JÁDRO A OBAL ATOMU

1. 14. dubna 2013VY_32_INOVACE_170312_Jadro_a_obal_atomu_DUM JÁDRO A OBAL ATOMU Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová. Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace. Materiál byl vytvořen v rámci projektu OP VK 1.5 – EU peníze středním školám, registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.

2. Mikrosvět Atom Jádro atomu Elektronový obal atomu

3. Mikrosvět • Makrosvět • je část přírody, v níž platí zákony klasické fyziky • je svět, který je našimi smysly pochopitelný a sledovatelný • pracuje s rozměry od tisícin milimetru po miliony kilometrů • zkoumá děje, které trvají sekundy až léta • popisuje pohyby s rychlostmi od jednotek po tisíce kilometrů za sekundu dále

4. Mikrosvět • Mikrosvět • je část přírody, kde platí zákony kvantové fyziky, která vznikla ve 20. letech 20. století • je svět, který našimi smysly nelze přímo pozorovat • pracuje z rozměry 10-18 – 10-9 m • zkoumá děje trvající krátké časové intervaly, např. jen 10-24 s • Do mikrosvěta patří atomy a elementární částice. Je to jiný svět než makrosvět, není to pouze náš zmenšený svět. dále

5. Mikrosvět • Pro fungování makrosvěta jsou důležité procesy v mikrosvětě: • vznikají v něm chemické a biologické struktury nutné pro život • vzniká zde záření Obr.1 • na základě kvantové a jaderné fyziky můžeme tvořit nové druhy látek dále

6. Mikrosvět • Megasvět • je část přírody, která tvoří strukturu vesmíru • pracuje z velkými rozměry, řádově 106 světelných let • popisuje ho obecná teorie relativity Obr.2 zpět na obsah další kapitola

7. Atom • je nejmenší částice hmoty, kterou chemickými prostředky nelze dále dělit(fyzikálními ano, např. jaderná reakce) • určuje vlastnosti daného chemického prvku • skládá se z jádra a obalu • Částice v atomu • jsou elektrony, které mají záporný náboj a nacházejí se v obalu atomu • lze je vyjmout a vytvořit nabitý iont • jsou protony, které mají kladný náboj a nalézají se v jádře atomu • jsou neutrony, které nemají elektrický náboj a nacházejí se v jádře atomu • Elektron je stále považován za nedělitelnou elementární částici. Protony a neutrony se skládají z kvarků. Kvarky jsou nejmenší známé částice, ze kterých se skládá hmota. Proton se skládá ze tří kvarků. dále

8. Atomy Přímý důkaz teorie kvarků se podařil americkým fyzikům ve Stanfordu v Kalifornii. Pomocí této teorie se podařilo předpovědět řadu dříve neznámých částic. Zatím se nepodařilo z nukleonů (částice jádra) uvolnit kvarky. Další experimenty, které by měly potvrdit kvarkovou hypotézu, se provádějí v Cernu ve Švýcarsku. Obr.3 dále

9. Atomy Atomy různých druhů se liší počtem jednotlivých částic. Atomy různých prvků se liší protonovým číslem, které udává počet protonů v jádře. Atomy jednoho prvku se mohou lišit počtem neutronů – tzv. nukleonovým číslem. Můžeme atomy pozorovat pod mikroskopem? Atomy nelze pozorovat optickým mikroskopem, můžeme pouze vidět objekty 10 000x větší než atom. V roce 1981 byl sestrojen v Curychu rastrovací mikroskop, který umožňuje zobrazit jednotlivé atomy ležící na povrchu látky. Je založen na principu „tunelování“ a dovoluje rozlišení 10-10 m. odpověď dále

10. Atomy S jednotlivými atomy se podařilo manipulovat v roce 1989. Pro manipulaci byl použit rastrovací tunelový mikroskop při nízkých teplotách v ultravysokém vakuu. V atomu působí elektromagnetická síla mezi protonem a elektronem, tato síla drží elektrony v elektronovém obalu. Mezi protony působí odpudivá síla. zpět na obsah další kapitola

11. Jádro atomu • je kladně nabitá část atomu • představuje 99,9% hmotnosti atomu • průměr jádra je 10-15 m, tedy 100 000x méně, než je průměr atomu • obsahuje nukleony (protony a neutrony) • jaderné síly mají malý dosah, omezený pouze na oblast jádra • Proton • je subatomární jaderná částice s elementárním nábojem 1,6.10-19 C • má klidovou hmotnost přibližně 1,672.10-27 Kg • Je 1836x těžší než elektron • je to stabilní částice • má antičástici – antiproton, který je stejně velký náboj, ale opačného znaménka • byl objeven v roce 1919 E. Rutherfordem dále

