I Liceum Ogólnokształcące w Rzeszowie
im. ks. Stanisława Konarskiego
Materiały wewnątrzszkolne – wszystkie prawa zastrzeżone || autorzy: Aleksandra Kopacz i Agnieszka Ciąpała || Strona 1 z 4
Budowa materii
Świat składa się z atomów, różniących się masą, rozmiarami i innymi cechami. Każdy atom
ma kształt kuli o r ≈10
ି
m (czyli 0,1 nm = 100 pm).
Największy atom to FRANS, zaś najmniejszy atom to WODÓR (promień około 8x większy
od promienia atomu wodoru).
ATOM
J
ądro
Jądro atomowe składa się z protonów i neutronów. Proton ma jeden ładunek dodatni.
Neutron
jest elektrycznie obojętny – ładunek „0”.
Jądro atomowe jest bardzo małe (ok. 100 000x mniejsze od całego atomu ale bardzo ciężkie
– jego masa to 99,9% masy całego atomu).
Elektron
to cząstka elementarna o ładunku ujemnym (-), gdzie wartość tego ładunku wynosi
ok. 1,6 ∗ 10
ିଵଽ
C (kulomba).
Elektrony krążą bardzo szybko w niemal pustej przestrzeni wokół jądra w postaci chmury
elektronowej.
Elektron nazywany jest ładunkiem elementarnym. Wartość ładunku elektronu przyjęto
umownie jako (-1).
Jądro atomowe ma tyle ładunków dodatnich ile ujemnych. Dzięki temu atom jest elektrycznie
obojętny.
Między jądrem a elektronami działają siły przyciągania elektrostatycznego. Z kolei elektrony
odpychają się od siebie. Oprócz tego działają na nie inne siły. W wyniku działania tych
różnych sił atom jest trwały. Elektrony nie spadają na jądro, ani nie uciekają od niego na
zawsze.
Atom (w stanie podstawowym) jest elektrycznie obojętny
Np. atom tlenu posiada 8 elektronów i 8 protonów.
I Liceum Ogólnokształcące w Rzeszowie
im. ks. Stanisława Konarskiego
Materiały wewnątrzszkolne – wszystkie prawa zastrzeżone || autorzy: Aleksandra Kopacz i Agnieszka Ciąpała || Strona 2 z 4
Informacje o każdym atomie można odczytać z układu okresowego.
E
Z
np. Ca
20
Z – liczba atomowa = liczba protonów w j
ądrze = ładunek elektryczny jądra = liczba
elektronów
E – dowolny pierwiastek
Liczba atomowa Z jest niepowtarzalną cechą charakterystyczną dla każdego pierwiastka.
Pierwiastki w układzie okresowym są uporządkowane wg rosnącej liczy atomowej.
W miarę wzrostu liczby protonów jądra są coraz mniej trwałe i potrzeba coraz to większej
liczby neutronów. W pewnym momencie neutrony nie są już w stanie ustabilizować układu i
dlatego wszystkie jądra o Z>82 są już nietrwałe (żyją jeszcze miliony lat ale rozpadają się),
np. rad, tor czy uran występują jeszcze w przyrodzie , ale pierwiastków o Z>92
(transuranowców) nie ma już na Ziemi (są w gwiazdach).
Liczna neutronów jest zazwyczaj nieco większa od liczby protonów. W odróżnieniu od liczby
protonów, która jest taka sama we wszystkich atomach danego pierwiastka, liczba neutronów
może się nieco różnić.
Odmiany tego samego pierwiastka ró
żniące się liczbą neutronów nazywamy
IZOTOPAMI.
Izotopy mają takie same właściwości chemiczne ale nieco inne właściwości fizyczne (różnią
się gęstością, temp. topnienia, temp. wrzenia itp.).
Wynika to z tego, ze o właściwościach chemicznych decydują elektrony, a o właściwościach
fizycznych jądro + elektrony.
Protony + neutrony = nukleony
Liczba nukleonów w jadrze nazywana jest liczbą masową i to właśnie ona charakteryzuje
poszczególne izotopy.
E
A
Z
A- liczba masowa
I Liceum Ogólnokształcące w Rzeszowie
im. ks. Stanisława Konarskiego
Materiały wewnątrzszkolne – wszystkie prawa zastrzeżone || autorzy: Aleksandra Kopacz i Agnieszka Ciąpała || Strona 3 z 4
Ten sam pierwiastek może mieć różne izotopy, których atomy różnią się liczbą neutronów
w jądrze. Niektóre z tych izotopów są trwałe, pozostałe ulegają różnym przemianom,
polegającym na powstaniu nowych atomów zawierających inną liczbę cząstek elementarnych
w jądrze – są źródłami promieniowania.
WODÓR I JEGO IZOTOPY
H
1
1
prot
H
2
1
deuter
H
3
1
tryt
Prot i deuter to izotopy trwałe.
Deuter nazywany jest wodorem ciężkim.
Tryt jest to najcięższy izotop wodoru, nietrwały.
Na 100 atomów wodoru (protu) przypada zaledwie 0.016 atomu deuteru, tryt zaś występuje
w znikomych ilościach.
Atomy prawie wszystkich pierwiastków tworzą izotopy. Atomów „czystych”,
nieizotopowych jest 22 (np. fluor, sód, glin, fosfor, jod).
Je
żeli pierwiastek występuje w przyrodzie w postaci zbioru atomów tylko jednego
rodzaju – czyli nie ma odmian izotopowych nazywany jest NUKLIDEM.
Stąd też każdym izotop jest nuklidem, ale nie każdy nuklid jest izotopem.
Jeżeli pierwiastek nie ma izotopów to jego masa atomowa jest również masą jego atomu. Tak
też np. fluor ma Z=19 stąd jego masa atomowa wynosi 19u.
W przypadku pierwiastków posiadających izotopy masa atomowa nie jest masą żadnego
z izotopów, lecz jest masą średnią, uwzględniającą zawartości procentowe izotopów
w naturalnej (występującej w przyrodzie) mieszaninie. Jest to tzw. średnia ważona.
Odkrycie izotopów w XX w. przyczyniło się do ścisłego określenia słowa „pierwiastek”
(Soddy w 1910r.).
PIERWIASTEK CHEMICZNY–
jest to zbiór atomów o tej samej liczbie protonów
w jądrze.
Poza izotopami występują jeszcze w przyrodzie izobary i izotony.
IZOBARY –
atomy różnych pierwiastków o takich samych liczbach masowych A.
K
40
19
Ca
40
20
Ar
40
18
I Liceum Ogólnokształcące w Rzeszowie
im. ks. Stanisława Konarskiego
Materiały wewnątrzszkolne – wszystkie prawa zastrzeżone || autorzy: Aleksandra Kopacz i Agnieszka Ciąpała || Strona 4 z 4
IZOTONY –
atomy różnych pierwiastków o tej samej liczbie neutronów.
T
n
p
3
1
)
2
1
(
+
He
n
p
4
2
)
2
2
(
+
ŚREDNIA WAŻONA MAS – przykład
Cl
35
17
A=34,968u
75,53% procent występowania w przyrodzie
Cl
37
17
A= 36,956u
24,47% procent występowania w przyrodzie
A – masy izotopowe
Średnia ważona
A=
,∗
,
% ,
∗
, %
%
35,454