WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica

2021-11-23T04:22:33Z

Bot: Automatski unos stranica

Nova stranica

{{Znanstvenik
| ime = William Prout
| slika = Prout William painting.jpg
| slika_širina = 200px
| naslov = Naslikao Henry Wyndham Phillips
| datum_rođenja = [[15. siječnja]] [[1785.]]
| mjesto_rođenja = [[Horton]], [[Gloucestershire]], [[Ujedinjeno Kraljevstvo]]
| datum_smrti = [[9. travnja]] [[1850.]]
| mjesto_smrti = [[London]], [[Ujedinjeno Kraljevstvo]]
| prebivalište =
| državljanstvo =
| narodnost = [[Englezi|Englez]]
| etnicitet =
| polje = [[Kemija]], [[medicina]]
| radna_institucija = Radio kao [[liječnik]]
| alma_mater = [[Sveučilište u Edinburghu]]
| doktorski_mentor =
| doktorski_studenti =
| poznat_po = Proutova [[hipoteza]] vezana za [[periodni sustav elemenata]]
| autor_kratica_bot =
| autor_kratica_zoo =
| nagrade = [[Copleyeva medalja]] (1827.) Član [[Kraljevsko društvo za poboljšanje znanja o prirodi |Kraljevskoga društva]] (1817.)
| religija =
| fusnote =
}}

[[Datoteka:Atome bohr couches electroniques KLM.svg|mini|desno|300px|[[Bohrov model atoma]] koji prikazuje najveći [[Elektronska konfiguracija|broj elektrona po ljuskama]].]]

[[Datoteka:Simple Periodic Table Chart-en.svg|mini|desno|300px|[[Periodni sustav elemenata]].]]

'''William Prout''' ([[Horton]], [[Gloucestershire]], [[Ujedinjeno Kraljevstvo|UK]], 15. siječnja 1785. – [[London]], [[Ujedinjeno Kraljevstvo|UK]], 9. travnja 1850.), engleski [[liječnik]] i [[kemičar]]. [[Diploma|Diplomirao]] je [[medicina|medicinu]] u [[Sveučilište u Edinburghu|Edinburghu]] (1811.), a kao liječnik u Londonu bavio se kemijom spojeva povezanih s [[Fiziologija|fiziologijom]] i [[Patologija|patologijom]]. Otkrio je [[Mokraćna kiselina|mokraćnu kiselinu]] i njezinu [[Amonijak|amonijevu sol]]. Posebno je bilo značajno njegovo otkriće [[Klorovodična kiselina|solne kiseline]] u [[Želudac|želučanom soku]] (1824.). Prvi je sastojke [[Hrana|hrane]] podijelio na [[masti]], [[Ugljikohidrati|ugljikohidrate]] i [[bjelančevine]] (1827.). Na temelju do tada određenih približnih vrijednosti [[Relativna atomska masa|relativnih atomskih masa]] [[kemijski element|kemijskih elemenata]], koje su većinom bile gotovo cjelobrojne, smatrao je da su one višekratnici relativne atomske mase [[vodik]]a, pa je pretpostavio (1816.) da su [[atom]]i svih kemijskih elemenata sastavljeni od vodika kao prvotne materije ili pratvari ('''Proutova hipoteza'''). Iako je [[hipoteza]] nakon pola stoljeća odbačena, u određenom smislu nije bila sasvim netočna, jer [[atomska jezgra|atomske jezgre]] svih elemenata sadrže [[proton]]e, to jest jezgre vodikovih atoma. Prout je 1817. bio izabran za člana [[Kraljevsko društvo za poboljšanje znanja o prirodi |Kraljevskoga društva]] u [[London]]u ([[Engleski jezik|eng]]. ''Royal Society''). <ref> '''Prout, William''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=50791] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2019.</ref>

== Izgradnja periodnog sustava elemenata ==
{{Glavni|Periodni sustav elemenata}}

Za izgradnju kemijskih elemenata osnovno značenje pripada [[Paulijevo načelo|Paulijevu načelu]], po kojemu pojedino [[stacionarno stanje]] u [[atom]]u može biti zaposjednuto samo od jednog [[elektron]]a. Prije nego što povučemo opće zaključke iz Paulijeva načela, predočit ćemo kako se postepeno izgrađuju kemijski elementi počevši od vodika. Od elemenata do elemenata pridolazi jedan elektron i morat ćemo uvijek razmisliti kuda da stavimo novi elektron.

Na početku periodnog sustava stoji [[vodik]]. U stabilnom stanju kreće se [[Elektronska konfiguracija|elektron u K ljuski]] i ima [[Kvantni brojevi|kvantne brojeve]] ''n'' = 1, ''l'' = ''m'' = 0 i ''s'' = 1/2.

Kuda da stavimo drugi [[helij]]ev elektron? Naravno, u prazno [[energijsko stanje|energijsko najniže stanje]]. K ljuska sadrži još jedno stacionarno stanje, gdje [[spin]] ima antiparalelan položaj. Drugi elektron helija poprima, prema tome kvantne brojeve ''n'' = 1, ''l'' = ''m'' = 0 i ''s'' = - 1/2. Kako se vidi, oba helijeva elektrona kreću se u istoj stazi oko [[atomska jezgra|atomske jezgre]], ali im vlastiti momenti impulsa stoje suprotno. Spini obaju elektrona poništavaju se među sobom, pa helijev atom ne smije imati ni impuls vrtnje ni [[magnetski moment]]. [[Pokus]]ima je to potvrđeno.

