Chemie · Základní škola · kapitola 2

Atom, prvky a periodická soustava

Už starověký řecký filozof Démokritos tvrdil, že hmota se skládá z nedělitelných částic – atomů (atomos = nedělitelný). Dnes víme, že atom dělitelný je: má malé těžké jádro a kolem něj obal z elektronů.

1Stavba atomu

Atom je nepatrný – jeho průměr je asi desetimiliontina milimetru. Skládá se z:

Téměř celá hmotnost atomu je soustředěna v jádře, které je přitom asi 100 000krát menší než celý atom – kdyby byl atom velký jako fotbalový stadion, jádro by bylo jako špendlíková hlavička uprostřed hřiště. Atom je jako celek elektroneutrální: má stejně protonů jako elektronů.

• Protonové číslo Z – počet protonů v jádře; určuje, o jaký prvek jde.
• Nukleonové číslo A – počet protonů a neutronů (nukleonů) dohromady. Počet neutronů N = A − Z.

Atomy téhož prvku se mohou lišit počtem neutronů – jsou to izotopy. Vodík má tři: lehký vodík (protium, bez neutronu), deuterium (1 neutron) a tritium (2 neutrony). Uhlík ¹²C je stálý, ¹⁴C je radioaktivní a používá se k určování stáří (radiouhlíková metoda).

2Elektronový obal

Elektrony se pohybují kolem jádra v elektronových vrstvách (slupkách). První vrstva pojme nejvýše 2 elektrony, druhá 8, třetí 18. Elektrony v poslední vrstvě se nazývají valenční – určují, jak se prvek chová v chemických reakcích.

Atom může elektrony získat nebo ztratit – vznikne ion: kation s kladným nábojem (ztratil elektrony, např. Na⁺) nebo anion se záporným nábojem (přijal elektrony, např. Cl⁻).

3Chemické prvky

Chemický prvek je látka složená z atomů se stejným protonovým číslem. Dnes známe 118 prvků, asi 90 z nich se vyskytuje v přírodě. Každý prvek má značku odvozenou většinou z latinského názvu – zavedl je švédský chemik Jöns Jacob Berzelius:

4Periodická soustava prvků

V roce 1869 uspořádal ruský chemik Dmitrij Ivanovič Mendělejev prvky podle rostoucí atomové hmotnosti a všiml si, že se jejich vlastnosti pravidelně (periodicky) opakují. V tabulce nechal prázdná místa pro prvky, které tehdy nikdo neznal – a předpověděl jejich vlastnosti. Když byly objeveny (gallium, skandium, germanium), jeho předpovědi se potvrdily.

Dnešní tabulka řadí prvky podle protonového čísla:

• Periody – 7 vodorovných řad. Číslo periody udává počet elektronových vrstev.
• Skupiny – 18 svislých sloupců. Prvky v jedné skupině mají stejný počet valenčních elektronů, a proto podobné vlastnosti.

5Kovy, nekovy a polokovy

Kovy (asi tři čtvrtiny prvků, v tabulce vlevo a uprostřed) mají kovový lesk, dobře vedou elektrický proud a teplo, jsou kujné a tažné. Všechny kromě rtuti jsou za běžné teploty pevné. Nekovy (vpravo nahoře, a vodík) nevedou proud, bývají křehké nebo plynné – kyslík, dusík, síra, uhlík, chlor. Polokovy (bor, křemík, germanium, arsen) leží na hranici a jsou důležité v elektronice – křemík je základem počítačových čipů.

6Molekuly a chemické vzorce

Atomy se mohou spojovat do molekul. Molekula kyslíku O₂ má dva atomy kyslíku, molekula vody H₂O dva atomy vodíku a jeden kyslíku. Chemická sloučenina je látka složená z atomů dvou nebo více různých prvků – voda, oxid uhličitý CO₂, sůl NaCl.

Ve vzorci index (malé číslo vpravo dole) udává počet atomů v molekule, koeficient (číslo před vzorcem) počet molekul: 3 H₂O jsou tři molekuly vody, celkem 6 atomů vodíku a 3 atomy kyslíku.

Spojení atomů drží chemická vazba – sdílené elektronové páry (kovalentní vazba, např. ve vodě) nebo přitažlivost opačně nabitých iontů (iontová vazba, v kuchyňské soli).

7Kvíz – procvič si kapitolu