Atomi - Seminarski Rad
-
Upload
josipa-genzic -
Category
Documents
-
view
745 -
download
11
description
Transcript of Atomi - Seminarski Rad
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
UČITELJSKI FAKULTET
Ak. god. 2013./2014.
SEMINARSKI RAD
iz kolegija
PRIRODOSLOVLJE
Naslov seminarskog rada:
„ATOMI“
Studentica: Profesorica:
Josipa Genzić prof. dr. sc. Nada Vijtiuk
Modul:
Informatika (S6)
1
Sadržaj1 POVIJESNI RAZVOJ ATOMA.............................................................................................................3
1.1 Demokrit.................................................................................................................................3
1.2 John Dalton.............................................................................................................................4
1.3 Joseph John Thomson.............................................................................................................4
1.4 Ernest Rutherford...................................................................................................................6
1.5 Niels Bohr...............................................................................................................................7
1.6 Louis de Broglie......................................................................................................................9
1.7 Erwin Schrödinger..................................................................................................................9
2 IZGLED I VELIČINA ATOMA...........................................................................................................10
3 STRUKTURA ATOMA.....................................................................................................................11
4 IONI..............................................................................................................................................12
5 IZOTOPI.........................................................................................................................................12
6 ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA OMOTAČA..................................................................................13
7 KARAKTERISTIKE ATOMA..............................................................................................................14
7.1 Atomski broj.........................................................................................................................14
7.2 Relativna atomska masa.......................................................................................................15
7.3 Relativna molekularna masa.................................................................................................15
7.4 Maseni broj...........................................................................................................................15
8 ELEKTRONEGATIVNOST................................................................................................................16
9 RADIOAKTIVNOST.........................................................................................................................17
LITERATURA..........................................................................................................................................18
2
1 POVIJESNI RAZVOJ ATOMA
1.1 Demokrit
Otac je pojma atoma, kako se općenito vjeruje, starogrčki filozof Demokrit (oko 460-
370.g.pr.Kr.), iako povijest spominje i njegova učitelja Leukipa, a s manje pouzdanosti i
starog hindu filozofa Kanada. Demokrit je rođen u Abderi, bio je Leukipov sljedbenik i
studirao je kod babilonskih učenjaka i perzijskih mudraca.
Legenda kaže da je Demokrit jednog dana sjedio na kamenu pokraj mora i zaključio:
„Prerežem li ovu jabuku napola, imat ću dvije polovice; prerežem li zatim polovice popola
imat ću četiri četvrtine. Nastavim li dijeliti preostale dijelove na isti način hoću li dobiti 1/8,
1/16, 1/32 itd. jabuke ili ću jednog časa u tom procesu doseći točku kada podijeljeni dijelovi
više neće imati svojstva jabuke? “ Kasnije se pokazalo da Demokritova sumnja sadrži zrnce
istine. Filozof je izveo zaključak da postoji granica djeljivosti. Konačan, nedjeljiv djelić
nazvao je atomom, prema grčkoj riječi ἄτομος što znači nedjeljiv.
Svoja je razmatranja objavio u knjizi Mali sustav svijeta u kojoj navodi karakteristike i
svojstva atoma. Atomi su male, tvrde, neuništive i nepromjenjive čestice napravljene od istog
materijala ali su različitih veličina, oblika i težina. Ima ih beskonačno mnogo, gibaju se
prazninom u svim smjerovima, mogu se spajati, sudaraju se i stvaraju vrtloge iz kojih nastaju
sve složenije supstancije: vatra, voda, zrak, zemlja. Demokritova teorija ostala je zaboravljena
više od dvije tisuće godina, a njegovi su radovi uništeni. Njegovoj teoriji suprotstavio se i
Aristotel koji je smatrao da se jabuka ne može dijeliti na sve manje i manje dijelove
beskonačno barem u načelu.
3
1.2 John Dalton
John Dalton (1766.-1844.) bio je engleski kemičar, meteorolog i fizičar. Godine 1803.
predložio je svoje principe atomske teorije (uveo je pojam atomske težine ili točnije, relativne
mase, uzevši kao standard atom vodika (H) jer je najlakši i pripisao mu je atomsku masu.
