Nustatymas atomų ir molekulių. Apibrėžimas atomo iki 1932

Nuo senovės laikotarpį į 18-ojo amžiaus viduryje, mokslas vyravo mintis, kad atomas - tai materijos dalelių, kurios negali būti padalintas. Anglų mokslininkas ir gamtininkas, ir D. Dalton davė atomo apibrėžimą, mažiausią dalį cheminis elementas. MV Lomonosov savo atomų ir molekulių doktrinos galėjo duoti atomo ir molekulės apibrėžimą. Jis buvo įsitikinęs, kad molekulė, kurią jis pavadino "eritrocitus", kurį sudaro "elementų", - atomų - ir yra nuolat juda.

D. I. Mendelejevas manoma, kad šis subvieneto medžiagos, kurios sudaro materialų pasaulį, išlaiko visas savo savybes tik jei jis nėra taikomos padalijimo. Šiame straipsnyje, mes apibrėžti objektą kaip atomo mikrokosmo, ir mokytis savo savybes.

Fone atominės struktūros teorijos

19 amžiuje, tai yra plačiai pripažįstamas kaip pareiškimo dėl atomo nedalomumo. Dauguma mokslininkų tikima, kad vienos cheminio elemento dalelės pagal bet kokiomis aplinkybėmis negali būti transformuota į vandenilio atomus kitų elementų. Šios idėjos buvo pagrindas, kuriuo buvo pagrįstas atomo sąvoką iki 1932. Vėlyvą 19 amžiaus mokslo buvo padaryta esminių atradimų, kurie pakeitė šį požiūrį. Pirmiausia, 1897 metais britų fizikas Joseph John Thomson atrado elektroną. Šis faktas iš esmės pakeitė mokslininkų idėjas apie nedaloma cheminio elemento.

Kaip įrodyti, kad atomo sudėtingos struktūros

Dar prieš elektronų atradimo , mokslininkai vieningai sutaria, kad atomai neturi mokestį. Tada buvo nustatyta, kad elektronai lengvai išskirti iš bet kurio pageidaujamo cheminio elemento. Jie gali būti rasta liepsna, jie vežėjai elektros srovės, jie išleisti medžiagų rentgeno spinduliuotės metu.

Bet jei elektronai yra dalis visi be išimties, ir neigiamo krūvio atomai, todėl atome yra keletas dalelių, kurios tikrai turi teigiamą krūvį, kitaip atomai nebūtų elektra neutralus. Norėdami padėti išpainioti atomo struktūrą padėjo fizinį reiškinį kaip radioaktyvumo. Ji davė teisingą apibrėžimą atomo fizikos, ir tada chemiją.

Nematoma spinduliai

French fizikas A. Bekerelis buvo pirmasis apibūdinti emisinė kai kurių cheminių elementų, vizualiai nematomų spindulių reiškinį. Jie jonizuoti orą pro medžiagą, todėl patamsėti fotografinių plokščių. Vėliau, Curies ir Rutherford nustatė, kad radioaktyviosios medžiagos yra transformuojami į vandenilio atomus kitų cheminių elementų (pavyzdžiui, urano - Neptunium).

Radioaktyviosios spinduliuotės yra Netolygiai į sudėtis: alfa dalelių, beta dalelės, gama spindulių. Tokiu būdu, radioaktyvumo reiškinys įrodyta, kad periodinės elementų lentelės dalelių turi sudėtingą struktūrą. Šis faktas sukėlė padarytus pakeitimus į atomo apibrėžimą. Kas dalelių yra atomas, pateiktas Rutherford gauti naujų mokslinių faktų? Atsakymas į šį klausimą atsakymas buvo siūloma mokslininkas atominės modelis atomo, pagal kurį Aplink teigiamai įkrautą branduolys elektronai judėti.

