Атомдар мен молекулалардың анықтау. 1932 жылға дейін атом анықтамасы

бөлуге мүмкін емес материяның бөлшектердің - ежелгі кезеңнен бастап 18-ші ғасырдың ортасына дейін бастап, ғылым деп атом түсінігінің басым болды. Ағылшын ғалымы және натуралистер, және D. Dalton химиялық элементтің ең кіші бөлігі ретінде атом анықтамасын берді. оның атомдық және молекулалық доктринада М.В.Ломоносов атындағы атомдар мен молекулалардың анықтамасын бере алды. атомдар - - Ол «тельца» деп аталатын молекуласы, «элементтерін» тұрады болды сенімдімін және тұрақты қозғалыста болады.

D. I. Менделеев материалдық әлемді құрайды, бұл суббірлік заттар деп сенген, ол бөлу жатпайды, тек егер оның барлық қасиеттерін сақтайды. Осы мақалада біз атомның бір микромира ретінде нысанды анықтау, және оның қасиеттерін зерттеу.

атом құрылымының теориясы Фонды

19-шы ғасырда, ол кеңінен атом бөлінбейтіндігі туралы акт ретінде танылады. Ең ғалымдар кез келген мән-жайлар бойынша бір химиялық элементтің бөлшектер басқа элементтердің атомдары айналды мүмкін емес деп сенген. Бұл идеялар 1932 жылға дейін атом анықтамасын ол негізделген негіз болды. 19 ғасырдың соңында ғылым осы көзқарасын өзгертті іргелі ашылулар жасалды. Біріншіден, 1897 жылы ағылшын физигі Ж. Ж. Thomson электрон ашты. Бұл факт түбегейлі химиялық элементінің бөлінбейтін бөлігі туралы ғалымдардың идеялар өзгереді.

атом күрделі құрылымы дәлелдеуге қалай

Тіпті бұрын электронның олары ашу , ғалымдар бірауыздан атомдары жоқ заряд бар екеніне келісесіз. Содан кейін, ол электрондарды кез келген қалаған химиялық элемент оңай айырмашылығы бар екендігі анықталды. Олар жалын табуға болады, олар электр тогының тасымалдаушылар болып табылады, олар рентген сәулелену кезінде заттарды босату.

электрондар қоспағанда барлық бөлігі болып табылады, және теріс атомдар зарядталған Бірақ, егер осылайша, атом оң заряд бар сенімді кейбір бөлшектер, әйтпесе атомдары электр бейтарап болуы мүмкін емес еді бар. атомның құрылымын разгадать көмектесу үшін радиоактивтіліктің ретінде физикалық құбылысты көмектесті. Ол дұрыс физика атомның анықтамасын, содан кейін химия берді.

көрінбейтін сәулелер

Француз физигі А. Беккерель кейбір химиялық элементтердің, көзбен көрінбейтін сәулелердің атомдарының эмиссиясының құбылысты сипаттау үшін бірінші болды. Олар фотографиялық таңбаларының почернению тудыратын, материал арқылы ауаның пас иондау. Кейінірек, Кюри және Резерфорд радиоактивті заттар (- Нептун сияқты уран сияқты) басқа да химиялық элементтердің атомдары айналады деп тапты.

Радиоактивті сәуле құрамы біркелкі болып табылады: альфа бөлшектер, бета бөлшектердің, гамма сәулелері. Осылайша, радиоактивтіліктің құбылыс элементтері бөлшектердің периодтық күрделі құрылымын бар екенін дәлелдеді. Бұл факт атом анықтау үшін жасалған өзгерістер туғызды. Резерфорд берген атом, жаңа ғылыми фактілерді қандай бөлшектер алынды? Бұл сұраққа жауап электрондар қозғала оң-зарядталған ядро айналасында, оған сәйкес, атом ұсынылған ғалым ядролық моделі болды.

