PODSTAWOWE POJĘCIA

Materia - wszystko to, co nas otacza i można stwierdzić bezpośrednio lub pośrednio za pomocą zmysłów lub aparatury. Materia jest mieszaniną różnych substancji.

Substancja - to część materii o ściśle określonych właściwościach chemicznych i fizycznych. Substancje mają określone wzory chemiczne. Dzielimy je na:

• substancje proste; zbudowane z atomów jednego pierwiastka,

• substancje złożone; czyli związki chemiczne zbudowane z atomów co najmniej dwóch pierwiastków.

Pierwiastek - to zbiór atomów o tej samej liczbie protonów w jądrze atomowym, czyli o tej samej liczbie atomowej (Z).

Atom - to najmniejsza ilość pierwiastka. Jest elektrycznie obojętny; łączna liczba zawartych w nim ładunków dodatnich (protonów) jest równa liczbie ładunków ujemnych (elektronów).

W środku atomu znajduje się jądro o promieniu ok. 10^-13 cm i dodatnim ładunku elektrycznym. Jądro składa się z protonów i neutronów.

• proton - to cząstka elementarna o masie 1 u (unita) obdarzona elementarnym ładunkiem dodatnim

• neutron - to obojętna elektrycznie cząstka elementarna o masie 1 u.

• unit (u) - to 1/12 masy obojętnego atomu węgla ¹²C wynosząca 1,66x10^-24 g.

Jądro otaczają ujemnie naładowane elektrony poruszające się w przestrzeni kulistej o promieniu ok. 10^-9 cm. Masa elektronu wynosi 1/1840 u (czyli 0,000543 u).

Izotopy - atomy tego samego pierwiastka różniące się liczbą neutronów.

Izobary - atomy różnych pierwiastków o tej samej liczbie masowej.

Izotony - atomy różnych pierwiastków, posiadające w jądrze atomowym te samą liczbę neutronów.

TEORIA KWANTOWA BUDOWY ATOMU

Teoria struktury atomów i cząsteczek nosi nazwę teorii kwantowej, a jej podstawą jest zasada nieoznaczoności sformułowana przez HEISENBERGA

„nie można określić równocześnie dokładnego położenia i dokładnej prędkości elektronu”

Wniosek - można jedynie określić prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w danym obszarze.

Najmniejszy obszar przestrzeni wokół jądrowej charakteryzujący się dużym prawdopodobieństwem znalezienia elektronu (90-99%) jest nazwany orbitalem atomowym.

Rozmiar orbitalu i kształt jego powierzchni granicznej (s, p, d) zależą od stanu kwantowego, określanego tzw. liczbami kwantowymi: n, L, m, m_s.

n - główna liczba kwantowa przyjmuje wartości kolejnych liczb naturalnych l, 2, 3,... i decyduje o rozmiarach orbitalu;

l - oznacza orbitalną (poboczną) liczbę kwantową, przyjmuje n wartości, stanowiących liczby całkowite od 0 do n-l włącznie i określa kształt orbitalu,

m - oznacza magnetyczną liczbę kwantową, przyjmuje 21 -l wartości, stanowiących kolejne liczby całkowite od -1 do +1 z zerem włącznie i określa orientację przestrzenną orbitalu w stosunku do pozostałych orbitali tej samej powłoki,

m_s - oznacza magnetyczną spinową liczbę kwantową przyjmującą dwie wartości + 1/2 lub -1/2; elektron może mieć jedną z dwóch możliwości orientacji spinu.

KONFIGURACJE ELEKTRONOWE ATOMU

Zakaz Pauliego - w atomie nie mogą istnieć nawet dwa elektrony o tych samych wartościach czterech przypisanych im liczb kwantowych. Maksymalna liczba elektronów należących do danej powłoki wynosi 2n².

Maksymalna liczba elektronów w danej podpowłoce jest równa liczbie stanów kwantowych należących do danej powłoki (s=2, p=6, d=10, f= 14 itd.).

Reguła Hunda - ustala kolejność zajmowania stanów kwantowych w danej podpowłoce:

• liczba nie sparowanych elektronów w danej podpowłoce powinna być możliwie największa,

• pary elektronów sparowanych tworzą się dopiero po zapełnieniu wszystkich poziomów orbitalnych danej podpowłoki przez elektrony nie sparowane,

• elektrony nie sparowane w poziomach orbitalnych danej podpowłoki mają jednakową orientację spinu.

Elektrony walencyjne - to elektrony w otoczeniu jądra atomowego, które maja stosunkowo wysoką wartość energii i dzięki temu mogą brać udział w procesie tworzenia wiązań chemicznych. Należą do nich:

• w atomach pierwiastków bloku s i bloku p, wszystkie elektrony powłoki zewnętrznej;

• w atomach pierwiastków bloku d wszystkie elektrony powłoki zewnętrznej i elektrony z podpowłoki d należącej do powłoki drugiej od zewnątrz;

• atomach pierwiastków bloku f wszystkie elektrony powłoki zewnętrznej i elektrony z podpowłoki d należącej do powłoki drugiej od zewnątrz i elektrony podpowłoki f należące do powłoki trzeciej od zewnątrz.

Elektrony nie walencyjne i jądro atomu stanowią rdzeń atomowy (zrąb atomowy).