Elektronový obal atomu


Úvod

Elekronovým obalem atomu se zabívá atomová fyzika. Tento obor řeší vlastnosti a pohyb elektronů, jádrem se nezabívá.

Elektrony

Spektrum záření

Spektrum vodíku

f=R(1m21n2)f = R(\frac{1}{m^2}-\frac{1}{n^2}) n,mNn>mn,m \in \N \land n > m

Atom vodíku se může nacházet na určitých energetických hladinách EnE_n a při přechodu na nižší hladinu vyzáří elektromagnetické záření podle zákona:

hfnm=EnEmhf_{nm} = E_{n} - E_{m}

Při přechodu z vyšší energetické hladiny EnE_{n} na nižší energetickou hladinu EmE_{m} vyzáří kvantum energie o frekvenci fnmf_{nm}. Poté dosazením rovnice vyjadřující frekvenci spektrálních čar do rovnice pro energii dostaneme:

h.fnm=h.R(1m21n2)=EnEmh.f_{nm} = h.R(\frac{1}{m^2}-\frac{1}{n^2}) = E_{n} - E_{m}

a pro atom vodíku:

En=h.Rn2E_{n} = - \frac{h.R}{n^2}

tato rovnice nám určí energii pro n-tou energetickou hladinu

Ionizace

Energetické hladiny vodíku


Historické modely atomů

Pudinkový model

Pudinkový model

Ruthenfordův model

Bohrův model

definován pomocí tří postulátů:

1. postulát

Atom je stabilní soustava složená z nabitého jádra o téměř celkové hmotnosti atomu a elektronového obalu.

2. postulát

Atom se může nacházet pouze v kvantových stavech s určitou hodnotou energie. V takovém stavu atom nevydává ani nepřijímá energii a rozložení elektronů v obalu je neproměnné.

3. postulát

Při přechodu do stavu s nižší energií může atom vyzářit kvantum elektromagnetického záření (foton). Naopak při pohlcení fotonu přejde do vyššího energetického stavu.

Schrödingerův model


Stav elektronu

Kvantová čísla

stav elektronu je popsán čtyřmi kvantovými čísly:


Stavba elektronového obalu

Orbitaly

Orbitaly atomu

Záření elektronového obalu

Lasery

Každý atom vyzáří foton o energii EE při přechodu z vyššího (excitovaného) stavu do nižšího. K tomu může dojít dvojím způsobem:

Emise

pokud mezi aktivní prostředí umístíme dvě zrcadla, tak se fotony budou odrážet a kumulovat

Emise