ATOMY.docx

ATOMY - CEGIEŁKI WSZECHŚWIATA

Cała otaczająca nas materia ma budowę ziarnistą, czyli nie jest ciągła lecz zbudowana
z niezmiernie maleńkich cegiełek zwanych ATOMAMI. ATOMY to najmniejsze
i niepodzielne metodami chemicznymi cząstki materii.

Substancje w skład której wchodzą atomy tylko jednego rodzaju nazywamy PIERWIASTKIEM lub substancją prostą.

Atomy tego samego rodzaju lub różnych rodzajów mogą się łączyć tworząc CZĄSTECZKI (drobiny, molekuły).

Znanych jest 118 pierwiastków (patrz Układ Okresowy w menu górnym tej strony).

Dowodem na ziarnista strukturę materii jest np.: zjawisko DYFUZJI, czyli samorzutny proces (bez pomocy żadnych zewnętrznych sił) rozprzestrzeniania sie cząstek materii (atomów i cząsteczek) w przestrzeni. Przykłady zjawiska dyfuzji:

- rozchodzenie sie barwników w wodzie

- rozpuszczanie różnych substancji w wodzie

- rozchodzenie sie zapachów w powietrzu itp.

HISTORIA ATOMÓW

* IV w.p.n.e. - DEMOKRYT - stwierdził, że materia składa się z maleńkich cząstek, które nazwał atomami (od greckiego słowa "atomos" oznaczającego niepodzielny). Te "starożytne atomy" różniły sie jednak znacznie od tego jak rozumiemy je współcześnie, np.: wg Demokryta posiadały one różne wypustki, haczyki i dziurki za pomocą których mogły sie łączyć.

* 1808 - teoria atomistyczno-cząsteczkowej budowy materii (Dalton)

Założenia teorii Daltona:

1. materia złożona jest z niewidocznych kulistych atomów

2. atomy tego samego pierwiastka mają identyczna masę i rozmiar

3. z połączenia atomów powstają cząsteczki

4. związek chemiczny jest złożony z takich samych cząsteczek

Złożoną budowę atomów (czyli to, że nie są one niepodzielnymi metodami fizycznymi kulkami lecz składają się z mniejszych cząstek) stwierdzono dzięki odkryciu zjawiska promieniotwórczości (Becquerel w 1896 roku) i pierwiastków promieniotwórczych, polonu
i radu (Maria Skłodowska-Curie i Piotr Curie w 1898 roku).

* 1903 - Model rodzynkowy (Thomson) - gdy odkryto elektrony (patrz niżej) powstał model w którym atom był kulką z umieszczonymi w niej jak rodzynki w cieście mniejszymi kulkami, czyli elektronami

* 1911 - Model jądrowy(planetarnym) (Rutheford) - atom składa sie z jądra atomowego skupiającego niemal całą masę atomu i posiadającego ładunek dodatni i krążących wokół niego elektronów o ładunku ujemnym.

* 1913 - Model atomu Bohra - w tym modelu elektrony poruszają sie po określonych orbitach, model ten wyjaśniał jak poruszają sie elektrony wokół jądra, nie tłumaczył jednak dlaczego tak się dzieje.

* współcześnie atomy opisywane są jako struktury złożone z jądra atomowego w skład którego wchodzą protony (+) i neutrony (0) oraz tzw. chmury elektronowej (-).

ATOMY to najmniejsze, niepodzielne metodami chemicznymi cząstki materii (metodami fizycznymi można je dzielić na jeszcze mniejsze cząstki!).

Atomów nie widać nawet pod mikroskopem elektronowym. Obecnie, aby je zobaczyć stosowana jest min.: tzw fotografia sił atomowych AFM. Na długości 1mm mieści sie około 10 milionów atomów chloru, a to są atomy średniej wielkości!

średnice atomów są rzędu 0,00000001 cm (czyli około 10-8 cm)

masy atomów zawierają sie w granicach

od 0,000000000000000000000001 do 0,0000000000000000000001 g

(czyli od 10-24 do 10-22 g)

ATOMOWA JEDNOSTKA MASY

Masy atomów są równie maleńkie. Niewygodnie było by się nimi posługiwać, gdybyśmy chcieli wyrażać je w kilogramach lub nawet gramach czy miligramach. Dlatego wprowadzona została specjalna jednostkę do wyrażania mas atomów i cząsteczek, zwana ATOMOWĄ JEDNOSTKĄ MASY [u - unit (czytaj junit)]. Jednostka ta nazywana bywa również daltonem [Da], na cześć Johna Daltona (tego samego, który w 1803 roku wymyślił teorie atomistyczną).

1u = 1/12 masy atomu węgla = 0,166*10-23g

1g = 6,02*1023 u

np.: masa atomu wodoru wyrażona w gramach wynosi 0,167*10-23g (jest to najlżejszy atom jaki znamy).

gdy zechcemy wyrazić ją w jednostkach masy atomowej to wykonujemy następujące działanie:

0.167*10-23g/0,166*10-23g/u = 1 u (z malutkim "hakiem')

czyli masa atomu wodoru wyrażona w jednostkach masy atomowej wynosi około 1 u.

