Budowa atomu

BUDOWA ATOMU

Atomistyczno cząsteczkowa teoria budowy materii
Pojęcie atomu pojawiło się w IV w p.n.e. Wprowadził je grecki filozof Demokryt z Abdery. Pochodzi ono od greckiego słowa „atomas” (niepodzielny). W XIX wieku dokonano odkryć naukowych, które utworzyły pojęcie niepodzielnego atomu i ujawniły istnienie wewnętrznych składników atomu. Zatem termin „atom” ma znaczenie historyczne. W 1804 roku angielski uczony John Dalton opracował hipotezę o atomistyczno- cząsteczkowej teorii budowie materii. Następnie opracowanie to zostało udowodnione naukowo. W wersji współczesnej obowiązuje do dzisiaj.

VII postulatów współczesnej teorii Daltona:
1. Każdy pierwiastek chemiczny jest zbiorem małych cząsteczek zwanych atomami.
Wszystkie atomy tego samego pierwiastka mają takie same własności chemiczne.
2. Atomy różnych pierwiastków różnią się od siebie cechami fizycznymi i
chemicznymi. Istnieje tyle rodzajów atomów ile mamy pierwiastków.
3. Atom danego pierwiastka nie może ulec przekształceniu w atom innego
pierwiastka na drodze zwykłej reakcji chemicznej.
4. Łączenie się pierwiastków w związki chemiczne polega na łączeniu się atomów
różnych pierwiastków w większe zespoły zwane cząsteczkami.
5. Związek chemiczny jest zbiorem cząsteczek. Wszystkie cząsteczki danego związki
chemicznego zawierają tę samą liczbę tych samychatomów i mają identyczne
własności chemiczne.
6. Rozłożenie związku chemicznego na pierwiastki polega na rozpadzie cząsteczek
na atomy.
7. Atomy tego samego pierwiastka mogą połączyć się w cząsteczki np. O2.

Atomy i cząsteczki pierwiastków
Zjawisko polegające na występowaniu danego pierwiastka w kilku różnych
postaciach (zwanych odmianami alotropowymi) nazywamy alotropią czyli
wielopostaciowością pierwiastka chemicznego (np. O2 i O3)
Odmiany alotropowe tlenu : tlen ,ozon
Odmiany alotropowe węgla: diament, grafit, fullereny

Masa atomowa, masa cząsteczkowa
Atomowa jednostka masy [u]- jest to masa odpowiadająca 1/12 masy atomu węgla
izotopu 12C.
1 u = 0,166 * 10-23 grama
1 g = 6,023 * 10 23 u
wynika z tego wzór: masa atomowa= masa bezwzględna / 0,166 * 10-23

Masa bezwzględna- masa wyrażona w gramach

Masa atomowa pierwiastka- jest to masa atomu tego pierwiastka wyrażona w "u" ,
czyli jest to liczba wskazująca ile razy masa atomu tego pierwiastka jest
większa od 1/12 masy izotopu węgla 12C.

Masa cząsteczkowa pierwiastka- jest to masa cząsteczki tego pierwiastka wyrażona
w "u" , czyli jest to liczba wskazująca ile razy masa cząsteczki tego pierwiastka jest większa
od 1/12 masy izotopu węgla 12C.

Masa cząsteczkowa związku chemicznego- jest to masa cząsteczki tego związku
wyrażona w "u" , czyli jest to liczba wskazująca ile razy masa cząsteczki tego
związku chemicznego jest większa od 1/12 masy izotopu węgla 12C.

Prawo zachowania masy
Masa substratów reakcji jest równa masie produktów reakcji
m substratów =m produktów