Қайшылықтар Резерфорд моделі

Ғалымның теориясы, оның көрнекті сипаты қарамастан, объективті атомды анықтау мүмкін емес. Оның нәтижелері оған сәйкес электрондардың барлық, ол оған құлап тиіс ерте ме, кеш, болуы мүмкін ядролар, олардың энергиясын жоғалтады және орбитасына, термодинамиканың іргелі заңдарға қайшы болды. Бұл жағдайда Atom жойылды. олар жасалған оның химикаттар мен бөлшектер, ұзақ уақыт бойы табиғатта бар, өйткені бұл, шын мәнінде олай емес. Резерфорд теориясы, сондай-ақ дифрак арқылы ыстық қарапайым заттарды өту кезінде туындайды құбылысына негізделген Неизъяснимо атом мұндай анықтау. Кейін сол уақытта қалыптасқан атом спектрі сызықтық пішінді болуы. атом Резерфорд моделі Бұл қайшы, оған сәйкес спектрі үздіксіз болуы тиіс еді. кванттық механиканың тұжырымдамаға сәйкес, ядро осы электрондар электрондық бұлт нысанын бар нүктесі объектілері ретінде сипатталады, сондай-ақ жоқ.

ядросының айналасында кеңістігін белгілі бір локус оның тығыздығы ең, және берілген уақытта бөлшектердің орналасуы болып саналады. Сондай-ақ, ол атом, электрон қабаттарының орналасқан деп табылды. қабаттарының саны периодтық D. I. Менделеев жүйесіндегі элемент кезең санын біле отырып, анықталуы мүмкін. Мысалы, фосфор атом 15 электроннан бар және үш энергетикалық деңгейлері бар. энергетикалық деңгейлер санын анықтайды көрсеткіші, негізгі кванттық сан деп аталады.

Бұл өзегі ең жақын орналасқан электрондардың энергетикалық деңгейі, ең төменгі энергия бар екенін эксперименттік құрылды. Әрбір энергия Shell суб-деңгейлерге бөлінеді, және олар, өз кезегінде, орбитальдардың туралы отыр. Электрондар әр түрлі орбитальдардың орналасқан бірдей нысаны бұлттылық (S, P, D, F) бар.

Жоғарыда айтылғандарға сүйене отырып, ол электрондық бұлт пішіні еркін бола алмайды, бұл мынадай. Ол қатаң орбиталық сәйкес айқындалады кванттық санының. магнитті және кванттық сандар айналмайды - Біз бөлшектер үшін электрон мемлекеттік, сондай-ақ, екі құндылықтар анықталады, сондай-ақ қосыңыз. Бірінші Шредингер теңдеуінің негізінде және біздің әлемнің үш өлшемдік негізінде электрондық бұлт кеңістіктік бағдарын сипаттайды отыр. Екінші көрсеткіш - оның ось немесе сағат тіліне қарсы айналасында электрон айналуы анықтау оған жұлын саны.

нейтронды ашылуы

D. Чадвик жұмыс арқылы 1932 жылы оларды өтті, ол химия және физика атомның жаңа анықтамасын берді. олардың ғылыми эксперименттер жылы бөлшектемей жоқ заряд бар бөлшектердің туындаған полоний сәуле, массасы 1.008665 орын алатындығын дәлелдеді. Жаңа элементар бөлшектер нейтрондық аталды. оның қасиеттері, оның ашылуы және зерттеу кеңестік ғалымдар В. Гапон және Иваненко протондар мен нейтрондардың бар атом ядросының құрылымы жаңа теориясын құру, рұқсат.

жаңа теориясы айтуынша, зат анықтау мынадай атом айналасында қозғалып протондар, нейтрондар және электрон бар өзегі тұратын, химиялық элементтің құрылымдық бөлiмшесi қалыптастырады болды. ядроның оң бөлшектердің саны әрдайым Периодтық жүйедегі химиялық элементтің реттік санына тең.

Кейінірек оның эксперименттер профессор Жданов қатты ғарыштық сәулелену әсерінен, атом ядросы протондар мен нейтрондардың бөлінген растады. Сонымен қатар, ол күштер ядро осы элементар бөлшектер өткізу дәлелденсе, ол өте энергия қарқынды болып табылады. Олар ядролық деп аталатын (10 ^-23 см тәртібін) өте қысқа қашықтықта, әрекет. Жоғарыда айтылғандай, М.В. Ломоносов оған белгілі ғылыми фактілер негізінде атомның және молекуласының анықтамасын бере алды.

Қазіргі уақытта танылған мынадай модель қарастыру: атом қатаң анықталған жолмен жүріп айналасында ядросының және электрондардың тұрады - орбитальдар. сол уақытта экспонаты бөлшектер мен толқындардың екі қасиеттері бойынша электрондар, яғни, қос сипатқа ие. Егер атом ядросы барлық дерлік оның массасын шоғырланған. Ол ядролық күштердің байланысты протондар және нейтрондар тұрады.