MASA CZĄSTECZKOWA

Atomy łącząc sie tworzą cząsteczki. Masy cząsteczek obliczamy sumując masy wszystkich atomów wchodzących w ich skład. Jeśli masy atomów wyrazimy w jednostkach masy atomowej, to obliczone masy cząsteczek są oczywiście również wyrażone w tych jednostkach.

np.:

masę cząsteczki wodoru (H2) obliczmy następująco:

mH2 = 2 * mH = 2 * 1 u = 2 u

masę cząsteczki o wzorze (NH4)2SO3 obliczamy następująco:

m(NH4)2SO3 = 2 * (mN + 4 * mH) + mS + 3 * mO= 2 * (14 u + 4 * 1 u) + 32 u + 3 * 16 u = 116 u

PIERWIASTKI CHEMICZNE

PIERWIASTKAMI (czyli substancjami prostymi) nazywamy zbiory takich samych atomów. Znamy obecnie 118 różnych pierwiastków, czyli 118 rodzajów atomów. Przykładami pierwiastków są tlen, wodór, węgiel, siarka, żelazo, azot, złoto, srebro, chlor itd.

ZWIĄZKI CHEMICZNE

Połączenia dwóch lub więcej rodzajów atomów nazywamy cząsteczkami. Zbiór takich samych cząsteczek nazywamy ZWIĄZKIEM CHEMICZNYM. Przykładami związków chemicznych są woda, dwutlenek węgla, cukier, sól kuchenna itd. Cząsteczki związków chemicznych mogą być bardzo proste, jak np.: cząsteczka wody (H2O) lub tez być bardzo skomplikowane i składać sie z setek lub nawet tysięcy atomów, jak np.: cząsteczki białek.

Oblicz masę cząsteczkową następujących związków chemicznych:

a) KMnO4

b) H3PO4

c) (NH4)2SO4

d) C6H12O6

e) NaC17H35COO

http://obluze.pl/klasa1/lekcje/34-lekcje/72--masa-i-rozmiary-atomow.html

BUDOWA WEWNĘTRZNA ATOMU

Atomy są niepodzielne metodami chemicznymi. Metodami fizycznymi natomiast można je rozłożyć na PODSTAWOWE CZĄSTKI MATERII.

- PROTONY (ładunek +, symbol p+) - masa 1u

- NEUTRONY (ładunek 0, symbol n0) - masa 1u

- ELEKTRONY (ładunek -, symbol e-) - masa 1/1840

Elektrony krążąc wokół jądra tworzą tzw. POWŁOKI ELEKTRONOWE.

I powłoka - maksymalnie 2 elektronów

II powłoka - maksymalnie 8 elektronów

III powłoka - maksymalnie 18 elektronów

Ostatnią powłokę elektronową nazywamy POWŁOKĄ WALENCYJNĄ, a elektrony tej powłoki to ELEKTRONY WALENCYJNE. To one są odpowiedzialne za tworzenie cząsteczek (powstawanie wiązań chemicznych).

Pozostałe elektrony (niewalencyjne) oraz jądro atomowe tworzą tzw.: RDZEŃ ATOMOWY.

Elektrony są niezmiernie lekkie i prawie cała masa atomu skupiona jest w JĄDRZE ATOMOWYM. Jądra atomowe są zbudowane z PROTONÓW obdarzonych ładunkiem dodatnim i obojętnych elektrycznie (ładunek 0) NEUTRONÓW. Najmniejsze jest jądro atomu wodoru składające sie tylko z jednego protonu (p+). Protony i neutrony nazywane są razem NUKLEONAMI. Siły jądrowe pomiędzy nukleonami powodują, że jądro atomowe jest trwałe.

KAŻDY ATOM SKŁADA SIE Z:

+ DODATNIO NAŁADOWANEGO JĄDRA ORAZ

- UJEMNIE NAŁADOWANEJ CHMURY (SFERY) ELEKTRONOWEJ

Atomy są elektrycznie obojętne (ładunek = 0), czyli liczba protonów musi być równa liczbie elektronów.

Liczbę protonów wchodzących w skład jądra nazywamy LICZBA ATOMOWA (porządkowa) i oznaczamy symbolem Z.

Liczba ta jest charakterystyczna dla poszczególnych typów atomów i każdy typ atomów ma inna liczbę atomową Z, czyli teraz możemy poszerzyć definicje pierwiastka i powiedzieć , że PIERWIASTEK jest to zbiór atomów o tej samej liczbie atomowej.

Masa jądra atomowego to suma mas protonów i neutronów, czyli nukleonów tworzących
to jądro.

Liczbę nukleonów wchodzących w skład jądra atomowego nazywa się LICZBĄ MASOWĄ i oznacza symbolem A.

np.:

krzem ma ;liczbę atomowa 14, a liczbę masową 28, czyli posiada on po 14 protonów
i elektronów (co wynika z liczby atomowej) oraz 28 - 14 = 14 neutronów (od liczby masowej odejmujemy liczbę atomowa i otrzymujemy liczbę neutronów w jądrze danego atomu)