Historyczny rys rozwoju pojęcia- budowa materii atomu

Historia atomu od

starożytności do

dzisiaj

Ogień jest "kłujący", więc wg

starożytnych Greków atom

ognia był kanciasty, z

ostrymi rogami, zatem

musiał mieć kształt

czworościanu foremnego...

Od najdawniejszych czasów zadawano

sobie pytanie, czym jest materia, jaka

posiada budowę i co stanowi jej skład.

Greccy filozofowie przyrody pierwsi

stworzyli podwaliny do teoretycznego

ujęcia faktów. Oni pierwsi wysunęli

koncepcję tzw. pramaterii, czyli

pierwiastka, elementu, żywiołu, z którego

powstał istniejący świat.

Tales z Miletu (ok.620 - ok.540 p.n.e.)

dowodził, że tym pierwiastkiem

pierwotnym jest woda, Heraklit z Efezu

(ok.540 - ok.480 p.n.e.) upatrywał go w

ogniu, zaś Anaksymenes z Miletu (ok.585

- ok.525 p.n.e.)- w powietrzu

Natomiast Leukippos i jego

uczeń Demokryt głosili

teorię atomową. Leukippos

urodził się przypuszczalnie w
Milecie ok.480 r.p.n.e. Osiadł

w południowej Tracji, gdzie

założył szkołę filozoficzną.

Był nauczycielem Demokryta.

Demokryt pochodził z Abdery

i tam umarł w późnej starości

(ok.460 - ok.370 p.n.e.).

Stworzyli najpełniej

rozbudowany system

materialistyczny

starożytności.

Demokryt przyznał atomom dwie cechy

wielkość i kształt, inny filozof, Epikur przypisał

im jeszcze trzecią, ciężar. Przeciwnikiem

Demokryta był Platon, filozof grecki, który

chciał spalić pisma Demokryta. Empedokles

nauczał o tzw. żywiołach, elementach,

pierwiastkach, stanowiących według niego tzw.

"korzenie wszechrzeczy".

Do żywiołów tych zaliczał: ziemię, wodę,

powietrze i ogień, które reprezentowały

cztery stany skupienia materii: stały, ciekły,

gazowy i "ognisty". Pogląd Arystotelesa filozofa

ze Stagiry żywioł "ziemia" był synonimem nie

tylko zwykłej ziemi, lecz określał stan materii:

"ziemię" czyli drewno, kamień, tlenek metalu.

"Woda" oznaczała stan ciekły. Określano różne

gatunki wód, kwasy, roztwory. "Powietrze" było

nazwą dla gazów, par i ciał lotnych.

W okresie Odrodzenia pod wpływem

Teofrastusa Paracelsusa (1493 - 1541)

pogląd arabskiego alchemika, że

podstawowymi pierwiastkami, z których

składają się metale, takie jak złoto, srebro,

miedź, ołów, cyna i żelazo, jest rtęć i siarka

przekształcił się w teorię trzech

pierwiastków, zwanych po łacinie "tria

prima"

Giordano Bruno, jeszcze w

minionym wieku zastanawiał się nad

rzeczywistym istnieniem

przyrodniczych, czyli fizycznych

"minima", tj. najmniejszych drobin

.Pierwszy, który wprowadził ja do

eksperymentalnej chemii, był Holender

Daniel Sennert (1572 - 1637), później

Joachim Jung, (1578 - 1665), Pierre

Gassendi (1592 - 1655) i Robert Boyle

(1627 - 1691). Filozof Pierre Gassendi

swój kult nauk empirycznych

manifestował w wyniesieniu dyscyplin

przyrodniczych ponad spekulatywne.

Uważał świat fizyczny jako zbiór atomów

poruszających się w próżni i rządzonych

prawami mechaniki.

Izaak Newton (1642 - 1727) traktował atomy

jako materialne punkty umieszczone w

przestrzeni i podlegające grawitacji oraz, że

przypisywał im określone masy. Przedstawione

odkrycia i konstatacje naukowe spowodowały, że

na przełomie XVIII i XIX wieku chemia odrzuciła

cały sofistyczny i spekulatywny balast i

przekształciła się w naukę ścisłą.

Nową teorię atomistyczną w początkach XIX w.

Był John Dalton angielski fizyk który opublikował

cztery założenia dotyczące istnienia i

właściwości atomów:

- każda substancja zbudowana jest z trwałych i

niepodzielnych cząsteczek,

-Atomy tak jak i pierwiastki które reprezentują

są niezniszczalne i zachowują swoją

identyczność we wszystkich przemianach

chemicznych,

-Istnieje tyle różnych atomów ile jest

pierwiastków chemicznych,

-Pierwiastki łączą się w związki chemiczne

zawsze w najprostszy możliwy sposób tworząc

połączenie AB

Teoria t miała duży wpływ na innych uczonych.

