CHEMIA

Prowadz

ą

cy

Dr Małgorzata Wojtkowska

WI

Ś

p. 406

ZAKRES MATERIAŁU

- Podstawowe prawa i poj

ę

cia chemiczne

- Modele budowy atomu. Struktura elektronowa

atomu. Poziomy energetyczne i widmo atomu
wodoru wg Bobra. Dualizm korpuskularno-
falowy.

- Budowa atomu w uj

ę

ciu kwantowym. Liczby

kwantowe. Orbitale atomowe-energia i symetria.
Konfiguracje elektronowe, zakaz Pauliego,
Reguła Hunda.

Zmiany własno

ś

ci pierwiastków w obr

ę

bie grupy i

okresu (energia jonizacji, energia powinowactwa,
promienie atomowe i jonowe,

- Elektroujemno

ść

, własno

ś

ci kwasowo-zasadowe

pierwiastków, tlenków i wodorotlenków,

- Warto

ś

ciowo

ść

, metaliczno

ść

i niemetaliczno

ść

,

amfoteryczno

ść

).

- Zwi

ą

zek budowy atomu z układem okresowym.

- Zwi

ą

zek budowy atomu z układem okresowym.

- Cz

ą

steczki i wi

ą

zania chemiczne. Reguła oktetu.

- Rodzaje wi

ą

za

ń

. Moment dipolowy wi

ą

zania i

cz

ą

steczki. Wi

ą

zania sigma i pi. Delokalizacja

wi

ą

za

ń

. Orbitale molekularne. Hybrydyzacja.

- Budowa wybranych cz

ą

steczek.

- Zwi

ą

zki kompleksowe. Budowa, nazewnictwo i

izomeria.

- Elementy kinetyki chemicznej. Energia aktywacji.

Równanie kinetyczne na szybko

ść

reakcji.

- Kataliza. Prawo działania mas – stan równowagi

chemicznej. Reguła przekory.

- Elementy termodynamiki chemicznej. Energia

wewn

ę

trzna. Entalpia. I zasada termodynamiki,

prawo Hessa. Warunki standardowe. Obliczanie
efektów cieplnych reakcji. II zasada termodynamiki.
Entropia. Entalpia swobodna. Warunki
samorzutno

ś

ci reakcji, zwi

ą

zek standardowej

samorzutno

ś

ci reakcji, zwi

ą

zek standardowej

entalpii swobodnej reakcji z warto

ś

ci

ą

jej stałej

równowagi.

- Równowaga chemiczna w roztworach elektrolitów.

Aktywno

ść

i współczynnik aktywno

ś

ci (obliczenia).

- Teorie kwasów i zasad. Iloczyn jonowy wody. Skala

pH. Obliczanie pH kwasów, zasad i soli.

- Wska

ź

niki. Reakcje jonowe. Reakcje

strachania osadów. Iloczyn rozpuszczalno

ś

ci.

Efekt solny, efekt wspólnego jonu.

- Utlenianie i redukcja. Stopi

ę

utlenienia.

Połówkowe, jonowe i cz

ą

steczkowe równania

reakcji redox. Bilansowanie reakcji redox.
Szereg napi

ę

ciowy metali i szereg

elektrochemiczny. Przewidywanie biegu

elektrochemiczny. Przewidywanie biegu
reakcji redox. Równowaga reakcji redox.

- Ogniwa galwaniczne. Rodzaje elektrod. Wzór

Nernsta.

- Procesy elektrolizy wodnych roztworów i

stopionych elektrolitów. Prawa Faradaya.

Zasady ZALICZENIA WYKŁADU

• EGZAMIN

• TRZY CZ

ĘŚ

CIOWA FORMA ZDANIA

EGZAMINU W TZW. TERMINIE
ZEROWYM:

ZEROWYM:

• Po serii 5 wykładów – sprawdzian

• Zaliczenie trzech sprawdzianów zwalnia z

EGZAMINU

Podstawowe poj

ę

cia

• Reakcje chemiczne s

ą

to przemiany w

czasie, których z jednych substancji
powstaj

ą

inne o odmiennych

wła

ś

ciwo

ś

ciach.

