Historia budowy atomu Historia Dalej

Prezentacja na temat: "Historia budowy atomu Historia Dalej"— Zapis prezentacji:

1 Historia budowy atomu Historia Dalej
Historia chemii sięga wstecz do zamierzchłych czasów. Możemy ją podzielić na cztery okresy: czarną magię (od pradziejów do narodzin Chrystusa), alchemię (do połowy XVII wieku), chemię tradycyjną (do połowy XIX wieku), i współczesną chemię nowoczesną." Historia Dalej

2 Historia atomu Henri Becquerel. Przypadkowo umieścił próbki soli uranu na kliszy fotograficznej, przygotowanej do badań nad związkami pomiędzy promieniami X a luminescencją wykazywaną przez sole uranu po naświetleniu ich promieniami słonecznymi. Zauważył, że kawałek rudy uranowej położony na opakowanej w papier kliszy fotograficznej powoduje jej zaczernienie bez naświetlania światłem dziennym. Odkrycie Becquerela w 1896 roku zapoczątkowało rozwój nowej dziedziny fizyki - nauki o promieniotwórczości. Wkrótce Maria Skłodowska-Curie zainteresowała się zjawiskiem promieniotwórczości i rozpoczęła badania nad aktywnością promieniowania rozmaitych substancji. Interesowały ją minerały występujące w przyrodzie, a szczególnie rudy uranu. Wraz z mężem Piotrem Curie wyodrębnili z rud uranu dwa nowe pierwiastki polon i rad i ogłosili ich istnienie w 1898 r. Tak rozpoczął się nowy rozdział w dziejach fizyki. Odkrycie promieniotwórczości przyspieszyło badania struktury atomu. Po odkryciu zjawiska promieniotwórczości w 1897 roku Joseph John Thomson stwierdził, że atom nie jest kresem podzielności materii i wykrył jedną z jego części składowych - elektron. Jednocześnie Thomson przedstawił swoją wizję budowy atomu jako dodatnio naładowanej kuli z poruszającymi się w niej elektronami. Model ten został nazwany "Ciastem z rodzynkami". Dzięki Jego pracom poznano własności elektronu. Bardzo szybko uczeni przekonali się, że to nie koniec zmagań z atomem. W 1911 roku Rutherford rozwikłał zagadkę, jaką było słynne doświadczenie przeprowadzone przez Geigera i Marsdena. Rozpraszali oni cząstki alfa na bardzo cienkiej foli ze złota. Prawie wszystkie cząstki przechodziły przez folię, ale około jedna na dziesięć tysięcy była odbijana do tyłu. Było to tym dziwniejsze, że cząstki alfa są kilka tysięcy razy cięższe niż elektrony. W swoich rozważaniach przyjmowali błędny model budowy atomu według Thomsona, dlatego wyniki doświadczenia były dla Geigera i Marsdena nieoczekiwane. Rutherford rozważył wszechstronnie rezultaty doświadczeń i zaproponował nowy model budowy atomu. Według niego cały dodatni ładunek i prawie cała masa atomu o średnicy rzędu m są skupione w małym jądrze o średnicy m znajdującym się w środku. Ponadto twierdził, że elektrony krążą wokół jądra po orbitach . Pozostawał jeszcze mały problem do rozwikłania. Krążące elektrony powinny wypromieniowywać energię, co mogło doprowadzić po pewnym czasie do jej utraty i opadnięcia na jądro. Już w 1900 roku Max Planck odrzucił przekonanie ,że energia wysyłana jest w sposób ciągły i wprowadził pojęcie kwantu energii. Była to niezwykła i bardzo śmiała teoria. Planetarny model Rutherforda Bohr uzupełnił pewnymi postulatatami: elektrony w atomach mogą mieć tylko pewne ściśle określone wartości energii, nie mogą też wypromieniowywać energii w sposób ciągły. Emitują lub pochłaniają energię w postaci kwantu jedynie podczas przeskoku z jednego stanu energetycznego do drugiego. Na podstawie obu modeli ustalono,że podstawowymi składnikami jądra atomowego są protony. Dodatni ładunek protonów jest zobojętniany przez elektrony. Ciągle jednak zastanawiano się, jak to się dzieje, że obok siebie mogą isnieć w jądrze protony o dodatnim ładunku, nie odpychając się elektrostatycznie. Przewidywano istnienie innych cząstek, ale dopiero w 1932 roku istnienie tych dodatkowych cząstek (neutronów) eksperymentalnie potwierdził angielski fizyk, James Chadwick. Nadeszła era energetyki jądrowej wstecz