Atomi nekog elementa mogu pri kemijskoj reakciji ući u molekule kemijskog spoja ili iz njih
izaći, ali njihova ukupna masa u sustavu ostaje nepromijenjena. Dalton je pretpostavio da
je vodik najlakši element pa je uveo pojam relativne atomske mase (Ar) kao omjer mase
atoma elementa i mase atoma vodika.
5 glavnih točaka Daltonove atomske teorije:
1. Elementi s izgrađeni od vrlo malih čestica zvanih atomi.
2. Atomi istog elementa imaju istu masu, veličinu i druga svojstva, dok atomi
različitih elemenata imaju različitu masu, veličinu i ostala svojstva.
3. Atom se ne može stvoriti, podijeliti, uništiti.
4. U kemijskim reakcijama atomi su kombinirani, odvojeni ili preuređeni.
5. Kemijski spojevi nastaju spajanjem dviju ili više različitih atoma.
1.3 Joseph John Thomson
Nekoliko znanstvenika poput Williama Prouta i Normana Lockyera predlagali su da je
atom građen od više temeljnih jedinica. Joseph John Thomson bio je britanski fizičar koji se
bavio istraživanjima katodnih zraka, no najpoznatiji je po otkriću elektrona. U svojim
istraživanjima nije uspio izmjeriti masu elektrona, ali je uspio izmjeriti omjer električnog
naboja i mase elektrona. Pokazalo se da je elektron 1700 puta lakši od protona. U prvom
pokusu želio je nepobitno dokazati da su katodne zrake negativno nabijene. Malo je
modificirao pokus kojeg je dvije godine prije izveo Jean Perrin. Perrinovom pokusu se moglo
zamjeriti da nije doveo u izravnu vezu katodne zrake i negativan naboj. Putanja katodnih
4
zraka se u tom prostoru mogla pratiti zbog sjaja stakla na mjestu gdje su udarale. U
dotadašnjim pokusima mislilo se da električno polje ne djeluje na zrake i ne skreće njihovu
putanju. J. J. Thomson je pokazao da je uzrok tome ionizacija plina uzrokovana katodnim
zrakama, te pretpostavio da će, pri dovoljno niskom tlaku doći do otklona zrake. Pretpostavka
se pokazala točnom; pri vrlo niskom tlaku i sasvim mala razlika potencijala između ploča
uzrokovala je otklon zrake u smjeru koji je dokazivao negativnu nabijenost čestica. Nakon
niza eksperimenata koje je Thomson proveo došao je do slijedećih zaključaka:
1. Katodne zrake izgrađene su od sitnih, negativno nabijenih čestica, koje je nazvao
elektronima.
2. Elektron je morao doći iz unutrašnjosti atoma plina ili metalne elektrode.
3. Elektroni su sastavni dio svih atoma.
4. Elektroni su u odnosu na atom vrlo mali.
Kasnije je američki fizičar Robert Millikan izmjerio električni naboj elektrona koji iznosni
9.10x10-28grama.
Zbog otkrića elektrona znanstvenici su došli do još dva važna zaključka:
1. Pošto su elektroni negativno nabijeni, a atom je neutralan, to znači da negdje u atomu
mora biti pozitivan naboj.
2. Budući da su elektroni puno manji od atoma, onda moraju postojati veće čestice
unutar atoma.
Prvi pokušaj modela atoma iznio je 1903. Thomson i taj se prvi model atoma
naziva Thomsonov model atoma ili model pudinga sa šljivama. Prema Thomsonovom
viđenju o građi atoma, atom je električno nabijena kuglica, polumjera oko 10-10 metara, s
ravnomjerno raspoređenim električnim nabojem, u kojem se nalaze negativno nabijeni
elektroni, koji imaju neutralan učinak na prostorni pozitivni naboj te kuglice.
5
Pretpostavljalo se da u tom modelu atoma, elektroni titraju oko svojih ravnotežnih
položaja, a prema klasičnoj elektrodinamici, elektroni koji se kreću ubrzano,
zrače elektromagnetske valove.