• Reagenty s

ą

to substraty i produkty

• Reagenty s

ą

to substraty i produkty

ł

ą

cznie.

• Substraty –substancje wzi

ę

te do reakcji

• Produkty – substancje otrzymane w

wyniku reakcji

Prawa chemiczne

• Prawo zachowania masy: Masa

substratów równa si

ę

masie produktów

reakcji

• Prawo stało

ś

ci składu: Stosunek

pierwiastków w ka

ż

dym zwi

ą

zku

chemicznym jest stały i charakterystyczny
dla danego zwi

ą

zku.

• Prawo stosunków stałych - Prusta (1799) –

ka

ż

dy zw. chemiczny ma stały skład ilo

ś

ciowy:

np. dwa atomy A i B o masie mA i mB tworz

ą

zw. AB , to stosunek mas tych pierwiastków jest
stały w tym zwi

ą

zku: mA/mB= const.

• Prawo stosunków wielokrotnych: je

ż

eli dwa

pierwiastki ł

ą

cz

ą

si

ę

ze sob

ą

tworz

ą

c dwa lub

pierwiastki ł

ą

cz

ą

si

ę

ze sob

ą

tworz

ą

c dwa lub

wi

ę

cej zw. chemicznych, to ilo

ś

ci wagowe

jednego pierwiastka przypadaj

ą

ca na stał

ą

ilo

ść

drugiego pierwiastka pozostaj

ą

do siebie w

stosunku prostych liczb całkowitych: np. tlenki
azotu.

• Prawo stosunków obj

ę

to

ś

ciowych Gay-

Lussaca (1808) – prosta zale

ż

no

ść

liczbowa

obj

ę

to

ś

ci ł

ą

cz

ą

cych si

ę

ró

ż

nych gazów – musi

istnie

ć

zwi

ą

zek mi

ę

dzy liczbami reaguj

ą

cych

cz

ą

stek a zajmowan

ą

obj

ę

to

ś

ci

ą

.

W tej samej temperaturze i pod tym samym

ci

ś

nieniem jednakowe obj

ę

to

ś

ci ró

ż

nych gazów

musz

ą

zawiera

ć

jednakow

ą

liczb

ę

cz

ą

stek – to

zauwa

ż

ył Dalton co było sprzeczne z jego teori

ą

zauwa

ż

ył Dalton co było sprzeczne z jego teori

ą

atomistyczn

ą

:

• 1V N + 1V O = 2 V NO
• zatem x V N + xV N = 2x V NO
• a wi

ę

c 1/2V N + 1/2V O = 1 V NO (nie zgodne z

teori

ą

Daltona o niepodzielno

ś

ci atomów).

•

Prawo zachowania materii

•

Reakcje chemiczne przeprowadzane w układzie zamkni

ę

tym (nie

wymieniaj

ą

cym z otoczeniem masy i energii) przebiegaj

ą

bez

zmiany ł

ą

cznej masy reaguj

ą

cych substancji.

•

Masa całkowita układu reaguj

ą

cego jest taka sama przed jak i

po reakcji

•

ΣΣΣΣ

m = const

•

Einstein wykazał równowa

ż

no

ść

masy i energii:

E = mc2

•

W reakcjach rozszczepienia czy syntezy j

ą

der atomów znaczna

•

W reakcjach rozszczepienia czy syntezy j

ą

der atomów znaczna

cz

ęść

masy przechodzi w energi

ę

promienist

ą

i słuszne jest prawo

ogólniejsze – prawo zachowania materii : suma masy i energii w
układzie zamkni

ę

tym jest stała i nie zale

ż

y od zmian zachodz

ą

cych

w układzie:

•

ΣΣΣΣ

(m +E/c2) = const

•

Mo

ż

na obliczy

ć

,

ż

e rozszczepienie 1000 g 235U wyzwala energi

ę

8.23x1013J, co po przeliczeniu daje mas

ę

0.915 g uranu – co

stanowi 0.1% masy pocz

ą

tkowej.

