pensamientos acerca de la naturaleza de los alrededores comenzaron a visitar la humanidad mucho antes de la época dorada de la civilización moderna.En primer lugar, la gente ha especulado sobre la existencia de una fuerza superior, que ellos creían todo está predeterminado.Pero muy pronto, filósofos y clérigos comenzaron a pensar en el hecho de lo que, de hecho, es el tejido mismo de la existencia.Las teorías se han fijado, pero en una perspectiva histórica se ha convertido atómica dominante.
¿Cuál es el átomo en la química?Este, así como todos los temas relacionados será discutido en este artículo.Esperamos que en ella se encuentran las respuestas a todas sus preguntas.
fundador de la teoría atómica
Cómo empezar la primera lección de la química?La estructura del átomo - es el tema principal.Puede que recuerde que la palabra "átomo" se traduce del griego como "indivisible".Ahora, muchos historiadores creen que el primero propone la teoría, algunos hablan de las pequeñas partículas que componen todas las cosas, Demócrito.Él vivió en el siglo V antes de Cristo.
por desgracia, este pensador excepcional prácticamente no se sabe nada.No nos ha llegado ninguna fuente escrita de aquellos tiempos.Y debido a las ideas de los más grandes eruditos de su tiempo, tenemos que aprender sólo de los escritos de Aristóteles, Platón y otros pensadores griegos.
Así que nuestro tema - "La estructura del átomo."En química, no todos tenían altos índices de audiencia, pero muchos recuerdan que todos los resultados de los antiguos sabios fueron construidos exclusivamente en inferencias.Demócrito no fue la excepción.
Cómo razonó Demócrito?
Su lógica era muy simple, pero al mismo genio.Imagínese que usted tiene el cuchillo más afilado en el mundo.Se toma una manzana, por ejemplo, y luego comenzar a cortar: en las dos mitades en cuartos, dividirlos de nuevo ... En una palabra, tarde o temprano, obtendrá un espesor exiguo de las rodajas, entonces lo que tienen que compartir será imposible.Sentimos átomo indivisible.En química, esta afirmación se considera cierto casi hasta el final del siglo 19.
De Demócrito a los conceptos modernos
Cabe señalar que a partir de las antiguas ideas griegas sobre el micromundo sobrevivió sólo una palabra "átomo".Ahora todo escolar sabe que el mundo que nos rodea está formado por partículas de mucho más fundamental y finas.Además, desde la perspectiva de la ciencia moderna, la teoría de Demócrito no era más que un cálculo puramente hipotético no es compatible con absolutamente ninguna evidencia.Sin embargo, en aquellos días no había microscopios electrónicos, por lo que para probar su caso de otras formas del pensador no habría sucedido.
primeras sospechas de que Demócrito de hecho allí mismo en la farmacia.Ellos descubrieron rápidamente que muchas sustancias en el curso de las reacciones se descomponen en componentes más simples.Además, se llevó regularidades químicas severas de estos procesos.Así, se dieron cuenta de que el agua necesaria para los ocho fracción de masa de oxígeno y uno - de hidrógeno (la ley de Avogadro).
En la Edad Media, una doctrina materialista, incluyendo la teoría de Demócrito, la distribución y el desarrollo no podía conseguir en absoluto.Y sólo en el siglo XVIII, los científicos han vuelto una vez más a la teoría atómica.En el momento en el químico Lavoisier, nuestro gran Lomonosov y talentoso físico Inglés D. Dalton (que vamos a discutir por separado), se ha demostrado de manera convincente a sus colegas de la realidad de los átomos.Cabe destacar que incluso en la teoría atómica del siglo 18 iluminado por mucho tiempo muchas mentes sobresalientes de la época consideraron seriamente.
Fuera lo que fuera, pero incluso los grandes científicos aún no han presentado teorías sobre la estructura del átomo, ya que era considerado uno y de partículas indivisibles, la base de todo.
Desafortunadamente, experimentos químicos no podía demostrar claramente la realidad de los átomos de transformación de algunas sustancias en otras.Sin embargo, la ciencia fundamental en el estudio de la estructura de los átomos fue precisamente la química.Los átomos y las moléculas se han estudiado durante mucho tiempo, un científico ruso brillante, sin la cual es imposible imaginar la ciencia moderna.
