tanker om karakteren af omgivelserne begyndte at besøge menneskeheden længe før storhedstid moderne civilisation.For det første har folk spekuleret om eksistensen af nogle højere kraft, som de mente alle bliver forudbestemt.Men meget snart, filosoffer og gejstlige begyndte at tænke over, om hvad der i virkeligheden er den meget struktur i eksistens.Teorier er blevet indstillet, men i historisk perspektiv er blevet dominerende atomare.
Hvad er atomet i kemi?Dette, samt alle relaterede emner vil blive drøftet i denne artikel.Vi håber, at det vil du finde svar på alle dine spørgsmål.
grundlægger af den atomare teori
Hvordan man starter den første lektion i kemi?Strukturen af atomet - er hovedtemaet.Du har måske huske, at ordet "atom" er oversat fra græsk som "udelelig".Nu, mange historikere mener, at det første foreslog teori, nogle taler om de små partikler, der udgør alle ting, Demokrit.Han boede i det femte århundrede f.Kr..
desværre denne fremragende tænker stort set intet er kendt.Har ikke nået os ingen skriftlig kilde disse tider.Og på grund af de ideer, de største lærde i sin tid, har vi kun at lære af skrifter af Aristoteles, Platon og andre græske tænkere.
Så vores tema - ". Strukturen af atomet"I kemi, alt ikke havde høje ratings, men mange huske, at alle resultaterne af de gamle lærde blev bygget udelukkende på slutninger.Demokrit var ingen undtagelse.
Hvordan begrundet Demokrit?
Hans logik var meget enkel, men på samme geni.Forestil dig, at du har den skarpeste kniv i verden.Du tager et æble, for eksempel, og derefter begynde at skære det: på de to halvdele i kvarte, opdele dem igen ... I et ord, før eller senere vil du få en mager tykkelse på skiverne, så hvad de har at dele vil være umuligt.Her er det udelelig atom.I kemi, er denne påstand anses sandt næsten indtil slutningen af det 19. århundrede.
Fra Demokrit til moderne begreber
skal bemærkes, at der fra de gamle græske ideer om mikroverden overlevede kun et ord "atom".Nu hver skolebarn ved, at verden omkring os består af meget mere grundlæggende og fine partikler.Hertil kommer, fra perspektivet af moderne videnskab, teorien om Demokrit var noget mere end en rent hypotetisk beregning understøttes ikke af absolut ingen beviser.Men i de dage var der ingen elektronmikroskoper, så for at bevise deres sag på andre måder fra tænkeren ikke ville være sket.
første mistanke om, at Demokrit faktisk dér på kemikere.De opdagede hurtigt, at mange stoffer i løbet af reaktionerne nedbrydes til simplere komponenter.Desuden bragte alvorlige kemiske lovmæssigheder i disse processer.Så de bemærket, at vand, der kræves for de otte masse brøkdel af ilt og en - brint (Avogadros lov).
I middelalderen, enhver materialistisk doktrin, herunder teorien om Demokrit, distribution og udvikling kunne ikke komme på alle.Og kun i det XVIII århundrede, har forskerne endnu en gang tilbage til den atomare teori.Ved den tid, kemikeren Lavoisier, vores store Lomonosov og talentfulde engelske fysiker D. Dalton (som vi vil diskutere separat), overbevisende har demonstreret til deres kolleger virkelighed atomer.Det skal understreges, at selv i den oplyste 18. århundrede atomteori i lang tid mange udestående sind dengang seriøst overvejet.
Uanset hvad det var, men selv de store videnskabsmænd har endnu ikke fremsat teorier om strukturen af atomet, siden han blev betragtet som en og udelelig partikel, grundlaget for alt.
Desværre kemiske eksperimenter kunne ikke klart bevise realiteten af de transformation atomer af visse stoffer i andre.Alligevel den grundlæggende videnskab i studiet af strukturen af atomer netop kemi.Atomer og molekyler er blevet undersøgt i lang tid, en strålende russiske videnskabsmand, uden hvilken det er umuligt at forestille sig moderne videnskab.