Prawo Avogadra (sformułowane przez

Amadeo Avogadro)

W tych samych warunkach fizycznych tj. w

takiej samej temperaturze i pod takim samym
ci

ś

nieniem, w równych obj

ę

to

ś

ciach ró

ż

nych

ci

ś

nieniem, w równych obj

ę

to

ś

ciach ró

ż

nych

gazów znajduje si

ę

taka sama liczba

cz

ą

steczek".

1mol gazu – 22,2 dm3

• Atom jest to najmniejsza cz

ęść

pierwiastka

chemicznego zachowuj

ą

ca jeszcze jego

charakterystyczne wła

ś

ciwo

ś

ci

• Cz

ą

steczka składa si

ę

z co najmniej 2 atomów.

Cz

ą

steczka pierwiastka składa si

ę

z atomów tego

samego pierwiastka Cz

ą

steczka zwi

ą

zku chemicznego

składa si

ę

z atomów ró

ż

nych pierwiastków

• Masa atomowa m

at

jest to masa atomu wyra

ż

ona w

jednostkach masy atomowej u

• Masa czasteczkowa m

cz

jest to masa atomu wyra

ż

ona w

jednostkach masy atomowej u

• Jednostk

ą

masy atomowej jest 1/12 masy atomu

w

ę

gla 12C u = 1/12 izotopu(12C) = 0,166 * 10(-23)g

• Liczba atomowa (Z) mówi o ilo

ś

ci protonów i elektronów

liczba masowa (A) mówi o ilo

ś

ci nukleonów w j

ą

drze. A

- Z = liczba neutronów

• Nukleony = protony + neutrony

Atom

Nazwa

Promie

ń

(m)

Masa

Atom

ok. 10-10

ró

ż

na w zale

ż

no

ś

ci

od pierwiastka

J

ą

dro

ok. 10-15

ok. 99,9% masy

atomu

Elektron

tworz

ą

chmur

ę

o

promieniu

równym promieniowi

atomu

ok. 0,1% masy atomu

Atom c.d.

•

Ka

ż

dy atom składa si

ę

z j

ą

dra i elektronów przebywaj

ą

cych w

przestrzeni pozaj

ą

drowej.

•

J

ą

dro składa si

ę

z protonów i neutronów, tzw. nukleonów

(wyj

ą

tkiem jest izotop wodoru w j

ą

drze którego jest tylko proton).

•

Liczb

ę

protonów w j

ą

drze podaje tzw. liczba atomowa Z, natomiast

liczb

ę

nukleonów – tzw. liczba masowa A.

•

Proton - ci

ęż

ka cz

ą

stka elementarna, o masie 1,6726*10-27kg;

około 1 u. Proton ma ładunek +1 składnik j

ą

dra atomowego.

•

Neutron - ci

ęż

ka, elektrycznie oboj

ę

tna cz

ą

stka elementarna o

masie 1,6748*10-27kg; równie

ż

około 1 u. składnik j

ą

dra

atomowego; swobodny - nietrwały, rozpada si

ę

na proton z emisj

ą

negatonu i antyneutrina.

•

Elektron ma ładunek -1 i mas

ę

0,00055 u.

Atom Helu

Budowa j

ą

dra atomowego

• J

ą

dro ma zawsze mniejsz

ą

mas

ę

, ni

ż

wynikałoby to z

sumowania mas składników tego j

ą

dra.

• Ró

ż

nica pomi

ę

dzy sum

ą

mas nukleonów tworz

ą

cych

j

ą

dro danego atomu a rzeczywist

ą

mas

ą

tego j

ą

dra to

tzw. defekt masy.

