Úvod do atomové a molekulové stavby látek Každý občan ví, že látky mají nespojitou strukturu, ale jen málokdo je schopen toto konstatování podpořit přesvědčivými argumenty. makrosvět námi jednoduše pozorovatelný a známý platí v něm zákony klasické fyziky mikrosvět oblasti o rozměrech řádově 10^-9 m nejedná se o zmenšeninu makrosvěta, ale o zcela jiný platí v něm zákony kvantové fyziky vzhledem k difrakci světla optickými mikroskopy nepozorovatelný >> elektronové/iontové mikroskopy – svazek světla je zde nahrazen svazkem urychlených částic rastrovací elektronový mikroskop – pomocí hrotu majícího na špici lze s atomy manipulovat, silným elektrickým polem lze některé atomy i vytrhnout Většina atomů prvků v přírodě je vázána do větších útvarů (např. molekul, krystalů atp.). Výjimku tvoří atomy vzácných plynů, schopné samostatné existence. Schopnost vytvářet složitější útvary souvisí se strukturou elektronového obalu. Tyto útvary jsou stabilnější než volné atomy, neboť sdružováním dosahují stavu s menším obsahem energie. Soudržné síly, které jsou příčinou sdružování atomů nebo iontů, nazýváme chemická vazba. Chemickou vazbu charakterizuje vazebná energie nebo také disociační energie, což je energie, která se při vzniku jednoho molu vazeb uvolní a bylo by ji nutné k roztržení těchto vazeb opět dodat (kJ.mol-1) a délka chemické vazby, což je hodnota rovnovážné vzdálenosti mezi vázanými částicemi (nm). •2 •Látka tvořená částicemi s nenulovou klidovou hmotností - elementární částice, atomy, molekuly a z nich vytvořené složitější soubory a struktury. • •Pole zprostředkovávající vzájemné silové působení (interakce) mezi částicemi látky. • • •Toto rozdělení je spíše konvenční - obě formy se vzájemně mohou proměňovat; částice látky lze chápat pomocí kvantových stavů polí a pole lze popisovat pomocí částic. Při čím dál hlubším pronikání do mikrosvěta stavby hmoty fyzika zjišťuje, že atomy (považované dříve za nedělitelné), jsou složeny z částic, které již dále nelze rozložit na jednodušší objekty schopné samostatné existence. Tyto nejmenší již dále nedělitelné částečky se označují jako elementární částice a můžeme je považovat za základní "stavební kameny" hmoty. Tyto elementární částice však nejsou statické a neměnné, nýbrž mohou procházet vzájemnými proměnami a některé z nich mohou vykazovat určitou vnitřní strukturu. Při studiu stavby atomů se setkáváme především se třemi nejdůležitějšími částicemi - elektronem, protonem a neutronem. Při studiu excitací a záření atomů a atomových jader pak ještě s fotonem - kvantem elektromagnetického záření, při radioaktivitě dále s neutrinem a pozitronem (antičásticí k elektronu). Vlastnosti těchto a řady dalších částic jsou podrobněji rozebírány v §1.5 věnovanému fyzice elementárních částic, kde je podána i systematika elementárních částic. Historické mezníky do konce 19.století •Leukippos •Demokritos - „Může být látka dělena do nekonečna?“ •Pojem ATOM. Existují pouze atomy a prázdno. Přechod od předpokladu spojité látky ke strukturované látce. • scholastika + řemeslo = věda •Bernoulli Daniel (1700 - 1782) – aplikoval Newtonovy pohybové zákony na pohyb atomů plynu a dospěl k měřitelné makroskopické veličině „tlak plynu“ p = 1/3ρv2 •Proust Joseph Louis (1754-1826) „Poměry hmotností prvků vstupujících do sloučeniny jsou stálé“: 2H2 + O2 = 2H2O •Dalton John zákony chemického slučování, parciální tlaků •Brownův pohyb – objevil Brown Robert v r.1827, (Einstein, Perrin) •Mendělejev Dimitrij Ivanovič (1834-1907) – periodický systém • Již Anaxagoras (asi 500) - látky složeny z nějakých drobných částeček stejné podstaty Zakladatel atomismu Leukippos (440) - první jasně vyslovil domněnku o zrnitém složení látek. Domněnka, že látka je kvantována je velmi stará. Jen se zdála být „nepoužitelná“ Postupně byly budovány základy mechaniky, optiky, elektrodynamiky, termodynamiky a statistické fyziky, které dohromady tvoří tzv. klasickou fyziku opírající se o 3 pilíře: Newtonovy pohyb. zákony, termodynamické zákony a Maxwellovy rovnice pro elmg pole. Tento systém zákonů, teorií a poznatků byl přes mnohé omyly utvářen v průběhu do 19. století a experimenty, které měli fyzikové k dispozici platnost zákonů klasické fyziky potvrzovaly. Většinu jevů se dařilo uspokojivě vysvětlit a využívat v praxi. Teorie se pozoruhodně se doplňovaly. Bylo to optimistické období, v němž někteří fyzikové dokonce podlehli dojmu, že fyzikální poznání přírody bude již brzy završeno, neboť bude poznáno a vysvětleno vše. Jak hluboce se mýlili, se ukázalo během několika následujících let. thales §V. stol. př. K. •Leukippos (~460-370) demokritos_2 •Demokritos (~470-371) Dalton •Bernoulli •John Dalton •(1766 – 1844) •Amadeo Avogadro •Faraday •5 •Pojem "prvek" •prvek byl jako čisté látka, kterou nelze rozložit do jakéhokoliv jednodušší látky •1913 objev anglického Moseleyho, že jaderný náboj je fyzikálním základem pro atomové číslo atomu, vedl k aktuální definici prvku založeného na atomovém čísle (Z protonovém). • historické, chemické a fyzikální pojetí •"prvek" jako dále nerozdělitelná látka Pojem "prvek" jako nerozdělitelná látka se rozvinul ve třech hlavních historických fázích: klasickým definicím (např. Starým Řekům), chemickým definicím a atomovým definicím. Starověká filozofie si představovala soubor základních entit které vysvětlují pozorované vzory v přírodě. Tyto prvky původně odkazovaly na zemi, vodu, vzduch a oheň spíše než na chemické prvky moderní vědy. Termín "prvky" (stoicheia) použil Platone 360 ​​př.nl v jeho dialogu Timaeus, který zahrnuje diskusi o složení anorganických a organických těl a je spekulativní pojednání o chemii. Platon věřil, že prvky představené o století dříve Empedoklem jsou složeny z konvexní mnohostěn (polyedrů) : tetrahedron (oheň), octahedron (vzduch), icosahedron (voda), a kostka (země). [24] [25] Aristotle, c. 350 BCE také použil termín stoicheia a přidal pátý prvek nazvaný aether, který tvořil nebesa. Aristotle definoval prvek jako: V poslední době byla syntéza prvku 118 oznámena v říjnu 2006 a syntéza prvku 117 byla oznámena v dubnu 2010 •Vývoj názorů na složení hmoty • •Anaxagoras (asi 500) - látky složeny z nějakých drobných částeček stejné podstaty Zakladatel atomismu Leukippos (440). Jako první jasně vyslovil domněnku o zrnitém složení látek. •Leukippovo učení převzal a významně rozpracoval jeho žák •Demokritos z Abdéry ( 370) •Došel k názoru, že při dělení látky na stále menší částečky se dostaneme •k částečkám, které jsou již dále nedělitelné. Předpokládal, že jsou nedělitelné,neporušitelné, protože jsou úplně tuhé a neobsahují prázdný prostor. Jeho atomy lze rozlišit tvarem, velikostí, polohou a uspořádáním. V prázdnu se atomy pohybují, střetávají se, přičemž někdy od sebe odskakují, jindy se •shlukují a spojují. Spojením se drží u sebe, a tak vznikají složená tělesa. • •Demokritos se domníval, že nekonečný není jen počet atomů, ale také počet možných tvarů různých atomů. Existují atomy např. kulovité, pyramidální, , s háčky