zpracování složení a strukturavlastnosti z jakých atomů je látka tvořena jak jsou uspořádány jakým způsobem drží pospolu kompaktní nebo pórovitá struktura vodivé nebo nevodivé tuhé nebo měkké roztažné nebo neroztažné houževnaté nebo křehké technologický postup jde dělat v malém nebo ve velkém jde to tvarovat, obrábět, leštit? kompaktní nebo pórovitá struktura kontrolora kvality bezpečnost Robert Hooke FRS (/hʊk/; 28 July [O.S. 18 July] 1635 – 3 March 1703) was an English scientist and architect, a polymath, recently called "England's Leonardo",[2] who, using a microscope, was the first to visualize a microorganism.[3] As an assistant to physical scientist Robert Boyle, Hooke built the vacuum pumps used in Boyle's experiments on gas law, and himself conducted experiments. In 1673, Hooke built the earliest Gregorian telescope, and then he observed the rotations of the planets Mars and Jupiter. Hooke's 1665 book Micrographia spurred microscopic investigations. Převzato z wikipedie An illustration of crystals from Robert Hooke’s Micrographia (1665) Sir Colin Humphreys explained the drawings as follows: This is an engraving of 4 crystals of different shapes at the top. Underneath this there are sketches by Hooke of different shaped crystals with spheres inside, showing how different arrangements of spheres can give rise to the crystal shapes. It seems to me that Hooke would not have made these drawings unless he thought the crystals contained such spheres inside them, and he surely must have been thinking that these spheres were atoms. (You can listen to the full discussion about the history of microscopy on https://www.bbc.co.uk/programmes/b03jdy3p René Just Haüy [rené žyst auy] (28. února 1743 Saint-Just-enChaussée – 3. června 1822 Paříž), známý též jako Abbé Haüy, byl francouzský mineralog. Založil pařížské Musée de minéralogie. Jeho bratr Valentin Haüy byl zakladatelem první školy pro slepce. Jeho jménem je také pojmenován minerál haüyn. René Just Haüy bývá nazýván otcem moderní krystalografie.[1] Je také jedním ze 72 významných mužů, jejichž jméno je zapsáno na Eiffelově věži v Paříži. Haüy nejdříve studoval botaniku, ale po nehodě se začal zajímat o jiné odvětví přírodních věd – mineralogii. Podle legendy mu vypadl kus kalcitu a rozbil se na menší kostky, což vedlo Haüya k vyslovení teze o periodicitě krystalových struktur. Tento objev a formulace matematické teorie v Traité de minéralogie posunulo autora ve společenském žebříčku. Převzato z wikipedie Integrant molecules form a pentagonal dodecahedron of pyrite, Traité de minéralogie (1801) John Dalton FRS (/ˈdɔːltən/; 6 September 1766 – 27 July 1844) was an English chemist, physicist, and meteorologist. He is best known for introducing the atomic theory into chemistry, and for his research into colour blindness, sometimes referred to as Daltonism in his honour. The main points of Dalton's atomic theory, as it eventually developed, are: 1. Elements are made of extremely small particles called atoms. 2. Atoms of a given element are identical in size, mass and other properties; atoms of different elements differ in size, mass and other properties. 3. Atoms cannot be subdivided, created or destroyed. 4. Atoms of different elements combine in simple whole-number ratios to form chemical compounds. 5. In chemical reactions, atoms are combined, separated or rearranged. Dalton published his first table of relative atomic weights containing six elements (hydrogen, oxygen, nitrogen, carbon, sulfur and phosphorus), relative to the weight of an atom of hydrogen conventionally taken as 1.