122 Shares 5751 views

Określenie atomów i cząsteczek. Definicja atomem do 1932

Począwszy od starożytności do połowy 18 wieku, nauka została zdominowana przez pojęcie że atom – cząstka materii, które nie mogą być podzielone. Angielski naukowiec i naturalistą i D. Dalton otrzymano definicji atom jako najmniejsza część pierwiastka. MV Łomonosowa w atomów i cząsteczek doktryny stanie dać definicji atomu i cząsteczki. Był przekonany, że cząsteczka, którą nazwał „ciałka”, składający się z „elementów” – atomy – i są w ciągłym ruchu.

D. I. Mendelejewa Uważa się, że podjednostka substancje, które składają się na materiał świat zachowuje wszystkie swoje własności tylko wtedy, gdy nie podlega podziałowi. W tym artykule określić obiekt jako microcosm atomu i badanie ich właściwości.

Tło teorii struktury atomowej

W 19 wieku, jest powszechnie uznawane za oświadczenia o niepodzielności atomu. Większość naukowców uważa, że cząstki jednego pierwiastka to w żadnym wypadku nie może być przekształcona atomy innych elementów. Idee te były podstawą, na której został oparty definicję atomu aż do 1932 roku. Pod koniec 19 wieku w nauce zostały dokonane fundamentalnych odkryć, które zmieniły ten pogląd. Przede wszystkim, w 1897 roku brytyjski fizyk Joseph John Thomson odkrył elektron. Fakt ten jest fundamentalnie zmieniło wyobrażenia naukowców o niepodzielnej część pierwiastka chemicznego.

Jak udowodnić, że atom złożonej strukturze

Jeszcze przed odkryciem elektronu naukowcy jednogłośnie zgadzają się, że atomy nie mają ładunek. Następnie stwierdzono, że elektrony z łatwością odróżnić od pożądanego pierwiastka. Można je znaleźć w płomieniu, są nośnikami prądu elektrycznego, uwalniają substancje podczas promieniowania rentgenowskiego.

Jeśli jednak elektrony należą wszystkie bez wyjątku, ujemnie naładowane atomy, a tym samym w atomie istnieją cząstki są koniecznie mieć ładunek dodatni, w przeciwnym razie nie byłoby atomy elektrycznie obojętny. Aby pomóc odkryć strukturę atomu pomógł zjawisko fizyczne jako radioaktywności. Dało właściwą definicję atomu fizyki, a następnie reakcję.

Niewidzialne promienie

Francuski lekarz A. bekerel było określenie zjawisko emisji atomy pewnych pierwiastków, wizualnie niewidzialne promieniowanie pierwszej. jonizują one powietrze przechodzi przez materiał, co powoduje ciemnienie płyt fotograficznych. Później Curie i Rutherford, stwierdzono, że substancje radioaktywne przekształcony atomów innych pierwiastków chemicznych (takich jak uranu – Neptunium).

radioaktywnego jest niejednorodny w skład: cząstki alfa, cząstek beta, promieniowania gamma. Tak więc, zjawiska okazało się, że radioaktywność okresowego pierwiastków cząstek ma złożoną strukturę. Fakt ten spowodował, że zmiany dokonane w definicji atomu. Co cząstek atom, podane przez Rutherford uzyskano nowe fakty naukowe? Odpowiedź na to pytanie był proponowany model badacz jądrowego atomu, według którego wokół dodatnio naładowane jądro przenieść elektrony.

