Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

LÉPÉSEK AZ ATOM MEGISMERÉSE FELÉ Démokritosz azt állította, hogy a létező végtelen sokaságú parányi, és épp ezért az érzékszervek által fel nem fogható.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "LÉPÉSEK AZ ATOM MEGISMERÉSE FELÉ Démokritosz azt állította, hogy a létező végtelen sokaságú parányi, és épp ezért az érzékszervek által fel nem fogható."— Előadás másolata:

1 LÉPÉSEK AZ ATOM MEGISMERÉSE FELÉ Démokritosz azt állította, hogy a létező végtelen sokaságú parányi, és épp ezért az érzékszervek által fel nem fogható részecskékből, atomokból épül fel. Az atomok, mint nevük is jelzi (gör. a- tomos, oszthatatlant jelent) matematikailag oszthatatlanok, nem keletkeztek és nem is pusztulnak el soha: örök létezők. Az atomoknak több fajtája is létezik, ugyanis különbség tehető köztük forma és nagyság szerint, ami nemcsak a testek külalakját határozza meg, hanem azok ízét és színét is. Δημόκριτος (Kr.e. 420 körül)

2 LÉPÉSEK AZ ATOM MEGISMERÉSE FELÉ John Dalton ( ) angol fizikus és kémikus. Nevéhez fűződik az egyszerű és többszörös súlyviszonyok törvénye: két különböző anyag csakis meghatározott arányban egyesül. Komolyan foglalkozott még az ideális gázok nyomásának vizsgálatával, a színvaksággal, a meteorológiával és a nyelvészettel.

3 LÉPÉSEK AZ ATOM MEGISMERÉSE FELÉ Dmitrij Ivanovics Mengyelejev ( ) orosz kémikus, a periódusos rendszer megalkotója. Ha az elemeket növekvő atomtömeg szerint sorba rakjuk, a táblázat a fizikai-kémiai jellemzők periodikusságát mutatja, ami lehetővé teszi a kémiai reakciók típusokba sorolását is. Léghajóval is kísérletezett, 1887-ben teljesen egyedül emelkedett a magasba, hogy lefényképezzen egy napfogyatkozást, s bár a jármű kezeléséről semmit sem tudott, biztonságban ért földet.

4 LÉPÉSEK AZ ATOM MEGISMERÉSE FELÉ Josef Loschmidt (1821–1895) cseh születésű osztrák fizikus Kiszámította, hogy az ideális gáz egy köbcentiméterében, standard körülmények között hány molekula található. Ezt a számot Loschmidt- számnak nevezik. NernstNernst javasolta, hogy az egy mólnyi anyagban lévô molekulák számát Loschmidtról nevezzék el. Az állandót azonban Avogadro-számnak nevezik – noha Avogadro soha nem határozta meg ezt az értéket –, és az ideális gáz egy köbcentiméterében lévô molekulák száma lett a Loschmidt-szám.Avogadro-számnak

5 LÉPÉSEK AZ ATOM MEGISMERÉSE FELÉ Jelentősen hozzájárult az elektromágnesesség és elektrokémia területeinek fejlődéséhez. Faraday törvénye: 1 mol egyvegyértékű elem kiválasztásához C töltés szükséges. Vagy 1,118 mg ezüst válik ki a katódon 1 C töltés hatására. Ebből kiszámolható az egy részecske által hordozott töltés: 1,6·10-19 C. A kapacitás SI egysége, a farad, róla kapta a nevét, valamint a Faraday- állandó, ami egy mol elektron töltését jelenti (kb coulomb). -Faraday- kalitka -Faraday-féle indukciós törvény Michael Faraday (1791 – 1867) angol fizikus és kémikus

6 LÉPÉSEK AZ ATOM MEGISMERÉSE FELÉ Sir Joseph John „J.J” Thomson ( ) angol Nobel-díjas fizikus, aki az elektron és izotópok felfedezésével, illetve a tömegspektrométer feltalálásával vált híressé ban tüntették a fizikai Nobel- díjjal, amelyet az elektron felfedezéséért kapott, valamint a gázok elektro-konduktivitásával (elektromos áram vezetésével) kapcsolatos munkájáért ben jutott arra a következtetésre, hogy a katódsugárzás negatív töltésű részecskék árama. Már a 70-es években megkapták az elektron nevet.

