Mikrosvět
Zamyslete se nad tím, jak moc bychom mohli rozdělit hmotu (přesněji látku) na menší částice tak, aby to ještě bylo možné. Lze ji dělit do nekonečna?
Představte si, že rozříznete zlatou minci (Obr. 5) napůl, pak jednu z půlek rozříznete opět napůl a tento postup opakujete, dokud nezůstane kousek zlata, který by byl tak malý, že by jej již nebylo možné rozpůlit. Tomuto kousku zlata o minimální velikosti říkáme atom. Hmota tak není nekonečně dělitelná.
Už v 5. stol. před naším letopočtem lidé předpokládali, že látky nemůžeme dělit do nekonečna.
Hmota
Vezměte si čtverec obyčejného papíru. Ten budete rozdělovat na menší a menší části – např. roztržení papíru na poloviny, na čtvrtiny, na osminy atd. Můžete si vzít lupu a pinzetu, potom třeba i mikroskop a pokračovat dál. Lze podle vás hmotu (přesněji látku) dělit donekonečna?
V antickém Řecku, se objevila myšlenka, že hmota je tvořena z částeček nepatrné velikosti, které nelze dále rozdělit. Začali jim říkat atomy (řec. slovo atomos – nedělitelný).
Atom je základní stavební částice látky.
Atomy
Atom je nejmenší částice látky, která si zachovává všechny chemické vlastnosti prvku. Třeba prvek zlato (Obr. 5) má své typické vlastnosti díky atomům zlata, ze kterých je složeno. Atom zlata poskytuje tyto typické vlastnosti díky ještě menším částicím, ze kterých je složen. Atomy zlata však nemohou být dále rozloženy na žádnou menší částici bez toho, aby o tyto vlastnosti přišly.
Díky fyzikálním experimentům 19. a 20. století však vědci tato tvrzení vyvrátili a dokázali, že i atomy mají svoji vnitřní strukturu. Jsou složeny z jádra a obalu (Obr. 7). Jádro a obal jsou tvořeny ještě menšími částicemi. Jádro obsahuje nukleony, což je souhrnné označení pro protony a neutrony. Obal je tvořen elektrony. Protony, neutrony a elektrony označujeme jako elementární částice. Ovšem ani protony a neutrony nejsou nejmenší částice hmoty.
Zjistilo se tak, že atom je pouze chemicky nedělitelný, jelikož právě jádro atom identifikuje. Z fyzikálního hlediska, jak již víme, má svoji vnitřní strukturu.
Zlato (Obr. 4) má své typické vlastnosti díky atomům zlata, ze kterých je složeno. Atom zlata poskytuje tyto typické vlastnosti díky ještě menším částicím, ze kterých je složen. Atomy zlata však nemohou být dále rozloženy na žádnou menší částici bez toho, aby o tyto vlastnosti přišly.
Kvarky nejsou škvarky
V chemii si většinou vystačíme s protony, neutrony a elektrony. Kromě nich bylo objeveno mnoho dalších částic, kterými se zabývá atomová fyzika. Již nyní víme, že protony a neutrony se skládají z tzv. fundamentálních částic – kvarků. Pod pojmem fundamentální částice rozumíme objekty, o kterých se podle současného stavu vědomostí předpokládá, že jsou již dále nedělitelné. V současnosti se však uvažuje o tom, že také kvarky by mohly mít vnitřní strukturu, a že by tedy fundamentálními částicemi nebyly. Jejich vnitřní strukturu fyzikové stále zkoumají.
Poskládejte si svůj atom
Atomy se mohou, ale nemusí, spojovat do větších celků – molekul, kde jsou vzájemně pospojovány prostřednictvím chemických vazeb (Obr. 8).
Molekuly jsou seskupení atomů (stejných či různých) spojených chemickými vazbami.
Všechny chemické látky jsou tvořeny atomy, avšak jen výjimečně těmi nesloučenými. Většina chemických látek se skládá právě z molekul.
Vlastnosti molekul se však zásadně liší od vlastností jednotlivých atomů – jedná se prostě a jednoduše o jiné částice.
Molekuly
Obr. 8: Zjednodušený model molekuly kyslíku (O2)
Chemická vazba
Molekula může vzniknout seskupením stejných atomů – př. dvouatomová molekula kyslíku O2 nebo víceatomová molekula fosforu P4. Takovým molekulám říkáme homonukleární (složeny ze stejných částic Obr. 9). Může vzniknout také seskupením různých atomů – např. molekula vody H2O nebo oxidu uhličitého CO2. V takovém případě hovoříme o heteronukleární molekule (složena z různých částic Obr. 10).
Typy molekul
Obr. 9: Homonukleární molekula kyslíku (O2)
V molekule kyslíku jsou společně vázáný pouze 2 stejné atomy kyslíku
Obr. 10: Heteronukleární molekula vody (H2O)
V molekule vody se společně vážou celkem 3 atomy, které jsou však různé - 1 atom kyslíku a 2 atomy vodíku
Jak atomy, tak i molekuly jsou elektricky neutrální. Pokud částice nesou elektrický náboj, označujeme je jako atomové či molekulové ionty.
Ion vzniká tak, že atom či molekula přijme/odevzdá elektron(y). Ionty, které jsou kladně nabité (vznikly tak, že atom nebo molekula ztratily jeden či více elektronů), nazýváme kationty. Naopak ionty záporně nabité (tedy takové, které vznikly tak, že atom či molekula přijala jeden či více elektronů) nazýváme anionty.
Ionty