[15] Since these were only relative weights, they do not have a unit of weight attached to them. Dalton provided no indication in this paper how he had arrived at these numbers, but in his laboratory notebook, dated 6 September 1803,[25] is a list in which he set out the relative weights of the atoms of a number of elements, derived from analysis of water, ammonia, carbon dioxide, etc. by chemists of the time. Převzato z Wikipedie https://www.youtube.com/watch?v=Fvw085zMOt4 Various atoms and molecules as depicted in John Dalton's A New System of Chemical Philosophy (1808) In 1738, Daniel Bernoulli (Bernoulli, 1738) published a model that contains the basic framework for the modern Kinetic Molecular theory. Rudolf Clausius furthered the model in 1857 by (among other things) introducing the concept of mean free path (Clausius, 1857). These ideas were further developed by James Maxwell (Maxwell, Molecules, 1873). In its modern form, the Kinetic Molecular Theory of gasses is based on five basic postulates. 1.Gas particles obey Newton’s laws of motion and travel in straight lines unless they collide with other particles or the walls of the container. 2.Gas particles are very small compared to the averages of the distances between them. 3.Molecular collisions are perfectly elastic so that kinetic energy is conserved. 4.Gas particles so not interact with other particles except through collisions. There are no attractive or repulsive forces between particles. 5.The average kinetic energy of the particles in a sample of gas is proportional to the temperature. Qualitatively, this model predicts the form of the ideal gas law. 1.More particles means more collisions with the wall 2.Smaller volume means more frequent collisions with the wall 3.Higher molecular speeds means more frequent collisions with the walls https://www.youtube.com/watch?v=J_uOVllsCVg https://www.youtube.com/watch?v=R5t-oA796to https://www.youtube.com/watch?v=gPMVaAnij88 Brownův pohyb je náhodný pohyb mikroskopických částic v kapalném nebo plynném médiu. Je limitou náhodné procházky. Vysvětlením Brownova pohybu je, že molekuly v roztoku se vlivem tepelného pohybu neustále srážejí, přičemž směr a síla těchto srážek jsou náhodné, díky čemuž je i okamžitá poloha částice náhodná. Rychlost Brownova pohybu je úměrná teplotě systému. Brownův pohyb poprvé zaznamenal v roce 1827 biolog Robert Brown, když pozoroval chování pylových zrnek ve vodě. Aby vyloučil možnost, že pohyb je projevem případného života, opakoval experiment s částicemi prachu. Znázornění Brownova pohybu na záznamu polohy nahodile se pohybující částice. Zobrazení téhož pohybu nezávisle v 32, 256 a 2048 krocích je znázorněno postupně světlejšími barvami https://www.youtube.com/watch?v=B_Z4IIIGIsU https://www.youtube.com/watch?v=Rb6MguN0Uj4 https://www.youtube.com/watch?v=O9Goyscbazk Sir Joseph John Thomson (18. prosince 1856 – 30. srpna, 1940) byl anglický experimentální fyzik, který objevil elektron v roce 1897 při studiu elektrické vodivosti plynů, přesněji vlastností katodového záření. Za tento objev, kterým započala éra částicové fyziky, obdržel v roce 1906 Nobelovu cenu za fyziku. Jako ředitel Cavendishovy laboratoře na Univerzitě v Cambridge vedl či podporoval celou řadu základních experimentů, které stály u zrodu moderní fyziky na počátku 20. století. Pod jeho vedením pracovala řada pozdějších držitelů Nobelových cen (např. Ernest Rutherford či Francis William Aston) a v letech 1906–1907 také český fyzik František Záviška. Thomsonův syn, George Paget Thomson, získal též Nobelovu cenu za fyziku v roce 1937. Zajímavostí a také trochu ironií moderní fyziky je, že George Thomson, na rozdíl od svého otce, který