Budowa atomu
Wewnątrz atomu znajduje się dodatnio naładowane jądro, a wokół niego po odpowiednich torach krążą elektrony. Średnica atomu jest rzędu 10-10m , zaś jądra atomowego 10-15m.
W jądrze znajdują się protony i neutrony. W atomie liczba neutronów jest równa bądź większa od liczby protonów.
Liczba atomowa : to liczba protonów w jądrze atomu danego pierwiastka. Jest ona równa liczbie porządkowej pierwiastka w układzie okresowym. Oznaczamy ja literą Z.
Liczba masowa : jest równa sumie nukleonów w jądrze atomu danego pierwiastka. Oznaczamy ją literą A.
Pierwiastek to zbiór atomów o takiej samej liczbie atomowej.
Izotopy to atomy tego samego pierwiastka różniące się masą (maja różne liczby neutronów w jądrze).
Nukleony to suma protonów i neutronów w jądrze.
Nuklidy to rodzaj atomów o określonym jądrze, to znaczy o określonej liczbie protonów i neutronów w jądrze.
Minimalną ilość energii jaka należy dostarczyć, aby usunąć z atomu pierwszy elektron nazywamy pierwsza energią jonizacji.
Ilość energii jaka wydzieli się podczas przyłączania przez atomy pierwszego elektronu nazywamy pierwszym powinowactwem elektronowym
Wypadkową jonizacji, powinowactwa elektronowego i promieni atomowych jest elektroujemność. Elektroujemność podlega prawu okresowości.
Atomy łącząc się w cząstki dążą do uzyskania na ostatniej powłoce oktetu elektronowego. Jeżeli reagują ze sobą atomy tego samego pierwiastków z których jeden jest silnie elektro dodatni, a drugi silnie elektroujemny, przy czym różnica elektroujemności jest równa przynajmniej 1,7 to tworzące się wiązanie ma charakter jonowy.
Polega na przejściu elektronów z powłoki walencyjnej atomu pierwiastka elektro dodatniego na powłokę walencyjną atomu pierwiastka elektroujemnego i przyciąganiu się powstałych jonów. Tego typu wiązanie tworzy się wówczas gdy łącza się atomy metali I i II gr. głównej z atomami metali niemetali VI i VIII gr. głównej.
Związki o budowie jonowej maja wysokie temperatury wrzenia i topnienia. Po stopieniu lub w roztworach wodnych przewodzą prąd. Związki jonowe nie są zbudowane z cząsteczek lecz różnoimiennych jonów, które wzajemnie się przyciągają, w krysztale NaCl nie ma cząsteczek NaCl są natomiast przemiennie ułożone jony Na i Cl .
Wiązanie atomowe niespolaryzowane
Jeżeli łączą się ze sobą atomy tego samego pierwiastka to posiadają one jednakową elektroujemność, czyli nie może jeden drugiemu oddać elektronów. Wówczas uzupełniają one swoje powłoki walencyjne do trwałej zabudowy gazów szlachetnych przez tworzenie wspólnych par elektronowych.
Polega na uwspólnieniu elektronów po jednym od każdego atomu przy czym uwspólniona para elektronów znajduje się w jednakowych odległościach od jąder obu łączących się atomów, ładunek rozmieszczony jest symetrycznie.
Wiązanie atomowe spolaryzowane
Jeżeli łączą się ze sobą atomy różnych pierwiastków tworząc uwspólnione pary elektronów, przy czym różnica elektroujemności jest mniejsza niż 1,7 to tworzące się wiązanie nazywamy wiązaniem atomowym spolaryzowanym.
Polega na uwspolnieniu elektronów po jednym od każdego elektronu, przy czym uwspólnione elektrony znajdują się bliżej jądra atomu pierwiastka bardziej elektroujemnego. Ładunek rozmieszczony jest niesymetrycznie.
Budowa biegunowa- dipol.
Moment dipolowy definiuje się jako iloczyn bezwzględnej wartości ładunku jednego z biegunów i odległości między biegunami:
Miarą niesymetryczności rozmieszczenia ładunku czyli miara polaryzacji wiązania jest moment dipolowy.
Cząsteczki wody ze względu na polaryzację mogą łączyć się w większe zespoły. Zjawisko takie nazywamy – asocjacją.
Dipole wody otaczają jony bądź cząsteczki o budowie polarnej substancji rozpuszczonych w wodzie. Zjawisko takie nazywamy – hydratacją.
Wiązanie metaliczne – jest charakterystyczne dla metali i ich stopów. Polega ona na wzajemnym ich oddziaływaniu dodatnie naładowanych zrębów atomowych (atom bez elektronów walencyjnych) znajdujących się w węzłach sieci krystalicznej metalu i gazu elektronowego.
Wiązanie wodorowe – to wiązanie bardzo słabe i polega na łączeniu się dwóch silnie elektroujemnych atomów należących do różnych cząsteczek poprzez atom wodoru.
Wiązanie koordynacyjne – (domorowo-akceptorowe) wiązanie to polega na utworzeniu wspólnej pary elektronowej, która pochodzi od jednego atomu. Atom dostarczający parę elektronów nazywamy donorem, zaś atom korzystający z tej pary nazywamy akceptorem.


Budowa atomu a położenie w układzie okresowym
Numer grupy w układzie wskazuje na to jaką wartościowość ma dany pierwiastek
(liczba elektr. walencyjnych)
Numer okresu w układzie (1-7) wskazuje nam liczbę powłok elektronowych w atomie
danego pierwiastka.
Liczba atomowa wskazuje ile jest protonów w jądrze (jednocześnie liczbę
elektronów).
Liczbę neutronów obliczami odejmując od liczby masowej liczbę atomową
pierwiastka.