3 ROZWÓJ POGLĄDÓW NA TEMAT BUDOWY ATOMU
Teoria atomistyczna Demokryta Teoria atomistyczna Daltona 1805r. Model Thompsona 1906r. Model Rutherforda 1911r Model Bohra 1913r. Model kwantowo - mechaniczny Budowa atomu podstawowe pojęcia Znane postacie Galeria wstecz koniec

4 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co
1 18 1 2 H He 1 2 2 13 14 15 16 17 Li Be B C N O F Ne 3 4 Na Mg Al Si P S Cl Ar 3 4 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 5 6 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 5 6 Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Ti Pb Bi Po At Rn 7 Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub 113 Uuq 115 116 117 118 7 Lantanowce Metale Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Półmetale Aktynowce Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Niemetale Niemetale Gazy szlachetne

5 wstecz Dalej

6 wstecz Dalej

7 wstecz

8 wstecz Dalej

9 wstecz Dalej

10 wstecz

11 wstecz Dalej Zdjęcie

12 wstecz Dalej

13 wstecz

14 wstecz

15 wstecz Dalej

16 wstecz Dalej

17 wstecz

18 wstecz Dalej

19 wstecz Dalej

20 wstecz

21 wstecz Dalej

22 wstecz Dalej

23 wstecz

24 wstecz Dalej Zdjęcie

25 wstecz Dalej

26 wstecz

27

28 wstecz Dalej Zdjęcie

29 wstecz Dalej

30 wstecz

31 wstecz

32 wstecz Dalej Zdjęcie

33 wstecz Dalej

34 wstecz Dalej

35 wstecz

36 wstecz Dalej Zdjęcie

37 wstecz Dalej

38 wstecz

39 wstecz

40 wstecz Dalej Zdjęcie

41 wstecz Dalej

42 wstecz

43 wstecz Dalej Zdjęcie

44 wstecz Dalej

45 wstecz

46 wstecz Dalej Zdjęcie

47 wstecz Dalej

48 wstecz

49 wstecz

50 wstecz Dalej Zdjęcie

51 wstecz Dalej

52 wstecz

53 wstecz

54 wstecz Dalej Zdjęcie

55 wstecz Dalej

56 wstecz

57 wstecz

58 wstecz Dalej Zdjęcie

59 wstecz Dalej

60 wstecz

61 wstecz

62 wstecz Dalej Zdjęcie

63 wstecz Dalej

64 wstecz

65 wstecz

66 wstecz Dalej

67 wstecz

68 wstecz Dalej

69 wstecz

70 wstecz

71 wstecz Dalej Zdjęcie

72 wstecz

73 wstecz

74 wstecz

75 wstecz Dalej Zdjęcie

76 wstecz Dalej

77 wstecz

78 wstecz

79 wstecz Dalej Zdjęcie

80 wstecz

81 wstecz Dalej

82 wstecz

83 wstecz Dalej

84 wstecz Dalej

85 wstecz

86 wstecz Dalej

87 wstecz Dalej

88 Do początku

89 wstecz Dalej Zdjęcie

90 wstecz Dalej

91 początek wstecz

92 wstecz

93 Budowa atomu Pojęcia podstawowe Pierwiastki i atomy