prokázal existenci elektronu jako nové částice, obdržel Nobelovu cenu za výzkum vlnových vlastností elektronu při difrakci elektronů na krystalech (viz též Dualita částice a vlnění). Zdroj Wikipedie Thomson's illustration of the Crookes tube by which he observed the deflection of cathode rays by an electric field (and later measured their mass-tocharge ratio). Cathode rays were emitted from the cathode C, passed through slits A (the anode) and B (grounded), then through the electric field generated between plates D and E, finally impacting the surface at the far end. https://www.youtube.com/watch?v=dRwDwB5BaLY https://www.tdwscience.com/discovery-of-the-nucleus--rutherford-s-g https://www.youtube.com/watch?v=XBqHkraf8iE Ernest Rutherford, FRS (30. srpna 1871, Brightwater, Nový Zéland – 19. října 1937, Cambridge Spojené království) byl britský fyzik novozélandského původu. Bývá považován za zakladatele jaderné fyziky. Zkoumal radioaktivní rozpad chemických prvků, navrhl koncept poločasu rozpadu a záření vzniklá rozpadem prvků rozdělil na α, β a γ. Při vývoji zařízení, které by umožňovalo detekovat záření, zjistil, že atom není homogenní koule, ale že jeho struktura odpovídá tzv. planetárnímu modelu. Za svůj objev a objevení radioaktivity obdržel v roce 1908 Nobelovu cenu za chemii, „za výzkum rozpadu prvků a chemii radioaktivních látek“.[2] V roce 1919 se mu povedlo jako prvnímu přeměnit jadernou reakcí prvek na jiný prvek (dusík na kyslík), čímž jako první provedl transmutaci prvku na jiný. Roku 1909 spolupracoval na Geiger-Marsdenově experimentu, kterým byla prokázána existence malého atomového jádra. Při interpretaci tohoto experimentu Rutherford formuloval planetární (Rutherfordův) model atomu. zdroj Wikipedie https://www.tdwscience.com/atomic-structure--discovery-of-the-neutr https://www.youtube.com/watch?v=2bNdMzbIuzw James Chadwick se narodil 20. října 1891 v Bollingtonu a studoval na univerzitě v Manchesteru a Cambridge. V roce 1913 odešel do Německa, kde pracoval s Hansem Geigerem na Technické univerzitě v Berlíně. Po válce se Chadwick vrátil do Cambridge, kde pracoval v Cavendishových laboratořích s Ernestem Rutherfordem na výzkumu vyzařování gama záření z radioaktivních materiálů. Studovali též transmutaci prvků při ostřelování částicemi alfa a podstatu jader atomů. V roce 1932 při ostřelování jader berylia alfa částicemi objevil částici v jádře, která byla nazvána neutron, protože neměla elektrický náboj. Na rozdíl od heliových jader (alfa částic), které mají kladný náboj a jsou proto odpuzovány elektrickými silami v okolí jádra, tato nová částice procházela touto elektrickou bariérou bez potíží. Chadwick tak připravil cestu pro štěpení jader a vznik atomové bomby. Za tento důležitý objev mu byla v roce 1932 udělena Hughes Medal Královské společnosti a následně v roce 1935 Nobelova cena za fyziku. zdroj Wikipedie Spektrum vodíku, velká záhada klasické fyziky https://www.youtube.com/watch?v=_Gt7mo8SNkA Niels Henrik David Bohr (Danish: [ˈne̝ls ˈpoɐ̯ˀ]; 7 October 1885 – 18 November 1962) was a Danish physicist who made foundational contributions to understanding atomic structure and quantum theory, for which he received the Nobel Prize in Physics in 1922. Bohr was also a philosopher and a promoter of scientific research. Bohr developed the Bohr model of the atom, in which he proposed that energy levels of electrons are discrete and that the electrons revolve in stable orbits around the atomic nucleus but can jump from one energy level (or orbit) to another. Although the Bohr model has been supplanted by other models, its underlying principles remain valid. He conceived the