W latach dwudziestych XX w poznano szczegóły

budowy powłok elektronowych: okazało się że

dzielą się one na podpowłoki i orbitale.

Jednocześnie na podstawie badań

promieniowania wysyłanego przez ogrzany do

wysokiej temp Niels Bohr stworzył w 1913 r

kwantową teorię budowy powłok elektronowych.

W tym samym czasie Frederick Soddy odkrył

izotopy a w 1914 Henry Moseley podał

nowoczesną koncepcję liczby atomowej jako

ilości protonów w jądrze danego pierwiastka.

W 1932 roku odkryto neutron co spowodowało

szybki rozwój fizyki doprowadził do odkrycia

wielu nowych cząstek. Znamy ich obecnie kilka

tysięcy. Większość z nich to cząstki nietrwałe -

ulegają one rozpadowi na inne cząstki.

Atom każdego pierwiastka składa się z jądra

oraz krążących wokół niego elektrycznie

ujemnych elektronów odpowiadających ilości

protonów w jądrze. Jądro atomu składa się z

dodatnio naładowanych protonów i obojętnych

elektrycznie neutronów, nazywanych wspólnie

nukleonami.

Prawdziwe atomy w pierwszym spojrzeniu

można uważać za kulki. Jednak nie są to idealne

twarde kulki, a raczej dość elastyczne „okrągłe

baloniki”. Pod wpływem oddziaływań z zewnątrz

atomy mogą się rozciągać, odkształcać, lub

zmieniać inne swoje właściwości (np.

elektryczne, magnetyczne). Atomy wyraźnie

reagują na działania skierowane wobec nich

przez siły zewnętrzne.

Atomy mają bardzo małe rozmiary – przeciętnie
jest to około jednej dziesięciomiliardowej metra

(tę jednostkę nazywa się często „angstremem” i

oznacza literą A z kółeczkiem na górze - Å).

Na rysunku przedstawione są
rozmiary atomów wodoru i
radonu w tej samej skali
(powiększenie wynosi ok. 100
milionów razy)

Atomy są niezwykle lekkie. Jest to oczywiste, skoro w
byle okruszku jest ich miliardy miliardów. Dlatego
masy atomów najczęściej wyraża się nie w gramach
czy kilogramach. W tych jednostkach masa
pojedynczych atomów byłyby bardzo małymi
ułamkami.

Wzorcem masy atomowej, jest
1/12 masy atomu izotopu węgla
C

1 u (ajm, jma) = 10

-3

kg∙mol

= 1,6605402∙10

-27

IZOTOPY

Atomy tego samego pierwiastka występują w

kilku odmianach zwanych izotopami. Wszystkie

izotopy tego samego pierwiastka (np. wszystkie

izotopy tlenu) mają identyczną liczbą protonów

w jądrze, ale różnią się "dodatkiem" neutronów.

Izotopy tego samego pierwiastka nie różnią się

(prawie, bo minimalne różnice się zdarzają)

właściwościami chemicznymi i fizycznymi.

Wyjątkiem od tej reguły jest jedna cecha -

promieniotwórczość. Z zasady duża część

izotopów jest promieniotwórcza, co oznacza, że

izotopy te mają tendencję do samorzutnego

rozpadania się i emitowania przy tym cząstek

promieniowania.

Gęstość jądra atomu

Jądro składa się z 1 protonu i 1 neutronu:

Wtedy

masa jądra = = 2 *

0,000000000000000000000000167 gram

(1.67 x 10

-24

gram) =

0,000000000000000000000000334

gram (3.34 x 10

-24

gram)

średnica jądra = 0,00000000000001 m (1 x

-14

promień jądra r = 1 x 10

-14

m/2 =

0,000000000000005 m (0.5 x 10

-14

objętość jądra = (4/3)p(r)

= 5.24 x 10

-43

gęstość = masa/objętość = 3.32 x 10

-24

g/5.24 x 10

-43

= 6.34 x 10

g/m

Oznacza to, że 1 cm

materii

składającej się tylko z neutronów i

protonów będzie miał masę - 6,34 x

g/m

) * (1 x 10

-6

) =

634000000000 g (6.34 x 10

czyli sześć miliardów kilogramów,

lub sześć milionów ton

Document Outline