atd. Demokritos tímto způsobem vysvětloval i řadu fyzikálních vlastností látek. Např.tekutost vody vysvětloval tím, že atomy vody mají hladký povrch a mohou tedy po sobě snadno klouzat. Naopak atomy železa jsou malá hranatá tělíska, která do sebe pevně zapadají, a proto je železo tak pevné. Tohle však nejde empiricky dokázat, protože atomy nelze nikdy vidět pouhýma očima. Atomistická koncepce byla zcela odmítnuta Aristotelem • LÁTKY SE SKLÁDAJÍ Z ATOMŮ Tento závěr však není nijak samozřejmý. Obvyklé konstatování, že to věděli již staří Řekové, kriticky uvažujícího člověka neuspokojí: že dělitelnost látek končí atomy, starořečtí filozofové nevěděli, nýbrž pouze předpokládali. a navíc jen někteří, zatímco jiní zastávali opačný názor. Ani případný – rovněž užívaný – odkaz na moderní experimentální techniky není vhodným argumentem, poněvadž už jenom vysvětlit princip činnosti těchto přístrojů podstatně obtížnější než odpovět Věda to udělala teprve před sto lety – máme před sebou další krok: Podrobně ji atomy popsat. •Novověk (17.-19. století) - Alchymie, chemie ---- vzkříšení antického atomismu •mikroskopický výklad tepelných jevů --- Newton, Boyle • •Berrnoulli zjistil souvislost mezi rychlostí částic a zahřátím plynu. Svou prací •předběhl o více než 100 let svou dobu. •pojem chemického prvku jako látky, kterou nelze v laboratoři rozložit na dvě nebo více jiných látek •John Dalton (1766 – 1844) každý z prvků je vybudován z atomů •„váhová množství dvou prvků, jež se spolu beze zbytku sloučí na danou sloučeninu, jsou k sobě vždy v témž poměru, bez ohledu na to, jak velká tato •množství jsou “ (zákon stálých poměrů slučovacích) • •Pro tuto skutečnost lze stěží nalézt přirozenější vysvětlení než ve formě atomové hypotézy. •Vzájemným spojováním různých celistvých počtů týchž dvou prvků lze vysvětlit vznik dvou či více sloučenin z téže dvojice prvků a současně i skutečnost, že „váhová množství prvků jednoho, připadající v těchto sloučeninách na určité, vždy stejné váhové množství prvku druhého, jsou k sobě v poměru malých celých čísel“ (zákon násobných poměrů slučovacích). Ačkoli látky navenek vypadají spojitě, mají svou vnitřní strukturu. Koncem 19. století vznikla kinetická teorie stavby látek. Molekulová fyzika studuje vlastnosti látek s použitím kinetické teorie stavby látek. Vychází z vnitřní struktury látek a jejich vlastnosti vysvětluje jako důsledek pohybu a vzájemného působení částic. Daltonovy postuláty •prvky se skládají z velmi malých dále nedělitelných částic – atomů (?), • •atomy téhož prvku jsou stejné, atomy různých prvků se liší hmotností, velikostí a dalšími vlastnostmi, • •v průběhu chemických dějů se atomy spojují, oddělují nebo přeskupují, přičemž nemohou vznikat nebo zanikat, • •slučováním dvou či více prvků vznikají chemické sloučeniny, slučování probíhá jako spojování celistvých počtů atomů těchto prvků. Chemický atomismus Daltonovy představy o atomární struktuře látky umožnily objasnit pozorované chemické zákonitosti (v prvé řadě chemické zákony jimiž se řídí chemické procesy) Staly se východiskem pro objasnění dalších experimentálních skutečností zejména z oblasti chemie a fyziky. •Avogadro (1776-1856) - hypotéza, že základními částicemi všech látek, a to i prvků, nejsou atomy, nýbrž částice složené z atomů, tzv. molekuly, a že u plynů jsou za téže teploty a tlaku ve stejných objemech přítomny stejné počty molekul. Správné vysvětlení podal v roce 1811 Amadeo Avogadro (1776-1856). Spočívalo na hypotéze, že