Структура атомаМилушка Пршић

професор хемије-мастер

Структура атома

Од најранијих дана цивилизације људи су покушали упознати свет који их окружује...Разматрање питања структуре материје први пут помиње се у списима старогрчких филозофа у V веку пре нове ере...

Да прошетамо кроз историју....

460 године пре нове ере Демокрит развија идеју атомаСвака материја састоји се од сићушних, недељивих честица-атома

грчки άτομον (атомон) - недељив)

Демокрит - између 470 и 380 године пре нове ере

Да прошетамо кроз историју....

Филозоф Епикур је такође сматрао да се материја састоји од невидљивих делића који се крећу кроз простор, а њиховим спајањем настаје материја

Делићи се не крећу по одређеној путањи већ у свим смеровима

Епикур - између 341 и 270 године пре нове ере

18 и 19 век....

Грчки филозофи су сматрали да је атом у облику лопте-најситнија, недељива честица...

1830. године, енглески хемичар John Dalton први уводи атомску хипотезу о саставу материје, како би објаснио емпиријске законе хемијских реакција

атом

John Dalton

Далтонова атомска теорија

На основу многобројних експеримената Далтон закључује следеће:

1. Свака супстнца изграђена је од врло малих честица-атома

2. Атоми различитих елемената имају различите масе и особине по којима се међусобно разликују

3. Током хемијских реакција атоми се не цепају и не настају, већ се међусобно сједињују у односу малих целих бројева

John Dalton

симболи елемената и начин њиховог спајања по Daltonu

John Dalton

Развој теорије о структури атома

Демокрит (400 година пне)Далтон (1830. година)Томсонов модел атома (1906 година)Радерфорд-Боров модел атома (1913. година)Квантно-механички модел атома (1924. година)

Откриће електрона1898. Јоseph John Thompson открио је електронТоком истраживања свосјтва катодних зрака приметио је да долази до њиховог скретања у електричном и магнетном пољу

J.J Thompson

откриће елктрона

J.J Thompson

Thompson-ов модел атома1906. године Ј.J.

Thompson поставља нови модел атома“Атом је сфера чија је целокупна запремина позитивно наелектрисана. Унутар те сфере налазе се негативно наелектрисане честице-електрони, врло малих димензија распоређени “као шљиве у пудингу”

Thompson-ов модел атома

J.J Thompson

Радерфордов експеримент-откриће језгра

1911. Ernest Rutherford је са сарадницима на основу експеримента бомбардовања фолије злата са α честицама поставио нови модел атома

Ernest Rutherford

фолија злата

језгра хелијума

језг. хелијума

Rutherford-ов експеримент

Експеримент је показао:

1. највећи број α честица несметано пролази кроз фолију

2. мали број α честица се одбија и враћа у супротном смеру

3. мали број α честица скреће са своје путање

На основу експеримента Rutherford закључује:

1. у атому се налази велики празан простор

2. у атому се налази позитивно наелектрисање

3. у атому се налази негативно наелектрисање

Rutherford-ов експеримент омогућио је постављање сложенијег модела атома који претпоставња постојање централног језгра атомаЦелокупно позитивно наелектрисање сконцентрисано је у језгру атомаЕлектрони се крећу око језгра

Rutherford-ов модел атома

однос пречника атома и језгра атома

Недостаци Rutherford-овог модела атома

Rutherford-ов модел атома није могао да објасни стабилност атома и линијски карактер спектара, јер према класичној физици, убрзано кретање електрона око језгра значи и сталну емисију енергије у облику електромагнетних таласа (континуални спектар) и стално смањење радијуса путање

Bohr-ов модел атома1913. Niеls Bohr

поставља један од најзначајних модела атома-планетарни моделПрема овом моделу, електрони круже око језгра по одређеним путањама, као планете око СунцаМодел атома базира се на два постулата:

Niels Bohr

Борови постулати:I Боров постулат:

Електрони се око језгра крећу по ткз.допуштеним путањама-орбитама слично као што се планете крећу око Сунца и при томе нити апсорбује нити емитује енергију. У нормалном (основном, стационарном) стању атома, електрони се крећу по путањама које су најближе језгру.

II Боров постулат:

Довођењем атому енергије споља, помоћу пламена или електричног лука, долази до преласка електрона на прву вишу допуштену путању, тј.електрон прелази на виши енергетски ниво. Атом из основног прелази у побуђено (екссцитовано) стање. Враћање електрона на полазну путању праћено је издвајањем кванта светлосне енргије

Bohr-ов aтом

електрони у орбитама

језгро

Bohr-ов модел атома

Боров модел атома показао је да: закони класичне физике не могу се применити на честице атомских и субатомских димезијаенергија се емитује при преласку из једног стања атома у другоенергија је квантиранаМеђутим, могао је да се примени сaмо на атом водоника

атом водоника

Таласно-механички модел атома

1924. године Louis de Broglie поставља смелу хипотезу: електрон има таласна својства!

Louis de Broglie

Таласно-механички модел атома

1925-1926. поставља се таласно-механички модел атома заснован на дуалистичкој природи електрона (има честична и таласна својства) заснован на раду три научника, који су, независно један од другог, дали своје описе атомских спектара:Erwin Schrodinger-физичар из БечаPaul A.M. Dirac-енглески физичарWerner Heisenberg-немачки физичар

De Brogli-ев талас

Shrödinger-ова једначина

1927. године Shrödinger је поставио диференццијалну једначину другог реда којом је повезао корпускуларне и таласне особине електронаМногобројне таласне функције Ψ задовољавају једначину и носе назив орбитале по аналогији са орбитама раније планетарне теоријео структури атома

Erwin Shrödinger

Paul Adrien Maurice DiracТаласне функције Ψ,које описују орбитале окарактерисане су помоћу вредности три квантна броја (n, l, m)1928. Dirac је указао да стварну таласну функцију Ψ карактеришу сва четири квантна броја, па зато при решавању Shrödinger-ове таласне једначине, према томе, треба узети у обзир и спински квантни број (ms)

Paul A.M. Dirac

Werner HeisenbergHeisenberg је, 1927. године. на основу de Brogli-еве хипотезе, поставио свој принцип неодређености по коме једној субатомској честици (на пример, електрону) није могуће тачно одредити њен положај и њену енергију.

Werner Heisenberg

ОрбиталаПрема таласно-механичком моделу атома, орбитала представља простор око језгра у коме је највећа вероватноћа налажења електрона

Облици атомских орбитала

Зависе од вредности споредног или азимуталног квантног броја (l)Електрон се, према томе, замишља као расплинути облак негативног наелетрисања (“облак вероватноће”) различите густине који захвата већи или мањи простор у коме се може констатовати његово присуство

s-орбитале

p-орбитале

d-орбитале

f-орбитале

Откриће неутрона1932. године Sir James Chadwick пронашао је неутрон Sir James Chadwick

Из свега до сада реченог...

Закључујемо:Атом је сложена честица која се састоји из:Позитивно наелекстрисаног језгра које садржи позитивно наелектрисане честице-протоне и неутралне честице-неутронеЕлектронског омотача који садржи негативно наелектрисање (негативно наелектрисане честице-електроне)

језгро

електрон

електронски омотач неутрон

протон

И на крају, савремена достигнућа...

http://www.tportal.hr/vijesti/svijet/83076/Prvi-put-snimljena-struktura-atoma.htmlPrvi put snimljena struktura atoma - tportal.hr /vijesti/