7 A THOMSON-FÉLE ATOMMODELL 1904 A mazsolás puding modell (plum pudding model) egy olyan atommodell, amely szerint az atomban egyenletesen oszlik el a tömeg nagy része, mely pozitív töltésű, és abban mozognak a kis tömegű elektronok. Ha megzavarják az elektronokat, akkor rezegni kezdenek. Bukásának oka: on/rutherford-scattering on/rutherford-scattering

8 A RUTHERFORD-FÉLE ATOMMODELL 1911 Sir Ernest Rutherford (Nelson (Új-Zéland) augusztus 30. – Cambridge október 19.) Kémikus és fizikus ban kémiai Nobel-díjat kapott „az elemek bomlásának kutatásáért és a radioaktív anyagok kémiájában elért eredményeiért” ion/rutherford-scattering ion/rutherford-scattering

9 A RUTHERFORD-FÉLE ATOMMODELL 1911 A Rutherford - féle kísérlet Rutherford  részecskékkel bombázott aranyfüstlemezt. Az  -részecskék nagy része szóródott a lemezen, de kb. minden dik mintegy visszapattan a lemezről. Az  részecske egy igen kis térrészben koncentrált pozitív részecskével ütközik, melyet atommagnak nevezünk. Ennek mérete m nagyságrendű, sűrűsége pedig.

10 „Határozottan ez volt a leghihetetlenebb esemény, amellyel életemben találkoztam. Majdnem olyan hihetetlen volt, mintha valaki egy 15 hüvelykes gránáttal egy selyempapír-darabkára tüzelne, és az visszatérve őt magát találná el.” Ha az atom méretarányairól akarunk képet alkotni, akkor képzeljük a magot borsószem nagyságúnak. Ebben az esetben az elektronok 250 m sugarú körpályán keringenek körülötte. Az atommodell hasonlatos egy mikroszkopikus méretű Naprendszerhez. Rutherford megállapította, hogy az atom pozitív magtöltéseinek száma azonos az elem periódusos rendszerbeli rendszámával. Atommodelljével a legfőbb probléma az volt, hogy az elektrodinamika törvényei szerint a mag körül keringő elektronnak sugároznia kellene. Ekkor viszont csökkenne az energiája és a magba kellene zuhannia. Ezt az ellentmondást csak Bohr tudta feloldani. A RUTHERFORD-FÉLE ATOMMODELL 1911

11 A RUTHERFORD-FÉLE ATOMMODELL 1911 Rutherford atommodellje… És bukásának oka…

12 KVANTUMMECHANIKA – HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁS Hőmérsékleti sugárzásnak nevezzük az anyag hőmozgása miatt kibocsátott elektromágneses sugárzást. A testek minden T > 0 K hőmérsékleten elektromágneses hullámokat bocsátanak ki, a környezet hőmérsékletétől függetlenül. A forró (izzó) testek látható fényt is kibocsátanak.

13 MAX PLANCK (1858 – 1957) német fizikus, a kvantummechanika megteremtője. A müncheni fizikaprofesszor, Philip von Jolly azzal a megjegyzéssel kommentálta Planck érdeklődését az elméleti fizika iránt, hogy „ebben a tudományágban már szinte mindent felfedeztek, és már csak néhány jelentéktelen lyukat kell betömni” 1918-ban Planck elnyerte a Nobel- díjat a plancki hatáskvantum felfedezéséért. A díjat csak ben kapta meg. HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁS

14 A hőmérsékleti sugárzás intenzitás- hullámhossz összefüggését sokáig nem tudták kellő pontossággal leírni a századvég fizikusai. Plancknak jutott először eszébe, hogy feltegye: a sugárzást kibocsátó kis oszcillátorok csak egy adott energiaadag egészszámú többszörösével rendelkezhetnek, így maga a sugárzás is. (1900) Az energia egy adott frekvencián csak meghatározott adagokban, kvantálva terjedhet:. Ahol h = 6,63·10-34 Js a hatáskvantum vagy Planck-állandó.

15 „...rövidesen elkezdtem próbálkozni, hogy a h hatáskvantumot valamiképpen beillesszem a klasszikus elmélet kereteibe, de a hatáskvantum minden ilyen kísérletnek makacsul ellenszegült. … Miután minden kísérlet meghiúsult ennek a szakadéknak az áthidalására, nem volt kétség többé az iránt, hogy a hatáskvantum alapvető szerepet játszik az atomfizikában, és hogy fellépésével új korszak kezdődik a fizikában. A hatáskvantumban ugyanis valami eddig soha nem hallott jelentkezik, amely arra van hivatva, hogy alapjában átalakítsa egész fizikai gondolkodásunkat...” (Planck) Ezzel megszületett a kvantummechanika. HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁS

16 ALBERT EINSTEIN (Németország, március 14. – USA, április 18.) elméleti fizikus; tudományos és laikus körökben egyaránt a legnagyobb 20. századi tudósnak tartják. Ő fejlesztette ki a relativitáselméletet és nagymértékben hozzájárult a kvantummechanika, a statisztikus mechanika és a kozmológia fejlődéséhez ben fizikai Nobel-díjjal jutalmazták „az elméleti fizika területén szerzett érdemeiért, különös tekintettel a fényelektromos jelenség törvényszerűségeinek felismeréséért”.

17 A FOTOEFFEKTUS 1887-ben Hallwachs észrevette, hogy a negatív töltésű elektroszkóp ultraibolya fény hatására elveszíti töltését. A kilépő elektronok energiája független a fény intenzitásától, csak annak frekvenciájától függ.

18 A kilépő elektronok száma viszont arányos az intenzitással. Mindennek magyarázatát Einsteinnek sikerült megadnia 1905-ben, melyért Nobel- díjat kapott. Feltette, hogy a fény ener- giája is csak kis adagokban terjedhet. A FOTOEFFEKTUS

19 Ennek lényege: a fény is kis részecskékből, fotonokból áll. A fémlapra érkező foton energiájának egy része arra fordítódik, hogy az atomjától elszakítsa az adott elektront, vagyis fedezze az ehhez szükséges kilépési munkát. Energiájának másik része pedig az elektron mozgási energiáját növeli. A fotoeffektus a fény részecsketermészetét bizonyítja. A fényelektromos egyenlet:

20 A fotoeffektus egyik legfontosabb alkalmazása a fotocella. A FOTOEFFEKTUS

21 A FÉNY KETTŐS TERMÉSZETE Hullámtermészetet mutat: - törésnél - elhajlásnál - interferenciánál - polarizációnál Részecske-természetet mutat: - fotoeffektusnál - visszaverődésnél

22 A DE BROGLIE-FÉLE HULLÁMOK (1924) de Broglie Einstein fényre alkalmazott feltevését más részecskékre is kiterjesztette, vagyis minden részecske kettős természettel rendelkezik. Louis de Broglie ( ) Nobel-díjas francia fizikus.

23 A KVANTUMMECHANIKAI OK-OKOZAT Kevés a tudásunk a részecskékről? Meg lehet jósolni a jövőjüket?

24 A KVANTUMMECHANIKAI OK-OKOZAT Hogyan befolyásolja a mérés a rendszert? Pl. ha egy légy testhőmérsékletét mérjük lázmérővel? Mit mérünk? „A kvantummechanika nagyon impozáns elmélet. De egy belső hang mégis azt súgja nekem, hogy ez nem az igazi Jákob. Az igaz, hogy sokat nyújt, de aligha visz közelebb az Öreg titkához…Bárhogy legyen is, meg vagyok győződve, hogy Ő nem szórakozik kockavetéssel…” (Einstein levele Bohrhoz )

25 A HEISENBERG-FÉLE HATÁROZATLANSÁGI RELÁCIÓK ( Würzburg, december 5. – München, február 1.) Nobel- díjas német fizikus, a kvantummechanika egyik megalapítója. Heisenberg vezette a háborús Németország nukleárisenergia- programját, szerepe máig vitatott. Würzburg Sírfelirata: "Valahol itt nyugszik"

26 SCHRÖDINGER Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (Bécs-Erdberg, augusztus 12. – Bécs, január 4.) Nobel-díjas osztrák fizikus, a kvantummechanika egyik atyja.Bécs 1927-ben csatlakozott Max Planckhoz a berlini Humboldt Egyetemen ban a náci antiszemitizmus miatt elhagyta Németországot. Oxfordban a Magdalen College Fellow-ja lett. Nem sokkal érkezése után Dirac-kal együtt megkapta a fizikai Nobel- díjat.

