мисли за природата на околността започнали да посетите човечеството много преди разцвета на съвременната цивилизация.Първо, хората са спекулирали за съществуването на някаква по-голяма сила, която те вярвали, като всички те се предварително определена.Но съвсем скоро, философи и духовници започнаха да мисля за това, какво всъщност е самата тъкан на съществуването.Теориите са определени, но в исторически план е станала доминираща атомните.
Каква е атом по химия?Това, както и всички свързани с тях теми ще бъдат обсъдени в тази статия.Надяваме се, че в него ще намерите отговорите на вашите въпроси.
основател на атомната теория
Как да започнете първия урок по химия?Структурата на атома - е основната тема.Вие може би си спомняте, че думата "атом" се превежда от гръцки като "неделима".Сега, много историци смятат, че първият предложен теорията, някои говорят за най-малките частици, които правят всичко, Демокрит.Той е живял през пети век преди новата ера.
за съжаление, този изключителен мислител почти нищо не се знае.Не е достигнал до нас няма писмен източник на онези времена.И тъй като на идеите на най-великите учени на своето време, ние трябва да се научим само от писанията на Аристотел, Платон и други гръцки мислители.
Така че нашата тема - ". Структурата на атома"В химията, не всички са имали висок рейтинг, но много от тях не забравяйте, че всички констатации на древните учени са били построени само на изводи.Демокрит не беше изключение.
Как мотивирано Демокрит?
Неговата логика е много проста, но в същото гений.Представете си, че имате най-рязкото ножа в света.Взимаш една ябълка, например, и след това да започне да се реже: на двете половини на четвъртинки, ги разделят отново ... С една дума, рано или късно ще получите оскъдните дебелина филийки, след което те трябва да споделят ще бъде невъзможно.Ето това е неделим атом.В химията, това твърдение се счита за вярно, почти до края на 19 век.
От Демокрит със съвременните концепции
Трябва да се отбележи, че от древногръцките идеите за микросвета оцеляла само една дума "атом".Сега всеки ученик знае, че светът около нас е съставен от много по-фундаментални и фини прахови частици.Освен това, от гледна точка на съвременната наука, теорията на Демокрит е нищо повече от един чисто хипотетичен изчисление не се поддържа от абсолютно никакви доказателства.Въпреки това, в тези дни не е имало електронни микроскопи, така да се докаже техния случай и по други начини от мислител нямаше да се случи.
първите подозрения, че Демокрит всъщност точно там, при най-химици.Те бързо открива, че много вещества в хода на реакциите се разделят на по-прости компоненти.В допълнение, тя донесе тежки химични закономерности на тези процеси.Така че, те забелязали, че е необходимо водата за осем масовият процент на кислород и една - водород (закон на Авогадро).
През Средновековието, всеки материалистична доктрина, включително теорията на Демокрит, разпространението и развитието не може да получи най-малко.И само в ХVIII век, учените са отново върнати на атомната теория.По времето, когато химик Лавоазие, нашият велик Ломоносов и талантлив английски физик D. Dalton (които ние ще обсъдим отделно), е убедително демонстрира на своите колеги реалността на атома.Следва да се подчертае, че дори и в просветената атомната теория 18-ти век за дълго време много изключителни умове на онова време сериозно да се обмисли.
Каквото и да е, но дори и велики учени все още не са представили теории за структурата на атома, тъй като той е считан за един и неделим на частиците, в основата на всичко.
съжаление, химични експерименти не може ясно доказват реалността на атомите на някои вещества, преобразуване в други.И все пак основната наука в изследването на структурата на атома е именно химия.Атоми и молекули са изследвани за дълго време, блестящ руски учен, без които е невъзможно да си представим съвременната наука.
Учение Менделеев
огромна роля в развитието на атомната доктрината играе Менделеев, който през 1869 г. е създаден блестящата си периодична система.За първи път на научната общност бе представена от една теория, която не само отхвърли, но и разумно допълнение всички допускания, на материалистите.Още през 19-ти век, учените са успели да докажат съществуването на електрони.Тези констатации са довели най-добрите умове на 20 век да учат сериозно на атома.В химия това време, е белязана с множество отвори.
Но учението на периодичната ценните не само това.Все още е неясно как точно атоми са образувани от различни химични елементи.Но великия руски учен успява да докаже убедително, че те са всички, без изключение, са тясно свързани помежду си.
Откриване Dalton
Но за да бъде в състояние да тълкува множество разнородни данни може само Джон Далтон, чието име е завинаги отпечатано в отворено своя закона.Обикновено само един учен изследва поведението на газове, но от порядъка на интереси, че е много по-широк.През 1808 той започва да издава новия си фундаментална работа.
Тя Dalton предполага, че всеки химичен елемент има специфичен атом.Но учените, като Демокрит много векове преди него, все още вярваха, че те са напълно неразделни.В много си проекти, схематични чертежи, в които атомите са представени под формата на прости пелети.Тази идея е възникнал преди повече от 2500 години, продължило почти до наши дни!Въпреки това, относително скоро е 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 век.