základními částicemi všech látek, a to i prvků, nejsou atomy, nýbrž částice složené z atomů, tzv. molekuly, a že u plynů jsou za téže teploty a tlaku ve stejných objemech přítomny stejné počty molekul. Objemové poměry nalezené Gay-Lussacem při slučování plynných prvků pak bylo možno vysvětlit na základě této Avogadrovy hypotézy tak, že se navzájem slučují vždy malé celistvé počty molekul, jež jsou u většiny plynných prvků složeny ze dvou atomů. Např. reakci vodíku s chlorem je třeba na rozdíl od představy Daltonovy zapsat takto: H2 + Cl2→ 2HCl, neboť podle Avogadrovy hypotézy musí být počty reagujících a vznikajících molekul navzájem ve stejném poměru jako objemy těmito počty molekul zaujímané. Svou domněnkou, která po mnohonásobném ověření byla označena Avogadrův zákon, položil vlastně Avogardro základ molekulové teorie látek [8]. Avogadrova hypotéza nebyla však většině tehdejších chemiků známa a zasvěcená část chemické obce se k ní několik desítek let stavěla velmi zdrženlivě. Avogadrův přínos •Avogadrova hypotéza (1811) • •Základními částicemi všech látek nejsou nedělitelné atomy, ale částice z atomů složené – molekuly. • •Avogadrův zákon: •Stejné objemy plynů obsahují za stejného tlaku a teploty stejný počet molekul. • • http://is.muni.cz/th/106381/prif_m/out/resources/avogadruv_zakon.gif Těžká doba – teprve se formuje terminologie • •Nová veličina – Látkové množství • •umožňuje vyjadřovat množství látky pomocí počtu částic. • •(za jednotku mol byl zvolen takový soubor částic dané látky, jehož hmotnost v gramech se číselně rovná relativní atomové (resp. molekulové) hmotnosti této látky. • •1mol je takové množství látky, které obsahuje tolik částic, kolik je atomů ve 12 gramech nuklidu 12C • •Vzorek látky má látkové množství 1mol, obsahuje-li právě tolik částic (atomů, molekul, iontů, elektronů aj. – částici je nutno vždy přesně určit), kolik atomů je obsaženo v nuklidu uhlíku 12C o hmotnosti 12 g. • •1 mol je množina, která má stejný počet prvků, jako je atomů ve 12 g nuklidu 12C. • •Počet částic v jednom molu jakékoliv látky udává tzv. Avogadrova konstanta NA: Hmotnosti atomů a molekul o 20 i více řádů menší než hmotnosti látek se kterými se běžně pracuje. Částic je v látce nepředstavitelně mnoho na to, aby prakticky použitelnou jednotkou charakterizující jejich počet v látce (a tím i množství látky) byla jedna částice. Poměrná atomová hmotnost •Poměrné atomové hmotnosti •Volba referenčního prvku → systém poměrných atomových hmotností •1u @ hmotnost atomu vodíku • • • • •chem. aktivita, velké množství sloučenin •O •C • • Určení hmotnosti atomu pomocí látkového množství • • • • • • •1 mol C(12,6) = 12g • • •Hmotnostní číslo atomu – přirozené číslo nejbližší k relativnímu atomovému číslu Arel A=n+p v jadre evt100919193800952 Na druhé straně však existovaly i spolehlivé experimentální závěry, které s Daltonovou představou o atomové struktuře slučitelné nebyly. Jde zejména o zákon jednoduchých objemových poměrů slučovacích pro plyny, který roku 1808 vyslovil Joseph Louis Gay-Lussac. Na základě pečlivých měření dospěl k závěru, že slučují-li se spolu dvě plynné látky, jsou jejich spotřebované objemy a objemy vzniklých plynných produktů vždy navzájem v poměru malých celých čísel. Poměr malých celých čísel nebyl ovšem v atomistické teorii ničím neznámým, neboť právě podle atomistické teorie spočívalo slučování jakýchkoliv dvou látek ve spojování malých celých počtů jejich základních částic, nazývaných tehdy obecně atomy. Nabízelo se