Cząsteczka - najmniejsza część substancji złożonej zachowująca jej cechy składa się z atomów połączonych wiązaniami atomowymi. Atom - najmniejsza część substancji prostej zachowująca właściwości tej substancji. Jądro atomowe, składające się z protonów i neutronów (nazywanych razem nukleonami), otacza je chmura elektronowa (gaz elektronowy). W jądrze działają siły oddziaływań wewnątrzjądrowych, są one silniejsze i o mniejszym zasięgu niż siły wzajemnego odpychania dodatnich protonów. Proton posiada dodatni (równy co do wartości elementarnemu) ładunek elektryczny oraz masę wynoszącą 1,007 u Neutron nie posiada ładunku elektrycznego, jego masa wynosi 1,009u, może rozpadać się na proton elektron i neutrino. Elektron posiada ujemny elementarny ładunek elektryczny oraz masę wynoszącą 1/1840u, istotny niekiedy jest fakt iż ma dwie natury cząstkową i falową Przykłady cząsteczek Pierwiastki i atomy

94 Pierwiastki i atomy Wstecz Układ okresowy pierwiastków
Liczba masowa (suma protonów i neutronów) jest cechą charakterystyczną izotopu i podawana jest przy symbolu pierwiastka na górze po prawej stronie. liczba atomowa, zwana też liczbą porządkową (liczba protonów) jest cechą charakterystyczną pierwiastka, podawana jest po prawej stronie symbolu na dole. Nuklid - podzbiór zbioru atomów Izotop - co najmniej dwie odmiany jednego pierwiastka (różniące się liczbą masową) Izobary - odmiany różnych pierwiastków o tej samej liczbie masowej a różnych liczbach atomowych (porządkowych) Izotony - jądra o takiej samej liczbie neutronów a innej liczbie protonów Odmiany alotropowe - różne substancje z tych samych atomów mat - masa atomowa [u - atomowa jednostka masy] - podaje się ją uwzględniając procentowy udział każdego izotopu - średnia ważona Masa atomu[g] u = 1,66 · 10-24 Wstecz Układ okresowy pierwiastków

95 Układ okresowy pierwiastków
Numer okresu (poziomo) - informuje nas o liczbie powłok elektronowych Numer grupy (pionowo) - informuje nas o liczbie elektronów walencyjnych (stary - rzymski). W przypadku grup głównych znajdują się one w ostatniej powłoce. W przypadku grup pobocznych (pierwiastki przejściowe) elektrony walencyjne znajdują się w dwóch ostatnich powłokach. Elektrony dochodzące do atomu wraz z wzrostem liczby atomowej lokowane są gdzieś w którejś z tych powłok. Wszystkie gazy szlachetne (oprócz He) mają w ostatniej - walencyjnej powłoce 8 elektronów - są w oktecie; mają stan najniższej energii wewnętrznej. Inne pierwiastki dążą do upodobnienia swojej konfiguracji do pobliskiego gazu szlachetnego mogą to zrobić na dwa sposoby - oddać (robią to pierwiastki metaliczne) bądź pobrać (robią to pierwiastki niemetaliczne) elektrony. Elektroujemność - siła z jaką pierwiastek przyciąga własne i cudze elektrony walencyjne, wyrażana w skali liczbowej (np. skali Paulinga 0,7 - 4,0). Ona decyduje o tym, który pierwiastek pobiera a który oddaje elektrony i z jakim oporem to robi. Największa jest przy niskiej powłoce i dużej liczbie elektronów walencyjnych (a więc także przyciągających protonów) Powiększ