Iako je većina fizičara prihvatila Thomsonov model atoma, početkom dvadesetog
stoljeća kružile su mnoge predodžbe o građi atoma. Još je bila živa i teorija Lorda Kelvina
o „atomskom vrtlogu“ prema kojoj atom nalikuje na skup dimnih prstenova koje pravi
pušač. Nijedan „planetarni atomist“, međutim nije mogao objasniti najvažnije svojstvo
atoma – stabilnost sustava što ga čine pozitivna jezgra i elektroni koji se kreću oko nje.
1.4 Ernest Rutherford
Ernest Rutherford bio je britanski fizičar i kemičar. Okupio je tim istraživača, među
kojima su Hans Geiger, Ernest Marsden, George Hevesy, Henry Moseley, a nekoliko je
godina dio tima bio i Niels Bohr, te su izveli pokus s alfa-česticama i zlatnim listićem koji
je bio jedan od najznačajnih pokusa u nuklearnoj fizici, jer je to bio prvi dokaz da
u atomu postoji atomska jezgra. Ključni se pokus za to otkriće dogodio 1909. kada su
znanstvenici vrlo tanki zlatni listić izložili djelovanju alfa-čestica. Thompsonov model
atoma je predviđao da će alfa-čestice proći kroz tanki metalni film i raspršiti se pod
određenim malim kutovima. No, na veliko je iznenađenje istraživačkoga tima
ustanovljeno raspršenje i pod velikim kutovima, a neke su se helijeve jezgre od metalne
folije odbile potpuno unatrag. Rutherford je to usporedio s vjerojatnošću da list papira
odbije topovsku kuglu. Rutheford izračunao da je polumjer atomske jezgre oko 10 000
puta manji od polumjera atoma, on je zaključio da atomi nisu loptice s
ravnomjernom gustoćom, već da imaju izuzetno veliku šupljikavu građu. Rezultat je
pokusa vodio prema novom modelu atoma. Rutherfordov model atoma ili planetarni
model atoma je model atoma prema kojem se atom svakog kemijskog elementa u
6
neutralnom stanju sastoji od električno pozitivne atomske jezgre, u kojoj je skoncentrirana
gotova sva masa atoma i određenog broja elektrona, koji se okreću oko atomske jezgre i
čine omotač atoma. Ukupni negativni električni naboj elektrona jednak je pozitivnom
električnom naboju atomske jezgre i zato je atom prema okolini neutralan.
1921. Rutherford je radio s Nielsom Bohrom i pretpostavio je postojanje neutrona,
kojeg je 1932. dokazao njegov kolega James Chadwick i 1935. dobio Nobelovu nagradu
za fiziku za to otkriće.
1.5 Niels Bohr
Bohr je predložio da elektroni koji kruže oko atoma mogu postojati samo na određenim
energetskim razinama (tj. udaljenostima) od jezgre, a ne na kontinuiranima razinama kao što
bi se očekivalo od Rutherfordovog modela. Koristeći se idejom o kvantizaciji (stroga
određenost), Bohr je nastojao riješiti dva glavna problema Rutherfordova modela: da u
fizikalnoj slici atom bude stabilan i da elektron ne zrači elektromagnetno zračenje dok se giba
po stabilnoj putanji oko jezgre. Dopunio je Rutherfordov model s dva postulata i uspio
objasniti strukturu elektronskog omotača i procese emisije i apsorpcije svjetlosti.
1. BOHROV POSTULAT : Elektron ne može kružiti po bilo kojim već samo po
određenim kvantiziranim stazama. To su tzv. dopuštene ili stacionarne staze. Gibajući se po
njima elektron se nalazi u stacionarnom stanju: ne gubi energiju zračeći elektromagnetske
valove. Dopuštene su samo one staze na kojima je orbitalni moment količine gibanja
cjelobrojni višekratnik reducirane Planckove konstante.
2.BOHROV POSTULAT : Atom zrači ili apsorbira zračenje samo kad njegov
elektron prelazi iz jedne staze u drugu, iz jednog stacionarnog stanja u drugo.
