Atom kemija - in ... Model atoma. Struktura atomom

Misli o naravi okolice začel obisk človeštvo že dolgo pred razcveta sodobne civilizacije. Najprej so ljudje razmišljal o obstoju neke višje sile, ki so verjeli, vnaprej celotno bitje. Toda kmalu, filozofi in duhovniki začeli razmišljati o tem, kaj je v resnici, je zelo tkanina obstoja. Teorije so bile določene, vendar v zgodovinski perspektivi postal prevladujoč atomska.

Kaj je atom v kemiji? To, kakor tudi z vsemi povezanimi temami bomo razpravljali v tem članku. Upamo, da bodo v njej našli odgovore na vsa vaša vprašanja.

Ustanovitelj atomske teorije

Če je prva kemija lekcija se začne? Struktura atoma - je glavna tema. Morda se spomnite, da je beseda "atom" prevedena iz grškega jezika kot "nedeljiva". Zdaj, mnogi zgodovinarji menijo, da je prvi predlagal teorijo, v katerem je pisalo nekaj drobnih delcev, ki sestavljajo vse, kar obstaja, Demokrit. Živel je v DP petega stoletja.

Na žalost, je to izjemno misleca praktično nič znano. To se nam ni dosegla nobenega pisnega vira teh časih. In zaradi največjih znanstvenikov svojega časa, idej, se moramo naučiti le iz dela Aristotela, Platona in drugih grških mislecev.

Torej, naša tema - "Struktura atoma." V kemiji, niso vsi imeli visoke ocene, mnogi pa ne pozabite, da so bili vsi sklepi starih znanstvenikov zgrajena izključno na sklepanja. Demokrit ni bil izjema.

Kot sem že obrazloženo Demokritove?

Njegova logika je zelo preprosta, vendar hkrati briljantno. Predstavljajte si, da ste se najbolj nož v svetu. Vzameš jabolko, na primer, in nato začeti ga razrežite: dve polovici na četrtine, jih ponovno razdeliti ... Z eno besedo, prej ali slej boste dobili skromnih rezine debeline, ki še vedno jih razdeliti bo že nemogoče. Tukaj bo nedeljiva atom. V kemiji se ta trditev velja drži skoraj do konca 19. stoletja.

Od Demokrit sodobnih idej

Treba je opozoriti, da je od antičnih grških pojmov mikrokozmos ostala le eno besedo "atom". Zdaj vsak schoolchild ve, da je svet okoli nas sestavljeno iz veliko bolj temeljna in globe. Poleg tega je z vidika moderne znanosti, teorija Demokrit je bil nič več kot zgolj hipotetični izračun, ki ga je popolnoma brez dokazov ne podpira. Vendar pa je v teh dneh ni bilo elektronski mikroskopi, tako da to dokazati z drugimi sredstvi na mislec ne bi zgodilo.

Prvi sum, da je Demokrit pravzaprav tam na kemiki. So hitro ugotovili, da je veliko snovi razgradijo v enostavnejše komponente med reakcijo. Poleg tega, je prinesel hude kemične zakonitosti teh procesov. Torej, so opazili, da je potrebno osem masni delež kisika in enega za vodo - vodik (Avogadrovo zakon).

V srednjem veku, vsak materialist nauk, vključno s teorijo Demokritove, distribucije in razvoja ni mogoče dobiti na vseh. In samo v XVIII stoletju, so znanstveniki še enkrat vrnil na atomske teorije. Do takrat, ko kemik Lavoisier, naše veliko M. V. Lomonosov in nadarjeni angleški fizik D. Dalton (kateri bomo razpravljali ločeno), ki so prepričljivo dokazali, da njihovi kolegi realnost atomov. Poudariti je treba, da tudi v razsvetljeni 18. stoletja atomske teorije za dolgo časa resno razmišljal veliko nerešenih umi tistega časa.

Karkoli je že bilo, vendar tudi ti veliki znanstveniki še niso predstavila teorijo strukture atoma, saj je veljal za eno in nedeljivo delec, je temelj vsega.

