Atóm

Atóm je základnou stavebnou časticou všetkých prvkov. Tvorí ho jadro a elektrónový obal.
V jadre atómu sa nachádzajú protóny a neutróny, spoločným názvom nukleóny.

model atómu

Trochu z histórie

1)
Približne 400 rokov pred Kristom skúmal stavbu predmetov antický filozof Leukipos a jeho žiak Demokritos.
Demokritos vyslovil myšlienku, že existuje malá čiastočka, z ktorej sa skladá absolútne všetko. Bol presvedčený, že objavil najmenšiu časticu, aká existuje, ktorá už ďalej nie je deliteľná. Preto ju pomenoval podľa gréckeho slova atomos – nedeliteľný.

2) 
Aristoteles, starogrécky filozof, polyhistor, zakladateľ špeciálnych odborov ako je logika, zoológia, meteorológia, či psychológia, ktorý žil v období 384 – 322 r. pred Kristom, definoval 5 základných elementov života – oheň, voda, zem, vzduch a éter.

3) 
Moderný koncept atómu prinieslo obdobie 18.-19.- teho storočia. Založený bol vedecky, na chemických vlastnostiach látok.

Moderný koncept atómu a jeho modely

Na začiatku 19. storočia sa začal atómom venovať John Dalton, ktorý v roku 1808 predstavil svoju hypotézu. 

Svoje pozorovania a zistenia spísal to troch zákonov:
1) 
Všetka hmota sa skladá z atómov. Tie sú nedeliteľné a nezničiteľné. Všetky atómy daného prvku majú rovnakú hmotnosť aj vlastnosti.

2) Zlúčeniny sú tvorené dvoma, alebo viacerými rôznymi druhmi atómov.

3) Počas chemickej reakcie sa atómy nanovo usporiadajú.

Vo svojich teóriách sa však nijako nevenoval zloženiu (modelu) atómu.

Thomsonov (pudingový) model atómu

Objav elektrónu sa pripisuje J. J. Thomsonovi, ktorý tým  začiatkom 20. storočia vyvrátil teóriu o nedeliteľnosti atómu. 

V roku 1904 vytvoril model atómu, nazývaný Thomsonov model, alebo tiež pudingový model. 
V čase vzniku jeho teórie neboli ešte známe žiadne informácie o rozložení kladného a záporného náboja v atóme.

J.J.Thomson predpokladal, že atóm je kladne nabitá guľa, v ktorej sú náhodne rozptýlené záporne nabité elektróny. Predpokladal, že atóm má rozmer asi 10-10 m. 

Rutherfordov (planetárny) model atómu

Už o niekoľko rokov neskôr, v roku 1911, vznikol Rutherfordov planetárny model atómu.

Rutherfordov usudzoval, že atóm sa skladá z malého hustého stredu kladne nabitých častíc a okolo neho sa pohybujú elektróny po obežných dráhach. Podobne, ako mesiace okolo planét.

atóm - Rutherfordov model

Bohrov model atómu

Ďalším v poradí bol Bohrov model, o ktorý sa v roku 1913 zaslúžil Niels Bohr. 

Atóm považoval za stabilnú sústavu, ktorá sa skladá z jadra s kladným nábojom a z elektrónového obalu. Uvažoval, že takmer celá hmota atómu je sústredená v jeho jadre a že elektrón sa bez vyžarovania energie môže pohybovať len po určitých dráhach. Pri prechode elektrónu z jednej dráhy do druhej sa vyžiari energia. 

Niels Bohr teda pracoval s energetickými hladinami elektrónov v atóme. Elektróny sú podľa tohto modelu vo vrstvách, z ktorých každá obsahuje ich pevný počet.

atóm - Bohrov model vyziarenie energie
atóm - Bohrov model vyziarenie energie

Atóm bol dlho považovaný za najmenšiu nedeliteľnú časticu

Koncom 19. storočia objavili fyzici v atóme ďalšie menšie častice – elektróny a začiatkom 20. storočia vedci dokázali, že v atóme je atómové jadro, ktoré obsahuje mikročastice – protóny a neutróny.

Dnes už vieme, že protóny a neutróny obsahujú ešte menšie častice – kvarky. 

model atom helium

Čo ešte vieme o atóme dnes

Každý prvok má charakteristické atómy. Poznáme asi 92 rôznych druhov vyskytujúcich sa v prírode. Základnou časticou každej chemickej látky je atóm.

Atóm pozostáva z jadra a elektrónového obalu: 
Jadro s kladným nábojom je malé, ale ťažké. N
achádzajú sa v ňom protóny a neutróny, spoločným názvom – nukleóny.