Prema Bohrovom modelu elektron se može nalaziti u osnovnom i pobuđenom stanju. U
7
osnovnom stanju elektron se nalazi na najmanjoj udaljenosti od jezgra. On ne može pasti
u jezgru ili joj se približiti, jer kada dođe u osnovno stanje ne postoji neko niže stacionarno
stanje u koje bi mogao preći. Stanja kod kojih je n>1 nazivaju se pobuđena stanja. Atom iz
osnovnog u pobuđeno stanje pređe apsorpcijom svjetlosti, a iz pobuđenih stanja u osnovno
emisijom energije putem emisije elektromagnetskog zračenja.
Bohrova teorija je uspjela objasniti stabilnost atoma, emisiju svjetlosti i spektralne serije
vodika, ali nije mogla objasniti građu i emisijske osobine složenijih, više elektronskih atoma.
Bohr je pretpostavio da se elektroni ne mogu kretati oko jezgra bilo kada, već da postoje
točno određene putanje po kojima elektroni obilaze oko jezgra, a pri tome ne gube energiju.
Na prvoj putanji najbližoj jezgri mogu se kretati najviše dva elektrona. Ali ako atom
ima više od dva elektrona onda se ostali kreću na većoj udaljenosti od jezgre. Druga ljuska
može primiti osam elektrona, a ako je i ona ispunjena elektroni se kreću još udaljenijim
ljuskama. Pošto se elektron kreće oko jezgre brzinom koja je slična brzini svjetlosti,
nemoguće je odrediti njegov položaj. Elektronska putanja, tj. atomska orbitala, predstavlja
prostor kojim elektron prolazi kada kruži oko jezgra.
Njemački fizičar Arnold Sommerfeld (1868. – 1951.) dalje je razvijao Bohrove
postulate :
1. Pretpostavio je da se elektroni gibaju po eliptičkim putanjama.
2. Uveo je glavni i orbitalni kvantni broj.
3. Uveo je relativističku promjenu mase elektrona s brzinom.
4. Dao teoriju fine strukture spektralnih crta.
5. Razvio je teoriju prostornog kvantiziranja.
6. Uveo je magnetski kvantni broj.
8
1.6 Louis de Broglie
Iako se činilo da Bohrov model atoma adekvatno objašnjava atomski spektar, ipak je
bilo nekoliko problema s kojima se kemičari i fizičari nisu slagali. Npr. zašto bi elektroni bili
ograničeni na samo određene energetske razine?, zašto u prvoj ljusci mogu biti samo dva
elektrona, a u drugoj ljusci samo osam?, što je toliko posebno u vezi dva i osam? Bilo je očito
da je Bohrovom modelu ipak nešto nedostajalo. Godine 1924. Francuski fizičar Louis de
Broglie predložio je da se elektroni mogu ponašati kao čestice ali i kao valovi, baš kao i
svjetlost. De Broglieva hipoteza uskoro je potvrđena u pokusima. De Brogliea je mučilo još
jedno pitanje: „Ako elektron putuje kao val, možemo li pronaći točan položaj elektrona unutar
vala?“
Njemački fizičar Werner Heisenberg smatrao je da nikad ne možemo znati točan
trenutak i položaj elektrona u atomu, te je smatrao da ne bismo trebali gledati elektrone kako
kruže po pravilnim orbitama oko jezgre.
1.7 Erwin Schrödinger
Schrödinger je 1926. izveo skup jednadžbi ili valnih funkcija vezanih uz elektrone.
Izjavio je da umjesto da su elektroni raspoređeni po ljuskama i energetskim razinama, da
elektroni budu raspoređeni po orbitalama koje su sustavno raspoređene unutar elektronskog
oblaka. Orbitale je definirao kao prostor koji okružuje jezgru, te kao gusti oblak elektrona.
Najgušći dio oblaka je područje gdje je najveća vjerojatnost pronalaženja elektrona, a
područje najmanje gustoće je područje gdje je najmanja vjerojatnost pronalaženja elektrona.