Lære Mendeleev
stor rolle i udviklingen af det atomare doktrin spillede Mendeleev, der i 1869 skabte hans geniale periodiske system.For første gang det videnskabelige samfund var repræsenteret af en teori, der ikke blot afvist, men også rimeligt supplement alle de antagelser af materialister.Allerede i det 19. århundrede, forskerne var i stand til at bevise eksistensen af elektroner.Disse resultater førte de bedste hjerner i det 20. århundrede for alvor studere atomet.I kemi denne tid, blev det også præget af en flerhed af åbninger.
Men læren om den periodiske værdifulde ikke kun det.Det er stadig uklart, præcis hvordan atomer er dannet af forskellige kemiske elementer.Men den store russiske videnskabsmand var i stand til at bevise, at de alle, uden undtagelse, er tæt knyttet til hinanden.
Åbning Dalton
Men for at være i stand til at fortolke de mange forskellige data kun kunne John Dalton, hvis navn er for evigt prentet i det åbne sin egen lov.Typisk kun en videnskabsmand undersøgte adfærd af gasser, men vifte af interesser, han var meget bredere.I 1808 begyndte han at udgive sit nye grundlæggende arbejde.
Det Dalton foreslog, at hvert grundstof har en specifik atom.Men forskerne, ligesom Demokrit mange århundreder før ham, stadig troede, at de er helt uadskillelige.I sine mange udkast skematiske tegninger, på hvilke atomer er præsenteret i form af simple pellets.Denne idé opstod mere end 2.500 år siden, varede næsten til i dag!Det er imidlertid kun for relativt nyligt er det blevet opdaget virkelig dyb atomets struktur.Kemi (Grade 9 i særdeleshed) selv i dag er i høj grad styret af de ideer, der først blev givet udtryk i det 18. århundrede.
Eksperimentel bekræftelse af delelighed af atomer
Men indtil slutningen af det 19. århundrede næsten alle forskere mente, at atomet - den grænse, over hvilket der ikke er noget.De troede, at grundlaget for al skabelse er præcis det.Dette blev lettet af en række eksperimenter: alligevel, men ændrer kun molekylet, medens hastigheden med atomerne i materialet ikke forekommer absolut intet, der ikke kunne forklares blot kemi.Strukturen af carbonatomer, f.eks forbliver helt uændret, selv i forskellige allotrope stater.
Kort sagt i lang tid var der absolut ingen eksperimentelle data, at selv indirekte bekræftet mistanken om nogle forskere, at der er nogle mere fundamentale partikler.Kun i det 19. århundrede (ikke mindst takket være de erfaringer Curies) blev det vist, at visse betingelser atomerne af et element kan omdannes til den anden.Disse resultater dannede grundlag for moderne ideer om verden omkring os.
Rosiner og buddinger
i 1897, George. Thomson, engelsk fysiker, blev det konstateret, at ethvert atom har en vis mængde af negativt ladede partikler, som han kaldte "elektronisk".Allerede i 1904, videnskabsmanden skabte den første atommodel, der er bedre kendt under betegnelsen "blomme budding".Navnet er ganske præcist afspejler essensen.Ifølge Thomson teori, atomet i kemi - er et "fartøj" med jævnt fordelt deri ladning og elektroner.
Bemærk at denne model var i omløb, selv i det 20. århundrede.Senere viste det sig, at det var helt forkert.Stadig, det var den første bevidste forsøg på at mennesket (og på et videnskabeligt grundlag) for at genskabe den omgivende mikrokosmos, der tilbyder en model af atomet, ganske enkel og klar.
eksperimenter Curie
Det menes, at parret Pierre og Marie Curie markerede begyndelsen på atomfysik.Selvfølgelig bidrag af disse mænd af geni, faktisk ofrede deres helbred og liv kan ikke undervurderes, men deres erfaringer var langt mere grundlæggende.Næsten samtidig med Rutherford de viste, at et atom - er langt mere komplekse og heterogene struktur.Fænomenet af radioaktivitet, de undersøgte det og talte om det.
I begyndelsen af 1898 Marie udgav den første artikel om stråling.Snart Marie og Pierre Curie har vist, at en blanding af chlorider af uran og radium er begyndt at dukke andre stoffer, som tvivlede eksistens officielle kemi.Strukturen af atomet har siden begyndt at undersøge for alvor.
