2009-11-24

1

Chemia

Budowa atomu

Postulaty teorii Daltona

John Dalton,

angielski uczony, opracował w 1804r. tezę 

atomistyczno -

cząsteczkową budowy materii. We współczesnej 

formie jest ona aktualna do dzisiaj.

• Pierwiastek chemiczny złożony jest z bardzo małych cząstek, które 

nazwano atomami. 

•
• Wszystkie atomy danego pierwiastka wykazują identyczne 

właściwości chemiczne. 

•
• Atomy należące do różnych pierwiastków cechują się odrębnymi 

własnościami fizycznymi oraz chemicznymi. W przyrodzie jest tyle 

atomów ile pierwiastków. 

•
• Atom określonego pierwiastka nie ulega przekształceniu w innego 

rodzaju atom (który charakteryzuje inny pierwiastek) w wyniku 
standardowej reakcji chemicznej. 

•

2009-11-24

2

Postulaty teorii Daltona c.d.

• Tworzenie związków chemicznych przez pierwiastki jest związane z 

łączeniem różnych atomów (należących do różnych pierwiastków) w 

wyniku czego powstają cząsteczki. 

•
• Związek chemiczny składa się cząsteczek. Cząsteczki, wchodzące 

w skład związku chemicznego, 

•

są identyczne pod względem budowy i właściwości. 

•
• Rozkład związku chemicznego następuje w wyniku rozpadu 

cząsteczek na atomy pierwiastków. 

•
• Atomy należące do tego samego pierwiastka również mogą tworzyć 

cząsteczki. 

• Odkrycie elektronu
• Joseph Thomson w 1896r podczas 

doświadczeń z życiem rozrzedzonych 
gazów odkrył elektron. Jest to cząstka 
elementarna, składowa atomu, oznaczana 
symbolem e-

. Charakterystykę elektronu 

zestawiono poniższej 

• Masa 0,00055u - 9,11 x 10

-31

kg 

• Ładunek 1,6 x 10

-19

C

2009-11-24

3

POSTULATY BUDOWY ATOMU BOHRA

Bohr (1913) teorię swą oparł na twierdzeniach, zwanych dziś postulatami 

Bohra. 

1.

Elektron w atomie może przebywać tylko w określonych stanach, o 

określonej energii, zwanych stacjonarnymi

2. Elektron w stanie stacjonarnym nie promieniuje (nie traci energii).  
•



= E1 + E2 = 



h

– wartość emitowanej energii podczas przejścia do stanu 

o wyższej energii.

3. Dozwolone stany dla ruchu elektronu odpowiadają tylko pewnym 

dozwolonym wartościom (kwantom) orbitalnego momentowi pędu 

będącego wielokrotnością liczby h/2



:  mvr =n(h/2



)

4. W każdym z tych stanów elektron porusza się wokół jądra po orbicie kołowej. 

Tylko takie orbity są dozwolone, dla których iloczyn długości orbity i pędu 

elektronu jest równy całkowitej wielokrotności stałej Plancka.
2 rmv=nh ; n=1,2,3.......

Orbitalny model atomu helu i model 

budowy atomu Bohra

2009-11-24

4

• Dwa pierwsze postulaty są poprawne i 

zachowane w teorii kwantowej.

• Trzeci jest słuszny częściowo – moment pędu 

elektronu jest wielkością stałą. Bohr nie 
wyjaśnił dlaczego moment pędu jest 
kwantowany 

– założenie to dawało zgodność 

między przewidywaniami a obserwacją.

• Czwarty jest całkowicie niesłuszny – elektron 

porusza się po orbicie kulistej.

• Mimo pozornej poprawności modelu 

zrezygnowano z niego.

• Zgodnie z elektrodynamiką klasyczną, 

poruszający się po okręgu (lub elipsie), a 
więc przyspieszany, elektron powinien, w 
sposób ciągły, wypromieniowywać energię 
i w efekcie "spadłby" na jądro już po 
czasie rzędu 10

-6

sekundy. 

• Fakt, że tak się nie dzieje, nie dawał się 

wytłumaczyć na gruncie fizyki klasycznej. 

2009-11-24

5

Model Bohra został ostatecznie odrzucony 

również ze względu na to, że:

-

nie dawało go się zaadaptować do 

atomów posiadających więcej niż dwa 
elektrony 

-

nie można było za jego pomocą stworzyć 

przekonującej, zgodnej ze znanymi 
faktami eksperymentalnymi teorii 
powstawania wiązań chemicznych

• Dopiero w 1924 de Broglie podał 

wyjaśnienie – każda poruszająca się 
cząstka ma falową naturę (jak światło) 

•



= h/mv

– długość fali jest b. mała w 

porównaniu z wymiarami cząstki

2009-11-24

6

Dualizm

• Dualizm korposkularny – każdą cząstkę 

charakteryzuje masę i długość fali

• Zasada nieoznaczoności Heisenberga –

niemożliwość jednoczesnego, dokładnego 
pomiaru położenia i pędu cząstki.