Taj model naziva se Kvantni model atoma. Također je opisao četiri osnovne vrste orbitala, a
to su s, p, d i f – orbitale.
9
Valna funkcija svakog elektrona može se opisati kao skup tri kvantna broja:
1. OSNOVNI BROJ (n) – opisuje razinu energije.
2. AZIMUTNI BROJ (l) – koliko brzo se elektron okreće u svojoj orbiti. To se odnosi na
oblik orbitale.
3. MAGNETSKI (m) – položaj u prostoru.
Kasnije se sugeriralo da dva elektrona ne mogu biti u istom stanju, pa je dodan i četvrti
kvantni broj. Taj broj se odnosi na smjer vrtnje elektrona dok se kreće u svojoj orbitali. Samo
dva elektrona mogu dijeliti jednu orbitalu, jedan koji se vrti u smjeru kazaljke na satu, a drugi
suprotno.
2 IZGLED I VELIČINA ATOMA
Na samom početku proučavanja atoma nedostajala je jedna činjenica. To je sam izgled
atoma. Nisu postojali uređaji koji bi sa točnošću i preciznošću omogućili viđenje atoma.
Međutim, kroz dugi niz godina znanost se razvijala, a sa njom i uređaji odnosno instrumenti
za različite svrhe. Tako danas postoje instrumenti pomoću kojih možemo vidjeti atom.
Kako je omogućen izgled atoma, tako je omogućena i njegova veličina. Smatra se da
promjer atoma iznosi 10-8 centimetara ili 10 -10 metara. Pokušamo li zamisliti da možemo
redati atome jedan do drugog došli bi do zaključka da bi na dužinu od 1 cm mogli poredati
sto miliona atoma. Iz prethodnog možemo saznati da su atomi male čestice, te s pravom reći
da su to najsitnije čestice materije.
Atomima je teško definirati vanjsku granicu tako da se njihove dimenzije obično
opisuju u smislu atomskog radijusa. To je mjera za udaljenost i predstavlja koliko se
elektronski oblak može protegnuti, odnosno raširiti od jezgre. Prijašnji fizičari koji su
10
proučavali atom, zamišljali su atom kao kuglicu, no danas se atom u takvom stanju nalazi
samo kada se nalazi u vakuumu. Kada je atom izložen vanjskim podražajima, kao što je
električno polje, oblik atoma se razlikuje. Njegova deformacija ovisi o orbitalnoj vrsti vanjske
ljuske elektrona. Atomske dimenzije su tisuću puta manje od valne duljine svjetlosti (400-700
nm) tako da se ne može promatrati pomoću optičkog mikroskopa.
3 STRUKTURA ATOMA
Atom je građen od jezgre i elektronskog omotača. U jezgri se nalaze pozitivno
nabijeni protoni (p+) i neutralni neutroni (n0) koje zajedničkim nazivom zovemo nukleoni,
dok se u elektronskom omotaču nalaze negativno nabijeni elektroni (e-). Elektron je najlakša
subatomska čestica. Masa mu je 9,109x10-31 kilograma što je 1/1,840 mase protona stoga nisu
uključeni u izračunavanje atomske mase atoma. Elektron je otkriven 1897. A otkrio ih je
britanski fizičar J.J.Thomson. njegovo otkriće elektrona, koje u početku naziva zrnca, su
odigrala ključnu ulogu u daljnjoj strukturi atoma. Elektroni su vezani za pozitivno nabijenu
jezgru. Elektroni se kreću oko jezgre po svojim putanjama tako da postoje dva elektrona koji
se isto kreću oko jezgre. Neki se vrte u jednom, a neki u drugom smjeru. Neki su čvrsto
vezani i njihove ljuske su sasvim blizu jezgre, dok su ostali labavo vezani i kruže dalje od
jezgra. Kemijsku prirodu jednog atoma određuje broj elektrona u perifernoj ljusci. Atomi
svakog elementa imaju određen broj elektrona. Masa protona iznosi 1,67262x10-27 kilograma.
