Gedanken über die Natur der Umgebung begann die Menschheit lange vor der Blütezeit der modernen Zivilisation zu besuchen.Erstens haben die Menschen über die Existenz einer höheren Kraft, die sie glaubten, alles vorbestimmt spekuliert.Doch schon bald begann Philosophen und Geistlichen, um über die Tatsache, von dem, was in der Tat, ist der Stoff, aus dem Dasein denken.Theorien sind gesetzt worden, aber in historischer Perspektive hat sich dominant Atom.
Was ist das Atom in der Chemie?Diese, sowie alle damit verbundenen Themen werden in diesem Artikel beschrieben werden.Wir hoffen, dass in ihm finden Sie die Antworten auf alle Ihre Fragen zu finden.
Begründer der Atomtheorie
Wie man die erste Lektion der Chemie beginnen?Die Struktur des Atoms - ist das Hauptthema.Man könnte daran denken, dass das Wort "Atom" kommt aus dem Griechischen übersetzt "unteilbar."Jetzt glauben viele Historiker, dass die erste stellte die Theorie auf, eine Diskussion über die winzigen Teilchen, aus denen alle Dinge, Demokrit.Er lebte im fünften Jahrhundert vor Christus.
Leider ist diese herausragende Denker so gut wie nichts bekannt ist.Hat uns nicht erreicht keine schriftliche Quelle der damaligen Zeit.Und weil der Ideen der größten Gelehrten seiner Zeit, müssen wir nur aus den Schriften des Aristoteles, Plato und anderen griechischen Denker zu lernen.
also unser Thema - ". Die Struktur des Atoms"In der Chemie nicht alle hatten hohe Einschaltquoten, aber viele vergessen, dass alle Erkenntnisse der alten Gelehrten wurden ausschließlich auf Schlüsse gebaut.Demokrit war keine Ausnahme.
Wie begründete Demokrit?
Seine Logik war sehr einfach, aber gleichzeitig Genie.Stellen Sie sich vor, dass Sie das schärfste Messer in der Welt haben.Sie nehmen einen Apfel, zum Beispiel, und dann beginnen zu schneiden: in Viertel auf den beiden Hälften, teilen sie wieder ... Mit einem Wort, früher oder später erhalten Sie eine magere Dicke der Scheiben, dann, was sie gemeinsam haben ist unmöglich.Leider ist eine unteilbare Atom.In der Chemie ist diese Behauptung wahr, fast bis zum Ende des 19. Jahrhunderts betrachtet.
Von Demokrit, um moderne Konzepte
zu beachten, dass von den antiken griechischen Vorstellungen von der Mikrowelt überlebt nur ein Wort "Atom" werden.Jetzt jedes Schulkind weiß, dass die Welt um uns herum besteht aus viel mehr grundlegende und Feinpartikeln.Darüber hinaus aus der Sicht der modernen Wissenschaft, die Theorie des Demokrit war nichts anderes als eine rein hypothetische Berechnung wird nicht von absolut keinen Beweis gestützt.Aber in jenen Tagen gab es keine Elektronenmikroskope, so, ihren Fall auf andere Weise nachzuweisen aus der Denker wäre das nicht passiert.
ersten Verdacht, dass Demokrit eigentlich genau dort an den Chemikern.Sie entdeckten schnell, dass viele Substanzen im Verlauf der Reaktionen brechen in einfachere Komponenten.Darüber hinaus brachte es schweren chemischen Gesetzmäßigkeiten dieser Prozesse.Also, bemerkten sie, dass das Wasser für die acht Massenanteil von Sauerstoff und einem erforderlichen - Wasserstoff (Avogadro-Gesetz).
Im Mittelalter, jede materialistische Lehre, einschließlich der Theorie der Demokrit, Vertrieb und Entwicklung konnte nicht überhaupt zu bekommen.Und nur im XVIII Jahrhundert haben Wissenschaftler noch einmal auf die Atomtheorie zurück.Als der Chemiker Lavoisier, unsere große Lomonosov und talentierte englische Physiker D. Dalton (die wir separat zu diskutieren), überzeugend, um ihre Kollegen gezeigt, die Realität der Atome.Es sollte betont werden, dass auch im aufgeklärten Atomtheorie des 18. Jahrhunderts für eine lange Zeit viele herausragende Köpfe jener Zeit ernsthaft in Betracht gezogen werden.