Prieštaravimai Rutherford modelis

Mokslininko teorija, nepaisant jos negrąžintos charakterio, negalėjo objektyviai apibrėžti atomą. Jos išvados prieštarauja pagrindinėms termodinamikos dėsniai, pagal kurį visi elektronų, besisukančių aplink branduolius praranda savo energiją ir, kaip jis gali būti, anksčiau ar vėliau turi kristi ant jo. Atomas Tokiu atveju sunaikinti. Tai tikrai ne tas atvejis, nes chemikalai ir dalelės, iš kurių jie pagaminti, egzistuoja gamtoje ilgą laiką. Nepaaiškinamai atomu, tokiu nustatymas remiantis Rutherford teorija, taip pat šio reiškinio, kad atsiranda, kai kelias karšto paprastus medžiagų per difrakcijos gardelės. Po to, kai atominių spektrų suformuota tuo pačiu metu turi linijinį formą. Tai kolidowały su Rutherford modelio atomo, pagal kurį spektro turėtų būti nepertraukiamas. Pagal kvantinės mechanikos koncepcijos, elektronai esančių branduolio nėra apibūdinamas kaip taškinių objektų, taip pat turintis elektronų debesies formą.

Didžiąją dalį savo tankį tam tikrą lokuso erdvės aplink branduolį, ir yra laikomas daleles vietą tam tikru laiku. Taip pat, buvo nustatyta, kad atomas, elektronai yra išdėstyti sluoksniais. Sluoksnių skaičius gali būti nustatomas pagal žinant laikotarpio skaičių, kuriose periodinėje D. I. Mendeleeva sistemos elementas. Pavyzdžiui, fosforo atomas yra 15 elektronus ir turi tris energijos lygį. Šis rodiklis, kuris lemia energijos lygmenų skaičius yra vadinamas pagrindinis kvantinis skaičius.

Ji buvo įkurta eksperimentiškai, kad energijos lygis elektronų, esančių arčiausiai branduolio, turi mažiausią energiją. Kiekvienas energijos apvalkalas yra padalintas į mažesnius lygius, ir jie, savo ruožtu, į orbitales. Elektronai yra skirtingose vietose esančių orbitalėse turi tas pačias formos debesys (S, p, D, F).

Remiantis, kas išdėstyta, matyti, kad elektronų debesies forma gali būti savavališki. Griežtai nustatomas atsižvelgiant į orbitos kvantinio skaičiaus. Mes taip pat pridurti, kad elektronas į kietųjų dalelių būsena lemia dviejų verčių - magnetinis ir nugara kvantinius numerius. Pirmasis remiasi Šriodingerio lygtis ir apibūdina erdvinio orientaciją elektronų debesies dėl erdvinio mūsų pasaulyje pagrindas. Antra rodiklis - nugara ant jo skaičius lemia elektronų sukimosi aplink savo ašį arba prieš laikrodžio rodyklę.

Neutronų atradimas

Per D. Chadwick darbą, juos laikė 1932, ji buvo suteiktas naujas apibrėžimą chemijos ir fizikos atomo. Savo moksliniuose eksperimentuose jis įrodė, kad skilimo įvyksta poloniu spinduliuotės sukeltą dalelių, turinčių nemokamai, masė 1.008665. Naujas ELEMENTARY dalelė buvo pavadinta neutronų. Jos atradimas ir tyrimas jo savybes leido sovietų mokslininkai V. Gapon ir Ivanenko sukurti naują teoriją apie atomo branduolio struktūrą, kurių sudėtyje yra protonų ir neutronų.

Atsižvelgiant į naujos teorijos, nustatant medžiagą turėjo šia atomu sudaro struktūrinę vienetas cheminio elemento, kurį sudaro iš šerdies, kurių sudėtyje yra protonai, neutronus ir elektronus judančių aplink jį. Teigiamų dalelių branduolio numeris yra visada yra lygi eilės numeriu cheminio elemento į periodinę sistemą,.

Vėliau profesorius Ždanovo jo eksperimentų patvirtino, kad pagal kietosios kosminės spinduliuotės įtaka, atominiai branduoliai padalinti į protonų ir neutronų. Be to, buvo įrodyta, kad jėgos, turinčios šiuos elementariąsias daleles į branduolį, tai yra labai daug energijos. Jie veikia labai trumpus atstumus (nuo 10 ^-23 cm tvarka), vadinamas branduolinių. Kaip minėta anksčiau, MV Lomonosovo galėjo duoti atomo apibrėžimą ir molekulę dėl mokslinių žinomų faktų jam pagrindu.

Šiuo metu pripažino apsvarstyti šią modelis: atomas susideda iš branduolio ir elektronų, judančių aplink jį griežtai apibrėžtoje kelių - orbitalės. Elektronai tuo pačiu metu demonstruoja abiejų dalelių ir bangų savybių, tai yra, turėti dvigubą prigimtį. Atomo branduolys yra koncentruota beveik visą savo masę. Jis susideda iš protonų ir neutronų, susijusių su branduolinių pajėgų.