ол атомды салмағы болады ма

Ол әрбір атомы массасының бар екен. Мысалы, ол сутегі 1,67h10 ^-24 туралы қалай шағын осы мәнді елестету тіпті қиын болды. Нысанның салмағы табу үшін, болып табылады таразы, және осциллятор, пайдалануға болмайды көміртек нанотрубки. атом салмағы мен молекуласы ыңғайлырақ санын есептеу үшін салыстырмалы салмағы болып табылады. Ол молекула немесе 1,66h10 ^-27 кг көміртек атомы, атомдары астам 1/12 туралы қанша рет салмағын көрсетеді. Салыстырмалы атомдық массасы химиялық элементтердің периодтық кестеде берілген, және олар ешқандай өлшемі бар.

изотоптар орташа жаппай саны - Ғалымдар химиялық элементтің атомдық массасы жақсы біледі. Бұл химиялық элемент бір бірлігінің табиғатта түрлі массасының болуы мүмкін, пайда болады. Осылайша сол сияқты құрылымдық бөлшектердің ядролардың алымдар.

Ғалымдар изотоптар бірдей оларды зарядтау ядрода нейтрондар мен ядролардың санының ерекшеленеді деп тапты. Мысалы, массасы 35 бар хлор атомы, 18 нейтрон және 17 протоны қамтылған, және 37 массасы - 20 протондар мен 17 нейтрон. Көптеген химиялық элементтер изотоптарының қоспасы болып табылады. Мысалы, мұндай калий, аргон, оттегі сияқты қарапайым заттар 3 түрлі изотоптар білдіретін оның құрамы атомдарының қамтылған.

Бөлінбейтін анықтау

Ол бірнеше оқылуда. химия осы мерзімге дегеніміз қандай қарастырайық. химиялық элементтің атомдары кем дегенде бір сәтке оқшаулау өмір сүре алатын болса, неғұрлым күрделі бөлшектер қалыптастыру үрдісі емес, - молекулалар, онда біз осындай заттарды атом құрылымын бар екенін айтады. Мысалы метан, көп сатылы хлорлау реакциясы. дихлорметаном тетрахлорметана: Ол кеңінен ірі галоген туынды органикалық синтетикалық химия пайдаланылады. Ол жоғары реактивтілігіне бар атомдар хлор молекуласын бөлінеді. Олар тізбекті алмастыру реакция қамтамасыз ету, метан молекуласы Sigma облигациялар бұзады.

өнеркәсіпте үлкен маңыз бар химиялық процесін Тағы бір мысал - бұл дезинфекциялау және ағарту агент ретінде сутегі асқын пайдалану. сутегі асқын бөлшектемей өнім ретінде атом оттегі анықтау тірі жасушаларының (ферменттер каталаза бойынша) екі және зертханада жүреді. Атом оттегі бактериялар, саңырауқұлақтар және олардың споралар: сапалы оның жоғары антиоксидантты қасиеттері және патогенді агенттер жоюға олардың қабілетін анықтауға.

Қалай ядролық конверт

Біз бұрын химиялық элементтің құрылымдық бөлімшесі күрделі құрылымы бар деп тапты. оң-зарядталған ядро айналасында бөлшектер теріс электрондар айналып жүреді. жарықтың кванттық теориясы негізінде Нобель сыйлығының Нильс Бор, бір ілім құрылған, төмендегідей атомдар сипаттамасы және сәйкестендіру болып табылады, онда: тек осы жағдайда белгілі бір тіркелген жолдары бойынша ядросының айналасында қозғалатын электрондар энергиясын шығаратын емес. Бор, ғалымдар, атомдар мен молекулалардың қамтиды микромире бөлшектер, ірі органдар үшін жарамды заңдарына мойынсұнуға емес екенін көрсетті - макрокосм объектілері.

бөлшектердің электрондық қабықшалар құрылымы осындай Hund, Паули Klechkovskii ретінде кванттық физика ғалымдар туралы қағаздарымен зерттелген. ол электрондар ядроның айналасында айналмалы қозғалыс ретсіз емес, бірақ белгілі бір тіркелген жолдары туралы жасауға белгілі болды бастап. ½ - Паули электрондық ұяшықтардағы F ішінде бір энергетикалық оның орбитальдар S әрбір деңгейі, р, г, көп емес, екі теріс зарядталған қарсы айналдыру құны + бөлшектер ½ және болуы мүмкін деп тапты.