12. Jádro atomu Jádro atomu vodíku má jeden proton. Ostatní jádra mají více protonů. Obr.4 Na obrázku vidíte složení protonu ze tří kvarků. dále

13. Jádro atomu • Neutron • je subatomární jaderná částice, která nemá elektrický náboj • má klidovou hmotnost přibližně 1,674.10-27kg • mimo atomové jádro je neutron nestabilní a rozpadá se na proton, elektron a antineutrina • skládá se ze tří kvarků, které se přitahují • má antičástici - antineutron • je obsažen ve všech jádrech atomů mimo jádro atomu vodíku • byl objevem v roce 1932J. Chadwickem dále

14. Jádro atomu Složení neutronu: Obr.5 zpět na obsah další kapitola

15. Elektronový obal atomu • Elektron • je subatomární částicese záporným elektrickým nábojem o velikosti 1,6.10-19 C • tvoří obal kolem jádra atomu • umožňuje vedení elektrického proudu v kovech, v polovodičích, • v plynech i ve vakuu • jeho název pochází z řeckého slova • má klidovou hmotnost 9,1.10-31 kg • má antičástici, která se nazývá pozitron, která má opačný náboj • je stabilní částicí • byl objeven v roce 1897 J.J. Thomsonem dále

16. Elektronový obal atomu • Elektronový obal atomu • má poloměr 10-10m a v podstatě odpovídá poloměru celého atomu • hmotnost elektronového obalu je 0,01% celé hmotnosti atomu • vlastnosti elektronu v obalu jsou dány řešení Schrödingerovy rovnicepro daný atom • vlastnosti elektronu lze popsat pomocí čtyř kvantových čísel (hlavního, vedlejšího, magnetického a spinového) • energie elektronu je charakterizována hlavním a vedlejším kvantovým číslem • velikost momentu hybnosti je dán vedlejším kvantovým číslem • směr momentu hybnosti určuje magnetické kvantové číslo dále

17. Elektronový obal atomu • Atomový orbital • popisuje prostorové rozložení pravděpodobného výskytu elektronu • jednotlivé orbitaly jsou označeny písmenky s,p,d,f Obr.6 dále

18. Elektronový obal atomu Příklady jednotlivých orbitalů s, p a d ukazují obrázky. Obr.9 Obr.7 Obr.8 zpět na obsah konec

19. POUŽITÁ LITERATURA ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196-223-6

20. CITACE ZDROJŮ Obr. 1 ULFLUND. Http://en.wikipedia.org/wiki/File:Oxygen_molecule.png: WikimediaCommons [online]. 18 July 2012 [cit. 2013-04-14]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c0/Oxygen_molecule.png Obr. 2 NASA. Http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:NGC_4414_%28NASA-med%29.jpg: WikimediaCommons [online]. 23 September 2006 [cit. 2013-04-14]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c3/NGC_4414_%28NASA-med%29.jpg Obr. 3 JORGE STOLFI. Http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Helium_atom_QM.svg: WikimediaCommons [online]. 10 June 2011 [cit. 2013-04-14]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/23/Helium_atom_QM.svg Obr. 4 ARPAD HORVATH. Http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Quark_structure_proton.svg: WikimediaCommons [online]. 16 March 2006 [cit. 2013-04-14]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/92/Quark_structure_proton.svg Obr. 5 ARPAD HORVATH. Http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Quark_structure_neutron.svg: WikimediaCommons [online]. 16 March 2006 [cit. 2013-04-14]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/Quark_structure_neutron.svg

21. CITACE ZDROJŮ Obr. 6 FALCORIAN. Soubor:HAtomOrbitals.png: WikimediaCommons [online]. 4 July 2009 [cit. 2013-04-14]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cf/HAtomOrbitals.png Obr. 7 GEEK3. Soubor:Hydrogeneigenstate n2 l0 m0.png: WikimediaCommons [online]. 25 August 2010 [cit. 2013-04-14]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9b/Hydrogen_eigenstate_n2_l0_m0.png Obr. 8 DHATFIELD. Soubor:P2M1.png: WikimediaCommons [online]. 25 September 2008 [cit. 2013-04-14]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5a/P2M1.png Obr. 9 DHATFIELD. Soubor:F4M-1.png: WikimediaCommons [online]. 25 September 2008 [cit. 2013-04-14]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/12/F4M-1.png Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010.

22. Děkuji za pozornost. Miroslava Víchová