Doctrina Mendeleev
gran papel en el desarrollo de la doctrina atómica jugó Mendeleiev, quien en 1869 creó su sistema periódico brillante.Por primera vez la comunidad científica estaba representada por una teoría que no sólo rechazó, sino también el complemento razonable todas las suposiciones de los materialistas.Ya en el siglo 19, los científicos fueron capaces de probar la existencia de electrones.Estos hallazgos llevaron a las mejores mentes del siglo 20 para estudiar seriamente el átomo.En química en esta ocasión, también se caracterizó por una serie de aberturas.
Pero la doctrina de la periódica valiosa no sólo eso.Aún no está claro exactamente cómo están formados por varios elementos químicos átomos.Pero el gran científico ruso fue capaz de demostrar de manera concluyente que son todos, sin excepción, están estrechamente relacionados entre sí.
Apertura Dalton
Pero para ser capaz de interpretar los múltiples datos dispares solamente podía John Dalton, cuyo nombre está impreso para siempre en el abierto su propia ley.Normalmente, sólo un científico investigó el comportamiento de los gases, pero la gama de intereses que era mucho más amplio.En 1808 comenzó a publicar su nuevo trabajo fundamental.
Es Dalton sugerido que cada elemento químico tiene un átomo específico.Pero los científicos, como Demócrito muchos siglos antes que él, seguían creyendo que son completamente inseparables.En sus muchos borradores dibujos esquemáticos, en los que los átomos se presentan en forma de pastillas simples.Esta idea se originó hace más de 2.500 años, se prolongó casi hasta el día de hoy!Sin embargo, sólo recientemente se ha descubierto realmente profunda estructura del átomo.Química (Grado 9 en particular) aún hoy es guiado en gran medida por las ideas que se expresaron por primera vez en el siglo 18.
Experimental confirmación de la divisibilidad de átomos
Sin embargo, hasta el final del siglo 19, casi todos los científicos cree que el átomo - el límite más allá del cual no hay nada.Pensaron que la base de toda la creación es exactamente la misma.Esto fue facilitado por una variedad de experimentos: de todos modos, pero sólo cambia la molécula, mientras que la tasa con los átomos del material no se produjo absolutamente nada que no pudiera ser explicado simplemente la química.La estructura de los átomos de carbono, por ejemplo, permanece completamente inalterada incluso en diferentes estados alotrópicas.
En resumen, durante mucho tiempo no hubo absolutamente ninguna datos experimentales que confirmaron ni siquiera indirectamente las sospechas de algunos científicos que hay algunas partículas más fundamentales.Sólo en el siglo 19 (no menos gracias a la experiencia Curie) se demostró que bajo ciertas condiciones los átomos de un elemento puede ser transformado en el otro.Estos resultados fueron la base de las ideas modernas acerca del mundo que nos rodea.
Pasas y pudines
En 1897, George. Thomson, físico Inglés, se encontró que cualquier átomo tiene una cierta cantidad de partículas con carga negativa, lo que él llamó la "electrónica".Ya en 1904, el científico creó el primer modelo atómico, que es más conocido bajo la denominación de "pudín de ciruela".El nombre se refleja con bastante exactitud la esencia.Según la teoría de Thomson, el átomo en química - es un "buque" con distribuida uniformemente en el mismo cargo y electrones.
Tenga en cuenta que este modelo estaba en circulación, incluso en el siglo 20.Más tarde resultó que era absolutamente equivocado.Aún así, fue el primer intento deliberado para el hombre (y sobre una base científica) para recrear el microcosmos circundante, ofreciendo un modelo del átomo, muy simple y claro.Experimentos
Curie
Se cree que la pareja Pierre y Marie Curie marcó el inicio de la física atómica.Por supuesto, la contribución de estos hombres de genio, de hecho sacrificó su salud y la vida no se puede subestimar, pero sus experiencias eran mucho más fundamental.Casi simultáneamente con Rutherford demostraron que un átomo - es mucho más complejo y estructura heterogénea.El fenómeno de la radiactividad, que lo investigó y habló de él.