Nukleónové číslo (A) označuje počet všetkých nukleónov v jadre atómu. Je to súčet protónov a neutrónov v jadre atómu. 
Atóm kyslíka: A = 15,999 (zaokrúhlene 16). 

Okolo jadra
 obiehajú v jednotlivých  vrstvách elektróny, ktorých počet vyjadruje protónové číslo (Z), hovorí tiež o počte protónov v jadre.
Atóm kyslíka: Z = 8. 

atom kyslik model
model atómu kyslíka

Príklad na atóme kyslíka ešte raz:
Ak A = 16 a Z = 8, vieme, že atóm kyslíka má v jadre spolu 16 nukleónov, z čoho je 8 protónov a 8 neutrónov. Vieme tiež, že v obale atómu sa nachádza 8 elektrónov.

Čím väčšie atómové číslo má prvok, tým viac elektrónových vrstiev má. Posledná vrstva sa nazýva valenčnou. Elektróny na valenčných vrstvách, sa zúčastňujú tvorby väzieb s inými atómami pri chemických reakciách. Preto chemické aj fyzikálne vlastnosti prvku určuje počet valenčných elektrónov – elektrónov uložených na valenčnej vrstve.

Kvantovo-mechanický model atómu

Ďalšie skúmanie atómov prvkov ukázalo, že správanie elektrónov sa nedá popísať klasickou mechanikou. Preto vznikol kvantovo-mechanický model atómu.

Ten vychádza z kvantovej mechaniky, ktorej základy položili francúzsky fyzik L. de Broglie a rakúsky fyzik E. Schrödinger. 

Elektrón môže mať vlastnosti častice, ale aj vlnové vlastnosti. Podľa Heisenbergovho princípu neurčitosti sa nedá presne určiť poloha aj rýchlosť elektrónov súčasne. Vďaka funkcii psí – Ψ – sa dá však vypočítať pravdepodobnosť, s akou sa elektrón bude v danom momente vyskytovať v určitej oblasti atómu. Grafickým znázornením je orbitál, v ktorom je výskyt elektrónu najviac pravdepodobný. Pozri aj elektrónová konfigurácia.

Čo je kvantová mechanika

Kvantová mechanika je oblasť fyziky. Skúma a popisuje javy na nanoúrovni. Zaoberá sa skúmaním správania atómov, molekúl, atómových jadier, teda objektov veľkých asi 10-6 až 10-13m. Keď to zapíšeme tradičným spôsobom, vyzerá to takto: 0,000001 m – 0,0000000000001 m. Ešte stále nemáš predstavu? Ako vyzerá 1mm na školskom pravítku vieš, no a to je 0,001 m. 

Kvantová fyzika dostala svoj názov podľa toho, že hodnoty niektorých fyzikálnych veličín sa nemenia spojito, ale v skokoch po určitých množstvách – tzv. kvantách. 

Zaujímavosti...

Atóm v porovnaní s 1mm čiarou je asi tak veľký, ako keby sme porovnávali list papiera s Empire State Building.

Na povrchu špendlíkovej hlavičky s priemerom maximálne pár milimetrov sa nachádza asi 5 biliónov (5 000 000 000 000) atómov.

Zrnko piesku pozostáva z 2,2 triliónov atómov (2 200 000 000 000 000 000),
ľudská červená krvinka z 10 biliónov atómov (10 000 000 000 000),
bodka za vetou z 5 biliónov (5 000 000 000 000).

Do priemeru jedného vlasu sa vojde pol milióna atómov.

Keby sme jablko zväčšili do veľkosti Zeme, každý z atómov vodíka by mal veľkosť jablka.

Keby si niekto chcel zahrať futbal s atómom, musel by ho najprv 1,5 miliárdkrát zväčšiť.
Keby sa aj on sám zväčšil v tomto pomere, bol by vysoký asi 2,5 miliónov kilometrov (to je skoro ako dve slnká na sebe) a vážil by viac, ako populácia Číny a Indie dokopy.

V našom tele je približne 1000 krát viac atómov, ako hviezd vo vesmíre.

Zdroje:
HAŠKOVEC, MŰLLER. 2006. Galéria géniov. Bratislava. PRÍRODA
HAVRILA a spol. 2004. Ľudia, ktorí zmenili svet. Praha. OTTOVO NAKLADATELSTVÍ
CHRENČÍKOVÁ a spol. 2002. Zmaturuj z chémie. Brno. DIDAKTIS
LEVY. 2012. Boeing v pavoučí síti a dalších 99 vědeckých analogií. Praha. GRADA
https://www.iun.edu/~cpanhd/C101webnotes/composition/dalton.html

Categories: AtómChémia