Vývoj představ o stavbě atomu Střední odborná škola Otrokovice www.zlinskedumy.cz Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je PaedDr. Pavel Kovář Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
Vývoj představ o stavbě atomu. Střední odborná škola Otrokovice. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je PaedDr. Pavel Kovář - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Vývoj představ o stavbě atomu
Střední odborná škola Otrokovice
www.zlinskedumy.cz
Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je PaedDr. Pavel KovářDostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR.
Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
Charakteristika DUM
Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice
Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /3
Autor PaedDr. Pavel Kovář
Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-In-F/2-MA-3/17Název DUM Vývoj představ o stavbě atomu
Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání
Kód oboru RVP 36-52-H/01
Obor vzdělávání Instalatér
Vyučovací předmět Fyzika
Druh učebního materiálu Výukový materiál
Cílová skupina Žák, 16 – 17 let
Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce učitelem, vyžaduje doplňující výklad náplň: Vývoj přestav o stavbě atomu – beseda
Vybavení, pomůcky Dataprojektor
Klíčová slova Atom, model, stavba atomu
Datum 25. 3. 2013
Vývoj představ o stavbě atomu
Náplň výuky
Specifikace slova ATOMJaké vlastnosti atomu ve své době postačovaly k jeho popisuAntika – atomisté Demokritos Leukipos a EpikúrosPředstava Daltonova a MendělejevovaThomsonův pudingový model atomuRuthefordův planetární model atomuBohrův kvantově mechanický model atomuSommerfeldův model atomuNástin současných představy o stavbě atomového jádra
Antická představa o nemožnosti nekonečné dělitelnosti
elementu materiáluústila z čistě logické myšlenky.
Tou byla nemožnost dělit materiál na stále menší a menší části.
Zavádí se termín ATOMOS = NEDĚLITELNÝ.
Raně fyzikální model „ATOMOS“ je základní filozofickou i čistě stavební jednotkou jakékoli látky
(atom dřeva, atom pískovce, atom lidského vlasu či okvětního lístku)Tato představa o stavbě látky je připisována Demokritovi, Epikúrovi a Leukipovi
Obr. 1
Obr. 3Obr. 2
Thomsonův (pudingový) model atomuVědecký přínos do současnosti – záporný elektron, elektrické síly v atomu…
Ohmův zákonKirchhoffovy zákony
Obr. 4
Nedostatky:
Přednosti :uvnitř atomu působí elektr ická s í la, tok elektronů vnímáme jako elektr ickýproud, jsme schopni modelovat pojemelektr ický potenciál a elektr ické napětíOhmův zákon a oba Kirchohoff ovy zákonyvystačí s představou pudingového modelu.
Neřeší problém magneti ckého pole a nenachází souvis lost s polem elektr ickým. Model je koncepčně naivní .
Ruthefordův(planetární) model atomu
Modelová představaElektron = planetaJádro = Slunce
Alfa++ částice = jádro helia
Obr. 5
Obr. 6
Přednosti :
Nedostatky:
Rutheford svým pokusem s alfa-částicemi a zlatou fólií přesvědčivě dokazuje, že atom má velmi malé, kladné jádro s neuvěřitelně vysokou hustotou, jádro do něhož je prakticky soustředěna veškerá hmotnost atomu. Thomsonův poznatek o záporném náboji elektronu je potvrzen a dráha elektronu se z beztvarého mraku u Thomsonova modelu zpřesnila na jasně definovanou kružnici (pozdějším zdrojem chyb při vysvětlování násobných spektrálních čar v atomu vodíku …) Poprvé je zavedeno kvantování, které popis mikrosvěta ovlivňuje doposud.
Obecná pozice elektronu na orbitu je nemožná, elektron by velmi rychle interagoval s jádrem atomu za doprovodu intenzívního gama záblesku a následného zániku hmoty v té podobě, jak ji známe. Vysvětlení těchto zdánlivých rozporů čekalo na kvantovou teorii, která je poskytla.
Absorpční spektrální čáry (tzv. série Fraunhoferových čar). Ani Bohrův model, který přichází s myšlenkou kvantování drah elektronů, nevysvětluje násobnost spektrálních čar. Jejich objasnění uspokojivě nabízí až model Sommerfeldův.
obr. 7
Pozn. :H-alfa (Hα) je specifická červená (viditelná) spektrální čára o vlnové délce 656,28 nm vytvářená vodíkem. Vznikne, když vodíkový elektron klesne na třetí z druhé nejnižší energetické hladiny. Pro člověka je obtížné vidět H-alfa v noci, ale vzhledem k množství vodíku ve vesmíru se H-alfa často stává nejjasnější vlnovou délkou viditelného světla ve hvězdné astronomii.
Co je to kvantování … jak s i je l ze představi t
0 ,5 l i t ru BZ
0,5 l i t ru BZ
1 l i t r BZ
1 l i t r BZ
a)
b)
c)
d)
Jde o stejný typ automobilu. Nádrž naplněná daným objemem PHM nutně kvantuje dojezd vozů
Bohrův model atomu
EnergieVyšší energetická hladina orbitu elektronu.Tentýž elektron jako na obr. vlevo – pouze po dodávce energetického kvanta
Původní, nižší energetická hladina
Zvenku dodaná energie může mít formu např. dopaduvnějšího záření (RTG záření)
n=2
n=1
n=1
+ +
Přijme-li atom vnější energii, posouvá se orbit elektronu z nižší hladina na vyšší.Vydá-li atom energii (luminiscence, laser) elektron klesá z vyšší energetické dráhy na nižší.
Obr. 8
Přednosti :
Nedostatky:Bohrův model nevysvětluje existenci dubletů, tripletů či obecně multipletů – tedy násobných spektrálních čar, které vznikají při přechodu elektronu z jednoho orbitu na druhý. Na kruhových drahách kopírujících Bohrův model bychom předpokládali jednu ostrou spektrální čáru.Bohrův model atomu zůstává u popisu jediného atomu – a to atomu vodíku. Kterýkoli složitější atom natolik komplikuje výpočty, že jeho řešení je prakticky nemožné.
Kvantování drah a energetická kvanta , která přijímá elektronový obal, přechody elektronu na vyšší příp. nižší orbit – ty položily základy moderní atomové fyzice. Bohrův model je pro atom vodíku natolik elegantně vyřešen, že se dodnes vyučuje pro svou srozumitelnost a matematickou krásu.
Obr. 9
Sommerfeldův model atomuZákladním orbitem pro kvantovou dráhu n=1 zůstává ve shodě s Bohrovým modelem kružnice (resp. koule) Vyšší orbity však tvoří stáčející se elipsy (kvantové číslo l) jimiž je nový model (viz obr. 9) charakteristický.
Důležitou roli v popisu tohoto modelu atomuhraje pravděpodobnostvýskytu částice v dané oblasti.
Podrobnějším popisem sezabýval v roce 1926rakouskýfyzikErwinSchrödinger
Tato představa o atomovém obalu je základem současného pohledu na atom.Nehledáme konkrétní pozici částice, řešíme však pravděpodobnost jejího výskytu.Erwin Schrödinger, Paul Dirac…
Kontrolní otázky: Popiš Thomsonův model atomu. Uveďte přednosti a vědecký přínos Ruthefordova modelu atomu. Jaké nedostatky měl Bohrův model atomu? Načrtni schéma Sommerfeldova popisu atomu a uveď jeho stručnou
charakteristiku.
Problémová úloha:Pomocí internetového vyhledávače zjisti, co to byla tzv. Schrödingerova kočka (úsměvný příměr pohledu statistické fyziky na hmotu)…