Na žalost, kemijski poskusi niso mogli jasno dokazati resničnost pretvorbo nekaterih atomov v druge snovi. Vendar je temeljna znanost pri proučevanju strukture atomov je prav kemija. Atomi in molekule so proučevali že dalj časa, a briljantno ruskimi znanstveniki, brez katerih je nemogoče predstavljati sodobno znanost.

Doktrina D. I. Mendeleeva

Veliko vlogo pri razvoju atomske doktrine igral D. I. Mendelejev, ki je leta 1869 ustvaril svojo briljantno periodnega sistema. Teorija je bila predstavljena v znanstveni skupnosti, ki ne le, da ni zavrnila, ampak razumne predpostavke dopolnjujejo vse materialistov. Že v 19. stoletju, je znanstvenikom uspelo dokazati obstoj elektronov. Vse te ugotovitve vodila umov 20. stoletja, naj resno preuči atom. V kemiji je tokrat zaznamoval tudi veliko odkritij.

Toda doktrina Mendeleyev je dragocena ne le teh. Še vedno ni jasno, kako natančno atomi obliki različnih kemijskih elementov. Toda veliki ruski znanstvenik je lahko dokazali, da so vsi, brez izjeme, so tesno povezane med seboj.

Otvoritev Dalton

Ampak, da je sposoben interpretiranja več raznolikih podatkov bi lahko le Dzhon Dalton, čigar ime je za vedno vtisnjen v odkritju samega zakona o. Značilno je, da so znanstveniki preučevali le obnašanje plinov, vendar se obseg interesov, da je veliko širši. Leta 1808 je začel objavljati svojo novo temeljno delo.

It Daltonov Predpostavlja se, da vsak kemični element ustreza določenemu atomu. Toda znanstvenik, kot Demokrit več stoletij pred njim, še vedno verjel, da so popolnoma neločljiva. V svojih številnih prepiha shematski risbe, v katerih so atomi zastopana v obliki enostavnih peletov. Ta ideja, ki je nastala pred več kot 2500 leti, je trajal skoraj do današnjih dni! Vendar, šele pred kratkim pa je bil odkrit res globoko strukturo atoma. Kemija (razred 9 zlasti) je še danes v veliki meri vodeni z idejami, ki so prvič izrazili v 18. stoletju.

Eksperimentalni potrditev deljivosti atomov

Vendar pa skoraj vsi znanstveniki verjeli, da je atom do konca 19. stoletja - je meja, nad katero ni nič. Mislili so, da je osnova vsega stvarstva točno to. To je bilo olajšano z različnih eksperimentov: vse, kar bi se lahko reklo, ampak kakšne spremembe je le molekula, medtem ko je stopnja z atomi snovi ni prišlo ničesar, da jih ni bilo mogoče razložiti preprosto kemije. Struktura atomov ogljika, na primer, ostaja popolnoma nespremenjen tudi v različnih alotropnih državah.

Skratka, za dolgo časa, ni bilo nobene eksperimentalni podatki, ki vsaj posredno potrjuje sume nekaterih znanstvenikov, da so nekaj več osnovnih delcev. Šele v 19. stoletju (nenazadnje zahvaljujoč izkušnjah Curies) se je pokazalo, da lahko pod določenimi pogoji atomi enega elementa se preoblikuje v drugo. Ta odkritja so temelj sodobnih idej o svetu okoli nas.

Rozine in pudingi

Leta 1897 je George. Thomson, angleški fizik, je bilo ugotovljeno, da je v vsakem atomu določena količina negativno nabitih delcev, ki ga imenujejo tudi "elektroni". Že leta 1904 je znanstvenik ustvaril prvo atomsko model, ki je bolj znan pod oznako "slive puding". Ime je dokaj natančno odraža bistvo. Na podlagi Thomson teorije atoma v kemiji - to je "plovilo" z njimi enakomerno porazdeljeno brezplačno in elektronov.

