Struktura atoma i atomske veze

Atom je najmanja neutralna čestica koja odražava osobine datog elementa.
–  svojstva čvrstih materijala zavise od rasporeda atoma, ali i od njihove međusobne veze

–         atom – jezgro sastavljeno od protona i neutrona + elektronski oblak od elektrona

–         neutron je najmanja neutralna čestica

–         atomski broj je broj protona u jezgru

–         relativna atomska masa – broj koji se dobija upoređivanjem sa 1/12 mase ugljenika C12. Pokazuje koliko je masa atoma određenog elementa veća od 1/12 mase atoma C12.

–         atomska masa zavisi od broja protona, broj iz tablice podeljen sa Avogadrovim brojem

–         mol je količina materijale koja sadrži onoliki broj osnovnih čestica koliko ima atoma ugljenika u 12 g izotopa C12. Taj broj je uvek 6,023 x 10  – Avogadrov broj. Mol je jedinica za količinu materije.

 

Elektronska struktura atoma

–         elektroni kruže oko jezgra po tačno određenim putanjama, orbitalama-energetskim nivoima (K, L, M, N, O, P, Q) . Glavni kvantni broj orbital.

–         svaki energetski nivo ima energetski podnivo (s, p, d, f).

–         maksimalan broj elektrona u jednoj orbitali je 2*n*n

–         masa e  je mnogo manja od mase protona.

–         broj orbitala u atomu odgovara broju periode u periodnom sistemu elemenata u kojoj se taj element nalazi.

–         Valentna orbitala – najudaljenija orbitala od centra i u njoj se nalaze valentni elektroni, elektroni od kojih zavisi reakcije i hemijske osobine elementa

–         Valentnost opisuje verovatnoću nalaženja elektrona na određenom rastojanju od jezgra

–         Iza valentnog je provodni pojas gde elektron može da zaluta zbog međusobnog rastojanja koje je definisano energetskom barijerom.

–         Elektropozitivni metali – sposobni da daju nekoliko svojih valentnih elektrona i postanu pozitivno naelektrisani joni (katjoni).

–         Elektronegativni su nemetali – lako primaju elektrone i postaju negativno naelektrisani joni (anjoni).

 

METALI

–         Imaju 3 ili manje elektrona u spoljnoj ljusci

–         Postaju katjoni kada daju elektrone

–         Niska elektronegativnost

NEMETALI

–         4 ili više elektrona u spoljnoj ljusci

–         Primaju elektrone i postaju anjoni

–         Veća elektronegativnost

 

Sile i energije između atoma

–         Intenzitet sila u elektronskom omotaču opada sa udaljavanjem od jezgra

–         Sila privlačenja zavisi od položaja 2 atoma.

–         Sila odbijanja se javlja kada orbitale 2 atoma počnu da se preklapaju.

–         Kada su sile privlačenja i odbijanja jednake, nastaje ravnoteža.

–         Energija veze dva atoma je energija potrebna da se 2 atoma razdvoje od beskonačne udaljenosti. Zavisi od vrste atomske veze u određenom materijalu.

Atomske veze

–         Atomi se vezuju zbog tendencije da postignu stabilnu elektronsku strukturu.

–         Broj elektronadiktira koja će se vrsta veze formirati i koja će biti vrsta građe materijala.

1. Međuatomske – primarne : jonska, kovalentna i metalna
2. Međumolekularske – sekundarna : Van der Valsova, utiču na fizička svojstva materijala.

 

Jonska veza

–         Metal + nemetal

–         Kod keramičkih metala

–         Ostvaruje se prelaskom elektrona sa jednog atoma na drugi pri čemu nastaju relativno jake elektrostatičke sile; ostvaruju se elektrostatičkim dejstvom suprotno naelektrisanih jona.

–         Atomi metala (metal sa 1,2 ili 3 elektrona viška) lako daju zauvek svoje valentne elektrone atomima nemetala (sa 1, 2, 3 elektrona manjka).

–         Pozitivno i negativno naelektrisani se privlače i nastaju jedinjenje zbog izjednačenja količine naelektrisanja.

Karakteristike: velika čvrstoća veze, materijala, velika tvrdoća i krtost, loša električna i toplotna provodljivost, zbog nedostatka slobodnih elektrona, loša obradivost plastičnom deformacijom, mala elastičnost, visoka temperatura topljenja, mala žilavost.

Kovalentna veza

–         Atomi dele elektrone (zajednički parovi elektrona)

–         Za polimere i keramiku

–         Broj zajedničkih parova elektrona zavisi od broja elektrona potrebnih za postizanje stabilne elektronske konfiguracije

–         Postoji samo između atoma koji dele elektronski par

–         Veoma jake ili veoma slabe

Karakteristike: visoka tvrdoće i slaba električna i toplotna provodljivost,  mala elastičnost.

 

Metalna veza

–         Metal + metal

–         Karakteristična za metale.

–         Odgovorna za uređen raspored atoma.

–         Svaki atom metala daje svoje valentne elektrone, a koji se ne vezuju ni za jedan drugi atom, već ostaju da slobodno kruže i čine elektronski oblak, koji je negativno naelektrisan i koji privlači pozitivno naelektrisane jone koji čine rešetku i tako ih vezuju.

–         Elektronski oblaci se preklapaju, ali u svakom trenutku atmosfera mora biti neutralna; elektron sa jednog elektronskog oblaka mora da pređe u isto vreme na drugi, kada sa drugog elektrona prelazi na prvi.

Karakteristike: velika električna i toplotna provodljivost zbog lakog kretanja elektrona, jaka hemijska veza.

 

Van der Valsove

–         Međumolekulske

–         Karakteristika polimera

–         Javlja se zbog neravnomerne raspodele naelektrisanja unutar molekula

–         Dipol je rastojanje između 2 suprotna naelektrisanja.

–         U svakom trenutku na jednoj strani molekula ima više elektrona nego na drugoj, a centri pozitivnih i negativnih naelektrisanja se ne poklapaju u tom trenutku

–         Između suprotnih krajeva rastojanja 2 suprotna naelektrisanja dolazi do pojave sila koje teže da ih privuku

–         Lako deformisanje, mala krtost.