Experimental потвърждение за делимост на атома
Въпреки това, до края на 19 век почти всички учени са смятали, че атомът - границата, отвъд която няма нищо.Те мислеха, че в основата на цялото творение е точно това.Това е било улеснено от различни експерименти: така или иначе, но се променя само на молекулата, а скоростта с атомите на материала не се случи абсолютно нищо, което не може да се обясни просто химия.Структурата на въглеродни атоми, например, остава непроменена дори напълно в различни алотропна състояния.
С една дума, за дълго време е имало абсолютно никакви експериментални данни, че дори и косвено потвърждават подозренията на някои учени, че има някои по-фундаментални частици.Само през 19 век (не на последно място благодарение на опита Кюри) е доказано, че при определени условия атомите на един елемент може да се трансформират в другата.Тези констатации са в основата на съвременните представи за света около нас.
Стафиди и пудинги
през 1897 г., Джордж. Томсън, английски физик, беше установено, че всеки атом има определена сума на отрицателно заредени частици, които той нарича "електронна".Още през 1904 г. ученият създал първата атомна модел, който е по-известен под наименованието "коледен пудинг".Името е доста точно отразява същността.Според теорията на Томсън, атомът по химия - е "плавателен съд" с равномерно разпределени в него заряд и електрони.
Имайте предвид, че този модел е бил в обращение още през 20 век.По-късно се оказа, че това е абсолютно погрешно.Все пак, това е първият съзнателен опит на човека (и на научна основа), за да пресъздаде заобикалящата микрокосмос, който предлага модел на атома, съвсем проста и ясна.
експерименти Кюри
Смята се, че двойката Пиер и Мари Кюри отбеляза началото на атомната физика.Разбира се, приносът на тези хора от гений, всъщност пожертван тяхното здраве и живот не може да се подценява, но техните преживявания бяха далеч по-фундаментално.Почти едновременно с Ръдърфорд те доказаха, че един атом - е много по-сложна и хетерогенна структура.Явлението радиоактивност, те го разследват и говорихме за това.
В началото на 1898 Marie публикува първата статия, посветена на радиация.Скоро, Marie Curie и Pierre са показали, че смес от хлориди на уран и радий се започват да се появяват и други вещества, които се съмняваха в съществуването на официалния химията.Структурата на атома оттогава започнал да проучи сериозно.
«Planetary" подход
най-накрая реши да направи Ръдърфорд бомбардирани атоми на тежки метали алфа-частици (напълно йонизиран хелий).Ученият веднага предполага, че леките електрони не могат да бъдат в състояние да промени траекторията на частиците.Съответно, дисперсията може да предизвика само някои тежки компоненти, които могат да се съдържат в ядрото на атома.Веднага, ние отбелязваме, че оригиналната Ръдърфорд не претендира да промени теорията за "пудинг".Този модел на атома е смятан безупречно.
Затова доведе, че почти всички частици с никакви проблеми се проведоха през тънък слой от сребро, че не е изненадан.Това е просто скоро става ясно, че някои от хелиеви атоми се отби само на 30 °.Не беше това, което каза по време на път, химията.Съставът на атом от Thomson приема равномерно разпределение на електрони.Но това е ясно противоречи на наблюдаваните явления.
изключително рядко, но някои частици летяха под ъгъл, дори и 180 °.Ръдърфорд беше в дълбока недоумение.Той е рязко противоречи на "пудинг", такса, която е трябвало да бъде (според теорията на Томсън) се разпределя равномерно.Ето защо, неравномерно зарежда сайтове, които ще се отблъскват от йонизиран хелий, отсъстваха.
Какви изводи стигна до Ръдърфорд?
Тези обстоятелства накараха учените да смятат, че атомът е почти празен и само центъра съсредоточи някои образование с положителен заряд - ядрото.Така имаше планетарния модел на атома, която постулира следното:
- Както вече казахме, в централната част на ядрото се намира, а обемът му (по отношение на размера на самия атом), е незначителен.
- Почти всички атомна маса, както и всички положителния заряд се намират в ядрото.
- електроните се въртят около него.Важно е, че техният брой е равен на положителен заряд.
Парадоксите теория
Всичко беше добре, но модела на атома не обяснява невероятно тяхната устойчивост.Трябва да се помни, че електроните се движат в орбита с голямо ускорение.По всички закони на електродинамиката обект с течение на времето, трябва да се саморазреди.Ако се вземе предвид постулатите на Нютон и Максуел, електроните са всички рушат до мозъка на костите, като градушка на земята.