• Ró

ż

nica ta odniesiona do jednostki masy atomowej

• Ró

ż

nica ta odniesiona do jednostki masy atomowej

stanowi tzw. wzgl

ę

dny defekt masy i jest miar

ą

energii

wi

ą

zania elementów składowych j

ą

dra.

• Nuklid jest to zbiór atomów o tej samej liczbie atomowej i

tej samej liczbie masowej, np.

• 238 U

92

•

Deficyt masy (niedobór masy, defekt masy) - ró

ż

nica

∆

m mi

ę

dzy

sum

ą

mas nukleonów wchodz

ą

cych w skład j

ą

dra atomowego, a mas

ą

j

ą

dra. Iloczyn niedoboru masy i kwadratu pr

ę

dko

ś

ci

ś

wiatła w pró

ż

ni jest

równy energii wi

ą

zania w j

ą

drze,

∆

E.

∆

E =

∆

mc2

•

∆

m= xm

p

+ ym

n

– m

e(p,n)

•

gdzie:

– nuklid zawieraj

ą

cy y neutronów i x protonów (N + Z = A)

– mp = 1,00727 - masa protonu w j.m.a.
– mn = 1,00866 - masa neutronu w j.m.a
– mE - masa j

ą

dra nuklidu

– c = 3·108 m/s - pr

ę

dko

ść

ś

wiatła w pró

ż

ni

– c = 3·108 m/s - pr

ę

dko

ść

ś

wiatła w pró

ż

ni

– 1 kg masy to równowa

ż

no

ść

energii

∆

m·c2 = 9·1016 J

– 1 g masy to równowa

ż

no

ść

energii 9·10(13)J

– jednostce masy atomowej (1 u = 1,66053873(13)·10-27 kg) odpowiada

energia 931 MeV

Przykład
ró

ż

nica pomi

ę

dzy mas

ą

j

ą

dra atomowego, a sum

ą

mas nuklidów składowych:

Dla j

ą

dra 4He o masie 4,00150 zawieraj

ą

cego 2 protony (mp = 1,00727) i 2

neutrony (mn = 1,00866) suma mas nukleonów wynosi 4,03186, a wi

ę

c

deficyt masy

∆

m = 2mp + 2 mn - mHe = 0,03036 u, co odpowiada

2,73·109 kJ/mol.

Izotopy

– atomy tego samego pierwiastka o ró

ż

nej liczbie masowej, np.

Izotony

– atomy ró

ż

nych pierwiastków o takiej samej liczbie neutronów,

lecz ró

ż

nej liczbie masowej, np.

Izobary

– atomy ró

ż

nych pierwiastków o tej samej liczbie masowej, np.

Masa atomowa i masa cz

ą

steczkowa

•

Masa atomowa (A) to masa atomu, wyra

ż

ona w atomowych jednostkach

masy [u], która stanowi

ś

redni

ą

wa

ż

on

ą

mas izotopów danego pierwiastka

wyst

ę

puj

ą

cych w przyrodzie:

•

gdzie:

•

%n – zawarto

ść

procentowa danego izotopu,

•

%n – zawarto

ść

procentowa danego izotopu,

An – masa tego izotopu (upraszczaj

ą

c, mo

ż

emy wstawi

ć

do wzoru liczb

ę

masow

ą

tego izotopu).

Atomowa jednostka masy [u] to masa1/12 masy atomu izotopu w

ę

gla C-12

•

Masa cz

ą

steczkowa (Mr) jest sum

ą

mas atomów wchodz

ą

cych w skład

cz

ą

steczki i te

ż

jest wyra

ż

ona w atomowych jednostkach masy [u].

Mol i masa molowa

Mol – jednostka liczno

ś

ci materii.

1mol = 6,02214179±0,00000030 · 10(23) cz

ą

stek

Masa molowa – masa pojedynczego atomu wyra

ż

ona w atomowych

jednostkach masy.

Masa cz

ą

steczkowa – masa pojedynczej cz

ą

steczki wyra

ż

ona w

atomowych jednostkach masy.