Helijeva dva elektrona potpuno ispunjuju K ljusku. [[Litij]]ev treći elektron prelazi u L ljusku. On ima kvantne brojeve ''n'' = 2, ''l'' = ''m'' = 0 i ''s'' = 1/2. Vanjski elektron litija kreće se daleko izvan K ljuske, pa tako litijev atom ima znatno veći promjer. Litij ima magnetski moment, koji potječe od spina vanjskog elektrona.

Kod idućeg elementa, [[berilij]]a, dolazi još jedan elektron u L ljusku. Taj elektron razlikuje se od prvog s antiparalelnim položajem [[spin]]a. Njegovi su kvantni brojevi ''n'' = 2, ''l'' = ''m'' = 0 i ''s'' = - 1/2. Vidi se da vanjska ljuska berilija nalikuje na helijevu [[Elektronska konfiguracija|elektronsku konfiguraciju]]. Time se objašnjava da berilij ima sličan s helijem, a nema kao ni helij magnetskog momenta.

L ljuska sadrži još kvantna stanja, gdje je impuls vrtnje ''l'' = 1. Kod petog elementa po redu, [[Bor (element)|bora]], treći elektron u vanjskoj ljuski poprima taj impuls vrtnje. Tri vanjska elektrona određuju valentnost bora, a treći vanjski elektron impuls vrtnje i magnetski moment.

Kod impulsa vrtnje ''l'' = 1 može magnetski kvantni broj ''m'' poprimiti vrijednost - 1, 0 i + 1. Pored toga može se spin postaviti paralelno i antiparalelno. Kako vidimo, imamo 6 različitih kvantnih stanja. Kvantni brojevi tih stanja jesu:

{| class="wikitable"
! glavni kvantni broj!! orbitalni kvantni broj!! magnetni orbitalni kvantni broj!! magnetni spinski kvantni broj
|-
| ''n'' = 2 || ''l'' = 1 || ''m'' = + 1 || ''s'' = - 1/2
|-
| ''n'' = 2 || ''l'' = 1 || ''m'' = 0 || ''s'' = - 1/2
|-
| ''n'' = 2 || ''l'' = 1 || ''m'' = - 1 || ''s'' = - 1/2
|-
| ''n'' = 2 || ''l'' = 1 || ''m'' = + 1 || ''s'' = + 1/2
|-
| ''n'' = 2 || ''l'' = 1 || ''m'' = 0 || ''s'' = + 1/2
|-
| ''n'' = 2 || ''l'' = 1 || ''m'' = - 1 || ''s'' = + 1/2
|}

Ova kvantna stanja popunjuju redom elementi: bor, [[ugljik]], [[dušik]], [[kisik]], [[fluor]] i [[neon]]. Posljednji element, neon, ima L ljusku dva elektrona sa ''l'' = 0 i 6 elektrona sa ''l'' = 1. Njegovi elektroni popunili su sasvim drugu ljusku. Vidimo opet da "plemeniti" potječe od popunjenosti vanjske ljuske. Osim toga, neon nema magnetskog momenta. Magnetski momenti njegovih 6 elektrona u svakom se smjeru poništavaju. Na elektron sa ''m'' = + 1 dolazi elektron sa ''m'' = - 1, a isto tako na ''s'' = + 1/2 dolazi ''s'' = - 1/2.

Neon ima 2 elektrona u K ljuski, a 8 u L ljuski. Kod jedanaestog po redu elementa, [[natrij]]a, mora jedanaesti elektron prijeći u M ljusku. Vanjski elektron ima kvantne brojeve ''n'' = 3, ''l'' = ''m'' = 0 i ''s'' = + 1/2. Ovaj elektron, koji se podaleko kreće izvan popunjenih unutarnji ljusaka, prouzrokuje svojstva [[Alkalijski metali|alkalijskih metala]]. Dvanaesti po redu element, [[magnezij]], ima još jedan elektron u M ljuski. Staza tog drugog elektrona ista je kao i u prvog, samo što njegov spin stoji suprotno. Poput helija i berilija nema magnezij magnetskog momenta.

{| class="wikitable"
! Čvrsti !! Broj stanja
|-
| ''s, m, l, n'' || 1
|-
| ''m, l, n'' || 2
|-
| ''l, n'' || 2∙(2∙''l'' + 1)
|-
| ''n'' || <math> 2 \cdot \sum_{l \mathop =0}^{l \mathop =n - 1}(2 \cdot l + 1) = 2 \cdot n^2 </math>
|}

[[Zbrajanje|Suma]] u posljednjem redu tablice proračunata je jednostavno:

:<math> \sum_{0}^{\mathop n - 1}(2 \cdot l + 1) = n + 2 \cdot \sum_{0}^{\mathop n - 1} l = n + (n - 1) \cdot n </math>

U ljuski s glavnim kvantnim brojem ''n'' ima mjesta za 2∙''n2'' elektrona. Taj rezultat je od osnovnog značenja za periodni sustav.

