Elementy Termodynamiki• Demokryt: V w. p.n.e • najmniejszy, niepodzielny metodami chemicznymi skadnik materii. • atomos - niepodzielny
• XVII i XVIII i XIX w. n.e. - osignicia w nowoczesnej chemii (Proust, Gay-Lussac, Lavoisier, Dalton etc.)
• hipoteza Avagadro (NA = 6.022 × 1023 atomów/mol) • masa atomowa
u ≈ 1.66 x 10-27 kg rozmiar ≈ 1Å (1 x 10-10 m) jeden typ atomu dla kadego pierwiastka
Dalton – powrót atomistycznej koncepcji budowy materii
robic pomiary mas atomowych spostrzeg,e masy atomowe s wielokrotnociami masy atomu wodoru
Co to jest atom? – troch historii
Odkrycie elektronu badanie elektrycznych wyadowa w gazach w XIX w. – „promienie katodowe”
1897 J.J. Thompson „promienie katodowe” maj mas masa ta jest proporcjonalna do
adunku wyznaczy dowiadczalnie q/m w
„promieniach katodowych” i udowodni e s to czstki - elektrony
Póniej Miliken wyznaczy adunek elektronu =1.60 10-19 C wic mona byo wyliczy jaka jest jego masa = 9.11 10-31 kg
-v +v Thomson bada promieniowanie ultrafioletowe powstajce w lampie katodowej. Zainspirowany pracami Maxwella stwierdzi, e promienie katodowe s strumieniem ujemnie naadowanych czstek, które nazwa korpuskuami, a które dzi znamy jako elektrony.
Co wiedziano o atomach w XIX w.?
Atomy s stabilne: Wszystkie atomy które tworz
wiat wokó nas s tymi samymi atomami uformowanymi biliony lat temu
Atomy zawieraj elektrony które maj mas (0.05% atomu) i posiadaj adunek ujemny
Atomy posiadaj te adunek dodatni aby atom by elektrycznie obojtny
Atomy emituj i absorbuj wiato np. gazowy wodór (albo sód) pochania tylko wybrane dugoci fal padajcego promieniowania e-m, ale take odpowiednio „pobudzony” potrafi emitowa promieniowanie e-m o tych samych dugociach fal.
Pierwsze modele atomu
Model atomu – Thomson model „ciasteczka z rodzynkami” dodatnio naadowany kulisty atom z
elektronami o ujemnych adunkach rozmieszczonych w rodku
Model atomu – Rutherford odkry, e dodatnio naadowane jdro
atomu skupia w sobie wikszo masy i jednoczenie jest bardzo mae (~ 10-15m) w porównaniu z rozmiarami caego atomu (~ 10-10m)
Atom jest w 99.9999999999 % pusty Elektrony poruszaj si wokó jdra
(ale jak???)
Dlaczego, gdy atom jest w spoczynku, elektrony poruszajc si ruchem przyspieszonym wokó jdra nie emituj fali elektromagnetycznej?
dlaczego elektrony nie spadaj na jdro?
17
22
m101.1
Promieniowanie wodoru jest „dyskretne” - widmo liniowe
Dugoci fal „prków” speniaj pewn zaleno: Atomy emituj i absorbuj wiato, ale
dlaczego atomy emituj (absorbuj) tylko wybrane d. fali wiata? - problem z widmami atomowymi.
Model atomu Bohra
Elektrony s przycigane przez jdro si elektrostatyczn Coulomba
Elektrony poruszaj si tylko po koowych orbitach i tylko niektóre z tych orbit s stabilne!
Tym orbitom odpowiadaj okrelone energie elektronu - zatem elektron moe mie tylko okrelone energie!!! (znowu kwantyzacja energii!!! podobnie jak u Planck'a)
jdro
elektron
orbita
Postulat 1 : Elektrony s przycigane przez jdro si elektrostatyczn Coulomba, zatem
nmvr = warto momentu pdu
π2 h=
Postulat 2: Dozwolone s tylko te orbity które zapewniaj, e moment pdu elektronu jest wielokrotnoci staej Planck'a !!! Orbity elektronów s
skwantowane !!!
Z tych postulatów mona wyznaczy promie orbity:
Wida, e promie orbity zaley tylko od n -pewnej liczby cakowitej – orbity elektronu moemy zatem numerowa
0 2
Model atomu Bohra
Atom promieniuje jeli elektron przeskakuje z orbity dalszej od jdra na orbit bliej jdra
Atom absorbuje promieniowanie jeli elektron przeskakuje z orbity bliej jdra na orbit dalsz od jdra
[eV]6.13 2n
Model Bohra atomu wodoru
Schemat poziomów energetycznych w atomie wodoru.
Liczba kwantowa n oznacza numer poziomu.
Moliwe s róne sposoby „spadania” elektronu na nisze poziomy – odpowiadaj temu tzw. Serie Lymana, Balmera, Paschena... od nazwisk ich odkrywców.
Model Bohra atomu wodoropodobnego
Model Bohr'a daje dobre rezultaty tylko dla atomu wodoru (lub atomów tzw. wodoropodobnych – tzw. jedno-elektronowych: zjonizowany atom He+, dwukrotnie zjonizowany atom Li++)
Nie mona wyjani za pomoc niego widm liniowych wielu gazów – pierwiastków „wielo-elektronowych” - zatem model ten jest niepeny!!!
Postulaty Bohra do dowolnie traktuj prawa fizyki klasycznej - akceptuj prawo Coulomba, odrzucaj prawa klasycznej elektrodynamiki dot. promieniowania elektromagetycznego
Obecnie traktuje si ten model jako pocztkowe stadium rozwoju teorii atomu - tzw. stara teoria kwantów.
Obecnie budow atomu opisuje si za pomoc „mechaniki kwantowej” - matematycznie bardzo skomplikowana teoria
Slajd 1
Slajd 2
Slajd 3
Slajd 4
Slajd 5
Slajd 6
Slajd 7
Slajd 8
Slajd 9
Slajd 10
Slajd 11
Slajd 12