Model sprzeczności Rutherford

Teoria naukowca, pomimo jego wybitnych postaci, nie mógł obiektywnie określić atom. Jej wyniki były sprzeczne z podstawowymi prawami termodynamiki, zgodnie z którym wszystkie elektrony krążące wokół jądra tracą energię i jak to może być, prędzej czy później musi spaść na niego. Atom w tym wypadku zniszczone. Nie jest to rzeczywiście sprawa, ponieważ chemikalia i cząsteczki, z których są wykonane, istnieją w przyrodzie przez długi czas. Niewytłumaczalny atom takie określanie w oparciu o teorię Rutherford, jak również zjawisko występujące podczas przechodzenia gorących prostych substancji przez siatkę dyfrakcyjną. Po atomowych widm utworzony w tym samym czasie, mają kształt liniowy. To sprzeczne z modelu Rutherford atomu, według którego widmo musiałby być ciągłe. Według koncepcji mechaniki kwantowej, elektrony obecne w jądrze nie charakteryzują się obiektów punktowych, jak również mające postać chmury elektronowej.

Większość jej gęstości w określonym locus przestrzeni wokół jądra, i jest uważane za położenie cząstki w danej chwili. Ponadto, stwierdzono, że atom elektrony są ułożone w warstwach. Liczba warstw może być określona przez znając numer okresu, w którym element okresowego D. I. Mendeleeva System. Na przykład, atom fosforu zawiera 15 elektronów, i ma na trzech poziomach energetycznych. Wskaźnik, który określa liczbę poziomów energetycznych nazywa się główna liczba kwantowa.

Ustalono doświadczalnie, że poziom energii elektronów, położony najbliżej rdzenia, mają najniższą energię. Każda powłoka Energia jest podzielona na poziomach, i, z kolei, na orbitali. Elektrony znajdują się w różnych orbitali takie same chmury postać (S, P, D, F).

Na podstawie powyższych rozważań wynika, że kształt chmury elektronowej nie może być dowolna. To jest ściśle określona zgodnie z orbitalnej liczby kwantowej. Dodajmy też, że stan elektronu do cząstek jest również uzależniona od dwóch wartości – magnetyczny i spin liczb kwantowych. Pierwszym z nich jest oparta na równaniu Schrodingera i charakteryzuje się orientację przestrzenną chmury elektronowej na podstawie trójwymiarowości naszym świecie. Drugi wskaźnik – ilość spin na niej określenia rotacji elektronu wokół swej osi, albo przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.

Odkrycie neutronu

Dzięki pracy D. Chadwick, która odbyła się je w 1932 roku nadano mu nową definicję atomu w chemii i fizyce. W eksperymentach naukowych udowodnił, że rozszczepienie zachodzi promieniowania polon spowodowanego przez cząsteczki posiadające ładunek, nie masę 1.008665. Nowa cząstka elementarna nazwano neutron. Jej wykrywanie i analiza jego własności pozwoliła naukowcom radzieckie V. Gapon i Ivanenko stworzyć nową teorię struktury jądra atomowego zawierający protony i neutrony.

Zgodnie z nową teorię, określenie substancja posiada wytworzenia następującej atom jednostkę strukturalną pierwiastka, składający się z rdzenia zawierającego protonów, neutronów i elektronów poruszające się po niej. Liczba pozytywnych cząstek w jądrze jest zawsze równa liczbie porządkowej pierwiastka chemicznego układu okresowego.

Później profesor Żdanow w swoich eksperymentach potwierdzono, że pod wpływem twardego promieniowania kosmicznego, jądra atomowe są podzielone na protony i neutrony. Ponadto wykazano, że siły te posiadające cząstki elementarne w pierścieniu, jest bardzo energochłonny. Działają one na bardzo krótkich dystansach (rzędu 10 -23 cm), zwany jądrowej. Jak wspomniano wcześniej, przez MV Łomonosowa był w stanie podać definicję atomu i cząsteczki na podstawie znanych faktów naukowych do niego.

Obecnie rozpoznawane rozważyć następujący wzór: atom składa się z jądra i elektronów poruszające się go w ściśle określonych tras – orbitali. Elektronów w tym samym czasie wykazują właściwości zarówno cząstek i fal, to jest, mają podwójną naturę. Jądro atomu zatężono prawie wszystkie jego masę. Składa się ona z protonów i neutronów związanych z sił atomowych.

