Атом хемија - А ... модел атома. Структура атома

Мисли о природи околини почели да посети човечанство много пре врхунцу савремене цивилизације. Прво, људи су спекулисали о постојању неке више силе, која су вјеровали, предодређен цео биће. Али ускоро, филозофи и свештеници су почели да размишљају о томе шта, у ствари, представља веома тканина постојања. Теорије су постављена, али у историјској перспективи постао доминантан атомски.

Шта је атом у хемији? Ово, као и свим сродним темама ћемо разговарати у овом чланку. Надамо се да ће у њој ћете наћи одговоре на сва ваша питања.

Оснивач атомске теорије

Где је први хемија лекција почиње? Структура атома - је главна тема. Можда се сећате да је реч "Атом" је преведена са грчког језика као "недељив". Сада, многи историчари верују да је први предложио теорију, који је гласио неких ситних честица које чине све што постоји, Демокрит. Он је живео у пне петог века.

Нажалост, ове изузетне мислиоца практично ништа не зна. Није нам достигла никакав писани извор тих времена. И зато од највећих научника свога времена, идејама, морамо научити само из дела Аристотела, Платона и других грчких мислилаца.

Дакле, наша тема - "Структура атома." У хемији, нису сви имали велику гледаност, али се многи сећају да су сви закључци древних научника изграђена искључиво на закључака. Демокрит није био изузетак.

Као што сам разуман Демокрит?

Његова логика је врло једноставна, али истовремено сјајан. Замислите да имате најоштрији нож у свету. Узмеш јабуку, на пример, и онда почињу да се смањи: две половине на четвртине, опет деле их ... Једном речју, пре или касније добићете скромне кришке дебљине које настављају да их поделе ће већ бити немогуће. Овде ће бити недељива атома. У хемији, ова тврдња се сматра истинито скоро до краја 19. века.

Од Демокрита до модерних идеја

Треба напоменути да је од грчких појмова микрокосмоса остала само једна реч "атом". Сада сваки сцхоолцхилд зна да је свет око нас се састоји од много важнија и казне. Осим тога, из перспективе савремене науке, теорија Демокрит није ништа више него чисто хипотетички рачунање, не подржава апсолутно без доказа. Међутим, у то време није било електронски микроскопи, тако доказати на неки други начин у не би дошло мислилац.

Први сумња да је Демокрит је заправо ту на хемичара. Они су брзо открили да су многи од супстанци разбити у једноставније компоненте током реакције. Поред тога, донела тешке хемијске правилности ових процеса. Дакле, они су приметили да је потребно осам масовно део кисеоника и један за воду - водоника (авогадров закон).

У средњем веку, било Материјалистичко учење, укључујући теорију Демокрит, дистрибуцију и развој није могао да уопште. И само у КСВИИИ веку, научници су поново вратио на атомске теорије. До времена када је хемичар Лавоазје, наш велики М В Ломоносова и талентовани енглески физичар Д Далтон (који ћемо разговарати одвојено), су убедљиво показала својим колегама стварност атома. Треба истаћи да је чак у просветљени атомске теорије 18. века већ дуже време многи истакнути умови тог времена озбиљно размотрити.

Шта год да је, али чак и ови велики научници још увек нису изнели теорију структуре атома, док је сматрао једна и недељива честица, основа свега.

Нажалост, хемијски експерименти нису могли да јасно доказује реалност конверзије неких атома у друге супстанце. Ипак, фундаментална наука у проучавању структуре атома је управо хемија. Атоми и молекули су проучавали дуже време, сјајан руских научника, без којих је немогуће замислити модерну науку.

Доктрина Д ја Менделеева

Огромну улогу у развоју атомске доктрине играо Д. И. Менделеев, који је 1869. створио своју сјајну периодични систем. Теорија је представљена научној заједници, која не само да није одбила, али разумних претпоставки, допуњују све материјалисте. Већ у 19. веку, научници су успели да докажу постојање електрона. Сви ови налази на челу најбоље умове 20. века да се озбиљно проучава атом. У хемији овај пут била је обележена много открића.

