Budowa materii. Atom

Model budowy atomu

Model atomu Bohra zakłada, że elektron krąży wokół dodatnio naładowanego jądra atomowego po orbicie stacjonarnej (jest to orbita o ściśle określonej energii). Przejście elektronu na wyższą orbitę (położoną dalej od jądra) wymaga dostarczenia energii, zaś przejściu elektronu na orbitę niższą (położoną bliżej jądra) towarzyszy oddanie energii. Stan podstawowy atomu to stan o najniższej możliwej wartości energii elektronów w atomie. Stan wzbudzony atomu, to każdy stan o wyższej energii elektronów. Model ten poprawnie tłumaczy budowę atomu wodoru.

Kwantowo- mechaniczny model budowy atomu

Kwantowo- mechaniczny model budowy atomu zakłada, że atom zbudowany jest z dodatnio naładowanego jądra. Jądro atomowe tworzą protony i neutrony (tak zwane nukleony). Jedynie jądro atomu wodoru nie posiada neutronu, składa się tylko z protonu. W modelu tym jądro atomowe jest otoczone chmurą elektronową. Atom jest elektrycznie obojętny- liczba elektronów jest równa liczbie protonów.

Położenie atomu w układzie okresowym

Położenie pierwiastka w układzie okresowym opisane jest dwoma liczbami związanymi ze składem jądra atomowego:
a) liczba atomowa (Z)- podaje liczbę protonów w jądrze atomu i jednocześnie liczbę elektronów, liczba atomowa (Z) odpowiada liczbie porządkowej pierwiastka w układzie okresowym
b) liczba masowa(A)- podaje liczbę nukleonów w jądrze atomowym ( jest to suma ilości protonów i neutronów)
c) liczba neutronów w jądrze odpowiada różnicy A-Z.
Schemat oznaczenia pierwiastka:

Masa atomowa i cząsteczkowa

Masa atomowa

jest to masa atomu wyrażona w atomowych jednostkach masy (u)

Atomowa jednostka masy (u)

Atomowa jednostka masy, jest równa 1/12 masy izotopu węgla C-12

Masa cząsteczkowa

jest to suma mas atomowych wszystkich atomów tworzących daną cząsteczkę

Izotopy, izotony, izobary.

Nuklid- zbiór atomów o tej samej liczbie atomowej i tej samej liczbie masowej
Izotopy - atomy tego samego pierwiastka o różnej liczbie masowej

Izotony - atomy różnych pierwiastków o takiej samej liczbie neutronów, ale różnej liczbie masowej

Izobary- atomy różnych pierwiastków o tej samej liczbie masowej

Masa atomowa pierwiastka (Ar) - to masa atomu, wyrażona w atomowych jednostkach masy (u), jej wartość odpowiada procentowej zawartości izotopów tego pierwiastka występującego w przyrodzie

Promieniotwórczość

Stosunek liczby neutronów do liczby protonów w jądrze atomu decyduje o trwałości tego jądra. Nietrwałość jąder atomowych wynika ze zbyt dużej lub zbyt małej ilości neutronów w jądrze. Siły jądrowe wzajemnego przyciągania się nukleonów są mniejsze od sił odpychania się protonów, a to powoduje samorzutny rozpad jądra atomowego. Powstają nowe jądra atomowe.
Promieniotwórczość może być naturalna lub sztuczna. Promieniotwórczość naturalna dotyczy izotopów występujących w przyrodzie. Promieniotwórczość sztuczna związana jest z nuklidami otrzymywanymi w laboratorium w wyniku przemian jądrowych.
Rozpadom jądrowym towarzyszy emisja cząstek (alfa), (beta), oraz promieniowania (gamma)

Rozpad (alfa)

Pozpad alfa, polega na emitowaniu promieniowania (alfa)

Promieniowanie (alfa) jest strumieniem cząstek składających się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Są to jądra helu