Atomowa jednostka masy – odpowiada 1/12 masy izotopu w

ę

gla.

Liczba Avogadra - okre

ś

la liczb

ę

atomów stanowi

ą

cych 1 mol.

N

A

= 6,022137·10(23) mol-1

Jednostk

ą

masy molowej jest mol [mol].

Masa atomowa

• Masa atomowa - liczba okre

ś

laj

ą

ca ile razy masa

jednego reprezentatywnego atomu danego pierwiastka
jest wi

ę

ksza od masy 1/12 izotopu 12C, (atom o

ś

redniej

masie wyliczonej proporcjonalnie ze wszystkich
stabilnych izotopów w danego pierwiastka, ze wzgl

ę

du

na ich rozpowszechnienie na Ziemi. Masa atomowa jest
wyra

ż

ana w jednostkach masy atomowej [u].

wyra

ż

ana w jednostkach masy atomowej [u].

• MA - masa atomowa

mA - bezwzgl

ę

dna masa atomu

0,166·10-23 - 1/12 masy w

ę

gla

Jednostka masy atomowej

• u, oznaczana tak

ż

e jako u (z ang. atomic

mass unit) – jednostka masy, która w
przybli

ż

eniu jest równa masie atomu wodoru,

została zdefiniowana jako 1/12 masy atomu
w

ę

gla 12C.

w

ę

gla 12C.

Liczba Avogadra - okre

ś

la liczb

ę

atomów

stanowi

ą

cych 1 mol.

N

A

Obj

ę

to

ść

molowa - obj

ę

to

ść

1 mola gazu wyra

ż

ona

w dm3.

• Mol dowolnego gazu zajmuje obj

ę

to

ść

ok.

22,4 dm3 w tzw. warunkach normalnych
(0°C czyli 273K, 1 atm, czyli 101325 Pa),.

• 1mol - 6,022137·10(23)at. – 22,4 dm3

przykład

Dla :
• masy atomowe wodoru i tlenu, to odpowiednio,

1 j. m. at. i 16 j. m. at.;

• masy cz

ą

steczkowe

wodoru H

2

- 2 j. m. at,

tlenu O

2

- 32 j

wody H

2

O - 18 j. m. at.

•Równanie reakcji z przykładu zinterpretujemy zatem:

Postulaty teorii Daltona

John Dalton, angielski uczony, opracował w 1804r. tez

ę

atomistyczno -

cz

ą

steczkow

ą

budowy materii. We współczesnej formie jest ona aktualna do

dzisiaj.

• Pierwiastek chemiczny zło

ż

ony jest z bardzo małych cz

ą

stek,

które nazwano atomami.

•

• Wszystkie atomy danego pierwiastka wykazuj

ą

identyczne

wła

ś

ciwo

ś

ci chemiczne.

wła

ś

ciwo

ś

ci chemiczne.

•

• Atomy nale

żą

ce do ró

ż

nych pierwiastków cechuj

ą

si

ę

odr

ę

bnymi własno

ś

ciami fizycznymi oraz chemicznymi. W

przyrodzie jest tyle atomów ile pierwiastków.

•

• Atom okre

ś

lonego pierwiastka nie ulega przekształceniu w

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

.

•

Postulaty teorii Daltona c.d.

• Tworzenie zwi

ą

zków chemicznych przez pierwiastki

jest zwi

ą

zane z ł

ą

czeniem ró

ż

nych atomów

(nale

żą

cych do ró

ż

nych pierwiastków) w wyniku czego

powstaj

ą

cz

ą

steczki.

•
• Zwi

ą

zek chemiczny składa si

ę

cz

ą

steczek.

Cz

ą

steczki, wchodz

ą

ce w skład zwi

ą

zku

Cz

ą

steczki, wchodz

ą

ce w skład zwi

ą

zku

chemicznego, s

ą

identyczne pod wzgl

ę

dem budowy i

wła

ś

ciwo

ś

ci.