Upoštevajte, da je ta model v obtoku tudi v 20. stoletju. Kasneje se je izkazalo, da je popolnoma narobe. Kljub temu, da je bil prvi zavestno poskus človeka (in na znanstveni osnovi), da ponovno okoliško mikrokozmos, ki ponuja model atoma, zelo preprost in jasen.

poskusi Curie

Domneva se, da je par Pierre in Marija Kyuri postavil temelje za atomske fizike. Seveda, prispevek teh moških genija, v resnici žrtvoval svoje zdravje in življenje, ne smemo podcenjevati, vendar njihove izkušnje so bile veliko bolj bistvenega pomena. Skoraj istočasno z Rutherford Dokazali so, da atom - je veliko bolj zapleteno in heterogeno strukturo. Pojav radioaktivnosti, ki so raziskovali, da je o tem in govori.

Na začetku leta 1898 Maria objavil prvi članek namenjen sevanja. Kmalu Mary in Per Kyuri so pokazale, da mešanica kloriranih spojin urana in radija so se začeli pojavljati druge snovi, katerih obstoj je dvomila uradni kemije. Struktura atoma je od začelo raziskovanje resno.

"Planetarni" pristop

Končno Rutherford odločili, da težkih kovin atomom bombardiranjem a-delci (popolnoma ioniziran helij). Znanstvenik, ko je predlagal, da se svetlobni elektroni ne morejo spremeniti tirnico gibanja delcev. Skladno s tem lahko disperzija povzroči le nekaj težjih komponent, ki so vsebovane v jedru atoma. Takoj smo ugotovili, da prvotni Rutherford ni trdila, da spremenite "puding" teorijo. Ta model atoma je zdelo brezhibna.

Zato za posledico, da je skoraj vse delce brez težav opravil s tanko plastjo srebra ne preseneča. To je samo je kmalu postalo jasno, da so bili nekateri izmed atomov helija odbije le 30 °. Ni bilo kaj za povedati v tem času kemije. Sestavek po katerem Thomson atom predpostavlja enakomerno porazdelitev elektronov. Ampak to je očitno v nasprotju z opazovanih pojavov.

To je zelo redko, vendar so nekateri delci letelo pod kotom, celo 180 °. Rutherford je v najglobljem zmedenost. Konec koncev, je močno v nasprotju z "puding", polnjenje, ki naj bi bil (po teoriji Thomson), enakomerno porazdeljeno. Zato, neenake zaračunane mesta, ki bi lahko odvrača ionizirani helij, so bili odsotni.

Kakšne zaključke prišel Rutherford?

Te okoliščine so pozvani znanstveniki menijo, da je atom večinoma prazna in samo središče osredotoči nekaj izobrazbo s pozitivnim nabojem - jedra. A je bila planetno model atomom, ki predpostavlja naslednje:

• Kot smo že povedali, se nahaja v osrednjem delu jedra in njegov obseg (glede na velikost atoma same) je zanemarljiva.
• Skoraj vse atomske mase, kot tudi vsem pozitivnim nabojem v najdemo v jedru.
• Elektroni se vrtijo okoli njega. Pomembno je, da je njihovo število enako pozitivnega naboja.

teorija paradoksi

Vse bi bilo dobro, vendar je model atoma ne pojasni svojo neverjetno odpornost. Ne smemo pozabiti, da se elektroni gibljejo v orbitah z velikim pospeškom. Z vsemi zakoni elektrodinamiki objekt v daljšem časovnem obdobju, bi moral izgubiti svoj naboj. Če bomo upoštevali postulate Newton in Maxwell, morajo elektroni na splošno sesulo do jedra, kot toče na tleh.

Seveda se take stvari ne dogajajo v realnosti. Vsak atom, ki ni le zelo odporen, vendar pa je lahko precej neomejeno časa, kjer ni sevanja ne bodo izginile. Ta razlika je mogoče pojasniti z dejstvom, da na MicroWorld skušamo uporabljajo zakonov, ki veljajo le za klasične mehanike. Ti je izkazalo, da atomski skali pojavi se ne uporabljajo sploh. In ker je struktura atoma (kemijo, razred 11) učbenikov avtorji poskušali čim bolj razložiti s preprostimi besedami.