Али доктрина Мендељејев је вредно не само на њих. Још увек је нејасно како ће тачно атоми облику разних хемијских елемената. Али, велики руски научник био у стању да докаже коначно да су сви, без изузетка, су уско повезани једни са другима.

Отварање Далтон

Али, да би могли да тумачите више одвојене податке могао само Џон Далтон, чије име је заувек утиснута у откривању самог закона. Типично, научници су проучавали само понашање гасова, али је распон од интереса је много шира. У 1808. је почео да објављује свој нови фундаментални рад.

Ит Далтонс претпоставили да сваки хемијски елемент одговара одређеном атом. Али научник, као Демокрит много векова пре њега, и даље верује да су потпуно нераздвојни. У многим нацртима шематски цртежи, где су атоми представљени у облику једноставних пелета. Ова идеја, која је настала пре више од 2.500 година, трајала скоро до данашњих дана! Међутим, тек релативно недавно је откривено заиста дубоко структуру атома. Хемија (9 разред посебно) и данас је углавном вођена идејама које су први пут изразили у 18. веку.

Експериментална потврда дељивости атома

Међутим, скоро сви научници веровали да је атом до краја 19. века - граница иза које нема ништа. Они су мислили да је основа свега створеног је управо то. Ово је олакшано разним експериментима: год може рећи, али оно што се мења је само молекул, док је стопа са атомима супстанце се није десило апсолутно ништа што се не може објаснити једноставно хемију. Структура атома угљеника, на пример, остаје потпуно непромењена чак иу различитим аллотропиц државама.

Укратко, дуже време, није апсолутно било експериментални подаци који барем индиректно потврдио сумње неких научника да постоје још фундаменталних честица. Тек у 19. веку (не мање захваљујући искуству Кирије) је показано да под одређеним условима, атоми једног елемента могу претворити у другу. Ова открића чине основу савремених идеја о свету који нас окружује.

Суво грожђе и пудинга

У 1897., Џорџ. Томсон, енглески физичар, утврђено је да у сваком атому постоји одређена количина негативно наелектрисаних честица, који је такође под називом "електрона". Већ у 1904., научник створио прву атомску модел, који је боље познат под ознаком "пудинг". Име је сасвим тачно одражава суштину. На основу Тхомсон теорије атома у хемији - то је "посуда" са равномерно распоређеном њему главни и електрона.

Имајте на уму да овај модел је у оптицају још у 20. веку. Касније се испоставило да је потпуно погрешно. Ипак, то је био први свестан покушај да се човеку (и на научној основи) да поново околни микрокосмос, нудећи модел атома, врло једноставан и јасан.

експерименти Кири

Верује се да је пар, Пјер и Мариа Киури поставио темеље за атомске физике. Наравно, допринос ових генијалних људи, у ствари жртвовао свој живот и здравље, не може се потценити, али њихова искуства су далеко од фундаменталног значаја. Готово истовремено са Рутхерфорд доказали су атом - је много комплекснији и хетерогена структура. Феномен радиоактивности, који су истраживали, то је због тога и разговор.

Почетком 1898. Марија објавио први чланак посвећен зрачења. Убрзо Мери и по Киури су показали да мешавина хлоринских једињења уранијума и радијума почињу да се појављују и друге супстанце, постојање од којих је сумњао у званичну хемију. Структура атома је од почели да истражују озбиљно.

"Планетарни" приступ

Коначно Рутхерфорд одлучио да тешких метала атом бомбардовање а-честице (потпуно јонизоване хелијум). Научник сугерисао да су лаки електрони нису у стању да промени путању кретања честица. Сходно томе, дисперзија може изазвати само неке теже компоненте које могу бити садржане у језгру атома. Одмах, напомињемо да је оригинални Радерфорд није тврдио да се промени "пудинг" теорију. Овај модел атома сматрало беспрекоран.

Због тога довести да скоро сви су честице без проблема прошли кроз танак слој сребра, није изненађен. То је само убрзо је постало јасно да су неки од атома хелијума су скренута само 30 °. Није било шта да кажем у том временском хемије. Композиција према Тхомсон атом претпоставља униформна дистрибуција електрона. Али то је јасно у супротности са уоченим појавама.