Kada je broj protona jednak broju elektrona tada kažemo da je atom neutralan. Neutron je
neutralna subatomska čestica, ima najveću masu od ostalih subatomskih čestica, a iznosi
1,67493x10-27 kilograma. Masa atoma se gotovo u cijelosti nalazi u jezgri pa se zato masa
elektrona zanemaruje. Masa jezgre čini 99,95% cijele mase atoma.
11
4 IONI
Ion je atom ili molekula u kojima ukupan broj elektrona nije jednak ukupnom broju
protona, te atomu daje pozitivan ili negativan električni naboj. Ovisno o tome da li je atom
primio ili otpustio proton ili elektron može biti anion ili kation. Ako neutralni atom izgubi
elektron ili dobije proton imat će pozitivan naboj i postat će kation. Ako atom dobije elektron
ili izgubi proton imat će negativan naboj te će postati anion.
5 IZOTOPI
Izotopi [grč. isos- isti, topos- mjesto; upućuje se na činjenicu da su smješteni na istom
mjestu u periodnom sustavu], su atomi istog kemijskog elementa koji imaju isti
broj protona (p+) i elektrona (e-), a različit broj neutrona (n0), zbog čega imaju ista kemijska
svojstva, ali različiti atomski ili nukleonski broj (A), što nije isto što i relativna atomska
masa (Ar). Mogu biti stabilni i nestabilni. Stabilnost, odnosno nestabilnost jezgre je
uvjetovana omjerom protona i neutrona. Ukoliko je omjer optimalan, jezgra je stabilna. Npr.
jezgra s 2 protona i 2 neutrona je stabilna jezgra. Pošto se protoni međusobno odbijaju dodaju
se neutroni za ravnotežu.
Nestabilni izotopi, odnosno radioaktivni izotopi su atomi koji imamu omjer protona i
neutrona veći ili manji od omjera potrebnog za stabilnost. Nestabilni izotopi su teže
stabilnosti, a to se postiže radioaktivnim raspadom (radioaktivnost). Posljedice radioaktivnog
raspada je mijenjanje mase i/ili kemijskih svojstava radionuklida uz istodobno
emitiranje ionizirajućeg zračenja. Svi elementi iznad rednog broja 82 (olovo) su nestabilni jer
odbojnim silama protona više nisu dovoljni neutroni kao ravnoteža. Naime, prevelika je
koncentracija protona na jednom mjestu.
12
Jezgra radionuklida se spontano raspada prelazeći pri tome u neku drugu jezgru.
Prilikom raspada jezgra radionuklida emitira čestice i /ili elektromagnetske zrake kratke valne
duljine. Emitirane čestice i elektromagnetske zrake se jednim imenom zovu ionizirajuće
zračenje. To je pojava radioaktivnosti, a sam proces je transmutacija, tj. spontani prijelaz
jedne jezgre u drugu, što se naziva radioaktivni raspad. Nuklid je atom kemijskog elementa za
koji je točno poznat ne samo redni ili atomski broj Z, već i ukupan broj nukleona (protona i
neutrona) u atomskoj jezgri. U prirodi postoji samo 92 kemijska elementa i još 12 umjetno
proizvedenih, a poznato je oko 3100 različitih nuklida, od kojih je 350 prirodnih i 2750
umjetnih. Većina nuklida je nestabilna (radioaktivna), oko 2800. Pogodna kombinacija
protona i neutrona čini atomsku jezgru stabilnom, čim je drugačije jezgra se nastoji
izbacivanjem nukleona približiti stabilnoj konfiguraciji. Energijske razine u jezgri se
popunjavaju kako bi se dostigla konfiguracije minimalne energije tj. maksimalne stabilnosti.
Neki elementi kao što su Na (natrij), Be (berilij), F (fluor) i Al (aluminij) imaju samo jedan
stabilan izotop. Takve elemente nazivamo čisti elementi.