•
• Rozkład zwi

ą

zku chemicznego nast

ę

puje w wyniku

rozpadu cz

ą

steczek na atomy pierwiastków.

• Atomy nale

żą

ce do tego samego pierwiastka równie

ż

mog

ą

tworzy

ć

cz

ą

steczki.

• Odkrycie elektronu

• Joseph Thomson w 1896r podczas

do

ś

wiadcze

ń

z

ż

yciem rozrzedzonych

gazów odkrył elektron. Jest to cz

ą

stka

elementarna, składowa atomu, oznaczana
symbolem e-. Charakterystyk

ę

elektronu

symbolem e-. Charakterystyk

ę

elektronu

zestawiono poni

ż

szej

• Masa 0,00055u - 9,11 x 10-31kg

• Ładunek 1,6 x 10-19 C

POSTULATY BUDOWY ATOMU BOHRA

Bohr (1913) teori

ę

sw

ą

oparł na twierdzeniach , zwanych postulatami Bohra.

1. Elektron w atomie mo

ż

e przebywa

ć

tylko w okre

ś

lonych stanach, o okre

ś

lonej

energii, zwanych stacjonarnymi

2.

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

•

εεεε

= E1 + E2 =

νννν

h – warto

ść

emitowanej energii podczas przej

ś

cia do stanu o

wy

ż

szej energii

.

3.

Dozwolone stany dla ruchu elektronu odpowiadaj

ą

tylko pewnym

dozwolonym warto

ś

ciom (kwantom) orbitalnego momentowi p

ę

du

b

ę

d

ą

cego wielokrotno

ś

ci

ą

liczby h/2

π

: mvr =n(h/2

ππππ

)

4.

W ka

ż

dym z tych stanów elektron porusza si

ę

wokół j

ą

dra po

orbicie kołowej.

Tylko takie orbity s

ą

dozwolone, dla których iloczyn długo

ś

ci orbity

i p

ę

du elektronu jest równy całkowitej wielokrotno

ś

ci stałej

Plancka.

2 rmv=nh ; n=1,2,3.......

• Dwa pierwsze postulaty s

ą

poprawne i

zachowane w teorii kwantowej.

• Trzeci jest słuszny cz

ęś

ciowo – moment

p

ę

du elektronu jest wielko

ś

ci

ą

stał

ą

.

• Czwarty jest całkowicie niesłuszny –

elektron porusza si

ę

po orbicie kulistej.

elektron porusza si

ę

po orbicie kulistej.

• Bohr nie wyja

ś

nił dlaczego moment

p

ę

du jest kwantowany – zało

ż

enie to

dawało zgodno

ść

mi

ę

dzy

przewidywaniami a obserwacj

ą

.

• Dopiero w 1924 de Broglie podał wyja

ś

nienie –

ka

ż

da poruszaj

ą

ca si

ę

cz

ą

stka ma falow

ą

natur

ę

(jak

ś

wiatło)

•

λλλλ

= h/mv – długo

ść

faly jest b. mała w

porównaniu z wymiarami cz

ą

stki

• Dualizm korposkularny – cz

ą

stka posiada

mas

ę

i długo

ść

fali

mas

ę

i długo

ść

fali

• Zasada nieoznaczono

ś

ci Heisenberga –

niemo

ż

liwo

ść

jednoczesnego, dokładnego

pomiaru poło

ż

enia i p

ę

du cz

ą

stki.

• Wyprowadził on wzór ł

ą

cz

ą

cy mas

ę

cz

ą

stki

(m), pr

ę

dko

ść

(v) oraz energie kinetyczn

ą

(E):

E = mv2 / 2

• Mimo pozornej poprawno

ś

ci modelu zrezygnowano z

niego, poniewa

ż

zgodnie z elektrodynamik

ą

klasyczn

ą

poruszaj

ą

cy si

ę

po okr

ę

gu (lub elipsie), a wi

ę

c

przyspieszany, elektron powinien, w sposób ci

ą

gły,

wypromieniowywa

ć

energi

ę

i w efekcie "spadłby" na

j

ą

dro ju

ż

po czasie rz

ę

du 10-6 sekundy.

