obecna-a-anorganicka-chemie-prednasky-vlcek

Stavba atomu

• Demokritos (starověk): První užití pojmu "atom" (dále nedělitelné částice tvořící hmotu).

• J. Dalton (1808): Počátky atomové teorie; pojem prvek jako soubor stejných, nedělitelných atomů.

• J.J. Thomson (1906): Prokázal existenci elektronů, čímž zpochybnil Daltonovu atomovou teorii.

• E. Rutherford (1911): Zavedl planetární model atomu - jádro jako Slunce, elektrony jako planety (model popírá klasickou fyziku).

• N. Bohr (1913): Zavedl kvantovou teorii elektronů; elektrony se pohybují po stacionárních drahách bez vyzařování energie.

• L. De Broglie (1923): Duální charakter mikročástic, vlna a částice.

• Schrödinger: Elektrony se vyskytují v orbitalech, atom = kladně nabité jádro + záporně nabitý elektronový obal.

• Atomové jádro: Skládá se z nukleonů (protony, neutrony), elektrony tvoří obal. Atom je obvykle elektroneutrální.

• Elementární částice hmoty:

  • Proton: hmotnost 1,67252 x 10^-27 kg, náboj +1,602 x 10^-19 C.

  • Neutron: hmotnost 1,67428 x 10^-27 kg, bez náboje.

  • Elektron: hmotnost 9,109 x 10^-31 kg, náboj -1,602 x 10^-19 C.

• Průměr atomů: 100-600 pm (pm = 10^-12 m).

• Atomová jádra: Charakterizována protonovým číslem (Z), což je počet protonů.

• Neutronové číslo (N): Počet neutronů v jádře, izotopy a nuklidy.

• Nukleonové číslo (A): Počet nukleonů (Z + N).

• Izotopy, izotony, izobary:

  • Izotopy: Různé nuklidy téhož prvku (různé N).

  • Izotony: Různé nuklidy se stejným neutronovým číslem.

  • Izobary: Atomy se stejným nukleonovým číslem.

Atomová hmotnost

• Klidová hmotnost atomu: M(1 1H) = 1,67348 x 10^-27 kg, M(12 6C) = 1,99164 x 10^-26 kg, M(107 47Ag) = 1,7719 x 10^-25 kg.

• Relativní atomová hmotnost (Mr): Poměr atomové hmotnosti daného atomu k hmotnosti atomové hmotnostní konstanty mu.

  • Příklad: Mr(1 1H) = 1,0078.

  • Většina primků a nuklidů má relativní atomovou hmotnost blížící se celým číslům.

Přírodní prvky a nuklidy

• V přírodě je 329 nuklidů (273 stabilních, 56 radioaktivních), tvoří 92 známých přírodních prvků.

• Pravidla o zastoupení nuklidů:

  • Prvky s lichým Z jsou většinou čisté (max. 3 izotopy), prvky se sudým Z mají obvykle více než 2 izotopy.

Vazebná energie jádra

• Syntéza atomového jádra z elementárních částic: Jaderná reakce uvolňuje energii ekvivalentní úbytku hmotnosti.

• Einsteinův vztah: E = mc²; ΔEi = vazebná energie jádra uvolněná při vzniku jádra.

Stabilita atomových jader

• Jaderné síly: Silné přitažlivé síly mezi nukleony (1000x silnější než elektromagnetické).

• Vliv vazebné energie: Maximální vazebná energie na 1 nukleon se vyskytuje v stabilních jádrech, např. 56Fe.

Radioaktivita

• Značná stabilita lehkých jader; těžká jádra podléhají štěpným dějům.

• Druhy radioaktivní emise:

  • Záření α: částice identické s heliovými jádry.

  • Záření β: vysokorychlostní elektrony.

  • Záření γ: elektromagnetické záření.

  • Příčiny radioaktivního rozpadu: přebytek nukleonů, protonů, nebo neutronů.

Kinetika radioaktivního rozpadu

• Počáteční koncentrace radiačně nestabilního atomu:

  • B = Boe^(-kτ); zde τ je čas a k je rozpadová konstanta.

• Poločas rozpadu (τ1/2): Doba, za kterou se zmenší počet jader na polovinu.

Vzorce a úkoly

• Kolik protonů, neutronů a elektronů obsahují atomy:

  • Př. 74Ge a radioaktivní izotop 235U, obsah protonů, neutronů a elektronů pro další prvky a izotopy.

Elektronový obal

• Chování elektronů:

  • Klasická mechanika nevysvětluje existenci atomu; Bohr kvantuje energii elektronů.

  • Schrödingerova rovnice popisuje pravděpodobnost výskytu elektronů v orbitalech.

Odlišnosti makrosvěta a mikrosvěta

• Kvantová mechanika, vlnově korpuskulární charakter, Heisenbergův princip neurčitosti.

Elektronová konfigurace

• Pravidla pro elektronovou konfiguraci (výstavbový princip, Pauliho a Hundovo pravidlo).

• Výjimky při konfiguraci (Cr, Cu, Mo, Ag, Au).

Ionizační energie a afinita

• Popis ionizační energie jako práce potřebné k odtržení elektronu a elektronegativity.

Chemické vazby

• Druhy chemických vazeb: Kovalentní, iontová a kovová.

• Vytváření chemické vazby: přitažlivé síly při přibližování atomů; disociační energie.

Pásový model

• Vazba v tuhých látkách: Popis energetických pásem, pokud jde o elektrickou a tepelnou vodivost.