«Planetary" tilgang
endelig besluttet at gøre Rutherford bombarderet atomer af tungmetaller a-partikler (fuldt ioniseret helium).Forskeren foreslog straks at lette elektroner ikke kan være i stand til at ændre bane af partiklerne.Følgelig kan dispersionen forårsage kun nogle tungere komponenter, der kan være indeholdt i kernen af atomet.Umiddelbart kan vi konstatere, at den oprindelige Rutherford ikke hævder at ændre teorien om "budding".Denne model af atomet blev anset upåklagelig.
Derfor resulterer, at næsten alle partikler uden problemer fandt sted gennem et tyndt lag af sølv, var han ikke overrasket.Det er bare det blev hurtigt klart, at nogle af heliumatomer blev afbøjet kun 30 °.Det var ikke, hvad de sagde dengang kemi.Sammensætningen af atomet af Thomson antages ensartet fordeling af elektroner.Men det er klart i strid med de observerede fænomener.
yderst sjældne, men nogle partikler fløj i en vinkel, selv 180 °.Rutherford var i dyb rådvildhed.Det er skarpt modsiges af "budding", en afgift, som skulle være (ifølge Thomsons teori) fordeles jævnt.Derfor ujævnt ladede steder, som ville frastøde den ioniserede helium, var til stede.
Hvilke konklusioner kom til Rutherford?
Disse forhold bliver bedt forskere til at tro, at atomet er næsten tom, og kun centret fokusere nogle uddannelse med en positiv ladning - kernen.Så der var planetariske atommodel, som postulerer følgende:
- Som vi allerede har sagt, i den centrale del af kernen er placeret, og dens volumen (i forhold til størrelsen af atomet selv) er ubetydelig.
- Næsten alle atommasse, samt alle de positive ladning findes i kernen.
- elektroner kredser omkring ham.Det er vigtigt, at deres antal er lig med den positive ladning.
Paradokser teori
Alt var godt, men den model af atomet forklarer ikke deres utrolige modstandskraft.Det bør erindres, at elektronerne bevæger sig i baner med stor acceleration.Med alle lovene i elektrodynamik et objekt over tid, bør miste ladningen.Hvis du tager hensyn til de postulater Newton og Maxwell, har elektronerne hele smuldre til kernen, ligesom hagl på jorden.
Selvfølgelig, i virkeligheden, sker der ingenting.Hvert atom er ikke kun meget modstandsdygtige, men kan være ganske ubestemt tid, uden stråling fra det ikke vil gå.Denne forskel kan forklares ved, at den mikroverden vi forsøger at anvende de love, som gælder kun for den klassiske mekanik.De, da det viste sig, at fænomenerne atomar skala gælder ikke på alle.Og på grund af atomet (Kemi, Grade 11) lærebog forfattere forsøger at forklare så meget som muligt i enkle ord.
Lære
Bohr, dansk fysiker Niels Bohr er blevet bevist, at i mikrokosmos ikke kan være omfattet af de samme love, som er gældende for makroskopiske objekter.Det var hans idé, at mikrokosmos af "styret" udelukkende af kvantelove.Selvfølgelig, så var der ingen kvanteteorien selv, men Bohr faktisk blev dens forfader, udtrykke sine tanker i form af tre postulater, at "frelst" atom bundet til at blive dræbt, hvis han "levede" i overensstemmelse med teorien om Rutherford.Det er denne teori dansker blev grundlaget for kvantemekanikken alle.
Bohrs postulater
- første man læser nogen atomar systemet kan være placeret kun i bestemte nukleare stater, og hver af dem er karakteriseret ved en bestemt værdi af energi (E).Hvis den stationære tilstand af atomet (stille), så kan det ikke udstråle.
