Atom химия - един ... Модел на атома. структура на атома

Мисли за природата на околността започнали да посещават човечеството много преди разцвета на съвременната цивилизация. Първо, хората спекулират за съществуването на някаква по-висша сила, която те вярвали, предварително определени цялото същество. Но много скоро, философи и свещеници започнаха да мисля за това, от какво, всъщност, е самата тъкан на съществуване. Теориите са създадени, но в историческа перспектива стават доминиращи атомна.

Какво е атом в химията? Това, както и всички свързани с тях теми ще разгледаме в тази статия. Надяваме се, че в него ще намерите отговори на всички ваши въпроси.

Основателят на атомната теория

Къде урок първата химия започва? Структурата на атом - е основната тема. Може би си спомняте, че думата "атом" е преведена от гръцки език като "неделима". Сега, много историци смятат, че първият предложил теория, която каза, че някои от най-малките частици, които правят всичко, което съществува, Демокрит. Той е живял през пети век преди новата ера.

За съжаление, на този изключителен мислител на практика нищо не се знае. Тя все още не е достигнала до нас всеки писмен източник на онези времена. И тъй като от най-великите учени на своето време, идеи, ние трябва да се научат само от произведенията на Аристотел, Платон и други гръцки мислители.

Така че нашата тема - "Структурата на атома." В химията, не всички са имали високи оценки, но много от тях не забравяйте, че всички заключения на древните учени са били построени само на изводи. Демокрит не беше изключение.

Както предположих Демокрит?

логика му е много проста, но в същото време брилянтен. Представете си, че имате най-резкият ножа в света. Взимаш една ябълка, например, и след това да започне да се реже: две половини на четвъртинки, като ги разделят отново ... С една дума, рано или късно ще получите оскъдните парчета с дебелина, които продължават да ги разделят, вече ще бъде невъзможно. Тук ще бъде неделима атом. В химията, това твърдение се счита за вярно почти до края на 19 век.

От Демокрит до модерни идеи

Трябва да се отбележи, че от древните гръцки понятия на микрокосмоса остана само с една дума "атом". Сега всеки ученик знае, че светът около нас е съставен от много по-фундаментални и глоби. Освен това, от гледна точка на съвременната наука, теорията на Демокрит е нищо повече от чисто хипотетично изчисление, не се поддържа от абсолютно никакви доказателства. Въпреки това, в тези дни не е имало електронни микроскопи, затова го докаже по друг начин на мислителя нямаше да се случи.

Първото подозрение, че Демокрит е всъщност точно там в аптеките. Те бързо открива, че много от веществата се разделят на по-прости компоненти по време на реакцията. В допълнение, подадена тежки химични закономерности на тези процеси. Така че, те забелязали, че тя отнема осем части от целия кислород и една за вода - водород (закон на Авогадро).

През Средновековието, всеки материалист доктрина, включително теорията на Демокрит, разпространението и развитието не може да получи най-малко. И само в ХVIII век, учените са отново върнати в атомната теория. По времето, химик Лавоазие, нашият велик М. В. Ломоносов и талантлив английски физик Г. Далтън (което ще обсъдим отделно), са убедително доказано, че колегите им в реалността на атоми. Трябва да се подчертае, че дори и в просветен атомната теория 18-ти век за дълго време много изключителни умове от онова време сериозно да се обмисли.

Каквото и да е, но дори и тези велики учени все още не са представили теорията за строежа на атома, тъй като той е считан за един и неделим частица, в основата на всичко.

За съжаление, химични експерименти, които не биха могли да се окажат ясно реалността на превръщането на някои атоми в други вещества. Но основната наука в изучаване на структурата на атома именно химия. Атоми и молекули са изследвани за дълго време, блестящ руски учени, без които е невъзможно да си представим съвременната наука.

Доктрината D. I. Mendeleeva

А огромна роля в развитието на атомната доктрина играе Д. И. Менделеев, който през 1869 г. е създаден блестящата си периодичната система. Една теория е била представена на научната общност, която не само не отхвърли, но разумни предположения допълват всички материалисти. Още в 19-ти век, учените са успели да докажат съществуването на електрони. Всички тези констатации са довели най-добрите умове на 20-ти век до сериозно изучаване на атома. В химията този път също бе белязана от много открития.