principle of complementarity: that items could be separately analysed in terms of contradictory properties, like behaving as a wave or a stream of particles. The notion of complementarity dominated Bohr's thinking in both science and philosophy. Bohrovy postuláty: 1. Atom vodíku je tvořen pozitivně nabitým jádrem a elektronem, který kolem něho obíhá po kruhové dráze 2. Elektron může být jen v takovém stavu, na orbitě takového poloměru, že jeho moment hybnosti je celočíselný násobek h/2π 3. Záření se emituje jen tehdy, když elektron přechází ze stavu s vyšší energií do stavu s nižší energií 4. Frekvence záření je hν = E2 – E1 Lze z nich vyvodit, že vzdálenost elektronu od jádra r = 0.53 × 10-10 n2 [m] celková energie elektronu (kinetická + potenciální) E = -13.6/n2 [eV] Kvantová mechanika je základní fyzikální teorie, která zobecnila a rozšířila klasickou mechaniku, zejména na atomové a subatomové úrovni. Od klasické mechaniky se odlišuje především popisem stavu fyzikálních objektů. Stav mikročástic v kvantové mechanice není popsán jejich polohou a hybností, jak je tomu v klasické mechanice, ale vlnovou funkcí, obdobně jako je postupná elektromagnetická vlna popsána harmonickou funkcí. Při přesně definovaných vnějších podmínkách pak lze pomocí kvantové mechaniky vypočítat pomocí Schrödingerovy rovnice vlnovou funkci v libovolném časovém okamžiku. Čtverec absolutní hodnoty vlnové funkce udává hustotu pravděpodobnosti výskytu mikročástice. Jednodušeji lze toto říci, že se daná částice nachází v čase t na místě udaném souřadnicemi x, y, z s určitou pravděpodobností. Hlavním rysem interpretace kvantové mechaniky je pravděpodobnostní popis. Dalším typickým rysem je tzv. kvantování, diskrétnost a nespojitost některých veličin, které v klasické mechanice bývají spojité. Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (12. srpna 1887 Vídeň – 4. ledna 1961 Vídeň) byl rakouský teoretický fyzik, jeden ze zakladatelů kvantové mechaniky, který se proslavil především formulací nerelativistické vlnové rovnice pro popis hmotných částic, kterou na jeho počest nazýváme Schrödingerova rovnice. Za tuto základní práci obdržel v roce 1933 společně s Paulem Diracem Nobelovu cenu. Elektron v atomu vodíku dle Bohra: víme, v jaké vzdálenosti od jádra nalezneme elektron s určitou energií dle Schrödingera: víme pravděpodobnost, s kterou nalezneme Elektron v určitém intervalu vzdáleností od jádra Jak vypadají plochy s největší hustotou pravděpodobnosti nalezení elektronu? Co když je elektronů v atomu víc? Jak se v prostoru rozprostřou? r 3s 2s 1s https://www.khanacademy.org/science/ap-chemistry- beta/x2eef969c74e0d802:atomic-structure-and- properties/x2eef969c74e0d802:atomic-structure-and-electron- configuration/v/orbitals popis elektronu v atomu – 4 čísla: v jaké je slupce, jaký je tvar orbitalu, jak je orbital orientován, spin Co když je elektronů v atomu víc? Jak se v prostoru rozprostřou? https://www.khanacademy.org/science/ap-chemistry- beta/x2eef969c74e0d802:atomic-structure-and- properties/x2eef969c74e0d802:atomic-structure-and-electron- configuration/v/introduction-to-electron-configurations V jednom orbitalu mohou být jen dva elektrony, důsledek Pauliho vylučovacího principu. s podslupka max. 2 elektrony p podslupka max. 6 elektronů d podlupka max. 10 elektronů f podslupka max. 14 elektronů Jak vypadají plochy s největší hustotou pravděpodobnosti nalezení elektronu? Jsou to vždy sféry, jako tomu bylo u Bohra? https://www.khanacademy.org/science/ap-chemistry-beta/x2eef969c74e0d802:atomic-structure-and- properties/x2eef969c74e0d802:atomic-structure-and-electron-configuration/v/the-aufbau-principle