- andet postulat tyder på, at emissionen af lysenergi opstår kun, når en overgang fra et højere energi i en mere moderat.Følgelig energien frigives, er lig med forskellen mellem værdien to stationære tilstande.
atommodel Niels Bohr
Denne semiklassisk teori videnskabsmand foreslog i 1913.Det er bemærkelsesværdigt, at han i grundlæggelsen lagt planetariske model af Rutherford, der kort før han beskrev atomet af stof.Vi har allerede sagt, at i modsætning til klassisk mekanik beregninger Rutherford: på grundlag af det, blev det antaget, at med tiden elektronen var sikker på at falde på overfladen af atomet.
til "bypass" denne modsigelse, har forskeren indført en særlig indrejseprocedure.Dens essens ligger i det faktum, at udstråle energi (der skulle føre til deres undergang) elektroner kan kun bevæger sig i nogen særlige baner.Ved bevægelse af andre veje påståede kemiske atomer forbliver i en passiv tilstand.Ifølge Bohrs teori sådanne baner er dem kvantitativt punkt bevægelse, som var lig med Plancks konstant.
kvanteteori for atomare struktur
Som vi har sagt, i dag i løbet af kvanteteorien for atomare struktur.Kemi senere år styret udelukkende af hende.Den er baseret på fire grundlæggende aksiomer.
1. Først den dobbelthed (bølge-partikel naturen) elektronens.Kort sagt, det opfører denne partikel, og som et materiale objekt (corpuscle), og som en bølge.Da det har en specifik partikel ladning og masse.Evnen af elektroner til diffraktion tilfælles med klassiske bølger.Længden af bølgen selv (λ) og hastigheden partikel (v) kan forbindes med hinanden ved hjælp af særlige de Broglie relation: λ = h / mV.Som du kan gætte, m - massen af elektronen.
2. koordinater og hastigheder for partiklerne at måle med absolut præcision er absolut umuligt.Jo mere præcist at bestemme koordinaterne, jo større er usikkerheden i den hastighed.Da det imidlertid, og omvendt.Dette fænomen kaldes Heisenberg usikkerhed, som kan udtrykkes som følgende ligning: Ax ∙ m ∙ Av & gt;ћ / 2.Delta X (△ x) udtrykker usikkerheden på positionen koordinater i rummet.Følgelig delta V (Av) viser hastigheden fejl.
3. I modsætning til forrige populær tro, behøver elektronerne ikke passere gennem strengt definerede baner, som et tog på skinner.Kvanteteorien siger, at en elektron kan være hvor som helst i rummet, men sandsynligheden for dette er forskellig for hvert segment.
Den del af rummet direkte omkring atomkernen, hvor sandsynligheden er maksimum, kaldet orbitaler.Moderne kemi struktur elektron skaller af atomer undersøgelser fra dette synspunkt.Selvfølgelig er de skoler undervises korrekt fordeling af elektroner gennem niveauerne, men tilsyneladende, i virkeligheden de adskiller sig helt anderledes.
4. kernen af et atom består af nukleoner (protoner og neutroner).Serienummeret af grundstoffet i det periodiske system angiver antallet af protoner i sin kerne, og summen af protoner og neutroner er lig med atommasse.Det forklares opbygningen af atomkernen den moderne kemi.
grundlæggerne af kvantemekanikken
bemærke de videnskabsmænd, der gjorde det største bidrag til udviklingen af denne vigtige sektor: den franske fysiker Louis de Broglie, Heisenberg tyske, østrigske, Schrödinger, englænderen Dirac.Alle disse mennesker blev senere tildelt Nobelprisen.
Hvor langt i denne plan gik kemi?Strukturen af atomet, de fleste af disse år kemikere mente enkel nok: mange kun i 1947 endelig anerkendt virkeligheden af eksistensen af elementarpartikler.
Nogle konklusioner
Generelt, når du opretter en kvanteteori har ikke været uden matematikere, da alle disse processer kun kan beregnes ved hjælp af komplekse beregninger.Men den største vanskelighed er ikke pointen.Disse processer, som er beskrevet af denne teori, til rådighed ikke blot for vores sanser, for alle de moderne videnskabelige teknologi, men også fantasi.
ingen selv tilnærmelsesvis kan ikke forestille mig de processer i mikrokosmos, da de ikke kunne lide alle de fænomener, vi observerer i makrokosmos.Tænk bare: de seneste opdagelser giver grund til at antage, at de kvarker, neutrinoer og andre grundlæggende partikler eksisterer i de ni Dimension (!).