Bohrov doktrina

Danski fizik Niels Bohr je bilo dokazano, da je v mikrokozmosu, ne more biti predmet isti zakoni, se uporabljajo določbe, ki veljajo za makroskopskih objektov. To je bila njegova ideja, da je mikrokozmos "vodeni" izključno kvantnih zakoni. Seveda, potem ni kvantna teorija sama po sebi, ampak Bor pravzaprav začela svoje prednike, da izrazijo svoje misli v obliki treh postulatov, da je "shranjene" atom, bi neizogibno ubil, če je "živel" v skladu s Rutherford teoriji. To je ta teorija Dane je osnova vseh kvantne mehanike.

postulati Bohrov

• Prvi izmed njih se glasi koli atomska sistem je lahko samo v posebnih atomskih državah, in za vsakega od njih neke značilne vrednosti energije (E). Če stacionarno stanje atoma (tiho), potem oddaja ne more.
• Drugi postulat pravi, da pride do emisije svetlobne energije le v primeru prehoda iz države z več energije v bolj zmerno. V skladu s tem sprošča energija je enaka razliki vrednosti med dvema stacionarnih stanj.

Niels Bohr model atoma

znanstvenik predlagal leta 1913, ki jih je semiklasične teorije. Omeniti velja, da v svoje ustanovitve je položil planetarni model Rutherford, ki je tik preden je opisal atom snovi. Rekli smo že, da je klasična mehanika izračuni Rutherford v nasprotju: na podlagi tega, se je domnevalo, da je bila s časom elektrona prepričani, da pade na površini atoma.

Da bi "dobili okoli" to protislovje, je znanstvenik predstavil poseben sprejem. Njegovo bistvo je v tem, da sevajo energijo (ki naj bi privedla do njihovega propada), elektroni se lahko gibljejo le v vsakem posameznem orbiti. Ko se gibljejo njihove druge trajektorije domnevnih kemičnih atomi ostati v pasivnem stanju. Po Bohr teoriji, take orbite so tiste kvantitativnem gibanje, ki je enaka konstanti Planck je.

Kvantno teorijo atomske strukture

Kot smo rekli, do danes, v okviru kvantne teorije atomske strukture. Kemija v zadnjih letih osredotočila le na njo. To temelji na štirih temeljnih aksiomov.

1. Najprej dvojnost (korpuskularnega-val narava) samega elektrona. Preprosto povedano, delcev obnaša in kako je material predmet (a corpuscle), in kot val. Ker je delec ima poseben naboj in maso. Sposobnost elektronov z difrakcijo natanko tako klasične valovi. To isto valovna dolžina (λ) in hitrost delcev (v) so lahko povezane med seboj s posebno de Broglijeva povezavi: λ = h / mV. Kot ste lahko uganiti, m - masa elektrona.

2. koordinate in hitrosti delcev za merjenje z veliko natančnostjo je povsem nemogoče. Bolj natančno določiti usklajujejo, večja je negotovost v hitrosti. Ker pa, in obratno. Ta pojav imenujemo Heisenberg negotovost, ki se lahko izrazi z naslednjim odnosom: Δx ∙ m ∙? V> Z / 2. Delta X (Δh) izražena položaj negotovosti koordinate v prostoru. V skladu s tem, Delta V (? V) predstavlja napako hitrosti.

3. V nasprotju z vsemi prej splošnim prepričanjem, elektroni ne prehajajo skozi strogo določenih orbitah so vlakov na tirih. Kvantna teorija pravi, da se lahko elektron v kateri koli točki v prostoru, vendar je verjetnost za to je drugačen za vsak segment.

Ta del prostora neposredno okoli atomskega jedra, v katerem je ta verjetnost maksimalna, se imenuje orbitalna. Sodobna kemija struktura elektronska lupina atomov študij s tega stališča. Seveda, so šole naučil pravilno porazdelitev elektronov skozi stopnje, vendar pa, najverjetneje, v resnici pa precej drugače razlikujejo.

