Bud

owa

ato

mu,

Ukł

ad o

kres

owy

Budowa atomu

• Podstawy teorii budowy atomu

przedstawił 200 lat temu Dalton

• Współczesny model atomu

– atomy są zbudowane z cząstek zwanych

elektronami, protonami i neutronami

– Protony i neutrony tworzą zwarte, centralne ciało,

zwane jądrem atomowym

– Elektrony tworzą w przestrzeni chmurę otaczającą

jądro

Struktura Atomu

Cząstka

Symbol Ładunek Masa, g

Masa,u

Elektron

e

-

-1

9.109⋅10

-28

0.0005

Proton

p

+1

1.673⋅10

-24

1

Neutron

n

0

1.673⋅10

-24

1

• Uwaga - ładunki są odniesione do ładunku protonu,

który w jednostkach SI wynosi 1.602· 10

-19

C

A

E

Z

Liczba atomowa, Z

• Ilość protonów w jądrze

• Ilość elektronów w neutralnym atomie

• Liczba całkowita w tablicy okresowej

charakterystyczna dla każdego pierwiastka

Liczba masowa, A

• Liczba całkowita przedstawiająca przybliżoną

masę atomu

• Równa jest ona sumie protonów i neutronów w

jądrze

Izotopy

• Atomy tego samego pierwiastka o tej samej liczbie

atomowej Z ale o różnych liczbach masowych A

12

C

13

C

1

H

3

H

2

H

•

•

Wodór

Wodór
1 proton
0 neutronów
1 elektron

•

•

Deuter

Deuter
1 proton
1 neutron
1 elektron

•

•

Tryt

Tryt
1 proton
2 neutrony
1 elektron

Przykłady:

Masa atomowa

• To masa atomu wyrażona w atomowych

jednostkach masy

(a.j.m. = u)

• W praktyce mamy do czynienia z mieszaniną

izotopów - średnia masa atomowa,

naturalna masa atomowa

Zadanie: Na 100 000 atomów tlenu 99762 atomów to izotop

16

O,

38 atomów to izotop

17

O, zaś 200 atomów to izotop

18

O

15.99930u

000

100

17.99916u

200

u

16.9991315

38

u

15.9949146

99762

A

ś

r

=

⋅

+

⋅

+

⋅

=

Zadanie:

Chlor ma 2 izotopy,

Cl-35

and

Cl-37

, których

masy wynoszą odpowiednio

34.96885u

i

36.96590 u

.

Naturalna masa atomowa chloru wynosi

35.453 u

. Jaki

jest udział procentowy tych dwóch izotopów?

niech

x

= ułamek

Cl-35

y

= ułamek

Cl-37

x

+

y

= 1

y

= 1 -

x

34.96885

*

x

+

36.96590

*

y

=

35.453

Zatem:

34.96885

*

x

+

36.96590

*(1 -

x

) =

35.453

(34.96885

-

36.96590)

*

x

+

36.96590

=

35.453

(34.96885

-

36.96590)

*

x

=

35.453 -

36.96590

-1.99705

x

= -1.513

x

= 0.7553 <=> 75.53%

Cl-35

y

= 0.2447 <=> 24.47%

Cl-37

Schemat atomu sodu wg Bohra

Orbitale

• Obszary wokół jądra atomowego o

największym prawdopodobieństwie
napotkania elektronu

• 4 typy => s p d f

• Maksimum 2 elektrony na orbital

Kształty orbitali s i p

Kształty orbitali d

Schemat zapełniania orbitali

Konfiguracja elektronowa

1s

2

, 2s

2

, 2p

6

, 3s

2

, 3p

6

, 4s

2

, 3d

8

lub

[Ar] 4s

2

, 3d

8

Atom Ni - Nikiel

liczba atomowa 28, a zatem:

28 elektronów na powłokach elektronowych

Układ okresowy pierwiastków

Mendelejew - Rosyjski naukowiec

1869 - Prawo okresowości - pozwoliło mu

przewidzieć właściwości
nieznanych pierwiastków

Układ okresowy Mendelejewa

Brakujące pierwiastki o liczbie masowej 44, 68, 72, 100

Współczesny układ okresowy

pierwiastków

I

metale

metaloidy

niemetale

XVIII

H

II

XIII XIV XV XVI XVII He

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

III

IV

V

VI

VII

VII

IX

X

XI

XII

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

La

Hf

Ta

W

Re

Os

Os

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

Ac

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Lantanowce

Ce

Pr

Nd

Pm Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

Aktynowce

Th

Pa

U

Np

Pu

Am Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

Nazwy potoczne rodzin

Grupa I

metale alkaliczne

Grupa II

metale ziem alkalicznych

Grupa XVII

halogenki

Grupa XVIII gazy szlachetne

metale przejściowe

metale wewnątrzprzejściowe

lantanowce

pierwiastki ziem rzadkich

aktynowce

transuranowce

Tendencje obserwowane w

układzie okresowym

• promień atomu

• promień jonu

• energia jonizacji

• powinowactwo elektronowe

Promienie

• atomowy

• jonowy

2r

r

anion

+r

kation

-

+

Promienie atomu i jonu

Li

Be

B

C

N

O

F

1.57

1.12

0.88

0.77

0.74

0.66

0.64

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

1.91

1.60

1.43

1.18

1.10

1.04

0.99

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

2.35

1.97

1.64

1.47

1.35

1.29

1.37

1.26

1.25

1.25

1.28

1.37

1.53

1.22

1.21

1.17

1.14

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

2.50

2.15

1.82

1.60

1.47

1.40

1.35

1.34

1.34

1.37

1.44

1.52

1.67

1.58

1.41

1.37

1.33

Cs

Ba

Lu

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

2.72

2.24

1.72

1.59

1.47

1.41

1.37

1.35

1.36

1.39

1.44

1.55

1.71

1.75

1.82

1.67

Promienie atomu

Promień atomu

• Wzrasta w grupach z góry do dołu

– każdy dodatkowy elektron powłoki przesłania

zewnętrznym elektronom ładunek jądra stąd
przytrzymywane są one nieco słabiej a więc
oddalają się od jądra

Z

eff

= Z - S

gdzie

Z

eff

=> efektywny ładunek jądra

Z => ładunek jądra, liczba atomowa
S => stała przesłaniania

Promień atomu

• Maleje od lewej do prawej strony układu

okresowego

– gdy wzrasta ładunek jądra, wzrasta też liczba

elektronów, jednakże jądro działa jako skumulowany
ładunek podczas gdy elektrony działają niezależnie, są
zatem bardziej ściągane w kierunku jądra -
zmniejszając tym samym rozmiar atomu

Z

eff

= Z - S

gdzie

Z

eff

=> efektywny ładunek jądra

Z => ładunek jądra, liczba atomowa
S => stała przesłaniania

Promienie jonowe

Li

+

(4)

Be

2+

(4)

B

3+

(4)

N

3-

O

2-

(6)

F

-

(6)

0.59

0.27

0.12

1.71

1.40

1.33

Na

+

(6)

Mg

2+

(6)

Al

3+

(6)

P

3-

S

2-

(6)

Cl

-

(6)

1.02

0.72

0.53

2.12

1.84

1.81

K

+

(6)

Ca

2+

(6)

Ga

3+

(6)

As

3-

Se

2-

(6)

Br

-

(6)

1.38

1.00

0.62

2.22

1.98

1.96

Rb

+

(6)

Sr

2+

(6)

In

3+

(6)

Te

2-

(6)

I

-

(6)

1.49

1.16

0.79

2.21

2.20

Cs

+

(6)

Ba

2+

(6)

Tl

3+

(6)

1.70

1.36

0.88

Promienie jonowe

• Takie same trendy jak w przypadku

promieni atomowych

• jony dodatnie są mniejsze od pierwotnego

atomu

• jony ujemne są większe od wyjściowego

atomu

Energia jonizacji

• Energia niezbędna do usunięcia elektronu i

utworzenia jonu dodatniego

• niskie wartości dla metali, łatwe usunięcie

elektronów

• wysokie wartości dla niemetali, trudne usunięcie

elektronu

• wzrasta od lewego dolnego rogu układu

okresowego do jego prawego górnego rogu

Energie jonizacji

Pierwsza energia jonizacji

• energia potrzebna do usunięcia pierwszego

elektronu z atomu

Druga energia jonizacji

• energia potrzebna do usunięcia drugiego

elektronu z jonu jednododatniego

itd.

Powinowactwo elektronowe E

p.e.

• Energia

wydzielona

podczas przyłączenia elektronu do

atomu pierwiastka w stanie gazowym np.
Cl

(g)

+ e

-

(g)

→ Cl

-

(g)

E

p.e.

=(en. Cl + e

-

) - (en. Cl

-

)

• Takie same trendy jak w przypadku energii jonizacji:

wzrasta od lewego dolnego narożnika do prawego
górnego narożnika układu okresowego

• metale wykazują niskie powinowactwo elektronowe

• niemetale wykazują wysokie powinowactwo

elektronowe