Но учението на Менделеев е ценен не само за тях. Все още е неясно как точно форма атомите на различни химични елементи. Но великия руски учен е бил в състояние да докаже убедително, че всички те са, без изключение, са тясно свързани един с друг.

Откриване Dalton

Но за да бъде в състояние да тълкува няколко коренно различни данни може само Джон Далтън, чието име е завинаги отпечатано в откриването на самия закон. Обикновено, учените са изучавали само поведението на газове, но от порядъка на интереси, че е много по-широк. През 1808 той започва да издава новия си основен работа.

Той Далтона приема, че всеки химичен елемент съответства на специфична атом. Но ученият, като Демокрит много векове преди него, все още смята, че те са напълно неразделни. В много неговите проекти схематични чертежи, в които атомите, представени под формата на прости пелети. Тази идея, която е възникнал преди повече от 2500 години, продължило почти до наши дни! Въпреки това, относително скоро е било открито, наистина дълбока структура на атома. Химия (9 клас в частност), дори и днес, до голяма степен се ръководи от идеите, които за пръв път бяха изказани през 18-ти век.

Експериментално потвърждение на делимост атоми

Въпреки това, почти всички учени смятат, че атом до края на 19 век - на границата, отвъд която няма нищо. Те смятат, че в основата на цялото творение е точно това. Това е било улеснено от най-различни експерименти: каквото може да се каже, но това, което се променя, е само на молекулата, а скоростта с атомите на веществото не се случи абсолютно нищо, което не може да се обясни просто химия. Структурата на въглеродни атоми, например, остава напълно непроменена дори в различни алотропна състояния.

С една дума, за дълго време, е имало абсолютно никакъв експериментални данни, че поне косвено потвърждава подозренията на някои учени, че има някои по-елементарни частици. Само през 19 век (не на последно място благодарение на опита на Кюри) е доказано, че при определени условия атомите на един елемент могат да бъдат трансформирани в другата. Тези открития са в основата на съвременните представи за света около нас.

Стафиди и пудинги

През 1897 г. Джордж. Томсън, английски физик, беше установено, че във всеки атом има определено количество отрицателно заредени частици, които той също наречени "електрони". Още през 1904 г., ученият е създаден първият атомен модел, който е по-известен под наименованието "коледен пудинг". Името е доста точно отразява същността. Въз основа на теорията на атома в химията Thomson - това е "съд" с равномерно разпределен в него заряд и електрони.

Имайте предвид, че този модел е в обращение, дори през 20 век. По-късно се оказа, че това е абсолютно погрешно. И все пак, това е първият съзнателен опит на човека (и на научна основа), за да пресъздаде на околната микрокосмос, който предлага модел на атома, съвсем просто и ясно.

експерименти Кюри

Смята се, че двойката, Пиер и Мария Кюри поставил основите на атомната физика. Разбира се, на приноса на тези гении на човечеството, наистина принесени в жертва здравето и живота му, не може да се подценява, но техните преживявания бяха далеч по-фундаментална. Почти едновременно с Rutherford те доказано, че атом - е много по-сложна и хетерогенна структура. Феноменът на радиоактивност, които те проучени, това е за него и да поговорим.

В началото на 1898 Мария публикува първата статия, посветена на радиация. Скоро Мария и Per Кюри са показали, че смес от хлорирани съединения на урана и радия започват да се появяват и други вещества, за чието съществуване той се съмняваше официалния химия. Структурата на атома оттогава започнал да изследва сериозно.

подход "Планетарна"

Накрая Rutherford реши да направи тежки метали атомно бомбардиране а-частици (напълно йонизиран хелий). Учен веднъж предполага, че светлината електрони не са в състояние да променят траекторията на движение на частиците. Съответно, дисперсията може да предизвика само някои тежки компоненти, които могат да се съдържат в ядрото на атома. Веднага ще отбележим, че първоначалната Ръдърфорд не претендира да се промени "пудинг" теория. Този модел на атома се счита безупречно.

Следователно доведе че почти всички частици без проблеми преминали през тънък слой от сребро, не е изненада. Това е просто скоро стана ясно, че някои от хелиеви атоми се отби само на 30 °. Това не беше какво да кажа в този момент химия. Състав съгласно Thomson атом приема равномерно разпределение на електроните. Но това е ясно противоречи на наблюдаваните явления.