A principios de 1898 Marie publicó el primer artículo dedicado a la radiación.Pronto, Marie y Pierre Curie han demostrado que una mezcla de cloruros de uranio y radio están comenzando a surgir otras sustancias, que dudaban de la existencia de la química oficial.La estructura del átomo, ya ha comenzado a explorar en serio.
«Planetaria" enfoque
finalmente decidió hacer Rutherford bombardeó átomos de metales pesados a-partículas (helio completamente ionizado).El científico inmediatamente sugirió que los electrones luz no puede ser capaz de cambiar la trayectoria de las partículas.En consecuencia, la dispersión puede causar sólo algunos componentes más pesados que pueden estar contenidos en el núcleo del átomo.Inmediatamente, observamos que el Rutherford original no pretende cambiar la teoría del "pudding".Este modelo del átomo fue considerado impecable.
Por lo tanto el resultado de que casi todas las partículas sin problemas llevaron a cabo a través de una fina capa de plata, que no estaba sorprendido.Eso es sólo Pronto quedó claro que algunos de los átomos de helio fueron desviados a 30 °.No era lo que decían en la química del tiempo.La composición del átomo por Thomson supone una distribución uniforme de los electrones.Pero esto es claramente contraria a los fenómenos observados.
extremadamente raro, pero algunas partículas volaron en un ángulo, incluso 180 °.Rutherford estaba en profunda perplejidad.Es fuertemente se contradice el "pudding", un cargo que se supone que es (según la teoría de Thomson) se distribuye de manera uniforme.Por lo tanto, desigualmente cargada sitios que repeler el helio ionizado, estaban ausentes.
¿A qué conclusiones llegaron a Rutherford?
Estas circunstancias llevó a los científicos a pensar que el átomo está casi vacío y sólo el centro enfocar algún tipo de educación con una carga positiva - el núcleo.Así que no era el modelo planetario del átomo, que postula lo siguiente:
- Como ya hemos dicho, en la parte central del núcleo se encuentra, y su volumen (en relación con el tamaño del átomo en sí) es insignificante.
- Casi toda la masa atómica, así como toda la carga positiva se encuentra en el núcleo.Electrones
- giran a su alrededor.Es importante que su número es igual a la carga positiva.Teoría
Paradojas
Todo estaba bien, pero el modelo del átomo no explica su increíble capacidad de recuperación.Se debe recordar que los electrones se mueven en órbitas con gran aceleración.Por todas las leyes de la electrodinámica un objeto en el tiempo, deben perder su carga.Si se toma en cuenta los postulados de Newton y Maxwell, los electrones todos han desmoronarse hasta la médula, como granizo sobre la tierra.
Por supuesto, en realidad, no pasa nada.Cada átomo no sólo es bastante resistente, pero puede ser bastante indefinidamente, sin radiación de que no irá.Esta discrepancia se explica por el hecho de que para el micromundo tratamos de aplicar las leyes, que son válidas únicamente respecto de la mecánica clásica.Ellos, como se vio después, a los fenómenos de la escala atómica no se aplican en absoluto.Y por el átomo (Química, Grado 11) autores de libros de texto tratan de explicar lo más posible en palabras simples.
Doctrina
Bohr, físico danés Niels Bohr ha demostrado que en el microcosmos no puede estar sujeto a las mismas leyes, los reglamentos que son válidas para los objetos macroscópicos.Fue su idea de que el microcosmos de "guiado" únicamente por las leyes cuánticas.Por supuesto, entonces no había una teoría cuántica de sí mismo, pero Bohr en realidad se convirtió en su antepasado, expresando sus pensamientos en forma de tres postulados que "salvo" átomo obligado a matar si él "vivió", de acuerdo a la teoría de Rutherford.Es esta teoría Dane convirtió en la base de la mecánica cuántica todos.Postulados
- primero de
Bohr lee cualquier sistema atómico puede ser localizado sólo en los estados nucleares específicos, y cada uno de ellos se caracteriza por un valor definido de la energía (E).Si el estado estacionario del átomo (silencio), entonces no puede irradiar.