Nesvarbu, ar tai įmanoma pasverti atomą

Pasirodo, kad, kurios kiekvienas atomas turi masę. Pavyzdžiui, ji yra vandenilio 1,67h10 ^-24 buvo net sunku įsivaizduoti, kaip mažas šią vertę. Norėdami rasti objekto svoris, nenaudokite svarstykles, o osciliatorius, kuris yra anglies nanovamzdelių. Apskaičiuoti atomo ir molekulės patogiau kiekis svorio yra santykinė masė. Tai rodo, kiek kartų molekulės ar atomo daugiau nei 1/12 anglies atomu, kuris yra, 1,66h10 ^-27 kg svorio. Santykiniai atominės masės yra pateiktos periodinės lentelės cheminių elementų, ir jie turi dimensijos neturi.

Mokslininkai gerai žino, kad atominis svoris cheminis elementas - yra vidutinis masės skaičius izotopų. Atrodo, per vieną vienetui cheminio elemento pobūdžio gali turėti skirtingas mases. Taigi ir tokių struktūrinių dalelės branduolių pačiomis mokestis.

Mokslininkai nustatė, kad izotopais skiriasi neutronų skaičius atomo branduolyje ir branduoliai įkrauti juos identiški. Pavyzdžiui, chloro atomas, kurių masė 35 pateikta 18 neutronus ir 17 protonus, tai ir su 37 masės - 20 protonų ir neutronų 17. Daug cheminiai elementai yra izotopų mišinius. Pavyzdžiui, paprastos medžiagos, pavyzdžiui, kalio, argono, deguonies, esančius jos sudėtį atomų, atstovaujančių 3 kitą izotopas.

Nustatymas Nedalomumas

Jis turi keletą interpretacijos. Apsvarstykite, ką reiškia šio termino chemija. Jeigu cheminis elementas atomai gali bent trumpam egzistuoja atskirai, nėra linkusios suformuoti daugiau sudėtingų daleles - molekules, tada mes pasakyti, kad tokios medžiagos turi atominę struktūrą. Pavyzdžiui, kelių etapų chloravimas reakcija metanas. Ji yra plačiai naudojamas organinių sintetinių chemijoje pagrindinių halogeno darinių: dichlormetano, anglies tetrachlorido. Jis yra suskirstytas chloro atomų molekules, kurių aukštą reaktyvumą. Jie sunaikinti sigma obligacijas metano molekulės, teikiant grandinės pakeitimo reakcijai.

vandenilio peroksido naudojimo dezinfekavimui ir balinimo agentas - dar vienas cheminiu būdu, turinčio didelę reikšmę pramonėje pavyzdys. Nustatymas atominės deguonies kaip skilimo produkto vandenilio peroksido įvyksta tiek gyvų ląstelių (fermento katalazės), ir laboratorijoje. Atominės deguonies kokybiškai nustatoma pagal jo aukštų antioksidacinių savybių ir gebėjimo sunaikinti patogenus: bakterijas, grybelius ir jų sporas.

Kaip branduolinė paketas

Mes jau anksčiau nustatė, kad struktūrinis padalinys cheminis elementas turi sudėtingą struktūrą. Aplink teigiamai krūvį branduolio dalelių suktis neigiamų elektronų. Nobelio Niels Bohr, remiantis kvantinės teorijos šviesos, sukūrė mokymo, kur apibūdinimą ir identifikavimo atomų yra taip: elektronai juda branduolio tik tam tikro ilgalaikio takų šiuo atveju neturi spinduliuoja energiją. Boras, mokslininkai parodė, kad MICROWORLD dalelės, įskaitant atomų ir molekulių nepaklūsta įstatymams galiojančius didelėms įstaigoms - objektai, Visata.

Elektronų korpusų dalelių struktūra buvo tiriamas straipsnių apie kvantinės fizikos mokslininkų, kaip antai Hund, Pauli Klechkovskii. Nes ji tapo žinoma, kad elektronai padaryti sukimosi judesio aplink branduolio yra ne chaotiškas, bet tam tikromis nustatytomis takais. Pauli nustatė, kad vienoje energijos lygį kiekvienoje iš savo orbitales S, p, d, f elektroninių ląstelių gali būti ne daugiau kaip dvi neigiamo krūvio dalelės priešinga nugara vertė + ½ - ½.

