w wyniku przemiany promieniotwórczej poprzedniego. W przyrodzie występują 3 naturalne szeregi promieniotwórcze – radowy, aktynowy i torowy. Czwarty szereg, neptunowy, został otrzymany sztucznie.

PODSTAWY TEORII KWANTOWEJ
1. W chemii kwantowej stan elektronów w atomie opisuje się za pomocą funkcji falowej psi, zwanej orbitalem atomowym. Kwadrat tej funkcji pozwala obliczyć prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w danym obszarze wokół jądra. Kontury orbitali atomowych mają różny kształt, wielkość i orientację w przestrzeni.
a) Orbital s odpowiada najniższemu poziomowi energetycznemu

b) Orbital p





c) Orbital d
d) Orbital f
2. Każdy stan kwantowy elektronu zapisuje się za pomocą 4 liczb kwantowych
a) n – główna liczba kwantowa (określa energię elektronu)
n=1, 2, 3, 4...




b) l – poboczna liczba kwantowa (służy rozróżnieniu stanów energetycznych elektronów na tej samej powłoce)
0 ≤ l ≤ (n-1)
n=1, l=0
n=2, l=0
l=1
l 0 1 2 3 4 5
podpowłoka s p d f g h



c) m – magnetyczna liczba kwantowa (decyduje o orientacji przestrzennej orbitalu)
-l < m < l
l=0, m=0
l=1, m=-1, 0, 1



d) ms – spinowa liczba kwantowa (charakteryzuje spin elektronu)
ms = +1/2 lub –1/2


ROZMIESZCZENIE ELEKTRONÓW W ATMOACH POSZCZEGÓLNYCH PIERWIASTKÓW
Rozmieszczenie elektronów na powłokach i podpowłokach nazywamy konfiguracją elektronową.

n=1 l=0 m=0 – 1 orbital typu s
s max. 2e

n=2 l=0 m=-1,0,1 - 3 orbitale typu p
l=1
p max. 6e

n=3 l=0 m=-2,-1,0,1,2 – 5 orbitali typu d
l=1
l=2
d max. 10e

REGUŁA HUNDA – Atom w stanie podstawowym ma jak największą liczą elektronów niesparowanych.

masa atomowa = liczba neutronów + liczba atmowowa
liczba neutronów = liczba masowa – liczba protonów
liczba protonó = liczba elektronów = liczba atomowa