Разбира се, в действителност, нищо не се случва.Всеки атом е не само изключително устойчива, но може да бъде доста неопределено време, без радиация от него няма да отида.Това несъответствие се обяснява с факта, че в микросвета ние се опитваме да прилага законите, които са валидни само по отношение на класическата механика.Те, както се оказа, за явленията на атомната скала, не се прилагат на всички.И тъй като на атома (Chemistry, 11 клас) авторите на учебници се опитват да обяснят, колкото е възможно по-прости думи.
Учение
Бор, датски физик Нилс Бор е доказано, че в микрокосмоса не може да бъде предмет на същите законови, подзаконови, които са валидни за макроскопични обекти.Това беше негова идея, че микрокосмоса на "ръководи" единствено от квантовите закони.Разбира се, тогава не е имало квантовата самата теория, но Бор всъщност става негов праотец, изразявайки мислите си под формата на три постулата, че "спасен" атом длъжни да бъдат убити, ако той "живял", според теорията на Ръдърфорд.Тя е тази теория Dane става основа на квантовата механика всички.
Бор постулати
- първия човек чете някоя атомна система може да се намира само в определени ядрени държави, като всяка от тях се характеризира с определена стойност, на енергията (E).Ако стационарния състояние на атома (тиха), а след това не може да излъчва.
- втория постулат показва, че емисиите на светлинна енергия се наблюдава само когато преход от по-висока енергия в по-умерено.Съответно, освободената енергия е равна на стойността на разликата между две стационарни състояния.
атомен модел на Нилс Бор
Това semiclassical теория учен, предложен през 1913.Забележително е, че в основата му той положи планетарен модел на Ръдърфорд, който малко преди той описва атом на материята.Ние вече заяви, че в противоречие с класическата механика изчисления Ръдърфорд: въз основа на него, се предполагаше, че с течение на времето на електрона беше сигурен, да падне на повърхността на атома.
да "байпас" на това противоречие, ученият е въведен специален прием.Същността му се състои в това, че излъчва енергия (която щеше да доведе до падането им) електроните могат само движат в някакви специфични орбити.В движение от другите пътеки 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, днес в хода на квантовата теория на атомната структура.Химия последните години ръководят единствено от нея.Тя се основава на четири основни аксиоми.
1. Първо, двойствеността (естеството вълна-частица) на на електрона.Казано по-просто, той се държи тази частица, и като материален обект (телце), и като вълна.Като че има специален заряд на частиците и маса.Способността на електроните да дифракцията общо с класическите вълни.Дължината на вълната се (λ) и скоростта на частиците (V) могат да бъдат свързани един с друг чрез специален де Broglie връзка: λ = Н / MV.Както можете да предположите, M - маса на електрона.
2. координати и скорости на частиците да се измерват с абсолютна точност е абсолютно невъзможно.Колкото по-точно определяне на координатите, толкова по-голяма несигурност в скоростта.Тъй като, обаче, както и обратното.Това явление се нарича несигурността на Хайзенберг, който може да се изрази като следното уравнение: Δx ∙ ∙ m Δv & GT;ћ / 2.Delta X (△ х) изразява несигурността на положението координати в пространството.Съответно, делта V (Δv) показва грешката на скоростта.
3. Противно на предишното общоприетото схващане, електроните не преминават през строго определени орбити, като влак по релси.Квантовата теория казва, че един електрон може да бъде навсякъде в пространството, но вероятността за това е различно за всеки сегмент.
Тази част от пространството директно около атомното ядро, в което вероятността е максимално, наречени орбитали.Modern химия структура на електронните обвивки на атомите проучвания от тази гледна точка.Разбира се, училищата се преподава правилното разпределение на електроните през нивата, но, както изглежда, в действителност те се различават по съвсем различен начин.
4. ядрото на атом се състои от нуклоните (протони и неутрони).Серийният номер на елемента в периодичната таблица показва броя на протоните в ядрото му, и сумата от протони и неутрони, се равнява на атомната маса.Това обяснява структурата на атомното ядро на съвременната химия.
основателите на квантовата механика
отбелязват учените, които допринесоха най-много за развитието на този важен сектор: на френския физик Луи дьо Бройл, Хайзенберг немски, австрийски, Шрьодингер, англичанинът Дирак.Всички тези хора, по-късно са били удостоен с Нобелова награда.
Колко далеч в този план отиде по химия?Структурата на атома, повечето от тези години химици вярвал достатъчно проста: много, само през 1947 г. най-накрая признава реалността на съществуването на елементарни частици.
Някои заключения
Обикновено, когато създавате квантова теория не е било без математици, тъй като всички тези процеси може да се изчисли само с помощта на сложни изчисления.Но основната трудност не е точка.Тези процеси, които са описани от тази теория, достъпни не само за нашите сетива, за цялата съвременна научна технология, но и въображението.
Никой дори не приблизително Не мога да си процесите в микрокосмос, тъй като те не са искали всички явления, които наблюдаваме в макрокосмоса.Само си помислете: най-новите открития дават основание да се предположи, че кварките, неутрина и други фундаменталните частици съществуват в девет измерение (!).