То је изузетно ретко, али неке честице летео под углом, па чак и 180 °. Рутхерфорд је у најдубљем недоумици. На крају крајева, то оштро у супротности са "пудинг", набој који је требало да буде (према Тхомсон теорији) равномерно распоређена. Сходно томе, неједнак терет локације које би могле отјерати јонизовани хелијум, били одсутни.

Шта закључци доћи Рутхерфорд?

Ове околности навело научнике да мисли да је атом је углавном празан и само центар фокусира неки степен образовања са позитивним набојем - језгра. А било је планетарни модел атома, који постулира следеће:

• Као што смо већ рекли, налази се у централном делу језгра, и његова запремина (у односу на величину самог атома) је занемарљива.
• Практично све атомске масе, као и све позитивним набојем се налазе у језгру.
• Електрона који се окрећу око ње. Важно је да је њихов број једнак позитивним набојем.

парадокси теорија

Све би било добро, али је модел атома не објашњава њихову невероватну отпорност. Треба имати на уму да су електрони крећу у орбитама са великим убрзањем. По свим законима електродинамика објекат током времена, треба сама испразнити. Ако узмемо у обзир постулате Невтон и Маквелл, електрони уопште треба да се распада до сржи, као град на терену.

Наравно, постоји таква ствар се дешава у стварности. Сваки атом који није само врло отпоран, али може бити веома неограничено време, где нема радијације неће нестати. Ово се објашњава чињеницом да у МицроВорлд покушавамо да примењују законе који важе само у односу на класичне механике. Они се испоставило да атомског-скали појаве нису примењиве на све. И зато што је структура атома (Цхемистри, разред 11) уџбеника аутори покушавају да објасне колико је то могуће у једноставним речима.

Боров доктрина

Дански физичар Нилс Бор је доказано да у микрокосмосу не може бити предмет истих закона, одредбе које важе за микроскопских објеката. То је била његова идеја да је микрокосмос "вођени" искључиво квантна законима. Наравно, тада није било теорије квантне сама, али Бору заправо започела своју претка, изражавајући своје мисли у виду три постулата да је "спасио" атом, то би неизбежно убијен, ако је "живео" у складу са Радерфорд теорији. То је ова теорија Данац је основа свих квантне механике.

Боров постулати

• Први од њих гласи сваки атомски систем може бити само у одређеним атомских држава, и за сваку од њих одређене карактеристичне вредности енергије (Е). Ако стационарног стања атома (миран), затим емитују не може.
• Други постулат каже да је емисија светлосне енергије јавља само у случају преласка из једне државе са више енергије у умеренији. Сходно томе, ослобођена енергија једнака разлици вредности између две стационарна стања.

Нилс Бор модел атома

научник предложио је 1913. од стране семикласичном теорије. Важно је напоменути да је у његовој основи је положио планетарни модел Рутхерфорд, који је непосредно пре него што је описао атом супстанце. Већ смо рекли да класичне механике прорачуни Радерфорд супротни: на основу тога, претпоставља се да је на време електрон био сигуран да падне на површини атома.

Да би "добили око" ову контрадикцију, научник је увела посебан улаз. Његова суштина лежи у чињеници да зрачи енергију (која је требало да доведе до њиховог пада), електрони могу се креће само у неком одређеном орбити. Када се креће као њихови другим путањама наводно хемијских атоми остају у пасивном стању. Према Боровог теорији, такве орбите су они квантитативни кретање тачка која је била једнака Планкова константа.

Квантна теорија атомске структуре

Као што смо рекли, до сада, у току квантне теорије атомске структуре. Хемија последњих година вођене искључиво од ње. Она се заснива на четири основна аксиома.

1. Прво, двојност (корпускуларни-талас природа) од самог електрона. Једноставно речено, честица понаша и како је материјални предмет (А крвно зрнце), и као талас. Као честице има специфичан набој и масу. Способност електрона у диффрацтион заједничко са класичним таласима. Овај исти таласна дужина (λ) и брзина честица (в) могу бити повезани међусобно специјални де Број односу: λ = х / мв. Како можете погодити, м - маса електрона.