Czy możliwe jest, aby ważyć atom

Okazuje się, że każdy atom ma masę. Na przykład, to jest od Hydrogen 1,67h10 -24 było nawet trudno sobie wyobrazić, jak małe tę wartość. Aby znaleźć masę obiektu, nie należy używać wagi, a oscylator, który jest nanorurek węglowych. W celu obliczenia masy oraz atomu cząsteczki wygodniejsze ilość jest ciężar właściwy. Pokazuje to, jak wiele razy ciężar cząsteczki lub atomu więcej niż 1/12 atomu węgla, który 1,66h10 -27 kg. Względne masy atomowe są podane w układzie okresowym pierwiastków chemicznych, a nie mają one wymiar.

Naukowcy zdają sobie sprawę, że ciężar atomowy pierwiastka chemicznego – to średnia masa izotopów. Wydaje się, w charakterze jednej jednostki pierwiastka chemicznego mogą mieć różne masy. Tak więc koszty jąder takiej cząstki strukturalne tych samych.

Naukowcy odkryli, że izotopy różne liczby neutronów w jądrze i jądra pobierać je same. Na przykład, atom chloru, o masie 35 zawierał 18 i 17 protonów, neutronów i o masie 37 – 20 i 17 protonów, neutronów. Wiele pierwiastki chemiczne są mieszaniny izotopów. Na przykład, proste substancje, takie jak potas, argon, tlen zawarty w jego skład atomów stanowiących 3 inny izotop.

Określenie atomowości

Ma ona kilka interpretacji. Zastanów się, co należy rozumieć pod tym pojęciem w chemii. Jeśli atomy pierwiastka chemicznego, mogą być co najmniej chwilowo istnieje oddzielnie, nie wykazują tendencji do tworzenia bardziej złożone cząsteczki – cząsteczki, to znaczy, że te substancje mają struktury atomowej. Na przykład wielostopniowe reakcja chlorowania metanu. Jest on powszechnie stosowany w syntetycznej chemii organicznej dla głównych chlorowcopochodnych dichlorometan, tetrachlorek węgla. Jest podzielony cząsteczki chloru na atomy mające wysoką reaktywność. Niszczą wiązania sigma w cząsteczce metanu, zapewniając reakcji podstawienia łańcucha.

Inny przykład procesu chemicznego mającego duże znaczenie w przemyśle – stosowanie nadtlenku wodoru jako środka dezynfekcyjnego i wybielający. Określenie atomowego tlenu jako produkt rozszczepiania nadtlenku wodoru występuje w obu komórek żywych (przez enzym katalazę), w laboratorium. tlen atomowy jakościowo określono jej dobre właściwości przeciwutleniające, i ich zdolność do niszczenia czynników chorobotwórczych: bakterie, grzyby i ich zarodniki.

Jak koperta jądrowej

Wcześniej stwierdzono, że jednostka strukturalna pierwiastek chemiczny ma złożoną strukturę. Około dodatnio naładowanych cząstek jądro obracać ujemne elektrony. Nagrodą Nobla Niels Bohra na podstawie teorii kwantowej światła utworzony nauczania, gdzie charakterystyka i identyfikacji węgla są: elektrony ruchu wokół jądra tylko w określonych torów stałych w tym przypadku nie promieniują energię. Bohr, naukowcy wykazali, że cząstki mikroświata, które zawierają atomy i cząsteczki nie przestrzegać przepisów obowiązujących dla dużych zbiorników – obiekty makrokosmosu.

Struktura tych powłok elektronowych cząstki badano w dokumentach kwantowej naukowców fizycznych, takich jak Hund Pauli Klechkovskii. Ponieważ okazało się, że elektrony, aby ruch obrotowy wokół jądra nie chaotyczny, ale w niektórych szlaków trwałych. Pauli, że w ramach jednego poziomu energetycznego na każdym z orbitali S, P, D, F w komórkach elektronicznych może być więcej niż dwie ujemnie naładowane cząsteczki o przeciwnej wartości wirowania + pół a – ½.