Was auch immer es war, aber auch die großen Wissenschaftler noch nicht nach vorne Theorien, über die Struktur des Atoms, denn er galt als einer unteilbaren Teilchen, die Grundlage von allem.
Leider chemische Experimente konnte nicht eindeutig beweisen, die Realität der Transformation Atome einiger Substanzen in andere.Doch die Grundlagenforschung in der Untersuchung der Struktur von Atomen gerade Chemie.Atome und Moleküle haben für eine lange Zeit, einem brillanten russischen Wissenschaftler, ohne die es unmöglich ist, die moderne Wissenschaft vorstellen, untersucht worden.
Lehre Mendelejew
große Rolle in der Entwicklung der Atomlehre spielte Mendelejew, der im Jahre 1869 erstellt seine brillante Periodensystems.Zum ersten Mal wurde die wissenschaftliche Gemeinschaft durch eine Theorie, die nicht nur abgelehnt vertreten, aber auch sinnvolle Ergänzung all die Annahmen der Materialisten.Bereits im 19. Jahrhundert waren die Wissenschaftler in der Lage, die Existenz von Elektronen zu beweisen.Diese Erkenntnisse führten die besten Köpfe des 20. Jahrhunderts, um das Atom ernsthaft zu studieren.In der Chemie dieser Zeit wurde es auch mit einer Vielzahl von Öffnungen markiert.
Aber die Lehre von der periodischen wertvoll nicht nur das.Es ist noch unklar, wie genau Atome der verschiedenen chemischen Elemente gebildet.Aber der große russische Wissenschaftler konnte schlüssig beweisen, dass sie alle, ohne Ausnahme, sind eng miteinander verwandt.
Eröffnung Dalton
Aber der Lage, die mehrere unterschiedliche Daten konnte nur John Dalton, dessen Name ist für immer in der offenen sein eigenes Gesetz eingeprägt zu interpretieren sein.In der Regel untersucht nur ein Wissenschaftler das Verhalten von Gasen, aber das Spektrum von Interessen er viel breiter war.Im Jahre 1808 begann er die Veröffentlichung seiner neuen Grundlagenarbeit.
Es Dalton schlug vor, dass jedes chemische Element hat eine bestimmte Atom.Doch die Wissenschaftler, wie Demokrit viele Jahrhunderte vor ihm, immer noch glaubten, dass sie vollständig sind untrennbar miteinander verbunden.In seinen vielen Entwürfen schematischen Zeichnungen, in denen Atome in Form einfacher Pellets dargestellt.Diese Idee vor mehr als 2.500 Jahren entstanden, dauerte fast bis zum heutigen Tag!Doch erst vor relativ kurzer wurde entdeckt, wirklich tief Struktur des Atoms.Chemie (Klasse 9 im Besonderen) auch heute noch weitgehend von den Ideen, die zuerst im 18. Jahrhundert geäußert wurden geführt.
Experimentelle Bestätigung der Teilbarkeit der Atome
jedoch bis zum Ende des 19. Jahrhunderts fast alle Wissenschaftler glaubten, dass das Atom - die Grenze, es gibt nichts.Sie dachten, dass die Grundlage der ganzen Schöpfung ist genau das ist es.Dies wurde durch eine Vielzahl von Experimenten erleichtert: sowieso, aber ändert sich nur das Molekül, während die Rate mit den Atomen des Materials haben absolut nichts, was nicht nur die Chemie erklärt werden konnte nicht auftreten.Die Struktur der Kohlenstoffatome, zum Beispiel bleibt sogar in verschiedenen allotropen Zustände völlig unverändert.
