BUDOWA ATOMU I UKŁAD OKRESOWY
Przy omawianiu wymienionych w tytule zagadnień posłużymy się animacjami znajdującymi się na płycie I podręcznika multimedialnego pt. ”Chemia w gimnazjum” w dziale „Atom i cząsteczka”. Pojęcie atomu ulegało ewolucji od terminu o znaczeniu czysto filozoficznym, interpretującym punkt widzenia na budowę świata, po pojęcie naukowe, którego zadaniem jest określenie budowy materii, umożliwiające wyprowadzenie uogólnień opisujących otaczający nas świat. Budowa atomu jest domeną fizyki, dlatego opis atomu w aspekcie chemicznym jest z natury uproszczony i sprowadza się do cech istotnych z chemicznego punktu widzenia. Z tego też względu warto znać pewne aspekty dawnych teorii, które zwykło się określać jako herezje w sensie fizycznym, a które swego czasu wniosły znaczący wkład w rozwój chemii. Do takich niewątpliwie należy teoria atomistyczna Daltona. Uczony ten postrzega atom jako niepodzielną cząstkę materialną o takich cechach fizycznych jak rozmiar czy masa, które zgodnie z tą teorią, są określone i specyficzne dla danego pierwiastka. Podkreślając prymitywizm tej teorii z punktu widzenia fizyki, dla której od dawna wiadomym jest, że atom zbudowany jest z mniejszych cząstek materialnych, zapomina się o jej znaczącej roli historycznej w rozwoju podstaw stechiometrii i innych działów chemii. Zakładając bowiem taką uproszczoną wizję atomu można było wyprowadzić podstawy stechiometrii oraz fundamentalne prawa chemii - prawo stałości składu i prawo zachowania masy. Prawa te, stosowane są w chemii na co dzień, są tak oczywiste, że się o nich wręcz zapomina. Pierwsze z nich jest stosowane przy ustalaniu wzorów chemicznych a drugie przy pisaniu równań reakcji a ściślej ich uzgadnianiu. Przykłady obliczeń związanych z tymi prawami znajdują się w części „Atom i cząsteczka” na płycie nr 1. Do naszych rozważań wystarczająca jest teoria budowy atomu Rutheforda czyli tzw. planetarny model atomu, opisany szczegółowo w animacji komputerowej z niewielkim uzupełnieniami. Zapamiętać należy oznaczenia literowe powłok elektronowych, poczynając od jądra atomowego - K, L, M, N, O, P, Q oraz zależności między ilością poszczególnych cząstek elementarnych: protonów (p), neutronów (n) i elektronów (e) wchodzących w skład atomu (X) a opisanych liczbą atomową (A) i masową (Z) co stanowi zapis nuklidu danego pierwiastka. Nuklidu czyli atomu o ściśle określonej ilości cząstek elementarnych budujących atom, czyli:
Proton cząstka o masie równej 1u (unit ≡ atomowa jednostka masy) i ładunku dodatnim równym elementarnemu ładunkowi elektrostatycznemu. Symbolicznie zapisuje się to następująco: Neutron to cząstka o masie zbliżonej (prawie identycznej) do masy protonu, pozbawiona ładunku czyli jest ona neutralna. Zapis symboliczny: Elektron, cząstka o masie w przybliżeniu równa dwutysięcznej części atomowej jednostki masy. W praktyce więc przyjmuje się, że jest pozbawiona masy. Ładunek elektronu jest równy ładunkowi elementarnemu i posiada najczęściej znak ujemny. Zdarzają się jednak również takie cząstki posiadające znak dodatni. Noszą one nazwę elektronów dodatnich lub krócej
(…)
… czyli protonów i neutronów) oraz sferę elektronową. O ile jądro określa głównie właściwości fizyczne pierwiastka (atomu) o tyle sfera elektronowa, jej struktura, pozwala przewidzieć niektóre cechy chemiczne pierwiastków. Nasze rozważanie rozpoczniemy od budowy jądra atomu. Mówiąc o jądrze atomu ma się na uwadze zasadniczo trzy zagadnienia:
1/ Obliczanie masy atomowej pierwiastka na podstawie jego składu izotopowego w przyrodzie - przykład takiego obliczenia podano w filmiku oraz w załączonych przykładach zadań.
2/ Pisanie równań reakcji jądrowych
3/ Obliczenia związane z tzw. okresem półtrwania izotopów
Obliczenia związane z wyznaczaniem masy atomowej pierwiastka pozwalają wyjaśnić dlaczego, mimo że ilości nukleonów podaje się w liczbach całkowitych jako wielokrotności unitów, masy atomowe mają wartości ułamkowe. Dzieje się tak dlatego, że tabelaryczne wartości mas atomowych pierwiastków są średnią udziałów izotopów danego pierwiastka występujących w przyrodzie. Istnieje również drugi czynnik tzw. defekt masy, który ma miejsce wówczas gdy fuzji (łączeniu) ulegają cząstki tworzące jądra atomowe. Ilość emitowanej przy tym energii jest tak znaczna, że zgodnie z równaniem Einsteina E = mּc2 następuje…
… powłoce nigdy nie może być więcej elektronów jak 8 (oktet) i to powoduje pewne komplikacje, które łatwo wyjaśnić wprowadzając zapis elektronowy z wykorzystaniem tzw. liczb kwantowych. Możliwość, a właściwie konieczność, modyfikacji poglądu na budowę atomu spowodowała tzw. teoria nieoznaczoności Heisenberga oraz teoria kwantowa Plancka. Najogólniej teorie te dowiodły, że cząstki materii w określonych…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)