Zasada Hund wyjaśnił jak wypełnić orbitale elektronowe z tym samym poziomie energii.

Zasada Aufbau, zwany także zasady n + l, wyjaśniają sposób wypełnione orbitale wieloelektronowego węgla (elementy 5, 6, 7 cykli). Wszystkie powyższe prawidłowości służył jako teoretyczna podstawa pierwiastków chemicznych stworzonych przez Dmitriem Mendeleevym.

stopień utlenienia

Podstawową koncepcją w chemii i opisano stan atomu w cząsteczce. Nowoczesny określenie stopnia utlenienia atomów następująco: ładunek jest uwarunkowane węgla w cząsteczce, co jest obliczane na koncepcji, że cząsteczka ma tylko składu jonowego.

Utlenianie może być wyrażony przez wartość całkowitą lub ułamkową, a dodatnia, ujemna lub zerowej wartości. W większości atomów pierwiastków chemicznych mają kilka stopni utlenienia. Na przykład azot -3, -2, 0, +1, +2, +3, +4, +5. Jednak taki element, taki jak fluor, we wszystkich jego związków ma tylko jeden stopień utlenienia równy -1. Jeśli jest on prezentowany prostego materiału, stanu utlenienia zero. Ten związek chemiczny ilości wygodny w użyciu dla klasyfikacji substancji i opisują ich właściwości. W większości przypadków, stopień utlenienia chemiczne stosowane w tworzeniu równania reakcji redoks.

Właściwości atomami

Dzięki odkrycia fizyki kwantowej, nowoczesnej definicji atomu, który jest oparty na teorii Ivanenko i Gapon E, uzupełnione o następujących faktach naukowych. Struktura jądra atomowego nie zmienia się w czasie reakcji chemicznych. Zmiana dotyczy tylko stacjonarne orbitali elektronów. Ich struktura może być przypisany do wielu właściwości fizycznych i chemicznych substancji. Jeżeli elektronów pozostawia stacjonarnej orbicie i przechodzi do ruchu orbitalnym z większą energią, w taki atom jest nazywany podniecony.

Należy zauważyć, że elektrony nie mogą być długo na tych pobocznych orbitali. Wraca do stacjonarnej orbicie elektronów emituje kwant energii. Badanie takich cech strukturalnych jednostek pierwiastków chemicznych jako powinowactwem elektronowym, elektroujemność, energia jonizacji, pozwoliła naukowcom nie tylko określenie atom jako zasadniczy cząstek microcosm, ale pozostawiono je w celu wyjaśnienia możliwości węgla tworzą stabilne i energetycznie bardziej korzystny stan cząsteczkowy materii, możliwą konsekwencją tworzenia dowolnego typu trwałych wiązań chemicznych: jonowe, wiązanie kowalencyjne polarne jak i niepolarne, donor-akceptor (jak gatunki kowalencyjne wiązania) m etallicheskoy. Ten ostatni określa najważniejsze właściwości fizyczne i chemiczne metali.

Stwierdzono doświadczalnie, że wielkość atomu może się zmieniać. Wszystko będzie zależeć od cząsteczki, w której jest zawarty. Za pomocą rentgenowskiej analizy dyfrakcyjnej można obliczyć odległość pomiędzy atomami się związek chemiczny, jak również dowiedzieć promienia zespołu elementu strukturalnego. Posiadających wzory zmian promieni atomów zawartych w okresie lub grupy pierwiastków, to jest możliwe przewidzenie ich właściwości fizyczne i chemiczne. Na przykład, w okresach zwiększenie jądro atomowe ładowania ich spadek promienie ( „atom ściskania”), a tym samym do osłabienia właściwości metalicznych związków lub niemetaliczne wzmocniony.

Tak więc, znajomość konstrukcji atomu może dokładnie określić właściwości fizycznych i chemicznych wszystkich elementów w układzie okresowym pierwiastków.