6 ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA OMOTAČA
Elektroni zbog svojeg negativnog naboja kruže oko jezgre atoma, ali radi povoljnijeg
energetskog rasporeda kruže u slojevima ili ljuskama. Za sada postoji 7 energetskih ljusaka u
koje se elektroni mogu rasporediti. Polazeći od jezgre označavamo ih slovima: K, L, M, N, O,
P, Q. Elektroni K ljuske su najbliži jezgri, te su stoga najsiromašniji su energijom. Elektroni L
ljuske su nešto bogatiji energijom, a kako se odmiču od jezgra energija se povećava. Ljuska K
ima samo 2 elektrona, a dalje idu po formuli 2n2 (gdje je n broj ljuske). Tako L ljuska ima 8
e-, M ljuska 18 e-, N ljuska 32 e-, O ljuska 50 e-, P ljuska 72 e- a (posljednja) energetska ljuska
Q može primiti čak 98 e-.
13
No nemaju svi elektroni jednaku energiju, pa čak ni oni u istoj ljusci. Ljuske su se
prema energetskoj povoljnosti podijelile na podljuske ili orbitale. Svaka energetska ljuska ima
određen broj orbitala, a postoje različite orbitale s različitim kapacitetom elektrona. Postojeće
orbitale su s orbitala (2 elektrona), p orbitala (6 elektrona), d orbitala (10 elektrona)
i f orbitala (14 elektrona). Ostale orbitale (g, h, i, su teoretske, ne koriste se kod
otkrivenih kemijskih elemenata pa zato s njima ne računamo).
Kod popunjavanja jedne ljuske po orbitalama (podljuskama) koristi se tzv. Hundovo
pravilo: Istovrsne orbitale uvijek se popunjavaju tako da se prvo popune elektronima istog
spina jer je takvo stanje energetski najpovoljnije. s – orbitala je sferno simetrična i prostorno
neusmjerena, dok su p orbitale prostorno orijentirane u prostoru.
Usvojeno je da se orbitale označavaju kućicama , a elektroni strelicama ↑↓. Jedna strelica u
kućici ↑ znači da orbitala sadrži jedan ne sparen elektron, a dvije strelice u kućici ↑↓ znače da
se u orbitali nalaze dva sparena elektrona. Unutar istovrsnih orbitala elektroni su smješteni
tako da je broj elektrona sa paralelnim spinom maksimalan.
7 KARAKTERISTIKE ATOMA
7.1 Atomski broj
Atomski broj, također poznat pod nazivom protonski broj, je broj protona u jezgri
atoma. Označava se brojem Z. atomski broj je također jednak broju elektrona u elektronskom
omotaču.
Npr. Atomi vodika imaju jedan proton u jezgru i jedan elektron u omotaču. Zato vodik
ima atomski broj 1.
14
7.2 Relativna atomska masa
Dugo se nije znala vrijednost mase atoma, pa je za jedinicu bila uzeta masa atoma
vodika (H) i prema njoj, uspoređivanjem, bile su izvedene relativne atomske mase drugih
elemenata. Uzimalo se da atomska masa predstavlja broj koji pokazuje koliko je puta atom
nekog elementa teži od vodika koji je lakši. Na osnovu mjerenja i izračunavanja danas je
poznato da su mase pojedinačnih atoma veoma male. Masa atoma vodika (H) iznosi
1,674x10-27 kilograma . Zbog nepraktičnosti rada sa stvarnim masama koristimo se relativnim
atomskim masama (Ar). Kao standard danas se uzima 1/12 masa izotopa ugljika (C) i
nazivamo je unificirana atomska jedinica mase (u).
7.3 Relativna molekularna masa
Relativna molekularna masa (Mr) neke tvari jest omjer prosječne mase formulske
jedinke i 1/12 mase atoma nuklida 12C, odnosno relativna molekularna masa jednaka je zbroju
relativnih atomskih masa koje čine formulsku jedinku.
7.4 Maseni broj
Maseni broj (A), koji se još naziva atomski maseni broj ili nukleonski broj, je ukupan
broj protona i neutrona u atomskoj jezgri. Maseni broj je različit za pojedini izotop kemijskog
elementa. Maseni broj izračunava se po formuli A = N+Z, gdje je A maseni broj, Z atomski
broj ili broj protona i N broj protona. Najčešći izotop ugljika je ugljik – 12 , a piše se kao
126C. U ovom primjeru je atomski broj 6 (što znači da u jezgri ima 6 protona), a maseni broj
12 (što znači da je prisutno i 6 neutrona).
