Największe i najmniejsze (cz. I) Budowa atomu Jony Izotopy

Budowa materii Materia ma budowę ziarnistą (nieciągłą), potwierdzeniem jest zjawisko dyfuzji Dyfuzja – zjawisko polegające na samorzutnym rozprzestrzenianiu się substancji w danej objętości dyfuzja zachodzi we wszystkich stanach skupienia: najszybciej w stanie gazowym najwolniej w stenie stałym Jednostki stosowane do wyrażenia rozmiarów atomów, cząsteczek, długości wiązań pikometr 1pm = 10-12m angstrem 1Å = 10-10m nanometr 1nm = 10-9m

Atomy – promień atomowy Zmiana promienia atomowego a położenie pierwiastka w układzie okresowym pierwiastków chemicznych W grupach – promień atomowy wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomowej Z pierwiastka: r1H = 30pm; r3Li = 152pm; r11Na = 186pm; r19K = 227pm; r37Rb = 248pm; r55Cs = 265pm; r87Fr = 270pm W okresach – promień atomowy maleje wraz ze wzrostem liczby atomowej Z pierwiastka (wyjątek stanowią helowce, których promienie są większe od promieni fluorowców ale mniejsze od promieni litowców): r3Li = 152pm; r4Be = 114pm; r5B = 88pm; r6C = 77pm; r7N = 70pm; r8O = 66pm; r9F = 58pm; r10Ne = 160pm

Promień jonowy H (30pm) H+ (1∙10-5pm) H- (154pm) Na (186pm) Cl ( 181pm) Cl- (181pm) Zmiana promienia jonowego wynika z liczby przyciąganych elektronów przez ten sam ładunek jądra atomowego

Jony: kationy i aniony - Anion H- : [K2]1- Kation Atom H+ : [K0]1+ 1 Jon prosty powstaje w wyniku zjawiska jonizacji: atom oddając elektron/y przekształca się w jon dodatni – kation, którego ładunek dodatni jest równy liczbie oddanych elektronów atom przyjmując elektron/y przekształca się w jon ujemny – anion, którego ładunek ujemny jest równy liczbie przyjętych elektronów Kation l. e- oddanych Atom l. e- pobranych Anion H+ : [K0]1+ 1 H : K1 H- : [K2]1- Na+: [K2L8]1+ Na: K2L8M1 - Mg2+: [K2L8]2+ 2 Mg: K2L8M2 Al3+: [K2L8]3+ 3 Al : K2L8M3 O: K2L6 O2-: [K2L8]2- F: K2L7 F-: [K2L8]1- S: K2L8M6 S2-: [K2L8M8]2-

Budowa atomu Cząstki elementarne atomu i ich parametry Nazwa Symbol i średnica Masa (1u = 1,66 ∙ 10-24g) Ładunek jednostkowy proton p ; p+; ok. 2,5∙10-15m 1 u +1 +1,602∙10-19C neutron n ; n0 ; elektron e- ; < 10-22m 1/1840u -1 -1,602∙10-19C Masa atomu skupiona jest w jądrze atomowym (ponad 99,9%), którego gęstość jest bardzo duża: 1014g/cm3 p 1 n 1 e -1

Budowa atomu Modele atomu

Izotopy E ; ; ; P – prot ; ; ; T – tryt E H P E H D E H T Izotopy – odmiany tego samego pierwiastka – nuklidy o: tej samej liczbie atomowej Z (tej samej liczbie protonów) różniej liczbie masowej A (różnej liczbie neutronów) Z = liczba porządkowa = liczba atomowa = liczba elektronów = ładunek jądra atomowego A = liczba masowa = liczba protonów + liczba neutronów = liczba nukleonów Przykład – izotopy wodoru ; ; ; P – prot Z = 1 A = 1 N = 0 99,985% ; ; ; D – deuter A = 2 N = 1 0,015% ; ; ; T – tryt A = 3 N = 2 10-16% N + Z = A A – N = Z E 1 E 1 H 1 P 2 E 2 1 H 2 1 D 3 1 E 3 1 H 3 1 T

Zastosowanie izotopów Jądra izotopów pierwiastków promieniotwórczych (radioaktywnych) są nietrwałe – ulegają samorzutnemu rozpadowi emitując trzy rodzaje promieniowania: α; β; γ Zastosowanie izotopów promieniotwórczych Źródła energii – paliwo jądrowe w reaktorach atomowych elektrowni i silników łodzi podwodnych oraz lodołamaczy: [ 235U (1kg/300T węgla), 239Pu ] Ładunki nuklearne broni Radioterapia nowotworów: 89Sr, 153Sm, 32P, 192Ir, 137Cs, 60Co, 226Ra, 90Y Urządzenia techniczne – detektory dymu: 238Pu, 241Am Przyrządy kontrolno-pomiarowe – defektoskopy: 75Se; 169Yb; 192Ir Badania naukowe – metoda wskaźników izotopowych (badania mechanizmu reakcji chemicznych): 13C, 18O Datowanie znalezisk archeologicznych i geologicznych: 14C, 40K