Това е изключително рядко, но някои частици лети под ъгъл, дори 180 °. Ръдърфорд бил в най-дълбоката недоумение. В края на краищата, той рязко противоречи на "пудинг", такса, която е трябвало да бъде (според Thomson теория) равномерно разпределени. Следователно, неравни заредени обекти, които могат да отблъсне дейонизирана хелий, отсъстват.

Какви изводи дойде Ръдърфорд?

Тези обстоятелства накарали учените да мислят, че атомът е най-вече празен и само центъра съсредоточи някакво образование с положителен заряд - ядрото. И имаше планетарния модел на атома, който постулира следното:

• Както вече каза, че се намира в централната част на сърцевината, и обем (в сравнение с размера на самия атом) е незначително.
• Почти всички от атомната маса, както и всички положителния заряд се намират в ядрото.
• Електроните се въртят около него. Важно е, че техният брой е равен на положителния заряд.

парадокси теория

Всичко би било добре, но модела на атома не обяснява тяхната невероятна издръжливост. Трябва да се помни, че електроните се движат в орбита с голямо ускорение. По всички закони на електродинамиката един обект с течение на времето, трябва да изтощи. Ако вземем предвид постулатите на Нютон и Максуел, електроните в общ трябва да се рушат до мозъка на костите, като градушка на земята.

Разбира се, няма такова нещо се случва в действителност. Всеки атом не само доста устойчиви, но може да има доста неограничено време, в което не радиация няма да си отиде. Това несъответствие се обяснява с факта, че за микросвета, което се опитваме да се прилагат закони, които са валидни само по отношение на класическата механика. Те се оказа атомен мащаб явления не са приложими на всички. И тъй като структурата на атома (химия, 11 клас) авторите на учебници се опитам да обясня, колкото е възможно по-прости думи.

доктрина Бор

Датски физик Нилс Бор е доказано, че в микрокосмоса не може да бъде предмет на същите закони, разпоредбите на които са валидни за макроскопски обекти. Това беше негова идея, че микрокосмос "ръководи" единствено от квантовата закони. Разбира се, тогава не е имало самата квантова теория, но Бор всъщност започва да я предшественик, като изрази мислите си под формата на три постулата, че "спасен" атомните то неминуемо ще се убива, ако той "живее" в съответствие с теорията на Ръдърфорд. Тя е тази теория Дейн беше в основата на всички квантовата механика.

постулати на Бор

• Първият от тях се чете всяка атомна система може да бъде само в специфични атомни състояния, и за всеки от тях определена характеристична величина на енергията (E). Ако неподвижно състояние на атома (тихо), а след това излъчват не може.
• Вторият постулат казва, че емисиите на светлинна енергия се извършва само в случай на преминаване от една държава с повече енергия по един по-умерен. Съответно, освободената енергия е равна на разликата на стойностите между две стационарни състояния.

Niels Бор модел на атома

учен предложи през 1913 г. от semiclassical теория. Прави впечатление, че в основата му положи планетарен модел на Ръдърфорд, който малко преди той описва атом на вещество. Ние вече заяви, че класическата механика изчисления Ръдърфорд обратното: на базата на това, се предполага, че с течение на времето на електрона беше сигурен, да падне на повърхността на атома.

С цел да се "получи около" това противоречие, ученият е въведен специален прием. Същността му се състои в това, че излъчва енергия (което би трябвало да доведе до падането им), електроните могат да се движат само в определена орбита. Когато се движи като другите си траектории предполагаеми химически атоми остават в пасивно състояние. Според теорията на Бор, такива орбити са тези количествени движение точка, която е равна на константа на Планк.

Квантовата теория на атомната структура

Както казахме, към днешна дата, в хода на квантовата теория на атомната структура. Химия последните години се ръководят единствено от нея. Тя се основава на четири основни аксиоми.

1. Първо, двойственост (еритроцитите-вълна характер) на на самия електрон. Казано по-просто, частицата се държи и как материалния обект (а телце), и като вълна. Тъй като частица има специфичен заряд и маса. Способността на електроните на дифракцията, общо с класически вълни. Същата дължина на вълната (λ) и скорост на частиците (V) могат да бъдат свързани един с друг чрез специален де Broglie връзка: λ = Н / MV. Както можете да предположите, M - масата на електрона.