Hund taisyklė paaiškinta, kaip užpildyti elektronų orbitalės su tuo pačiu energijos lygį.

Aufbau principas, taip pat vadinamas taisyklę n + l, paaiškinti, kaip užpildyti orbitalės multielectron atomų skaičius (elementai 5, 6, 7 ciklai). Visi pirmiau minėti dėsningumai tarnavo kaip teorinis pagrindas cheminių elementų, sukurtų Dmitriem Mendeleevym.

oksidacijos laipsnis

Ji yra esminė sąvoka, chemijos bei aprašoma atomo būklę molekulėje. Modernus apibrėžtis oksiduojant atomų laipsnis yra taip: mokestis yra sąlygojamas atomus molekulėje, kuri yra apskaičiuojama, remiantis koncepcijos, kad molekulė turi tik joninės sudėties.

Oksidacija gali būti išreikšta sveikasis skaičius arba frakcinės skaičius, teigiamas, neigiamas arba lygus nuliui verčių. Daugeliu atomų cheminių elementų turi keletą oksidacijos laipsnį. Pavyzdžiui, azoto yra -3, -2, 0, 1, 2, 3, 4, 5. Bet toks elementas, pavyzdžiui, fluoro, visose jo junginių turi tik vieną oksidacijos būklę, lygią -1. Jei jis pateikė paprastą medžiaga, jo oksidacijos būklę nulio. Ši cheminė kiekiai patogu naudoti dėl cheminių medžiagų klasifikavimo ir apibūdinti jų savybes. Daugeliu atvejų, oksidacijos laipsnis chemijos naudojama sukurti lygtis oksidacijos-redukcijos reakcijas.

Atomų savybės

Ačiū, kad kvantinės fizikos, šiuolaikinės apibrėžimą atomo, kuris yra pagrįstas teorija Ivanenko ir Gapon E, papildytas šiais mokslo faktų atradimais. Atomo branduolio struktūra yra nepasikeitė per cheminių reakcijų. Pakeitimas turi įtakos tik stacionarius elektronų orbitalės. Jų struktūra gali būti priskirta prie fizinių ir cheminių medžiagų savybes daug. Jei elektronų palieka stacionarus orbitą ir pajamos orbitinis su didesne energija tokio atomo vadinama susijaudinęs.

Reikėtų pažymėti, kad elektronai negali būti ilgą laiką apie šiuos nepagrindinės orbitales. Sugrįžti į savo stacionaraus orbitą, elektronų skleidžia energijos dydžiui. Tokių savybių struktūrinių vienetų cheminių elementų kaip elektronų priklausomybės, elektroneigiamumas, jonizacijos energijos tyrimas, leido mokslininkai ne tik apibrėžti atomą kaip esminę dalelių mikrokosmo, bet taip pat leido jiems paaiškinti atomų galimybę sudaryti stabilų ir energetiškai daugiau palankų molekulinę būklę dalelių, galimą pasekmė sukurti bet stabilių cheminiais ryšiais tipas: joninės, kovalentinio-poliarinio ir nepoliniu, donoro-akceptoriaus (kaip kovalentinis klijavimui rūšys) ir m etallicheskoy. Pastaroji nustato svarbiausius fizines ir chemines savybes metalus.

Buvo nustatyta, eksperimentiniu būdu, kad atomo dydis gali skirtis. Viskas priklausys nuo to, molekulės, kurioje ji yra įtraukta. Per Rentgeno spinduliuotės difrakcijos analizė gali apskaičiuoti atstumą tarp atomų cheminio junginio, taip pat mokytis spindulys Konstrukcinis elementas vienetą. Turinti modelius iš spindulio atomais, esančių laikotarpiu arba cheminių elementų grupės kaitos, ji yra galima prognozuoti jų fizines ir chemines savybes. Pavyzdžiui, laikotarpius, didinant atomo branduolio įkrauti savo spindulys sumažėjimą ( "suspaudimo atomą"), ir todėl susilpninti metalo savybes junginių, ir Nonmetallic papildomi.

Taigi žinios apie atomo struktūrą galima tiksliai nustatyti fizines ir chemines savybes visų įtrauktų periodinės sistemos elementų elementų.