2. координате и брзинама честица мерити са апсолутном прецизношћу је апсолутно немогуће. Што више тачно одредити координата, већа је несигурност у брзини. Као, међутим, и обрнуто. Овај феномен се назива Хеисенберг неизвесност, која може изразити следећом релацијом: Δк ∙ м ∙ Δв> ж / 2. Делта Кс (Δх) изражена несигурност одређује координате у простору. Сходно томе, делта В (Δв) представља грешку брзине.

3. За разлику од свих претходно популарном веровању, електрони не пролазе кроз строго дефинисаних орбите као возова на пругама. Квантна теорија каже да електрон може бити у било којој тачки у простору, али је вероватноћа за то је различит за сваки сегмент.

Тај део простора директно око атомског језгра у коме ова вероватноћа је максимална, назива се орбитални. Модерне хемије структура електрона љуски атома студија са ове тачке гледишта. Наравно, школе уче исправну расподелу електрона кроз нивое, али, највероватније, у стварности, они се разликују сасвим другачије.

4. језгро садржи атом нуклеоне (протона и неутрона). Серијски број елемента у периодном систему означава број протона у језгру, а збир протона и неутрона једнака атомске масе. Ево како да објасни структуру атома нуцлеус хемије данас.

Оснивачи квантне механике

Напомена научнике који су чинили највећи допринос развоју овог важног сектора: француски физичар Луј де Број, Хајзенберг немачки, аустријски, Шредингерова, Енглез Дирак. Сви ови људи су касније добио Нобелову награду.

Што се тиче у том плану је хемију? Хемијска структура атома, већина тих година је сматран довољно једноставна: многи само у 1947. коначно признала реалност постојања елементарних честица.

неки закључци

Генерално, када правите теорија квантна није био без математичара, као и сви ови процеси могу се израчунати само уз употребу сложених прорачуна. Али главна потешкоћа није поента. Процеси који су описани у овом теоријом, на располагању не само нашим чулима, без обзира на све савремене научне технологије, али и маште.

Ниједан човек, чак и неке не могу да замислим процесе у малом, јер им се не свиђа све појаве које посматрамо у макрокосмоса. Само помислите: Најновија открића дају разлога за претпоставку да су кваркови, неутрини и друге основне честице постоје у девет димензија (!). Као особа која живи у тродимензионалном простору, чак ни приближно могу описати своје понашање?

У овом тренутку, можемо ослонити само на математику и моћ модерних рачунара, који, можда, ће се користити за микро-свет симулације. Значајно помаже и хемија: атомска структура ће сигурно бити ревидиран, након недавно научника који раде у овој области, пријављено откриће новог типа хемијске везе.

Савремени концепт структуре атома

Ако пажљиво прочитате све горе, вероватно ће сами моћи да каже шта данас је слика о структури атома материје. Али, ми ћемо објаснити: то је нешто модификован теорију Рутхерфорд, допуњене драгоценим нормативима Ниелс Бохр. Једноставно речено, данас се сматра да су електрони крећу у хаотичном, замагљен стазама око језгра, који је састављен од неутрона и протона. Тај део простора око ње, у којој је електрон је највероватније појава се назива орбитални.

Иако није могуће тачно рећи колико ће променити наше разумевање атомске структуре у будућности. Сваки дан, научници раде на пенетрацију у мистерије микрокосмоса: ЛХЦ (Ларге Хадрон Цоллидер), Нобелове награде за физику - све то је резултат података анкете о.

Али чак и сада не можемо да замислимо и приближну слику о томе шта даље крију атоме. Јасно је само да сам атома на скали од микрокосмоса - огромног стамбене зграде, у којој смо испитао осим на првом спрату, а чак и тада не у потпуности. Скоро сваке године постоје извештаји о могућности отварања више и више нових елементарних честица. Када је процес проучавања атома ће бити у потпуности завршен, неће се обавезују да предвиди један данас.

Довољно је рећи да су наше представе о њима почела да се мења само у 1947, када су откривени тзв В-честице. Пре тога, људи само мало продубио теорију о којој је 19. века на основу хемију. Структура Атом - фасцинантна решавање слагалица од којих су окупирали најбоље умове човечанства.