proto vysvětlit uvedený Gay-Lussacův zákon jednoduchých objemových poměrů slučovacích na základě představy, že stejné objemy různých plynů obsahují za téže teploty a tlaku stejné počty atomů. Platilo by pak totiž, že v jakém poměru se spolu slučují počty atomů plynných látek, v takovém poměru k sobě jsou i objemy těmito počty atomů zaujaté. To však nesouhlasilo s experimentem. Zjištěné objemové poměry měly u mnoha reakcí jiné hodnoty, než jaké předpokládal Dalton. Např. jeden objem vodíku se slučoval s jedním objemem chloru na dva objemy chlorovodíku, což by ukazovalo na to, že se každý atom vodíku sloučí s jedním atomem chloru na dva atomy chlorovodíku, kdežto Dalton předpokládal, že při sloučení atomu vodíku s atomem chloru vznikne jeden atom chlorovodíku (tedy: H + Cl → HCl). Pro tyto neshody odmítal Dalton Gay-Lussacovy výsledky i jejich uvedenou interpretaci a považovali je pouze za důsledek chybného měření. Správné vysvětlení podal až v roce 1811 Amadeo Avogadro (1776-1856). Spočívalo na hypotéze, že základními částicemi všech látek, a to i prvků, nejsou atomy, nýbrž částice složené z atomů, tzv. molekuly, a že u plynů jsou za téže teploty a tlaku ve stejných objemech přítomny stejné počty molekul. Objemové poměry nalezené Gay-Lussacem při slučování plynných prvků pak bylo možno vysvětlit na základě této Avogadrovy hypotézy tak, že se navzájem slučují vždy malé celistvé počty molekul, jež jsou u většiny plynných prvků složeny ze dvou atomů. Např. reakci vodíku s chlorem je třeba na rozdíl od představy Daltonovy zapsat takto: H2 + Cl 2→ 2HCl, neboť podle Avogadrovy hypotézy musí být počty reagujících a vznikajících molekul navzájem ve stejném poměru jako objemy těmito počty molekul zaujímané. Avogadrova hypotéza nebyla však většině tehdejších chemiků známa a zasvěcená část chemické obce se k ní několik desítek let stavěla velmi zdrženlivě. Jedním z důvodů tohoto váhání byla nepochybně velká Daltonova autorita Ještě podstatnější komplikací však byl fakt, že se vědecká komunita dlouho nedokázala sjednotit ani na pojmech, pomocí nichž se představy o nespojité struktuře látek vyjadřovaly. To, co jedni označovali za atom, jiní nazývali molekulou a ještě jiní částicí [ •Molekula •Jedná o nejmenší částici látky, která má její chemické vlastnosti. •Může být tvořena jedním, dvěma nebo více atomy. •Hovoříme o jednoatomové, dvojatomové nebo víceatomové molekule. •Atomy tvořící molekulu mohou být stejné (atomy stejného prvku) nebo různé. •Molekula může být chemickými postupy rozdělena na jednotlivé atomy (jejich chemické vlastnosti už jsou jiné). •Atom •nejmenší částice běžné hmoty, částice, kterou už chemickými prostředky dále nelze dělit Příklad molekuly •Molekula vodíku H2 protože obsahuje dva atomy vodíku, •Je to dvojatomová homonukleární molekula, lze ji rozdělit na dva atomy vodíku (H + H, resp. 2H). covalent-hydrogen Diagram: hydrogen molecule Příklad molekuly •Chemické vlastnosti H2 a H jsou odlišné přestože se jedná o stejný prvek. •Vodík se běžně nachází ve stavu dvouatomové molekuly H2. •Atomární vodík H je velmi reaktivní (tzv. radikál). Ionty - ionizace •Pokud dojde k odtržení jednoho či více elektronů z atomového obalu, hovoříme o ionizaci. •Ionizací vzniká kationt (kladně nabitý iont). •Při zachycení elektronu naopak vzniká aniont. Elektrolýza – chemický rozklad látky elektrickým proudem Disociace - vznik iontů. Náboj sa rovnoměrně rozdělí na jednotlivé ionty 1.Množství látky vyloučené na elektrodě závisí pouze na množství prošlého náboje 2. 