• Wyprowadził on wzór łączący masę cząstki 

(m), prędkość (v) oraz energie kinetyczną (E):

E = mv

2

/ 2 

Zasada nieoznaczoności 

Heisenberga

• Zasada nieoznaczoności Heisenberga –

niemożliwość jednoczesnego, dokładnego 

pomiaru położenia i pędu cząstki. 

• Opis energii elektronu w atomie => to określenie 

położenia i pędu elektronu

• Położenie

Pęd

2009-11-24

7

• Wyprowadził on wzór łączący masę 

cząstki (m), prędkość (v) oraz energie 
kinetyczną (E):

E = mv

2

/ 2 

Model falowy

Teoria ta korzysta z praw mechaniki kwantowej. 
Nie ma tu elektronu, jako korpuskuły, bo nie można 

go dostrzec w określonym punkcie, a jedynie 
mówić o prawdopodobieństwie jego 
występowania w określonej przestrzeni. 

Złożone wyrażenia matematyczne ustalają rozkład 

gęstości elektronowej. 

Stany energetyczne w atomie są określone, 

podobnie jak w modelu Bohra, przez liczby 
kwantowe. 

2009-11-24

8

Teoria falowa w precyzyjniejszy niż 

wcześniej sposób, opisuje zachowanie 
się atomów wieloelektronowych.

Pomimo wielu niedokładności w modelu 

Bohra, czasem okazuje się on być 
przydatny przy wyjaśnianiu prostych 
założeń chemicznych.

• W centralnej części atomu znajduje się dodatnio 

naładowane jądro, w którym znajdują się 
protony i neutrony.

• Za zwartą strukturę jądra atomowego 

odpowiadają siły jądrowe.

• Natura tych sił nie została do dzisiaj poznana. 

• Wokół jądra, w bardzo znacznej od niego 

odleglości (biorąc pod uwagę rozmiar samego 

jądra), bezustannie i z ogromną prędkością 

krążą po eliptycznych torach elektrony. 

2009-11-24

9

• Między jądrem a elektronami istnieje wolna 

przestrzeń. 

• Tę pozornie pustą przestrzeń wypełnia chmura 

elektronowa i ich pole elektromagnetyczne. 

• Elektrony krążą z ogromną prędkością (wykonują 

około 6 mld okrążeń na mikrosekundę).

• Bardzo trudno jest jednoznacznie powiedzieć w 

którym konkretnie miejscu, znajduje się elektron w 
danej chwili.

• Elektron znajduje się wszędzie dokoła jadra i 

tworzy coś w rodzaju chmury. Elektrony krążące w 

tej samej odległości od jądra tworzą tzw. powłokę 

elektronową

Kwarki

• Fizycy odkryli, że protony i neutrony są zbudowane z jeszcze 

mniejszych cząstek, zwanych kwarkami. 

• Według naszej dotychczasowej wiedzy kwarki są jak punkty w 

geometrii. 

• W chwili obecnej, po wielu doświadczeniach sprawdzających tę 

teorię, naukowcy podejrzewają, że kwarki i elektron są 
elementarne. 

• Istnieje sześć rodzajów kwarków. Trzy z nich mają ładunek 

+2/3e, a pozostałe ładunek -1/3e. Nazwy kwarków pochodzą 
od pierwszej litery angielskich nazw.

• Proton składa się z 3 kwarków: 2 kwarków u i jednego d, a 

neutron także z 3 kwarków, tyle że 2 kwarków d i jednego u. 

Dzięki ułamkowym wartościom ładunku kwarków, cząstki 

elementarne z nich zbudowane mają ładunek całkowity.

2009-11-24

10

Kwarki

kwarki i elektrony są mniejsze niż 10 do potęgi -18 metra, jest wiec możliwe ze 
nie maja one w ogóle żadnego rozmiaru. Jest tez możliwe, ze kwarki i 
elektrony nie są cząstkami elementarnymi, ale zbudowane są z jeszcze 
mniejszych cząsteczek. 

atomy są zbudowane z protonów, neutronów i elektronów. Protony i 
neutrony są zbudowane z kwarków, które być może są zbudowane z 
jeszcze bardziej podstawowych cząstek...

Trwałość jądra

• Trwałość jądra jest utrzymywana dzięki 

siłom jądrowym  - działające pomiędzy 
nukleonami. Mają one bardzo niewielki 
zasięg działania z powodu bardzo małego 
promienia jądra atomowego, którego 
średnica jest równa ok. 10

-15

– 10

-14

m 

oraz brakiem związku z ładunkiem.

2009-11-24

11

• Energię wylicza się z równania Einsteina:

E = mc

2

• Jej wartość wskazuje na to jaka energia 

musi być dostarczona, by rozbić jądro albo 
jaka ilość jest wydzielona podczas jego 
tworzenia. Wzrost energii wiązania oraz 
defektu masy czyni jądro bardziej trwałe 
(stabilne).

Jądra trwałe to takie, które:
• Posiadają równe ilości protonów i neutronów 
• Posiadają parzyste ilości protonów oraz 

neutronów 

• Stosunek protonów do neutronów wynosi 2 : 3
W pozostałych przypadkach następuje 

samorzutny rozpad.

Suma protonów oraz neutronów w zasadzie jest 

równa masie jądra w jednostkach mas 
atomowych u.