Kurz gesagt, für eine lange Zeit gab es absolut keine experimentellen Daten, die auch nur indirekt bestätigte den Verdacht einiger Wissenschaftler, dass es einige weitere Elementarteilchen.Erst im 19. Jahrhundert (nicht zuletzt dank der Erfahrung Curies) wurde gezeigt, dass unter bestimmten Bedingungen die Atome eines Elements in die andere umgewandelt werden.Diese Erkenntnisse bildeten die Grundlage der modernen Vorstellungen über die Welt um uns herum.
Rosinen und Puddings
1897 George. Thomson, englischer Physiker, wurde festgestellt, dass jedes Atom hat eine bestimmte Menge an negativ geladenen Teilchen, die er als die "elektronische".Bereits im Jahr 1904, erstellt der Wissenschaftler die erste Atommodell, das besser unter der Bezeichnung "Plumpudding" bekannt ist.Der Name ist recht genau widerspiegelt das Wesens.Laut Thomson Theorie, das Atom in der Chemie - ist ein "Behälter" mit darin gleichmäßig verteilten Ladung und Elektronen.
Beachten Sie, dass dieses Modell in Umlauf auch im 20. Jahrhundert.Später stellte sich heraus, dass es absolut falsch.Dennoch war es die erste gezielter Versuch, den Menschen (und auf wissenschaftlicher Basis), um die umliegende Mikrokosmos neu und bietet ein Atommodell, ganz einfach und klar.
Experimenten Curie
Es wird angenommen, dass das Paar Pierre und Marie Curie war der Beginn der Atomphysik.Natürlich ist der Beitrag dieser Genies, eigentlich opferten ihre Gesundheit und des Lebens nicht unterschätzt werden, aber ihre Erfahrungen waren weit grundlegendere.Fast gleichzeitig mit Rutherford sie bewiesen, dass ein Atom - ist sehr viel komplexer und heterogener Struktur.Das Phänomen der Radioaktivität untersuchten sie es und sprachen darüber.
Zu Beginn des Jahres 1898 Marie veröffentlicht den ersten Artikel auf Strahlung gewidmet.Bald, Marie und Pierre Curie haben gezeigt, dass eine Mischung von Chloriden von Uran und Radium fangen an, andere Substanzen, die die Existenz der offiziellen Chemie bezweifelte entstehen.Die Struktur des Atoms Seit damit begonnen, ernsthaft zu erforschen.
«Planetary" -Ansatz
schließlich beschlossen, um Rutherford bombardiert Atome von Schwermetallen α-Teilchen (vollständig ionisierten Helium).Der Wissenschaftler sofort vorgeschlagen, dass Licht Elektronen nicht in der Lage, die Flugbahn der Partikel ändern.Dementsprechend kann die Dispersion nur einige schwerere Komponenten, die in dem Kern des Atoms enthalten sein können, verursachen.Ab sofort stellen wir fest, dass die ursprüngliche Rutherford nicht behaupten, die Theorie der "Pudding" zu ändern.Dieses Atommodell wurde als einwandfrei.
resultieren daher, dass fast alle Teilchen ohne Probleme erfolgte durch eine dünne Schicht aus Silber, er war nicht überrascht.Das ist nur wurde schnell klar, dass einige der Heliumatome wurden nur 30 ° umgelenkt.Es war nicht das, was sie zu der Zeit, sagte der Chemie.Die Zusammensetzung des Atoms von Thomson angenommenen gleichmäßigen Verteilung von Elektronen.Aber das ist eindeutig im Widerspruch zu den beobachteten Phänomenen.
extrem selten, aber einige Teilchen flog in einem Winkel, auch um 180 °.Rutherford war in tiefe Ratlosigkeit.Es wird deutlich widersprach dem "Pudding", eine Ladung, die angeblich zu sein (laut Thomson Theorie) gleichmäßig verteilt ist.Daher ungleichmäßig geladenen Stellen, die die ionisierten Heliums abstoßen würde, nicht anwesend sind.
Welche Schlussfolgerungen kam Rutherford?