Stavljajući za glavni kvantni broj redom vrijednosti 1, 2, 3, 4, …, dobivamo najveći broj elektrona u različitim ljuskama. Popunjene ljuske sadrže elektrona:

{| class="wikitable"
! K !! L !! M !! N
|-
| 2∙12 = '''2''' || 2∙22 = '''8''' || 2∙32 = '''18''' || 2∙42 = '''32'''
|}

K ljuska bila je ispunjena helijem, a L ljuska neonom. Ti elementi odista slijede u razmaku 2 i 8. Prva bi sad bila misao da se daljnja izgradnja elemenata vrši tako da se iduća M ljuska postepeno popuni elektronima. Vidjeli smo da to zaista tako ide do [[argon]]a s rednim brojem 18. Međutim, dalje to ne ide više tako. Iako u M ljuski još ima mjesta za 10 elektrona, kod idućeg elementa, [[kalij]]a, devetnaesti elektron prelazi u N ljusku. Razlog tome je što su energetski nivoi M ljuske sa ''l'' = 2 viši od energetskih nivoa N ljuske sa ''l'' = 0. U N ljuski staza ''l'' = 0 ulazi u unutarnje ljuske, kako smo vidjeli kod alkalijskih spektara, pa je elektron znatno čvršće vezan. U toj stazi mogu se kretati dva elektrona sa suprotnim smjerom spina. Takvu vanjsku konfiguraciju elektrona ima [[kalcij]]. On pripada metalima alkalijskih metala i ima dva elektrona u vanjskoj N ljuski. Idući element [[skandij]] s rednim brojem 21 stavlja svoj dvadeset i prvi elektron u M ljusku, koju su kalij i kalcij preskočili. Impulsu vrtnje ''l'' = 2 pripada 10 kvantnih stanja. Ta se kvantna stanja, počevši sa skandijem, postepeno popunjuju elektronima.

Zanimljivo je promatrati N ljusku. Kod nje kripton s rednim brojem 36 popunjuje dvije najniže podljuske ''l'' = 0 i ''l'' = 1. Trideset i sedmi elektron idućeg elementa, [[rubidij]]a, preskače obje podljuske ''l'' = 2 i ''l'' = 3 u ljuski N i ide u O ljusku. Isto to čini i trideset i osmi element. Međutim, s trideset i devetim elementom počinje se opet popunjavati N ljuska i elektroni se smještaju u njenu podljusku ''l'' = 2. Kad se ta podljuska popuni, ne smještaju se novi elektroni u podljusku ''l'' = 3 ljuske N, nego prelaze u podljusku ''l'' = 1 ljuske O. Ta se podljuska popuni plemenitim plinom [[ksenon]]om. Sad opet nastupa jedan veliki skok, jer slijedeći element, [[cezij]], stavlja svoj pedeset i peti elektron u P ljusku. Isto to čini i [[barij]]. Pedeset i sedmi element, [[lantan]], stavlja svoj jedan elektron u O ljusku. Tek odsada počinje se postepeno ispunjavati slobodna, zadnja podljuska preskočene N ljuske. Ta podljuska sa ''l'' = 3 sadrži 14 kvantnih stanja. No, toliko upravo ima [[Rijetki zemni metali|rijetkih zemalja]] koje se nadovezuju na lantan. Sad razumijemo zašto su ti elementi tako kemijski srodni. Četrnaest elektrona ugrađuje se sukcesivno duboko u unutarnjim ljuskama. Atomska periferija ostaje pri tom u bitnom nepromijenjena. Zbog toga su slična sva svojstva rijetkih zemalja, koja ovise o periferiji atoma. Isto tako vidimo da ne može biti više od 14 rijetkih zemalja. Kod sedamdeset i drugog elementa, [[hafnij]]a, prelazi već novi elektron u O ljusku.

Pri izgradnji periodnog sustava moramo imati dvoje pred očima. S jedne strane ljuske omataju jezgru onim redom kako idu slova abecede K, L, M, N, O, P i Q. No s druge strane, podljuske ''l'' = 0 i ''l'' = 1 viših ljusaka mogu imati nižu energiju nego podljuske ''l'' = 2 i ''l'' = 3 ili ''l'' = 4 prethodnih ljusaka. Zbog toga se izgradnja elemenata, kad idemo postepeno od vodika do [[uranij]]a, ne vrši besprekidno na prvoj nepopunjenoj ljuski, nego se izvjesne podljuske preskoče, pa zatim grupe elemenata popunjuju preskočena kvantna stanja u unutarnjim ljuskama. Na osnovu toga možemo shvatiti sve zakonitosti u periodnom sustavu elemenata. <ref> [[Ivan Supek]]: "Nova fizika", Školska knjiga Zagreb, 1966.</ref>

== Izvori ==
{{izvori}}

{{GLAVNIRASPORED:Prout, William}}
[[Kategorija: Britanski kemičari]]

William Prout - Povijest promjena

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica