Transcript מצגת בנושא מבנה האטום 2

‫מבנה האטום‬
‫יוני קונר‬
‫בי"ס שמעוני גבעתיים‬
‫ערוך על בסיס מצגת של לימור מרציאנו‬
‫תמונות מתוך‪:‬‬
‫סקירה כללית‬
‫אטום‬
‫בנוי מ‬
‫אלקטרונים‬
‫גרעין‬
‫בנוי מ‬
‫פרוטונים‬
‫נויטרונים‬
‫מבנה האטום‬
‫כל החומרים בנויים מאטומים‪.‬‬
‫כל אטום בנוי מגרעין בעל מטען חשמלי חיובי‬
‫ומאלקטרון אחד לפחות‪ ,‬בעל מטען חשמלי שלילי‬
‫הנמצא בקרבתו‪.‬‬
‫הגרעין בנוי מפרוטונים ונייטרונים‪.‬‬
‫אטומים מורכבים משלושה מרכיבים בסיסיים‪:‬‬
‫‪ P‬פרוטונים‬
‫‪ -‬נושאים מטען חיובי‬
‫‪ n‬נויטרונים‬
‫‪ -‬חלקיקים ניטראליים מבחינה חשמלית‪.‬‬
‫הפרוטונים והנויטרונים יוצרים יחד את‬
‫הגרעין‪ ,‬שהוא החלק המרכזי של האטום‪.‬‬
‫אלקטרונים‬
‫‪ -‬נושאים מטען שלילי ומקיפים את הגרעין‬
‫כל החלקיקים נמצאים בתנועה !‬
‫רוב מסת האטום מרוכזת בגרעין!‬
‫אטומים ומולקולות נמדדים בסדרי גודל ננו‪-‬סקופיים‬
‫(ננו= ‪ 10-9‬והכוונה היא לננומטר‪ ,‬כלומר‪ ,‬מיליארדית‬
‫המטר)‪ .‬רוב רובו של האטום הוא ריק‪.‬‬
‫האלקטרון הקרוב‬
‫במרחק של כ‪800 -‬‬
‫ק”מ‬
‫האלקטרון הקרוב‬
‫במרחק של כ‪800 -‬‬
‫ק”מ‬
‫אם גודלו של אטום המימן היה כמו זה המופיע בתמונה‪,‬‬
‫היינו זקוקים למסך שרוחבו כ ‪ 1600 -‬ק”מ על מנת לראות‬
‫את האלקטרון במסלולו‪.‬‬
‫‪ 1‬פרוטון‬
‫‪ 2000‬אלקטרונים‬
‫הפרוטונים והנויטרונים בעלי מסה שווה ( כמעט ) והיא גדולה‬
‫פי ‪ ( 2000‬בערך ) ממסת האלקטרון‪.‬‬
‫‪ 1‬פרוטון‬
‫‪ 1‬ניוטרון‬
‫לנויטרונים ולפרוטונים יש כמעט אותה מסה‬
‫נתונים‬
‫שם‬
‫החלקיק‬
‫סמל‬
‫החלקיק‬
‫מטען‬
‫חשמלי‬
‫מסה‬
‫רדיוס‬
‫החלקיק‬
‫(מטר)‬
‫פרוטון‬
‫‪P‬‬
‫‪+‬‬
‫ניוטרון‬
‫‪n‬‬
‫‪0‬‬
‫אלקטרון‬
‫‪e‬‬
‫‪-‬‬
‫יחידה‬
‫אחת‬
‫יחידה‬
‫אחת‬
‫יחידה‪/‬‬
‫‪2000‬‬
‫‪10-15‬‬
‫‪10-15‬‬
‫נקודתי‬
‫האלקטרונים הם חלקיקים קטנים מאוד‬
‫בעלי מטען שלילי‪ ,‬אשר נעים במהירות גבוהה‬
‫בחלל‪ .‬קל לפרק אלקטרונים מהאטום‬
‫ולהשתמש בהם לכוח חשמלי ובמכשירים‬
‫כגון טלוויזיות‪.‬‬
‫מודל האטום של בור‬
‫המודל המקובל כיום‬
‫ניתן לתאר את מיקומו של‬
‫האלקטרון באטום רק‬
‫באופן הסתברותי‪ .‬כלומר‪,‬‬
‫ניתן להתייחס רק לסיכוי‬
‫למצוא את האלקטרון‬
‫בנקודה מסוימת במרחב‪.‬‬
‫לכן‪ ,‬יהיה זה שגוי להמשיך‬
‫ולהציג את האלקטרון‬
‫כחלקיק הנע במסלול מוגדר‬
‫האלקטרונים נעים‬
‫במהירות של כ‪1,080,000 -‬‬
‫קמ”ש !!!!!‬
‫בלתי אפשרי לקבוע את מיקומם המדויק של האלקטרונים באטום‪ .‬ניתן לדבר‬
‫על הסתברות למציאת אלקטרונים במקום מסוים באטום ‪ -‬נהוג לדבר על “ענן‬
‫אלקטרונים”‬
‫חשבו על מאוורר בפעולה‪ .‬כאשר הוא פועל רואים עיגול וקשה לקבוע היכן‬
‫נמצאות כנפי המאוורר בכל רגע נתון‪ ,‬אם נקרב אצבע תהיה הרגשה שלהבי‬
‫המאוורר נמצאים בכל מקום בכל רגע‪.‬‬
‫הכוחות החשמליים‬
‫כאשר לשני חלקיקים טעונים חשמלית סימן זהה של מטען‬
‫חשמלי (שניהם פלוסים או שניהם מינוסים)‪ ,‬קיים ביניהם כוח‬
‫דחייה חשמלי‪.‬‬
‫כאשר המטענים מנוגדים (האחד מינוס והאחר פלוס)‪ ,‬קיים‬
‫ביניהם כוח משיכה חשמלי‪.‬‬
‫מדוע האלקטרונים אינם‬
‫נדבקים לגרעין ?‬
‫בין האלקטרונים (בעלי מטען שלילי) לגרעין (בעלי מטען חיובי)‬
‫פועל כוח משיכה‪ ,‬מצד שני ידוע כי האלקטרונים נמצאים בחלל‬
‫מסביב לגרעין אך הם אינם “נדבקים” לגרעין‪.‬‬
‫כיצד אפשר להסביר תופעה זו?‬
‫האלקטרונים נמצאים בתנועה מתמדת‪ ,‬ולכן הם‬
‫תשובהלגרעין‪.‬‬
‫אינם נדבקים‬
‫כיצד ניתן להסביר שהפרוטונים מוחזקים יחד בגרעין‬
‫למרות הדחייה החשמלית הקיימת ביניהם?‬
‫העובדה כי הפרוטונים שהם חלקיקים חיוביים‪ ,‬אשר דוחים זה‬
‫את זה מבחינה חשמלית מרוכזים במקום כה קטן כמו גרעין‬
‫האטום מחייבת הנחה של קיום של כוחות חזקים בהרבה‬
‫מהכוחות החשמליים‪ .‬כוחות אלה נקראים כוחות גרעיניים והם‬
‫חזקים בהרבה מהכוחות החשמליים‪ .‬כוחות אלו פועלים בין‬
‫חלקיקים הנמצאים במרחק קטן מאוד זה מזה כמו הפרוטונים‬
‫והנויטרונים בגרעין האטום‪ .‬לו כוח זה לא היה קיים‪ ,‬הפרוטונים‬
‫והנויטרונים היו מתפזרים לכל עבר‪.‬‬
‫האינטראקציה הפועלת בין החלקיקים‬
‫משיכה חשמליים‬
‫•בין הגרעין לאלקטרונים פועלים כוחות‬
‫•בין הפרוטונים פועלים כוחות‬
‫דחייה חשמליים ו‪..‬‬
‫משיכה גרעיניים‬
‫•בין האלקטרונים פועלים כוחות‬
‫•בין הפרוטונים והנויטרונים פועלים כוחות‬
‫דחייה חשמליים‬
‫משיכה גרעיניים‬
‫כוחות גרעיניים חזקים בהרבה מכוחות חשמליים !‬
‫מספר אטומי‬
‫מספר הפרוטונים בגרעין האטום הוא שקובע את סוג האטום (היסוד)‪.‬‬
‫מספר זה מכונה‪ :‬מספר אטומי‪.‬‬
‫תמונה מתוך אופק – מט"ח‬
‫לאטומים יש תמיד מספר זהה של אלקטרונים ופרוטונים‪.‬‬
‫לאטומים יש בד”כ מספר זהה של נויטרונים ופרוטונים‪.‬‬
‫מספר מסה‬
‫מספר הפרוטונים והנייטרונים שבגרעין האטום מכונה "מספר מסה"‪.‬‬
‫תמונה מתוך אופק – מט"ח‬
‫איזוטופים‬
‫לאטומים של יסוד מסוים עשוי להיות מספר‬
‫נייטרונים שונה בגרעין‪ .‬אטומים אלו מכונים‪:‬‬
‫איזוטופים של אותו יסוד‪.‬‬
‫תמונה מתוך‪:‬‬
‫‪http://sonnykim12‬‬
‫‪3.blogspot.com/20‬‬
‫‪11/05/april-18‬‬‫‪2011-atomic-mass‬‬‫‪and-isotopes.html‬‬
‫לאיזוטופ אטום המימן השכיח בטבע אין כלל נייטרונים בגרעין‬
‫ולכן מספרו האטומי הוא ‪ 1‬ומספר המסה שלו הוא ‪.1‬‬
‫לאיזוטופ שני של המימן‪ ,‬הדויטריום‪ ,‬פרוטון אחד ונייטרון אחד‬
‫בגרעין; מספרו האטומי הוא ‪ 1‬ומספר המסה הוא ‪.2‬‬
‫לאיזוטופ נוסף של המימן‪ ,‬הטריטיום‪ ,‬פרוטון אחד ושני נייטרונים‬
‫בגרעין; מספרו האטומי ‪ ,1‬מספר המסה שלו הוא ‪.3‬‬
‫היות ומספר הפרוטונים הוא הקובע את סוג האטום‪ ,‬מספר‬
‫משתנה של נייטרונים לא משנה את סוג האטום אלא את‬
‫האיזוטופ שלו‪.‬‬