15
8 ELEKTRONEGATIVNOST
Elektronegativnost je sposobnost nekog elementa da oduzme elektrone atomu nekog
drugog elementa sa kojim se kemijski veže. Ova mjera dolazi do izražaja u kovalentnim
vezama u kojima uvijek postoji atom koji jače privlači elektrone (i ima veću
elektronegativnost zbog toga) od onog drugog (zbog toga što ima manju elektronegativnost).
Elektronegativnost raste sa lijeva na desno i odozdo prema gore u periodnom sustavu
elemenata. Elektronegativnost nije osobina samog atoma, to je više osobina atoma unutar
molekule. Slična osobina slobodnog atoma je njegov afinitet prema elektronu. Za očekivati je
da je elektronegativnost svakog atoma različita u zavisnosti od njegovog kemijskog
okruženja, međutim uglavnom se pokazalo da se dobivaju slične vrijednosti bez obzira na
situaciju u kojoj se atom nalazi.
Linus Pauling (1901-1994) je odredio skalu elektronegativnosti koja se najčešće
upotrebljava. Najelektronegativnijem elementu fluoru dao je koeficijent elektronegativnosti
- 4, dok najmanji koeficijent je dobio element cezij - 0.7. Elektronegativnost ostalih elemenata
kreće se između 0.7 i 4.0. Još je bitno spomenuti da se na temelju razlika elektronegativnosti
elemenata, tj. atoma koji ulaze u sastav nekog spoja, može odrediti priroda veze među tim
atomima. Prema Linusu Paulingu, razlika elektronegativnosti manja od 1.9 ukazuje na veći
kovalentni karakter veze, dok razlika veća od 1.9 ukazuje na veći ionski karakter veze. Uz
njega neke od poznatijih skala su još i Mullikenova skala elektronegativnosti i Allred –
Rochowa metoda elektronegativnosti.
16
9 RADIOAKTIVNOST
Godinu dana nakon otkrića rendgenskih zraka, tj. 1896. francuski fizičar Becquerel
zapazio je da uranovi minerali i soli urana imaju sposobnost da emitiraju nevidljive zrake
prodorne moći. Te zrake mogle su kroz crni papir i razne zaklone od metala i tankog stakla
djelovati na fotografsku ploču. Ali, dvije godine poslije Becquerelovog otkrića Marie Curie u
Francuskoj i Schmidt u Njemačkoj otkrili su da i metal torij također zrači. Na prijedlog Marie
Curie ovo zračenje je nazvano radioaktivnost prema latinskim riječima radius (zrak), i
activitas (djelatnost). Elemente koji emitiraju Becquerelove zrake nazivamo radioaktivnim
elementima.
Tako su Marie i njen muž Pierre 1898. godine pristupili daljnjem analiziranju uranovih
ruda. Pri tom istraživanju zapazili su veoma važnu činjenicu, da je radioaktivnost uranove
rude veća od radioaktivnosti čistog urana. Pretpostavili su da se u rudi nalazi nepoznati
radioaktivni element, aktivniji od urana. I zaista, 1898. godine objavili su da su otkrili novi
kemijski element kojem su dali ime polonij (Po). A nekoliko godina kasnije otkrili su i radij
(Ra), također radioaktivni element. Ovi radioaktivni elementi nemaju nijedan stabilni element
tj., svi njihovi izotopi su radioaktivni.
17
LITERATURA
I. www.hr.wikipedia.org
II. Born, Max: Atomic Physics, Dover Publications, New York, 2000.
III. Paar, Vladimir: Fizika 4, Školska knjiga, Zagreb, 2006.
IV. Ponomarev, Leonid I.: Kvantna kocka, Školska knjiga, Zagreb, 1995.
V. Supek, Ivan: Povijest fizike, Školska knjiga, Zagreb, 2009.
VI. Supek, Ivan: Put u mikrokosmom (Razvoj moderne fizike), Tehnička knjiga,
Zagreb, 1962.
18