Jaderná energie I - atom

atom, molekula, prvek, sloučenina, kladný a záporný iont, částice atomu, nuklid, izotop, ionizace

 


A. Výklad

1. Atom a molekula

Věci kolem nás jsou složeny z látek, látka z molekul, molekuly z atomů.

látky složené

sloučeniny

 

nejmenší částicí je

molekula

látky jednoduché

prvky

atom

Prvek  - látka, ve které všechny atomy mají stejný počet protonů. V přírodě existuje 92 prvků, jejichž atomy obsahují 1 - 92 protonů. Kromě toho lze s použitím přístrojů, tzv. urychlovačů částic, vyrobit ještě několik dalších prvků s vyšším protonovým číslem.

Sloučenina - je látka vytvořená kombinací dvou či více prvků. Sloučeniny mají vlastnosti, které jsou zcela odlišné od prvků, ze kterých vznikají (Například  z prvků sodíku a chlóru je složen chlorid sodný, který známe jako obyčejnou sůl. Chlór je přitom jedovatý dusivý plyn a sodík je vysoce reaktivní kov, který při styku s vodou taje a je extrémně horký).

Atomy se mohou slučovat a vytvářet molekuly

téhož prvku

O + O = O2

 

sloučeniny

2H2 + O2 = 2H2O

Molekula je částice složená z atomů nebo iontů. Je  buď elektricky neutrální nebo má kladný či záporný náboj. Podle polarity náboje mluvíme o molekulových kationtech nebo molekulových aniontech.

Jednotlivé části molekuly drží pohromadě síly, které nazýváme chemické vazby.  Různý způsob uspořádání a vzájemného silového působení základních částic v tělesech  určuje jejich různé vlastnosti.

Atom (z řeckého átomos – nedělitelný) je základní částice běžné hmoty, částice, kterou už chemickými prostředky dále nelze dělit. Atom se skládá z atomového jádra obsahujícího protony a neutrony a obalu obsahujícího elektrony.

Atomy nejsou vidět prostým okem ani nejsilnějším mikroskopem, a proto ještě před sto lety dokonce i někteří fyzikové pochybovali o tom, zda atomy vůbec existují. Pomocí moderní zobrazovací techniky, speciálních elektronových mikroskopů se však už podařilo atomy vyfotografovat a změřit.

 

atomy lithia zobrazené elektronovým mikroskopem

 

2. Co víme o atomech?

  • atomy jsou částice velmi malých rozměrů, asi 0,000 000 000 1 m, na úsečku délky 1 cm by se jich za sebou stěsnalo sto milionů

  • veškerá hmota atomu je soustředěna v nepatrném prostoru ve středu atomu, atomové jádro představuje 99.9% hmotnosti atomu

  • rozměr atomového jádra je asi sto tisíckrát menší než rozměr celého atomu

  • protony a elektrony mají náboj stejné velikosti, ale protony jsou 1 800krát t잚í než elektrony

  • celková hmotnost atomu je ale nejméně 2krát větší než celková hmotnost jeho protonů a elektronů, v jádře jsou totiž ještě další částice - neutrony, které mají ještě nepatrně větší hmotnost než protony

 

Samotný atom je složen z atomového obalu a atomového jádra.

atomové jádro atomový obal

nukleony

elektron
proton neutron

3. Ionizace

Odloučením jednoho nebo více elektronů z atomového obalu nebo naopak jejich přijetím do atomového obalu vznikají ionty. K odloučení či přijmutí částic dochází při vzájemných srážkách za vyšší teploty (pohybovou energii částic můžeme zvýšit např. třením, zahřátím tělesa plamenem, působit ultrafialovým zářením).

kladné ionty

 

záporné ionty

kationty

 

anionty

 

 

 

 

kladně nabité ionty vznikají odloučením  elektronů z atomového obalu

záporně nabité ionty vznikají přijmutím volných elektronů do atomového obalu

kationty vznikají většinou  z elektropozitivních prvků, například sodíku, vápníku nebo železa

 

anionty vznikají většinou  z elektronegativních prvků, například kyslíku, síry nebo chloru

 

IONIZACE

proces, při němž atomový obal neutrálního atomu ztrácí nebo přijímá volné elektrony a stává se iontem

 

4. Jádro atomu

Jádro atomu se skládá z nukleonů, těmi jsou neutrony a kladně nabité protony. Kolem jádra - v elektronovém obalu - se v každém atomu vyskytuje přesný počet elektronů, který je stejný jako počet protonů v jádře. Dojde-li k odtržení nebo přidání elektronu, stává se z atomu iont.

 

Různé atomy se liší počtem jednotlivých částic. Atomy různých prvků se liší svým protonovým číslem, atomy jednoho prvku se mohou lišit  nukleonovým číslem.

protonové číslo Z vyjadřuje počet protonů v jádře    (např. atom se 6 protony je atomem uhlíku)
nukleonové číslo A vyjadřuje počet nukleonů v jádře  (tzn. počet protonů a neutronů)

 

čísla A a Z najdeme v periodocké tabulce prvků: A X
  Z

 

nuklid látka složená z atomů, které mají stejná protonová (Z) i nukleonová čísla (A)

izotop látka složená z atomů, které mají stejná protonová (Z) , ale různá nukleonová čísla (A)

 

Počet protonů v jádře je pro lehké prvky zhruba roven počtu neutronů. S rostoucím protonovým číslem roste počet neutronů rychleji než protonů. Například uran se v přírodě vyskytuje jako prvek, jež má 92 protonů a 146 neutronů. Jádra, která mají podstatně více neutronů nebo protonů, jsou nestabilní a rozpadají se.

 

Atomy téhož prvku mohou náležet několika různým nuklidům, které všechny budou mít totéž protonové číslo, ale budou se lišit nukleonovým číslem, tedy počtem neutronů v jádře, a hmotností.

Například nuklid uhlíku má 6 elektronů, 6 protonů a 6 neutronů. Atomy nuklidu  mají 6 elektronů, 6 protonů, ale 8 neutronů. Uhlík 12 a uhlík 14 jsou dva různé izotopy.

 

Všechny izotopy daného prvku mají stejné chemické vlastnosti, ale odlišují se některými fyzikálními  vlastnostmi (například teplotou tání či varu).

 

 

obr. modelová představa o atomech izotopů vodíku a uhlíku

 
B. Důležité pojmy:

atom, molekula, prvek, sloučenina, kladný a záporný iont, částice atomu, nuklid, izotop, ionizace

 

C. Literatura:
  • Fyzika pro 8. ročník základní školy, SPN, Praha 1983

  • Fyzika pro 9. ročník základní školy, SPN, Praha 1983
 
D. Zkušební test:

 

 

Tady si vyzkoušej, zda jsi již danou problematiku zvládl!

1.

 Které částice obíhá kolem atomového jádra?________ .

A) neutron C) proton
B) elektron D) ion

2.

Co vyjadřuje protonové číslo?
A) počet elektronů C) počet protonů i neutronů
B) počet protonů D) počet nukleonů

3.

Látka, jejíž atomy mají stejný počet protonů se nazývá_________ .
A) prvek C) sloučenina
B) směs D) molekula

4.

Nuklid je
A)  iont C) látka složená z atomů, které mají stejná protonová (Z) i nukleonová čísla (A)
B) atom bez nukleonů D) neutron, který získal kladný náboj

5.

Jak se nazývá izotop vodíku 2H?
A) deuterium C) tritium
B) nonium D) deutrium