96 Wstecz

97 Demokryt Całe swoje życie podporządkował zdobyciu wiedzy. Wiele podróżował. Zwiedził Egipt, Babilonię, Persję, Indie czyli cały ówczesny cywilizowany świat. Efektem tych podróży, nauk pobieranych od mędrców w różnych krajach i własnej pracy badawczej powstał system obejmujący całokształt ówczesnej wiedzy.Demokryt był twórcą atomizmu. Wszystko jest zbudowane z atomów, które są wieczne, niepodzielne i niezmienne. Ludzie również są atomami. Różnorodność rzeczy powstaje z różnych układów atomów. Rzeczy giną, bo choć same atomy są wieczne, ale ich układy ulegają rozpadowi. "Jedne światy rosną, inne znajdują się w stanie rozkwitu, jeszcze inne ulegają zagładzie." Poza atomami i próżnią nie ma w zasadzie nic stałego wstecz

98 Teoria atomistyczna Demokryta
W V w. P.n.e. starożytny filozof przyrody Demokryt po raz pierwszy w historii nauki przyjął atomistyczną strukturę materii. Demokryt głosił, że materia składa się z bardzo małych kulek – atomów, a różnorodność otaczającej nas materii ma swoje źródło w różnorodności kształtu, liczby i porządku ułożenia atomów. Materialistyczna filozofia Demokryta, będąca tylko spekulatywną teorią, wobec niemożności poparcia jej dowodami eksperymentalnymi nie miała większego wpływu na dalszy rozwój poglądów na budowę materii. wstecz Biografia

99 Teoria atomistyczna Daltona 1805 r.
.....:: Atom ma kształt kulisty i jest niepodzielny ::..... Podstawowe założenia teorii Daltona: Materia złożona jest z niewidzialnych atomów Wszystkie atomy jednego pierwiastka mają identyczną masę i inne właściwości Każdy pierwiastek zbudowany jest z niepowtarzalnych atomów, różniących się od innych masą Atomy są niezniszczalne i nie podlegają przemianom podczas reakcji chemicznych, zmienia się tylko ich wzajemne ułożenie i powiązanie Cząsteczka związku chemicznego składa się ze skończonej i niewielkiej liczby atomów różnych pierwiastków. wstecz Biografia

100 Galeria wstecz

101 Dalton John Dalton John";"(1766 – 1844) angielski fizyk i chemik, twórca nowoczesnej teorii atomistycznej. Wyjaśnił na gruncie tej teorii prawo stałości składu. Sformułował prawo stosunków wielokrotnych i prawo ciśnień cząstkowych. Zajmował się również badaniami rozszerzalności gazów i zależnościami pomiędzy ciepłem a energią i stałością składu związków chemicznych. Opisał wadę wzroku, polegającą na nierozróżnianiu kolorów czerwonego oraz zielonego i przyjmowaniu ich za kolor szary. Chorobie tej (ślepocie barw) nadano następnie nazwę daltonizmu. wstecz

102 Znane sylwetki wstecz Einstein Albert Avogadro Boyle Robert
Skłodowska Curie Einstein Albert Avogadro Boyle Robert Maria Faraday Michał Ostwald Wilhelm Proust Joseph Mendelejew Dmitrij

103 William Thomson wstecz
Kelvin lord of Largs, właściwie William Thomson ( ), urodzony w Belfaście wybitny fizyk i wynalazca brytyjski, profesor uniwersytetu w Glasgow, członek Royal Society, uhonorowany tytułem lorda (1892), autor prac z dziedziny termodynamiki. Zajmował się szczególnie metodami otrzymywania niskich temperatur i skraplania gazów (Joule'a-Thomsona zjawisko, Kelvina równanie), sformułował zasadę zachowania energii i (niezależnie od E. Clausiusa) II zasadę termodynamiki, zaproponował skalę bezwzględną temperatury (Kelvina skala temperatury). Zajmował się też drganiami elektrycznymi, szczególnie w związku z samoindukcją, oraz zjawiskami promieniotwórczymi, np. promieniowaniem kanalikowym. wstecz