• Fakt,

ż

e tak si

ę

nie dzieje, nie dawał si

ę

wytłumaczy

ć

na gruncie fizyki klasycznej.

• Model Bohra został ostatecznie odrzucony równie

ż

ze

wzgl

ę

du na to,

ż

e:

- nie dawało go si

ę

zaadaptowa

ć

do atomów

posiadaj

ą

cych wi

ę

cej ni

ż

dwa elektrony

- nie mo

ż

na było za jego pomoc

ą

stworzy

ć

przekonuj

ą

cej, zgodnej ze znanymi faktami

eksperymentalnymi teorii powstawania wi

ą

za

ń

chemicznych

Orbitalny model atomu helu i model

budowy atomu Bohra

Model falowy

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

ż

na go

dostrzec w okre

ś

lonym punkcie, a jedynie mówi

ć

o

prawdopodobie

ń

stwie jego wyst

ę

powania w

okre

ś

lonej przestrzeni.

Zło

ż

one wyra

ż

enia matematyczne ustalaj

ą

rozkład

Zło

ż

one wyra

ż

enia matematyczne ustalaj

ą

rozkład

g

ę

sto

ś

ci elektronowej.

Stany energetyczne w atomie s

ą

okre

ś

lone, podobnie

jak w modelu Bohra, przez liczby kwantowe.

Teoria falowa w precyzyjniejszy ni

ż

wcze

ś

niej sposób,

opisuje zachowanie si

ę

atomów wieloelektronowych.

Pomimo wielu niedokładno

ś

ci w modelu Bohra,

czasem okazuje si

ę

on by

ć

przydatny przy

wyja

ś

nianiu prostych zało

ż

e

ń

chemicznych.

• W centralnej cz

ęś

ci atomu znajduje si

ę

dodatnio

naładowane j

ą

dro, w którym znajduj

ą

si

ę

protony i

neutrony.

• Za zwart

ą

struktur

ę

j

ą

dra atomowego odpowiadaj

ą

siły

j

ą

drowe.

• Natura tych sił nie została do dzisiaj poznana.
• Wokół j

ą

dra, w bardzo znacznej od niego odleglo

ś

ci

(bior

ą

c pod uwag

ę

rozmiar samego j

ą

dra), bezustannie i

z ogromn

ą

pr

ę

dko

ś

ci

ą

kr

ążą

po eliptycznych torach

elektrony.

• Mi

ę

dzy j

ą

drem a elektronami istnieje wolna przestrze

ń

.

• Mi

ę

dzy j

ą

drem a elektronami istnieje wolna przestrze

ń

.

• T

ę

pozornie pust

ą

przestrze

ń

wypełnia chmura

elektronowa i ich pole elektromagnetyczne.

• Elektrony kr

ążą

z ogromn

ą

pr

ę

dko

ś

ci

ą

i wykonuj

ą

około

6 mld okr

ąż

e

ń

na mikrosekund

ę

.

• Bardzo trudno jest jednoznacznie powiedzie

ć

w którym

konkretnie miejscu, znajduje si

ę

elektron w danej chwili.

• Elektron znajduje si

ę

wsz

ę

dzie dokoła jadra i tworzy co

ś

w rodzaju chmury. Elektrony kr

ążą

ce w tej samej

odległo

ś

ci od j

ą

dra tworz

ą

tzw. powłok

ę

elektronow

ą

.

Kwarki

•

Fizycy odkryli,

ż

e protony i neutrony s

ą

zbudowane z jeszcze

mniejszych cz

ą

stek, zwanych kwarkami.

•

Według naszej dotychczasowej wiedzy kwarki s

ą

jak punkty w

geometrii. Nie s

ą

one zbudowane z niczego innego.