Jądru, które ulega rozpadowi (alfa), maleje liczba atomowa o dwa, a liczba masowa o cztery
Rozpad (alfa)

Rozpad beta minus

Rozpad beta minus, polega na przemianie neutronu w proton, której towarzyszy promieniowanie (beta minus), będące strumieniem elektronów

Jądru, które ulega rozpadowi (beta minus) zwiększa się o jeden liczba atomowa, liczba masowa pozostaje bez zmian
Rozpad (beta minus)

Rozpad beta plus

Rozpad beta plus, polega na przemianie protonu w neutron, której towarzyszy promieniowanie (beta plus), będące strumieniem pozytonów

Jądru, które ulega rozpadowi (beta plus) zmniejsza się o jeden liczba atomowa, a nie zmienia się liczba masowa
Rozpad (beta plus)

Promieniowanie gamma

Promieniowanie gamma, polega na emisji promieniowania elektromagnetycznego, towarzyszy ono przemianom (alfa) i (beta) oraz rozszczepieniu jąder atomowych. Emisja tego promieniowania nie zmienia liczby masowej lub atomowej nuklidów.

Wychwyt K

jest to przemiana jądrowa, która zaszła przy współudziale elektronów z powłok elektronowych danego atomu (najczęściej z powłoki najbliższej). Polega ona na tym, że elektron z powłoki najbliższej jądru zobojętnia jeden proton (proton przechodzi w neutron)

Liczba masowa nie zmienia się, a liczba atomowa zmniejsza się o jeden
Wychwyt K

Reguła przesunięć Soddy'ego- Fajansa

Podczas przemiany (alfa) następuje zmniejszenie liczby masowej izotopu o 4, a liczby atomowej o 2, pierwiastek przesuwa się w układzie okresowym o 2 miejsca w lewo

Podczas przemiany (beta minus) liczba atomowa izotopu wzrasta o 1, a liczba masowa nie ulega zmianie, pierwiastek przesuwa się o jedno miejsce w układzie okresowym w prawą stronę

Podczas przemiany (beta plus) liczba atomowa izotopu maleje o 1, a liczba masowa nie ulega zmianie, pierwiastek przesuwa się o jedno miejsce w układzie okresowym w lewą stronę

Prawo rozpadu promieniotwórczego

Prawo rozpadu promieniotwórczego, to zależność określająca szybkość ubywania pierwotnej masy substancji zbudowanej z jednego rodzaju cząstek, która ulega naturalnemu, spontanicznemu rozpadowi.

Czas połowicznego rozpadu

Czas połowicznego rozpadu, jest to czas charakterystyczny dla danego źródła promieniotwórczego, po którym liczba jąder promieniotwórczych maleje dwukrotnie. Jego wartość powiązana jest ze stała rozpadu poniższą zależnością

Krzywa rozpadu

Krzywa rozpadu, to graficzne przedstawienie prawa rozpadu

Reakcja łańcuchowa i syntezy

Reakcja łańcuchowa- szczególny rodzaj reakcji jądrowej. Po zainicjowaniu reakcja przebiega początkowo tylko w niewielkiej części ośrodka, lecz jej produkty - ciepło, reaktywne produkty pośrednie - inicjują reakcję w kolejnym punkcie ośrodka, w skutek, czego rozwija się ona lawinowo bez potrzeby udziału zewnętrznego czynnika inicjującego. Podczas reakcji wydziela się energia do otoczenia. Wydzielenie energii jest skutkiem deficytu masy. Masa produktu reakcji jest mniejsza od masy składników reakcji.
Reakcja syntezy (reakcja termojądrowa)- polega na łączeniu się dwóch nuklidów (jąder atomowych) w jeden. Reakcja przebiega z wydzieleniem się energii do otoczenia. Wydzielenie energii jest skutkiem deficytu masy. Masa produktu reakcji jest mniejsza od masy składników reakcji.