4. Jedro vsebuje atom nukleonov (protonov in nevtronov). Serijska številka elementa v periodnem označuje število protonov v svojem jedru, in vsota protonov in nevtronov je enaka atomsko maso. Tukaj je, kako pojasniti strukturo atom jedra kemije za danes.

Ustanovitelji kvantne mehanike

Upoštevajte znanstvenike, ki so najbolj prispevale k razvoju tega pomembnega sektorja: francoski fizik Louis de Broglie, Heisenberg nemški, avstrijski, Schrödinger, Anglež Dirac. Vsi ti ljudje so bili kasneje prejel Nobelovo nagrado.

Kolikor je v tem načrtu se je kemija? Kemijska struktura atoma, večina teh letih je zdelo dovolj preprosta: mnogi šele leta 1947 končno priznala realnost obstoja osnovnih delcev.

nekateri sklepi

Na splošno, ko ustvarite kvantne teorije ni brez matematikov, saj se vse te procese lahko izračuna samo z uporabo kompleksnih izračunov. Toda glavna težava ni bistvo. Procesi, ki so opisani v tej teoriji, ki so na voljo ne le za naše čute, kljub vse sodobne znanstvene tehnologije, pa tudi domišljije.

Nihče, niti nekateri ne moremo predstavljati procese v mikrokozmosu, saj ni všeč vse pojave, ki opazujemo v makrokozmosu. Samo pomislite: najnovejše odkritja dajejo razlog za domnevo, da obstajajo kvarki, nevtrini in drugih temeljnih delcev v devetih dimenziji (!). Kot oseba, ki živi v tridimenzionalnem prostoru, lahko tudi približno opisati svoje vedenje?

V tem trenutku se lahko zanesemo le na matematiki in moči sodobnih računalnikov, ki bo morda mogoče uporabiti za mikro svetu simulacije. Bistveno pomaga in kemija: atomska struktura bo zagotovo spremeni, ko v zadnjem času znanstveniki, ki delajo na tem področju, poročali o odkritju nove vrste kemijske vezi.

Sodoben koncept strukture atoma

Če ste pozorno preberite vse zgoraj, boste verjetno sami boste lahko rekli, kaj današnja sliko o strukturi atomov materije. Ampak bomo pojasnili: to je nekoliko spremenjena teorijo Rutherford, dopolnjen z neprecenljivih naukov Niels Bohr. Preprosto povedano, danes pa se šteje, da se elektroni premikajo v kaotičnem, zamegljenih poti okoli jedra, ki je sestavljen iz nevtronov in protonov. Ta del prostora okoli njega, v katerem je najverjetneje elektronov pojav se imenuje orbital.

Čeprav je ni mogoče natančno reči, kako se bo spremenilo naše razumevanje atomske strukture v prihodnosti. Vsak dan, znanstveniki delajo na penetracijo v skrivnosti mikrokozmos: LHC (Large Hadron Collider), Nobelovo nagrado za fiziko - vse to je posledica anketnih podatkov.

Ampak tudi zdaj ne moremo zamisliti in približno sliko o tem, kaj še skrivajo atomov. Jasno je le, da sam atom na lestvici od mikrokozmosa - veliko stanovanjsko gradnjo, v katerem smo preučiti, razen v prvem nadstropju, in še to ne v celoti. Skoraj vsako leto so poročila o možnosti odpiranja več in več novih osnovnih delcev. Ko bo proces študije atomov v celoti končana, ne bo izvedla napovedati eno danes.

Dovolj je reči, da naše predstave o njih začelo spreminjati šele leta 1947, ko so odkrili tako imenovani V-delci. Pred tem, ljudje le malo poglobil v teorijo, na kateri je bila v 19. stoletju, ki temelji kemije. Struktura Atom - fascinantno reševanje sestavljanke, ki zasedajo najboljše glavah človeštva.