Diese Umstände veranlasste die Wissenschaftler zu denken, dass das Atom fast leer ist und nur das Zentrum konzentrieren einige Bildung mit einer positiven Ladung - Kernel.So gab es das Planetenatommodell, das die folgenden Postulate:
- Wie bereits gesagt, in den zentralen Teil des Kerns befindet, und das Volumen (bezogen auf die Größe der Atome selbst) ist vernachlässigbar.
- Fast alle Atommasse, sowie alle die positive Ladung im Kern gefunden.
- Elektronen kreisen um ihn.Es ist wichtig, dass ihre Zahl gleich der positiven Ladung ist.
Paradoxe Theorie
Alles war gut, aber das Modell des Atoms nicht ihre unglaubliche Widerstandsfähigkeit zu erklären.Es sei daran erinnert, dass die Elektronen in Bahnen bewegen, mit großer Beschleunigung werden.Nach allen Gesetzen der Elektrodynamik ein Objekt im Laufe der Zeit sollte der Lade verlieren.Wenn Sie berücksichtigen die Postulate von Newton und Maxwell zu nehmen, haben die Elektronen alle auf den Kern zerfallen, wie Hagel auf die Erde.
Natürlich in der Realität, passiert nichts.Jedes Atom ist nicht nur ziemlich resistent, kann aber durchaus sein, auf unbestimmte Zeit, ohne Strahlung aus, es wird nicht gehen.Diese Diskrepanz wird durch die Tatsache, dass auf die Mikrowelt wir versuchen, die Gesetze, die nur hinsichtlich der klassischen Mechanik gelten gelten erläutert.Sie, wie sich herausstellte, auf die Phänomene der atomarer Ebene überhaupt nicht gelten.Und wegen der Atom (Chemistry, Grade 11) Lehrbuchautoren versuchen, so viel wie möglich in einfachen Worten zu erklären.
Lehre
Bohr, dänischer Physiker Niels Bohr ist erwiesen, dass im Mikrokosmos kann, unterliegen nicht den gleichen Gesetzen, Vorschriften, die gelten für makroskopische Objekte sein.Es war seine Idee, dass der Mikrokosmos der "geführten" allein durch Quantengesetze.Natürlich, dann gab es keine Quantentheorie selbst, aber Bohr tatsächlich wurde sein Vorfahr, Ausdruck seiner Gedanken in Form von drei Postulate, dass "gerettet" Atom gebunden ist, getötet zu werden, ob er "lebt" nach der Theorie von Rutherford.Es ist diese Theorie Dane wurde zur Grundlage der Quantenmechanik allen.
Bohrs Postulate
- erste liest jede atomare System kann nur in bestimmten Atomstaaten befinden, und jeder von ihnen wird von einem bestimmten Wert der Energie (E) gekennzeichnet.Wenn der stationäre Zustand des Atoms (ruhig), dann kann es nicht ausstrahlen.
- zweite Forderung nahe, dass die Emission von Lichtenergie nur erfolgt, wenn ein Übergang von einer höheren Energie in einem moderater.Dementsprechend ist die freigesetzte Energie gleich dem Differenzwert zwischen zwei stationären Zuständen.
Atommodell von Niels Bohr
Diese semiklassischen Theorie Wissenschaftler vorgeschlagen, im Jahr 1913.Es ist bemerkenswert, dass in der Gründung legte er Planetenmodell von Rutherford, der kurz bevor er das Atom der Materie beschrieben.Wir haben bereits gesagt, dass im Gegensatz zu der klassischen Mechanik Berechnungen Rutherford: auf der Basis der es wurde davon ausgegangen, dass mit der Zeit die Elektronen sicher war, dass sich auf der Oberfläche des Atoms fällt.
auf "Bypass" diesen Widerspruch hat die Wissenschaftlerin eine besondere Zulassung eingeführt.Sein Wesen liegt in der Tatsache, die Energie ausstrahlen (das war zu ihrem Untergang führen) können Elektronen nur in irgendwelche bestimmten Bahnen bewegen.Bei der Bewegung der anderen Pfade bleiben angeblichen chemischen Atome in einem passiven Zustand.Nach Bohrs Theorie solcher Bahnen sind die quantitative Punktbewegung, die gleich Plancksche Konstante war.
Quantentheorie der Atomstruktur
Wie wir gesagt haben, heute im Rahmen der Quantentheorie der Atomstruktur.Chemie den letzten Jahren allein durch ihr geführt.Es basiert auf vier grundlegenden Axiomen.
1. Zunächst wird die Dualität (Welle-Teilchen-Natur) des Elektrons.Einfach gesagt, es verhält sich diese Teilchen und als materielles Objekt (Blutkörperchen) und wie eine Welle.Als es eine spezifische Partikelladung und Masse.Die Fähigkeit der Elektronen auf das Beugungs gemeinsam mit klassischer Wellen.Die Länge der Welle selbst (λ) und der Partikelgeschwindigkeit (v) können miteinander durch spezielle de Broglie-Beziehung verbunden werden: λ = h / mv.Wie Sie sich vorstellen können, bin - Masse des Elektrons.
2. Koordinaten und Geschwindigkeiten der Teilchen, um mit absoluter Präzision zu messen, ist absolut unmöglich.Die genauere Bestimmung der Koordinaten, die größer ist die Unsicherheit in der Geschwindigkeit.Da jedoch und umgekehrt.Dieses Phänomen wird als die Heisenbergsche Unschärferelation, die als die folgende Gleichung ausgedrückt werden kann: Ax ∙ m ∙ Delta; v & gt;ћ / 2.Delta X (& Delta; x) ausdrückt, die Unsicherheit der Positionskoordinaten im Raum.Dementsprechend kann die Delta V (& Dgr; v) zeigt den Drehzahlfehler.
3. Im Gegensatz zu früheren populären Glauben, werden die Elektronen nicht durch die streng definierten Bahnen übergeben, wie ein Zug auf Schienen.Quantentheorie besagt, daß ein Elektron kann beliebig im Raum sein, aber die Wahrscheinlichkeit hierfür unterschiedlich für jedes Segment ist.
Der Teil des Raums direkt um den Atomkern in dem die Wahrscheinlichkeit maximal ist, Orbitale genannt.Die moderne Chemie Struktur der Elektronenhülle von Atomen Studien aus diesem Blickwinkel.Selbstverständlich werden die Schulen durch die Levels unterrichtet die richtige Verteilung der Elektronen, aber es scheint, in Wirklichkeit sind sie ganz anders abweichen.
4. Der Kern eines Atoms besteht aus Nukleonen (Protonen und Neutronen).Die Seriennummer des Elements im Periodensystem gibt die Anzahl der Protonen im Kern, und die Summe der Protonen und Neutronen gleich der Atommasse ist.Das erklärt die Struktur des Atomkerns der modernen Chemie.
Begründer der Quantenmechanik
beachten Sie auch die Wissenschaftler, die den größten Beitrag zur Entwicklung dieses wichtigen Sektors gemacht: die Französisch Physiker Louis de Broglie, Heisenberg in Deutschland, Österreich, Schrödinger, der Engländer Dirac.All diese Menschen wurden später den Nobelpreis.
Wie weit in diesem Plan ging Chemie?Die Struktur des Atoms, die meisten dieser Jahre Chemiker glaubten einfach: viele nur im Jahr 1947 endlich erkannt, die Realität der Existenz der Elementarteilchen.
Einige Schlussfolgerungen
Im Allgemeinen, wenn Sie erstellen eine Quantentheorie nicht ohne Mathematiker gewesen, da all diese Prozesse können nur mit komplexen Berechnungen berechnet werden.Aber das Hauptproblem ist nicht der Punkt.Diese Prozesse, die von dieser Theorie beschrieben werden, zur Verfügung, nicht nur unsere Sinne, für all die modernen wissenschaftlichen Technologie, sondern auch Phantasie.
niemand auch nur annähernd nicht vorstellen kann, die Prozesse im Mikrokosmos, als sie nicht wie alle Phänomene, die wir im Makrokosmos zu beobachten.Man denke nur: die neuesten Entdeckungen geben Grund zu der Annahme, dass die Quarks, Neutrinos und andere Elementarteilchen in den neun Dimension existieren (!).