W chwili obecnej, po wielu do

ś

wiadczeniach sprawdzaj

ą

cych t

ę

teori

ę

, naukowcy podejrzewaj

ą

,

ż

e kwarki i elektron s

ą

elementarne.

•

Istnieje sze

ść

rodzajów kwarków. Trzy z nich maj

ą

ładunek +2/3e, a

•

Istnieje sze

ść

rodzajów kwarków. Trzy z nich maj

ą

ładunek +2/3e, a

pozostałe ładunek -1/3e. Nazwy kwarków pochodz

ą

od pierwszej

litery angielskich nazw

•

Proton składa si

ę

z 3 kwarków: 2 kwarków u i jednego d, a neutron

tak

ż

e z 3 kwarków, tyle

ż

e 2 kwarków d i jednego u.

Dzi

ę

ki ułamkowym warto

ś

ciom ładunku kwarków, cz

ą

stki

elementarne z nich zbudowane maj

ą

ładunek całkowity.

Kwarki

kwarki i elektrony s

ą

mniejsze ni

ż

10 do pot

ę

gi -18 metra, jest wiec mo

ż

liwe ze

nie maja one w ogóle

ż

adnego rozmiaru. Jest tez mo

ż

liwe, ze kwarki i

elektrony nie s

ą

cz

ą

stkami elementarnymi, ale zbudowane s

ą

z jeszcze

mniejszych cz

ą

steczek.

atomy s

ą

zbudowane z protonowa, neutronowa i elektronowa.

Protony i neutrony s

ą

zbudowane z kwarków, które by

ć

mo

ż

e s

ą

zbudowane z jeszcze bardziej podstawowych cz

ą

stek...

Trwało

ść

j

ą

dra

• Trwało

ść

j

ą

dra jest utrzymywana dzi

ę

ki siłom

j

ą

drowym. Maj

ą

one bardzo niewielki zasi

ę

g

działania z powodu bardzo małego promienia
j

ą

dra atomowego, którego

ś

rednica jest równa

ok. 10(-15) – 10(-14) m.

• Za trwało

ść

j

ą

dra odpowiadaj

ą

siły j

ą

drowe

• Za trwało

ść

j

ą

dra odpowiadaj

ą

siły j

ą

drowe

działaj

ą

ce pomi

ę

dzy nukleonami, charakteryzuj

ą

si

ę

bardzo małym zasi

ę

giem (rz

ę

du 10-13 cm)

oraz brakiem zwi

ą

zku z ładunkiem. Neutrony

oraz protony mog

ą

wymienia

ć

ładunek mi

ę

dzy

sob

ą

na wskutek zderze

ń

. Energia zwi

ą

zana z

oddziaływaniami mi

ę

dzy składnikami j

ą

dra

została okre

ś

lona jako energia wi

ą

zania j

ą

dra.

• Neutrony oraz protony mog

ą

wymienia

ć

ładunek

mi

ę

dzy sob

ą

na wskutek zderze

ń

. Energia

zwi

ą

zana z oddziaływaniami mi

ę

dzy składnikami

j

ą

dra została okre

ś

lona jako energia wi

ą

zania

j

ą

dra.

• Energi

ę

wylicza si

ę

z równania Einsteina:

E = mc2

• Jej warto

ść

wskazuje na to jaka energia musi

by

ć

dostarczona, by rozbi

ć

j

ą

dro albo jaka ilo

ść

jest wydzielona podczas jego tworzenia. Wzrost
energii wi

ą

zania oraz defektu masy czyni j

ą

dro

bardziej trwałe stabilne.

J

ą

dra trwałe to takie, które:

• Posiadaj

ą

równe ilo

ś

ci protonów i

neutronów

• Posiadaj

ą

parzyste ilo

ś

ci protonów oraz

neutronów

• Stosunek protonów do neutronów wynosi

2 : 3

2 : 3

W pozostałych przypadkach nast

ę

puje

samorzutny rozpad.

Suma protonów oraz neutronów w zasadzie

jest równa masie j

ą

dra w jednostkach mas

atomowych u.