2. 2.Na vyloučení 1 molu jednomocného prvku potřebujeme náboj F=96 485 C (Faradayova konstanta) • • • • •počet iontů • • •hmotnost iontu • •Faraday r. 1833 Valence – mocenství - počet chemických vazeb tvořených atomem daného chemického prvku Elektrolýza je fyzikálně-chemický jev, způsobený průchodem stejnosměrného elektrického proudu kapalinou, při kterém dochází k chemickým změnám na elektrodách. Kapalina obsahuje směs kationtů a aniontů vzniklých disociací. Průchodem elektrického proudu dochází k pohybu kladných iontů k záporné elektrodě a záporných iontů ke kladné elektrodě. Na elektrodách pak může docházet k chemickým reakcím – Látková množství vyloučená stejným nábojem jsou pro všechny látky chemicky ekvivalentní, neboli elektrochemický ekvivalent A závisí přímo úměrně na molární hmotnosti látky •Ludwig Boltzmann •Pokrokové molekulárně-kinetické představy, kinetická teorie plynů, •formulovaná J.C.Maxwellem • •Dávno před nástupem kvantové mechaniky, Boltzmann pro popis systému s velkým počtem molekul užil statistickou metodu ve stavu TDR. • •Jeho přínos spočíval ve využití pravděpodobnosti ve fyzice jako zásady pro vysvětlování. Ukázal, že systém složený z velkých souborů popsatelných pravděpodobností může vykazovat i nové chování. • •Boltzmannva konstanta k •vyjadřuje vztah mezi teplotou a energií plynu. PV = nRT \, P V = N k T \, \tfrac{1}{2}m \overline{v^2} = \tfrac{3}{2} k T •k = 1,38 10-23 J·K-1 •n je látkové množství, N je počet částic Osud Ludwiga Boltzmanna je zajímavý. Narodil se ve Vídni roku 1844 a tam začal pracovat v ústavu známého fyzika Josefa Stefana. Osvědčil se jako zručný a vynalézavý asistent a později spolupracovník.Trpěl však od mládí velkou krátkozrakostí. Rozhodl se vzdát experimentální práce a zcela se oddal teoretické činnosti. Jeho molekulárně-kinetické představy byly na tehdejší dobu příliš pokrokové a setkaly se s porozuměním jen ojediněle. Se svým nesouhlasem s Boltzmannovými přestavami se netajil především německý chemik Wilhelm Ostwald nebo Ernest Mach. Boltzmann byl osamocen a stálými útoky velmi trpěl. Trpěl depresemi a posléze zcela vyčerpán si vzal roku 1906 život. Jen několik málo let po jeho smrti, zvláště vlivem Perrinových studií Brownova pohybu, změnila k němu světová odborná veřejnost radikálně svůj postoj. To však bylo pro Boltzmanna příliš pozdě. [4] chápal plyn jako množství atomů a molekul, které narážejí na stěny nádoby (čímž způsobují tlak plynu), přičemž se jejich pohyb řídí Newtonovskými zákony dynamiky. V roce 1872, dávno před nástupem kvantové mechaniky, uplatnil Boltzmann pro popis systému s velkým počtem molekul plynů statistickou metodu na stav termodynamické rovnováhy. Jeho přínos spočíval i v obecnější rovině: ve využití pravděpodobnosti ve fyzice, a to nikoli jako nástroje přibližnosti, ale spíše jako zásady pro vysvětlení, které mělo přispět ke zlepšení popisu, aby se ukázalo, že systém složen z velkých souborů popsatelných pravděpodobností může vykazovat i nové chování. •Poznatky kinetické teorie stavby látek •1. Látka jakéhokoli skupenství se skládá z částic • (molekul, atomů nebo iontů). •Důkaz: stm-atom •Křemík pod mikroskopem •Prostor, již těleso z dané látky zabírá, není těmito částice- •mi beze zbytku vyplněn. •Látka má nespojitou (diskrétní) strukturu. •Poznatky kinetické teorie stavby látek •2. Částice v látce se pohybují, jejich pohyb je neustálý • a neuspořádaný (chaotický). •Tepelný pohyb – U •je pohyb částic rychlostmi různých směrů a velikostí. • • • • • • • • • • • • • • • • • • •Pohyb molekul plynu • při nižší teplotě •Pohyb molekul plynu • při vyšší teplotě •Poznatky kinetické teorie stavby látek •2. Částice v látce se pohybují, jejich pohyb je neustálý • a neuspořádaný (chaotický). •Důkaz: •Difuze - samovolné pronikání částic jedné látky mezi • částice druhé látky. Diffusion1 Diffusion2 Diffusion4 Diffusion6 Diffusion8 •Tlak plynu - srážky molekul plynu s molekulami • vnitřních stěn nádoby. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •Poznatky kinetické teorie stavby látek •2. Částice v látce se pohybují, jejich pohyb je neustálýa neuspořádaný. •Důkaz: •Nepravidelný neustálý pohyb Brownovy částice. • •10 •20 •30 •40 •50 •mm •10 •20 •30 •40 •50 •0 •mm • •t = 20 s •Poznatky kinetické teorie stavby látek •2. Částice v látce se pohybují, jejich pohyb je neustálý • a neuspořádaný (chaotický). •Důkaz: •Model plynu: •- molekuly plynu se skládají z atomů, •- střední vzdálenosti molekul za normálních podmínek • v porovnání s rozměry molekul jsou velké, •- molekuly se neustále chaoticky pohybují, •- změna rychlosti nastává srážkami molekul s jinými • molekulami, •- mezi srážkami se molekuly pohybují přibližně • rovnoměrně přímočaře, • • • •Celkovou energii soustavy molekul tvoří energie •kinetická posuvného, rotačního a kmitavého pohybu. •Model plynné látky •Pohyb víceatomových molekul • • • • • • •posuvný •rotační •kmitavý • •posuvný + rotační + kmitavý • • •Model plynné látky •Pohyb víceatomových molekul •Celkovou energii soustavy molekul tvoří energie •kinetická posuvného, rotačního a kmitavého pohybu. • •Model pevné látky •- většina látek má částice pravidelně uspořádané, •- přitažlivé síly mezi částicemi způsobují stálý tvar • a objem těles z pevné látky, •- částice kmitají kolem rovnovážných poloh, • • • • • • •- potenciální energie soustavy molekul je větší než • celková kinetická energie částic. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •Model kapalné látky •- kapaliny se vyznačují jistou uspořádaností, ale pouze • na krátkou vzdálenost, •- poloha molekuly kapaliny se s časem mění; čím je • teplota kapaliny vyšší, tím se mění častěji, •- přeskoky molekul při působení vnější síly • na kapalinu jsou převážně ve směru působící síly, • Proto je kapalina tekutá a nezachovává si svůj tvar. •- potenciální energie soustavy molekul je porovnatelná • s jejich celkovou kinetickou energii. •Molekulová fyzika na základní a střední škole • •Kinetická teorie ideální plyn • •Ukažte pokusem difúzi v kapalinách a plynech •Difuze kapalin •Difuze par • •Demonstrujte Brownův pohyb •Brownův pohyb v kapalině • •Ukažte jevy svědčící o existenci molekulových sil •Přilnavost a soudržnost •Soudržnost olověných válečků • •Prokažte existenci a vlastnosti povrchové blány kapalin •Existence povrchové vrstvy kapaliny • •Kapilární jevy •Závislost kapilárního tlaku na poloměru kulové bubliny •Závislost výšky při kapilární elevaci na poloměru kapiláry • •Viskozita kapalin je projevem mezimolekulových interakcí při jejich toku. •Proč viskozita kapaliny s teplotou klesá? •E L E K T R O L Ý Z A • • •k - závislost velikosti výsledné síly na vzájemné vzdálenosti. •Graf závislosti velikosti sil působících mezi částicemi •na jejich vzdálenosti r k1 - závislost velikosti odpudivé síly na vzdálenosti. k2 - závislost velikosti přitažlivé síly na vzdálenosti • •Graf závislosti velikosti sil působících mezi částicemi •na jejich vzdálenosti r Příště •Elektron •Fotoelektrický jev •