ROZWÓJ TEORII NA BUDOWĘ ATOMU

Pojecie atomu Słowa atom używano już w IV wieku p.n.e.. Po raz pierwszy użył go Demokryt, grecki filozof z Abwery. Pochodzi “Athomos” znaczy niepodzielny w języku greckim. Dopiero w XIX udowodniono, że atom zbudowany jest z jeszcze mniejszych cząstek. Postulaty teorii Daltona John Dalton, angielski uczony, opracował w 1804r. tezę atomistyczno - cząsteczkową budowy materii. We współczesnej formie jest ona aktualna do dzisiaj. Jej postulaty zakładają, że: Pierwiastek chemiczny złożony jest z bardzo małych cząstek, które nazwano atomami.

Dodaj artykuł aby odblokować treść

Pojecie atomu Słowa atom używano już w IV wieku p.n.e.. Po raz pierwszy użył go Demokryt, grecki filozof z Abwery. Pochodzi “Athomos” znaczy niepodzielny w języku greckim. Dopiero w XIX udowodniono, że atom zbudowany jest z jeszcze mniejszych cząstek. Postulaty teorii Daltona John Dalton, angielski uczony, opracował w 1804r. tezę atomistyczno - cząsteczkową budowy materii. We współczesnej formie jest ona aktualna do dzisiaj. Jej postulaty zakładają, że: 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. 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.

W środkowej części atomu zlokalizowane jest jądro (ma ładunek dodatni) zbudowane z protonów neutronów, a za jego trwałość odpowiadają siły jądrowe. Wokół jądra krążą z bardzo dużą prędkością elektrony (ok 6 mld okrążeń na μs). Tworzą one ujemnie naładowana chmurę elektronową. Elektrony rozmieszczone są na różnych powłokach, obecnie znane pierwiastki posiadają maksymalnie 7 takich powłok. Model atomu Bohra Według modelu Bohra elektrony poruszają się po orbitach (powłoki), tak jak Ziemia wokół Słońca. Mogą one przechodzić z jednej powłoki na drugą czemu towarzyszy absorpcja lub emisja energii. Wartość energii dla elektronu zależy od odległości od jądra (im dalej tym jest większa). Energia elektronu może zmieniać się jedynie w sposób skokowy (skwantowany), co wiąże się z tym, ze elektron musi pochłonąć ściśle określoną porcje energii. Stan o wyższej energii jest nietrwały i nosi on nazwę go stanu wzbudzonego. Jądro atomowe zbudowane jest z protonów oraz neutronów. Liczbę protonów określa liczba atomowa Z (posiadająca taką samą wartość jak liczba porządkowej). Pierwiastek charakteryzuje również liczba masowa A, będąca liczba nukleonów, czyli sumy protonów oraz neutronów w jadrze atomowym. Elektrony, znajdujące się wokół jądra posiadają ładunek ujemny, podczas gdy neutrony nie posiadają ładunku elektrycznego, protony - elementarny ładunek dodatni. Liczbę neutronów określa się wyrażeniem: n = A- Z Zazwyczaj liczba neutronów w pierwiastkach lżejszych jest taka sama jak liczba protonów, a w pierwiastkach o dużych liczbach atomowych ilość neutronów jest większa niż protonów. Model atomu Schrodingera W tym modelu kwantowo - mechanicznym szczególna uwagę zwraca się na elektrony, które tworzą chmurę elektronową. Można mówić o prawdopodobieństwie znalezienia elektronu naokoło jądra, nie o jego krążeniu po orbitach. Budowa atomu

Protonem zostało nazwane jądro atomu wodoru, (najprostsze jądro) i oznaczono symbolem p. Posiada ono jeden elementarny ładunek dodatni, który jest równy wartości ładunkowi elektronu. Dopiero dalsze doświadczenia dowiodły, że jądro zbudowane jest z protonów. Cząstka ta jest trwałą cząsteczką elementarną o masie 1,007 u (jednostka masy atomowej), 1836 razy większą niż masa elektronu. Jednostkowy elementarny ładunek protonu oznaczony został przez 1, a średnica wynosi ok. 10-14 m. Wprowadzone zostało także pojęcie liczby atomowej Z, jako liczby protonów budujących jądro atomowe. Taka sama ilość protonów wchodzących w skład jądra jest charakterystyczna dla danego pierwiastka, tak więc wszystkie atomy określonego pierwiastka posiadają w jądrach identyczną ilość protonów. Odkrycie neutronu (obojętnej cząstki elementarnej) zawdzięczamy sir James’owi Chadwick’owi, który w 1932r. odkrył neutron, a w 1935r. został laureatem Nagrody Nobla. Ta elementarna elektrycznie obojętna cząstka ma masę podobną do masy protonu, wynoszącą 1,0087u. Trwałość jądra jest utrzymywana dzięki siłom jądrowym. Mają one bardzo niewielki zasięg działania z powodu bardzo małego promienia jądra atomowego, którego średnica jest równa ok. 10-15 - 10-14 m. Suma protonów oraz neutronów w zasadzie jest równa masie jądra w jednostkach mas atomowych u. Elektrony, znajdujące się wokół jądra występują w postaci " ujemnej chmury “, nie są skupione jako ładunek punktowy. Dlatego też gęstość elektronów w różnych obszarach okazuje się różna i zależy od odległości od jądra. Uszeregowanie pierwiastków ze wzrostem liczby atomowej związane jest ze zmianą w budowie: kolejne pierwiastki będą miały coraz więcej elektronów tworzących coraz większą “chmurę”. Protony i neutrony tworzą rdzeń atomowy. Elektrony ostatniej powłoki nazywają się walencyjnymi i determinują one właściwości danego pierwiastka. Do dzisiejszego dnia znamy pierwiastki, których elektrony umieszczone są na 7 powłokach elektronowych. Maksymalną liczbę elektronów znajdujących się na jednej powłoce można obliczyć stosując następujący wzór: 2n2 Gdzie n jest numerem powłoki elektronowej Obserwacja atomu Po raz pierwszy człowiek zobaczył atom w latach 50-tych XX w przy użyciu mikroskopu jonowego stworzonego przez Erwina Mullera. Za jego pośrednictwem można było uzyskać obraz (odwzorowanie) atomów metalu (pojedynczych). Obecnie do tego celu stosuje się mikroskopy skaningowe (od lat 70-tych), a także nowocześniejszych - tunelowych. W XX wieku odkryto nie tylko protony, elektrony i neutrony, ale także ich elementy składowe, kwarki. Obecnie kwark jest najmniejszą cząstką składową atomu.