1) Atom

Created by Martin Krejzek

1) Atom

• Atom je základní částice, ze které se skládá hmota
  • Základní stavební částice všech látek
• Struktura atomu je tvořena z kladně nabitého jádra (obsahuje mnohem více protonů než elektronů) a ze záporně nabitého elektronového obalu (naopak)
  • Elektrony obklopují jádro a podílejí se na vrstvách okolo atomu a zároveň definují chemickou povahu atomu 

Atomové jádro

• Jádro atomu je tvořeno těmi nejmenšími částicemi hmoty, skládá se z:
  1. Protonů (Z) = pozitivně nabitá částice
     • Pozitrony = vznikají rozpadem protonu
  2. Neutronů (N) = částice s neutrálním/nulovým nábojem
     • Vznikají rozpadem neutronu 
     • Jejich počet v jádře udává nukleonové číslo (A)
       • A = N + Z
         • N= A - Z

Složky atomu

• Počet protonů = atomové číslo
  • Každý atom daného prvku má tolik elektronů jako má protonů, avšak počet neutronů může být různý
• Izotopy = Atomy se stejným počtem protonů, ale jiným neutronů
• Nuklidy => Z = N = A 

Elektronový obal

• Je to vrstva elektronů, která obklopuje jádro atomu
• V obalu je celkem 7 elektronových sfér, které se liší počtem elektronů
  • K,L,M,O,P,Q
    • Elektronová vrstva K obsahuje max. 2 e^-
    • Elektronová vrstva L obsahuje max. 8 e^-
  • Čím dále je vrstva od jádra, tím vyšší má energii

Orbitaly

• Orbitaly jsou oblasti, ve kterých se nacházejí elektrony nějakého atomu
  • A proto každý atom má určité množství orbitalů, které se odlišují svou energií a potažmo svou konfigurací
  • Je to také oblast nejpravděpodobnějšího výskytu elektronů
• Rozlišujeme proto 4 typy orbitalů, lišící se různými rozměry atd:
  • Charakterizují je 4 kvantová čísla

s (1)

• l = 0
  • 1 - 1 = 0
• m = 0
  • Má proto taky 0 orientací
• Má 1 nebo 2 elektrony

p (3)

• l = 1
• m = 3 <-1; 0; 1>
• Má 6 elektronů

d (4)

• l = 2
• m = 5 <-2; -1; 0; 1; 2>
• Má 10 elektronů

f (7)

• l = 3
• m = 7 <-3; -2; -1; 0; 1; 2; 3>
• Má 27 elektronů

Znázornění orbitalů

Pauliho princip

• V jednom orbitalu mohou být max. 2 elektrony s opačným nábojem

Kvantová čísla

1. Hlavní kvantové číslo (n)
   •  Určuje celkovou energii ve sféře
   • Udává vrstvu ve které se atom nachází
2. Vedlejší kvantové číslo (l)
   • Určuje typ orbitalu a energii v tomto orbitalu
   • <0; n-1>
3. Magnetické číslo (m)
   • Udává orientaci v prostoru
   • <-l;0;+l>
4. Spinové číslo (s)
   • Udává rotaci elektronu pouze ve 2 směrech
   • +- 1/2

• Popisují atom

Valenční vrsta

• Vrtva kde se nacházejí elektrony s nejvyšší energií
  • Je to poslední elektronová sféra
• Obsahuje tzv. valenční elektrony
• Příklad:
  • Konfigurace dusíku: 1s² 2s² 2p³  = 5 valenčních elektronů

Excitace

• K excitaci dochází, když se atomu dodá energie, aby po tom mohl přecházet do vyšší energetické úrovně
  • Excitace atomů je proces, ve kterém atom změní energetickou úroveň, přesouvajíc se z nižší úrovně energie na vyšší
    • Tím zjišťujeme vaznost 
•  Pravidla:
  1. Ve valenční vrstvě musí být elektronový pár
  2. Atom musí mít své vlastní volné orbitaly, do kterých elektron z roztrženého páru přejde
  3. Když orbitaly nemá, může si půjčit ale pouze ty se stejným hlavním kvantovým číslem a z té nejbližší vrstvy

• vAL. el. niklu: má 2 elektrony
  • n = 1,2,3,4
  • l = 0,1,2,3
  • m = <-3;+3>

Procvičení

• Proč má D orbital vůbec existuje?

1. Má 5 kvantových čísel
2. 3 vedlejší <-l;0;+l> => <-3;-2;-1;0;1;2;3>

Jaké je vedlejší kvantové číslo olova?

1. Je to 5
2. A hlavní je od 1 do 6

Jaká je stabilní konfigurace křemíku?

-4 nebo +4 => tím bude stabilní

Jaký je počet valenčních elektronů atomu kobaltu?

Má ve 4. vrstvě (v té valenční) pouze 2 elektrony