Hund билігі сол энергетикалық деңгейде электрондардың орбитали толтыру қалай түсіндірді.

Aufbau принципі, сондай-ақ, толтырылған орбитальдар атомдары (элементтері 5, 6, 7 циклдар) многоэлектронных қалай түсіндіруге, ереже N + L деп аталады. Жоғарыда заңдылықтарын Барлық Dmitriem Mendeleevym жасаған химиялық элементтердің теориялық негізі ретінде қызмет атқарды.

тотығу дәрежесі

Ол химия іргелі ұғым болып табылады және молекуласы Атомның мемлекет сипаттайды. төмендегідей атомдарының тотығу дәрежесін заманауи анықтамасы болып табылады: төлем молекуласы тек иондық құрамы бар ұғымдардың негізінде есептеледі молекуласының, атомдары отыр.

тотығу бүтін сан немесе бөлшек сан, оң, теріс немесе нөлдік мәндері білдіруі мүмкін. химиялық элементтердің ең атомдарының бірнеше тотығу мемлекеттерді бар. Мысалы, азот -3, -2, 0, +1, +2, +3, +4, +5 болып табылады. Бірақ оның қосындыларын барлық осындай фтор сияқты элемент, -1 тең бір ғана тотығу мемлекет бар. бұл қарапайым зат, нөлге тең, оның тотығу жағдайын ұсынылған болса. заттардың жіктеу үшін пайдалануға және олардың қасиеттерін сипаттау үшін ыңғайлы Бұл химиялық шамалар. Көп жағдайларда, химия тотығу дәрежесі теңдеулер Тотығу-тотықсыздану реакциялары орнату пайдаланылады.

атомдарының қасиеттері

кванттық физика жаңалықтар, келесі ғылыми фактілер толықтырылды теориясы Иваненко және Гапон E, негізделген атомның, қазіргі заманғы анықтау арқасында. атом ядросының құрылымы химиялық реакциялардың ішінде өзгерген жоқ. өзгеріс тек стационарлық электрондардың орбитали әсер етеді. Олардың құрылымы заттардың физикалық және химиялық қасиеттерін көптеген жатқызуға болады. электрон сияқты атом қозған деп аталады жоғары энергиясын бар орбиталық үшін стационарлық орбитаға және табыстарды шықса.

Бұл электрондар осы бейінді емес орбитальдардың бойынша ұзақ уақыт болуы мүмкін емес екенін атап өткен жөн. оның орбитаға оралсақ, электрон энергиясын кванттық шығарады. электрондардың туыстық ретінде химиялық элементтердің құрылымдық бөлімшелерінің мұндай сипаттамаларын зерттеу, electronegativity, ионданушы энергетика, ғалымдар ғана емес, маңызды бөлшектердің микромира АТОМ анықтауға мүмкіндік, сонымен қатар олардың материяның жігерлі тұрақты және одан да көп қолайлы молекулалық мемлекет, ықтимал салдары қалыптастыру атомдарының қабілетін түсіндіруге мүмкіндік берді , иондық, коваленттік полярлы және аполярлы донор-акцепторлық (ковалентное түр ретінде) және м: тұрақты химиялық облигациялар кез келген түрін құру etallicheskoy. соңғы металдардың ең маңызды физикалық және химиялық қасиеттері анықтайды.

Ол атомның мөлшері әр түрлі болуы мүмкін екенін эксперименттік құрылды. Барлық ол енгізілген молекуласының байланысты болады. Рентгенқұрылымдық талдау арқылы химиялық қосылыстар атомдар арасындағы қашықтық есептеу, сондай-ақ радиусы құрылымдық элемент бірлігін біле аласыз. кезең немесе химиялық элементтердің тобының құрамындағы атомдардың радиусы өзгерту заңдылықтарын меңгерген, олардың физикалық және химиялық қасиеттерін болжауға болады. Мысалы, өсіп атом ядросы бар кезеңдерде олардың радиусы төмендегенін ( «қысу АТОМ») зарядтау, сондықтан қосылыстардың металл қасиеттерін әлсіретуге, және металл емес күшейтілген.

Осылайша, атом құрылымын білу дәл элементтердің периодтық жүйесі енгізілген барлық элементтердің физикалық және химиялық қасиеттері анықтауға болады.