Částice

Již ve 4. století před naším letopočtem přišel řecký filosof Démokritos z Abdér s teorií, že celý svět je složen z malých částiček, které jsou tak maličké, že je lidské oko nemůže vidět. Tyto částice nazval atomy, řecký význam slova atomos je nedělitelný.

28. 4. 2015 Chemie jasně

Celý svět je opravdu složen z atomů. Atom každého prvku vypadá trochu jinak, proto mají různé prvky různé vlastnosti. Každý atom má dvě části – obal a jádro. Jádro atomu je velice malé, ale díky vysoké hustotě velice těžké. Obal atomu je zase poměrně veliký, velice lehký a skládá se z vrstev (slupek), které mají různou energii. Nejmenší energii má vrstva nejblíže u jádra. Nejvyšší energii má poslední vrstva, tedy vrstva nejdále od jádra, které se říká valenční vrstva. Každý atom je složen ze tří typů ještě menších částic, které nazýváme:

protony,
elektrony,
neutrony.

Protony jsou kladné částice umístěné v jádře. Každý prvek v periodické tabulce prvků má jiný a stále stejný počet protonů. Například atom železa má vždy 26 protonů v jádře. Neutrony jsou částice, které nemají náboj, jsou tedy neutrální. Najdeme je také v jádře atomu. Elektrony jsou částice, které mají záporný náboj a nacházejí se ve slupkách obalu atomu. Jsou mnohem lehčí než protony a neutrony. Pro každý atom platí, že počet protonů v jádře je stejný jako počet elektronů v obalu atomu. V atomu je tedy stejný počet kladných a záporných částic, proto je každý atom bez náboje. Jednotlivé vrstvy elektronového obalu jsou obsazovány elektrony dle určitých pravidel postupně, od vrstvy s nejnižší energií. Elektrony umístěné v energeticky nejvyšší vrstvě se nazývají valenční a určují chemické vlastnosti prvku.

Bez popisku

Obr. 1: Atom beryllia a jeho složení

Zajímavosti

Pokud by jádro atomu mělo průměr 1 cm, celý atom by v průměru měřil asi 1 km.
Jádro atomu má obrovskou hustotu, řádově 1014 kg/m3. Pokud bychom měli krychli s objemem 1 cm3 (tedy s hranou délky 1 cm) vyrobenou z takového materiálu, vážila by asi 100 000 000 tun.

Protonové číslo

Je číslo značené Z, které určuje počet protonů v jádře atomu prvku. Každý prvek má jiné protonové číslo. Píše se vždy vlevo dolů k atomu prvku; např. ₁H nebo ₂₀Ca.

Nukleonové číslo

Je číslo značené A, které určuje počet všech částic v jádře. Je to tedy součet protonů a neutronů v jádře. Píše se vždy vlevo nahoru k atomu prvku; např. ²³⁵U.

Neutronové číslo

Toto číslo se značí N, určuje počet neutronů v jádře a k atomu prvku se nepíše. Je ale možné snadno vypočítat: N = A - Z.

Bez popisku

Obr. 2: Prvek a jeho charakteristické čísla

Ion

Je to částice, která vzniká přidáním nebo odevzdáním elektronu z valenční vrstvy atomu. Pokud atom přijal do své valenční vrstvy nějaký elektron „navíc“, stává se z atomu záporně nabitý ion, protože obsahuje více záporných elektronů v obalu než kladných protonů v jádře. Záporný ion nazýváme anion. Pokud naopak atom ze své valenční vrstvy nějaké elektrony uvolní, vzniká kladně nabitý ion, tedy kation.

Náboj iontu značíme číslem, které udává, kolik elektronů bylo přijato nebo se uvolnilo. Znaménko plus značí, že se elektrony uvolnily a vznikl kation, znaménkem minus značíme, že byly elektrony přijaty a vznikl anion. Náboj iontu píšeme jako pravý horní index. Dáme si jeden příklad: vápník má 20 protonů a tedy 20 elektronů. Pokud dva elektrony ze své valenční vrstvy odevzdá, bude mít pouze 18 elektronů. Celý ion bude mít kladný náboj, protože má o dva kladné protony více než záporných elektronů. Tento kation vápníku tedy zapíšeme jako Ca²⁺.

Prvek, nuklid, izotopy

Prvek je látka, která se skládá z atomů se stejným počtem protonů. Například prvek zlato je složen pouze z atomů zlata. Nuklid je látka, která se skládá z atomů, které mají stejný počet protonů a také stejný počet neutronů. Nuklidy se stejným protonovým a různým nukleonovým číslem se nazývají izotopické nuklidy, zkráceně izotopy. Mluvíme pak například o třech izotopech vodíku označených ¹H, ²H, ³H.

Molekula

Pokud se více atomů spojí chemickými vazbami, dostáváme molekulu. Rozlišujeme dva druhy molekul – molekula prvku (chemickou vazbou se váže více atomů jednoho prvku, např. z 8 atomů síry vzniká molekula S₈) nebo molekula sloučeniny (chemickou vazbou se váží atomy různých prvků, např. molekula H₂SO₄ se skládá ze 2 atomů vodíku, 1 atomu síry a 4 atomů kyslíku).

Pokud tedy hovoříme o chemické látce, máme na mysli prvek nebo sloučeninu, tedy látku, u které umíme přesně definovat její složení, které se nemění. Každá chemická látka má své vlastnosti, jako je například hustota, teplota tání a varu a další.