104 Bohr Niels Henrik wstecz
Bohr Niels Henrik David ( ), fizyk duński, jeden z najwybitniejszych fizyków XX wieku, uczeń J.J. Thomsona i E. Rutherforda. Od 1916 prof. uniwersytetu w Kopenhadze, założyciel i pierwszy dyrektor ( ) Instytutu Fizyki Teoretycznej w Kopenhadze (obecnie jego imienia). Jeden z twórców mechaniki kwantowej, opracował pierwszy kwantowy, uproszczony model budowy atomu (Bohra model atomu). Za badania nad strukturą atomu i mechanizmem promieniowania światła otrzymał 1922 Nagrodę Nobla. Był założycielem i centralną postacią tzw. szkoły kopenhaskiej mechaniki kwantowej oraz interpretacji filozoficznej teorii kwantów (gł. oponentem tej szkoły był A. Einstein). Bohr przedstawił obronę swoich racji w pracy Atomic Physics and Human Nature (1958). Od 1940 brał udział w duńskim ruchu oporu przeciw faszystowskiej okupacji. W. Heinsenberg, kierujący niemieckimi pracami nad produkcją bomby atomowej, próbował nakłonić Bohra do wzięcia w nich udziału w obawie przed aresztowaniem Bohr przedostał się wraz z rodziną z okupowanej Danii przez Szwecję do Anglii, skąd był delegowany do USA (jako członek angielskiej grupy) do wzięcia udziału w Manhattan Project . wstecz

105 Model Thompsona r. Atom jest kulą wypełnioną równomiernie w całej objętości rozłożonym ładunkiem dodatnim, zobojętnionym przez nieruchome elektrony rozmieszczone w oznaczonych punktach atomu    wstecz Biografia

106 Model Rutherforda r Planetarny model atomu - w centralnej części atomu znajduje się dodatnio naładowane jądro, w którym skoncentrowana jest praktycznie cała masa atomu; wokół jądra po odpowiednich krążą elektrony wstecz Biografia

107 Rutherford Ernest wstecz
Rutherford Ernest sir, baron Rutherford of Nelson ( ), brytyjski fizyk urodzony w Nowej Zelandii, prezydent British Association for Advancement of Science oraz członek Royal Society (od 1922). Od 1925 członek PAU. Działalność badawczą prowadził kolejno w McGill University w Montrealu ( ), Victoria University w Manchesterze ( ) oraz w Cambridge University i w Cavendish Laboratory (od 1919). Rozróżnił promieniowanie α i β i wykazał, że promieniowanie α tworzone jest przez jony helu oraz (wspólnie z H. Geigerem) skonstruował licznik do pomiaru tego promieniowania. Odkrył emanację toru (pierwszy znany przypadek przemiany jednego pierwiastka w drugi). Przeprowadził pierwszą sztuczną reakcję jądrową i zidentyfikował protony. Badał rozpraszanie cząstek naładowanych, jonizujące działanie promieniowania X, radioaktywność uranu i toru. Opracował planetarny model atomu oraz (wspólnie z F. Soddym) teorię rozpadu promieniotwórczego. Podczas I wojny światowej pracował nad sposobami wykrywania okrętów podwodnych. Nagroda Nobla w 1908 w dziedzinie chemii. wstecz

108 Model Bohra 1913r. wstecz Biografia
Bazujący na doświadczeniach Rutherforda - opisuje teorię orbit stacjonarnych: dookoła jądra dodatnio naładowanego jądra krążą ujemne elektrony, poruszające się po ściśle określonych, kołowych torach (tzw. orbitach), różniących się wielkością promieni: elektron w takim stanie nie pobiera i nie emituje energii. wstecz Biografia

109 Model kwantowo - mechaniczny
Model ten oparty jest o koncepcję Bohra – przypisuje elektronowi w atomie charakter korpuskularno-falowy, wg teorii teorii kwantowej stan elektronu w atomie opisuje się za pomocą funkcji falowej /psi/ zwanej orbitalem atomowym wstecz

110 Przygotowali Puc Damian Novak Piotrek