2. координати и скорости на частиците за измерване с абсолютна точност е абсолютно невъзможно. Колкото по-точно определена координатна, толкова по-голяма несигурност в скоростта. Тъй като, обаче, и обратно. Това явление се нарича Хайзенберг несигурност, което може да бъде изразено със следното равенство: Δx ∙ m ∙ Δv> ал / 2. Delta X (АН), изразена позиция несигурност координати в пространството. Съответно, делта V (Δv) представлява грешка на скоростта.

3. Противно на всички предварително общоприетото схващане, електроните не преминават през строго определени орбити като влакове по релси. Квантовата теория казва, че един електрон може да бъде във всяка точка от пространството, но вероятността за това е различно за всеки сегмент.

Тази част от пространството директно около атомното ядро, в което тази вероятност е максимална, се нарича орбита. Modern химия структура на електронен слой атоми на изследвания от тази гледна точка. Разбира се, училищата се преподават на правилното разпределение на електроните през нивата, но, най-вероятно, в действителност, те се различават по съвсем различен начин.

4. ядрото включва атом на нуклоните (протони и неутрони). Сериен номер на елемента в периодичната таблица показва броя на протоните в ядрото, и сумата от протони и неутрони е равна на атомната маса. Ето как да се обясни структурата на атом ядро химията днес.

Основателите на квантовата механика

Имайте предвид, учените, които са направили най-голям принос за развитието на този важен сектор: френският физик Луи дьо Бройл, Хайзенберг от Германия, Австрия, Шрьодингер, англичанинът Дирак. Всички тези хора по-късно са били удостоен с Нобелова награда.

Доколкото в този план отиде химия? Химическа структура на атома, повечето от тези години се считаше достатъчно проста: много само през 1947 г. най-накрая признава реалността на съществуването на елементарни частици.

някои изводи

По принцип, когато се създаде теория квантова не е без математици, тъй като всички тези процеси може да се изчисли само с използването на сложни изчисления. Но основната трудност не е най-важното. Процесите, които са описани от тази теория, на разположение не само за сетивата ни, въпреки всички съвременни научни технологии, но също така и въображение.

Никой, дори и някои от тях не може да си представи процеси в микрокосмос, тъй като не му харесва на всички явления, които наблюдаваме в макрокосмоса. Само си помислете: най-новите открития дават основание да се предположи, че съществуват кварките, неутрина и други фундаментални частици в девет измерение (!). Като човек, който живее в триизмерното пространство, може дори приблизително описват поведението им?

В момента можем да разчитаме само на математиката и силата на съвременните компютри, които, може би, ще бъдат използвани за микро свят симулация. Значително помага и химия: атомната структура със сигурност ще бъде преразгледано, след като наскоро учени, работещи в тази област, съобщи за откриването на нов вид химична връзка.

Модерната концепция за структурата на атома

Ако прочетете внимателно всички по-горе, най-вероятно ще бъде в състояние сами да се каже какво днешната картина на структурата на материята атоми. Но ние ще ви обясни: то е малко модифицирана теория на Ръдърфорд, допълнени от безценни наставления на Нилс Бор. Просто казано, днес се счита, че електроните се движат в една хаотична, замъглено пътеки около ядрото, което се състои от неутрони и протони. Тази част от пространството около него, в което електронът е най-вероятно поява се нарича орбитален.

Макар че не е възможно да се каже как точно ще се промени нашето разбиране за атомна структура в бъдеще. Всеки ден, учените работят върху проникването в тайните на микрокосмоса: ГАК (Large Hadron Collider), Нобелова награда за физика - всичко това е в резултат на данните от изследването.

Но дори и сега не можем да си представим и приблизителна представа за това, което все още се крият атоми. Ясно е само, че самият атом по скалата на микрокосмоса - огромна сграда с апартаменти, в които ние разгледахме с изключение на първия етаж, и дори тогава не напълно. Почти всяка година има доклади за възможността за отваряне на все повече и повече нови елементарни частици. Когато в процеса на изучаване на атоми ще бъде напълно завършен, няма да предприеме, за да се предскаже едно днес.

Достатъчно е да кажем, че нашите представи за тях започнаха да се променят само през 1947 г., когато са открити така наречените V-частици. Преди това, хората само малко по-задълбочени теорията, на която се основава на 19-ти век химия. Строежа на атома - очарователно решаване на пъзел от които са заети най-добрите умове на човечеството.