27 A BOHR-FÉLE ATOMMODELL 2. Az atom csak akkor sugároz, ha az elektron az egyik pályáról a másikra ugrik. Ilyenkor frekvenciáját a egyenlet határozza meg, ahol a jobb oldalon szereplő mennyiségek az egyes pályákhoz tartozó energiák. Fordítva: az atom csak olyan foton befogására képes, amelynek energiája éppen egyenlő két pályaenergia különbségével. 1. Az atom elektronjai csak meghatározott pályákon keringhetnek a mag körül. Ezeken a pályákon – ellentétben a klasszikus elektro- dinamika törvényeivel – az elektron nem sugároz.

28 A BOHR-FÉLE ATOMMODELL

29 Egy adott n főkvantumszámú pályán lévő elektron energiája: R az ún. Rydberg-állandó, értéke: Ha egy elektron az n. pályáról az m.-re ugrik: A BOHR-FÉLE ATOMMODELL

30 A KVANTUMSZÁMOK Az egyes főkvantumszámú állapotokhoz azonban több különböző állapot tartozik, amelyeket s, p, d, f állapotoknak is nevezünk (s: sharp, p: principal, d. diffuse, f: fundamental). Ezeknek rendre az l  0, 1, 2, 3 ún. mellék­kvantumszámok felenek meg. Ehhez járulnak végül a mágneses kvantumszám által megkülönböztetett állapotok. Ezenkívül minden egyes mellékkvantumszámú állapothoz két különböző spinkvantumszámú állapot tartozik.

31 Kvantumszám„Jelentése”Értékei n: főkvantumszámkörpálya sorszáman  1, 2, 3, 4,... l: mellékkvantumszámellipszispályák számal  0, 1, 2, 3,..., n–1 m: mágneses kvantumszám pályasík térbeli helyzetem  –l,...–1, 0, 1, 2,..., l s: spinkvantumszámforgás irányas  1/2 ; -1/2 A KVANTUMSZÁMOK Tehát egy adott n főkvantumszámú héjon legfeljebb 2n 2 elektron tartózkodhat.

32

33 A PAULI-ELV Pauli-elv (1925): nincs két egy atomon belül nem fordulhat elő két olyan elektron, amelyeknek mind a négy kvantumszáma megegyezik. Wolfgang Ernst Pauli (Bécs, április 25. – Zürich, Svájc, december 15.) osztrák származású Nobel-díjas svájci fizikus. Kizárási elvének figyelembe vételével a Mengyelejev-féle periódusos rendszert sikerült értelmezni. A Pauli-elv szerint az atom bármelyik kvantumállapotában, a saját impulzusnyomatékot, a spint is figyelembe véve, legfeljebb egy elektron lehet.

34 SZÍNKÉPEK vas Az izzásig hevített szilárd testek, folyadékok, valamint a magas hőmérsékletű és nagynyomású gázok folytonos spektrumú sugárzást bocsátanak ki, mindenféle színképvonalak nélkül. Világító gázok kisebb nyomás és alacsonyabb hőmérséklet mellett különálló, fényes emissziós vonalakat mutatnak. Minden egyes kémiai elemhez egyedi vonalsorozat tartozik.

35 AJÁNLOTT OLDALAK


Letölteni ppt "LÉPÉSEK AZ ATOM MEGISMERÉSE FELÉ Démokritosz azt állította, hogy a létező végtelen sokaságú parányi, és épp ezért az érzékszervek által fel nem fogható."

Hasonló előadás


Google Hirdetések