Chemia16

li i|>\ (będ u 11 nuli im iw .1 w poilm/il/lilii V ‘ I. i i ■ *1 |»• nii'| w l‘M I inkii

I li iii v Mi isrlry poi liii nowi u/csną ki >ikv|H|i, lu /I »\ ........w i | |,ikn lic/by

p roi 01 u iw w jądi/c danego pierwiastka.

Rozwój wiedzy o strukturze atomów, ;i zwłaszcza u li jąder, liwa do chwili obecnej. Większe możliwości badania szczegółów budowy czasie czek związków chemicznych pojawiły się dopiero w ostatnich latach, kie dy współczesne komputery uzyskały odpowiednio duże moce oblicze ni owe.

3.1.5. Współczesna atomistyka i nanotechnologia

W latach sześćdziesiątych XX wieku uzyskano, za pomocą mikrosko pów powiększających setki tysięcy razy, pierwsze fotografie atomów i cząsteczek niektórych związków chemicznych, a ostatnio udaje sir określić na zdjęciach szczegóły budowy powłok elektronowych.

l nm 1 10¹¹ m

Nanotechnolo-(|ia umożliwia tworzenie elementów /budowanych / niewielkiej liczby atomów.

Pod koniec XX wieku powstała nowa dziedzina wiedzy i technologii nazywana umownie nanotechniką lub nanotechnologią. Nazwa ta po chodzi od przedrostka „nano-” występującego na przykład w nazwie jed nostki długości: nanometrze. 1 nanometr odpowiada wielkości typowych cząsteczek związków nieorganicznych i najmniejszych cząsteczek związ ków organicznych.

Nanotechnologia posługuje się odpowiednią aparaturą. Bardzo silnir powiększające mikroskopy (tzw. STM i ATM) pozwalają na oglądanie a nawet manipulowanie pojedynczymi cząsteczkami. Za pomocą tych mikroskopów można nanosić bardzo cienkie, złożone z pojedynczych

cząsteczek warstwy węglowe na po wierzchnie na przykład półprzewod ników i przewodników. Właśnie dzk ki ATM wykonano słynny napis „IBM” złożony z 35 atomów ksenonu, naniesionych na powierzchnię niklu.

Ryc. 3.4. Do niedawna niemożliwe było sfoto gratowanie tak małych obiektów, jak atomy Zdjęcie wykonane mikroskopem STM przedsta wia położenie poszczególnych atomóv\ w krysztale MoS₂. Miejsca ciemniejsze to atom, molibdenu, jaśniejsze to atomy siarki.

Przypuszcza się, że w przyszłości nanotechnolodzy będą w stanie kon struować mikroskopijne układy elektroniczne, a nawet komputery kodu jące informację w pojedynczych cząsteczkach.

ir

Polecunla kontrolni:

I Kii iic / koncepcji I >. 111 < m. i ■. i . i'ml iic /{• współczesnymi wyolna/cmami u budowie malii u .1 klnie nu ’ 1’oslaiaj się 11/asailiiie swoją wypowiedź ¹ Wyraz podane wiclkosi 1 w iiannmclracli: 5 cm, (>U m, 7 km, 7 mm.

' / jakich cząstek zbudowany jest atom? Wymień te, które są olnlar/o nc ładunkiem.

I ( 11 to są ruchy Browna?

:i.2. Cząstki tworzące atom

ł.2.1. Ziarnista budowa substancji

Dzisiaj wiadomo z całą pewnością, że każda próbka jakiejkolwiek ubstancji zawiera najmniejsze porcje tej substancji, czyli jej cząstki, miewane też drobinami. W zależności od rodzaju substancji są to atomy lub cząsteczki pierwiastków, na przykład cząsteczki azotu i tlenu w po-\ iclr/u czy atomy gazów szlachetnych w lampach jarzeniowych. Cukier, Morym słodzimy herbatę, składa się z cząsteczek sacharozy, a w soli, którą solimy potrawy, znajdują się jony sodu i jony chlorkowe. Cząstkami składowymi metali są kationy metalu i elektrony tworzące tak zwany gn/. elektronowy.

Największe urozmaicenie pod względem budowy wykazuje plazma I zwana czwartym stanem skupienia materii). Mogą w niej występować u zależności od warunków: cząsteczki, atomy, kationy i wolne elektrony, .1 w plazmie wodorowej także jądra atomów wodoru. Stan plazmy powstaje w wyniku bardzo silnego ogrzania próbki gazowej substancji lub podczas wyładowań elektrycznych w rozrzedzonych gazach. Stan taki utrzymujemy w lampach jarzeniowych oraz w palnikach plazmowych, osiągających szczególnie wysokie temperatury, powyżej 5000°C.

Rozmiary owych najmniejszych porcji substancji chemicznych wykazu-|.i spore zróżnicowanie. Najmniejsze są kationy, czyli jony naładowane dodatnio, na przykład Li⁺, Be²⁺. Nieco większe rozmiary mają atomy, .1 największe - aniony, czyli jony naładowane ujemnie, na przykład I , Tc ’ Należy zwrócić uwagę na zmianę średnicy cząstki w wyniku utraty lub przyłączenia elektronów.

Myc. 3.5. Przyktad zmiany •.rednicy atomu podczas two-i/rnia jonów. Średnica kationu jest zawsze mniejsza, .1 średnica anionu zawsze większa od średnicy atomu, którego ten jon powstał

W plazmie istnieją ul Kik siebie cząsteczki, atomy, kationy i elektrony.

Kation II¹ lo jądro atomu wodom, c/yli proton.

As'