- segundo postulado sugiere que se produce la emisión de energía de la luz sólo cuando una transición de una energía más alta en un más moderado.En consecuencia, la energía liberada es igual al valor de la diferencia entre dos estados estacionarios.
modelo atómico de Niels Bohr
Este científico teoría semiclásico propuso en 1913.Es de destacar que en su fundación puso modelo planetario de Rutherford, que poco antes de que él describió el átomo de la materia.Ya hemos dicho que, contrariamente a la clásica mecánica cálculos Rutherford: sobre la base de que, se suponía que con el tiempo el electrón estaba seguro de caer en la superficie del átomo.
de "by-pass" esta contradicción, el científico ha introducido una admisión especial.Su esencia radica en el hecho de que irradian energía (que era para conducir a su caída) electrones sólo pueden moverse en cualquier órbitas particulares.Al movimiento de los otros caminos supuestos átomos químicos permanecen en un estado pasivo.Según la teoría de Bohr tales órbitas son los movimientos punto cuantitativo que era igual a la constante de Planck.
teoría cuántica de la estructura atómica
Como hemos dicho, hoy en el transcurso de la teoría cuántica de la estructura atómica.Química últimos años guiadas únicamente por ella.Se basa en cuatro axiomas fundamentales.
1. En primer lugar, la dualidad (la naturaleza onda-partícula) del electrón.En pocas palabras, se comporta esta partícula, y como un objeto material (corpúsculo), y como una ola.Ya que tiene una carga de la partícula específica y masa.La capacidad de los electrones a la difracción en común con ondas clásicas.La longitud de la propia onda (λ) y la velocidad de las partículas (v) se puede conectar entre sí por la relación especial de Broglie: λ = h / mv.Como se puede adivinar, m - masa del electrón.
2. coordenadas y velocidades de las partículas para medir con precisión absoluta es absolutamente imposible.El determinar con mayor precisión las coordenadas, mayor será la incertidumbre en la velocidad.Como, sin embargo, y viceversa.Este fenómeno se llama la incertidumbre Heisenberg que puede expresarse como la siguiente ecuación:? X ∙ ∙ m? V & gt;ћ / 2.Delta X (△ x) expresa la incertidumbre de las coordenadas de posición en el espacio.En consecuencia, el delta V (? V) muestra el error de velocidad.
3. Contrariamente a la creencia popular anterior, los electrones no pasan a través de las órbitas estrictamente definidos, como un tren sobre rieles.La teoría cuántica dice que un electrón puede estar en cualquier lugar en el espacio, pero la probabilidad de que esto es diferente para cada segmento.
Esa parte del espacio directamente alrededor del núcleo atómico en el que la probabilidad es máxima, llamados orbitales.Estructura química moderna de capas electrónicas de los estudios de átomos desde este punto de vista.Por supuesto, las escuelas se les enseña la adecuada distribución de los electrones a través de los niveles, pero, al parecer, en realidad difieren de manera muy diferente.
4. El núcleo de un átomo se compone de nucleones (protones y neutrones).El número de serie del elemento en la tabla periódica indica el número de protones en su núcleo, y la suma de los protones y los neutrones es igual a la masa atómica.Eso explica la estructura del núcleo atómico de la química moderna.Fundadores
de la mecánica cuántica
señalan los científicos que hicieron el mayor aporte al desarrollo de este importante sector: el físico francés Louis de Broglie, Heisenberg de Alemania, Austria, Schrodinger, el inglés Dirac.Todas estas personas posteriormente fueron galardonados con el Premio Nobel.
¿Con cuánto tiempo este plan fue la química?La estructura del átomo, la mayor parte de esos años los químicos creían bastante simple: muchos de ellos sólo en 1947 finalmente reconoció la realidad de la existencia de partículas elementales.
Algunas conclusiones
Generalmente, cuando se crea una teoría cuántica no ha estado exento de los matemáticos, ya que todos estos procesos sólo se puede calcular utilizando cálculos complejos.Pero la principal dificultad no es el punto.Estos procesos, que se describen por esta teoría, disponibles no sólo para nuestros sentidos, por toda la tecnología científica moderna, sino también la imaginación.
Nadie ni siquiera aproximadamente, no se puede imaginar los procesos en un microcosmos, ya que no les gustó a todos los fenómenos que observamos en el macrocosmos.Basta pensar que los últimos descubrimientos dan razón para suponer que existen los quarks, neutrinos y otras partículas fundamentales en los nueve Dimensión (!).
