mõtteid, milline on ümbrus hakkas külastama inimkond ammu enne õitseaeg kaasaegse tsivilisatsiooni.Esiteks, inimesed on spekuleerinud umbes olemasolu mõned suuremat jõudu, mida nad uskusid kõik on ettemääratud.Aga üsna varsti, filosoofid ja vaimulikud hakkasid mõtlema asjaolu, mida tegelikult on väga kangas olemasolu.Teooriad on kehtestatud, kuid ajaloolises perspektiivis muutunud domineerivaks aatomi.
Milline on aatomi keemia?See, nagu ka kõik sellega seotud teemasid arutatakse käesolevas artiklis.Loodame, et see leiad vastused kõigile oma küsimustele.
asutaja aatomi teooria
Kuidas alustada esimene õppetund keemia?Struktuuri aatomi - on peamine teema.Sa võiks meeles pidada, et sõna "aatomi" on tõlgitud kreeka "jagamatu."Nüüd on paljud ajaloolased usuvad, et esimene pakutud teooria, mõned räägivad väikestest osakestest, mis moodustavad kõik asjad, Demokritos.Ta elas viiendal sajandil eKr.
kahjuks see silmapaistev mõtleja praktiliselt midagi teada.Ei ole meieni jõudnud ühtegi kirjalikku allikat need ajad.Ja kuna ideid suurimaid teadlased oma aega, peame õppima ainult kirjutistes Aristoteles, Platon ja teised Kreeka mõtlejad.
Nii et meie teema - "struktuur aatomi."Keemia, mitte kõigil oli kõrge reitingu, kuid paljud meeles, et kõik tulemused on antiikaja õpetlased olid ehitatud üksnes järeldustele.Demokritos oli mingi erand.
Kuidas põhjendatud Demokritos?
Tema loogika oli väga lihtne, kuid samal geenius.Kujutage ette, et teil on teravad nuga maailmas.Võtad õun, näiteks ja siis hakkab lõigata: kahe poole neljaks, jagada neid uuesti ... Ühesõnaga, varem või hiljem saad napp paksus viiludeks, siis mida nad peavad jagama võimatu.Siin on jagamatu aatom.Keemia, seda väidet pidada tõelisteks peaaegu lõpuni 19. sajandil.
From Demokritos kaasaegse kontseptsioonide
tuleb märkida, et vanakreeka ideid mikromaailma säilinud ainult üks sõna "aatomi".Nüüd iga koolilaps teab, et maailm meie ümber koosneb palju põhjalikumaid ja peeneid osakesi.Lisaks vaatenurgast kaasaegne teadus, teooria Demokritos oli midagi enamat kui pelgalt hüpoteetiline arvutus ei toeta mingit tõendusmaterjali.Kuid neil päevil ei olnud elektronmikroskoobid, et tõestada nende puhul muul viisil mõtleja ei oleks juhtunud.
esimene kahtlus, et Demokritos tegelikult just seal keemikud.Nad kiiresti avastanud, et paljud ained käigus reaktsioonides jaotuvad lihtsamad komponendid.Lisaks tõi raske keemilisi seaduspärasusi neid protsesse.Niisiis, nad märkasid, et vesi on vajalik kaheksa massiosa hapniku ja üks - vesiniku (Avogadro seadus).
Keskajal iga materialistlik õpetus, sealhulgas teooria Demokritos, levitamine ja arendamine ei saanud üldse.Ja alles XVIII sajandi teadlased on jälle tagasi aatomi teooria.Selleks ajaks, kui keemik Lavoisier, meie suur Lomonossov ja andekas inglise füüsik D. Dalton (mida me käsitleme eraldi), on veenvalt näidanud oma kolleegide reaalsus aatomitest.Tuleb rõhutada, et isegi valgustatud 18. sajandil aatomi teooria pikka aega palju lahendamata mõtetes, et aeg tõsiselt kaaluda.
iganes see oli, kuid isegi suurt teadlast ei ole veel esitanud teooriaid struktuur aatomi, sest ta peeti üks ja jagamatu osake, kõige alus.
Kahjuks keemilisi katseid ei ole selge tõestama nende ümberkujundamise aatomite mõned ained teised.Kuid põhiline teaduse uuring aatomite just keemia.Aatomid ja molekulid on uuritud juba pikka aega, geniaalne vene teadlane, ilma milleta on võimatu ette kujutada tänapäeva teadus.
doktriin Mendelejev
suurt rolli arengu aatomi õpetus mänginud Mendelejev, kes 1869. aastal loodud tema geniaalne perioodilisuse süsteemi.Esmakordselt teadlaskonna esindas teooria, mis mitte ainult tagasi, vaid ka mõistlik täiendus kõigile eeldustele materialistid.Juba 19. sajandil, teadlased suutsid tõendada elektronid.Need avastused aitasid parimaid teadlasi 20. sajandi tõsiselt uurida aatomi.Keemias seekord jõuti iseloomustasid ka terve hulk avasid.
Aga doktriini perioodilise väärtuslik mitte ainult.On veel ebaselge, kuidas täpselt moodustatakse aatomite erinevate keemiliste elementide.Aga suur Vene teadlane suutis tõestada veenvalt, et nad on kõik, ilma eranditeta, on tihedalt omavahel seotud.
avamine Dalton
Aga et oleks võimalik tõlgendada mitmel erinevaid andmeid vaid John Dalton, kelle nimi on igavesti süüvida avatud oma õiguses.Tavaliselt ainult teadlane uuris gaaside käitumist, kuid paljusid huve ta oli palju laiem.1808 ta hakkas avaldama oma uue põhilisi töö.
See Dalton soovitas, et iga keemilise elemendi on konkreetne aatom.Kuid teadlased, nagu Demokritos sajandeid enne teda, uskus, et nad on täiesti lahutamatud.Oma paljude kavandeid skemaatiline joonistele, kus aatomit on esitatud lihtsate graanulid.See idee pärines rohkem kui 2500 aastat tagasi, kestis peaaegu tänapäevani!Kuid alles suhteliselt hiljuti on avastatud tõesti deep struktuur aatom.Keemia (9. klassi eriti), isegi täna on suuresti juhindub ideedest, mis olid esimesed avaldas 18. sajandil.
Experimental kinnitus killustatus aatomite
Kuid lõpuni 19. sajandil peaaegu kõik teadlased uskunud, et aatom - piir, mille ületamisel ei ole midagi.Nad arvasid, et arvestatakse kogu looming on täpselt see.See aitas kaasa erinevaid katseid: niikuinii, kuid muudab ainult molekuli, kusjuures see näitaja koos aatomitega materjali ei toimunud midagi, mida ei saa seletada ainult keemiat.Struktuuri süsinikuaatomit, näiteks jääb täiesti muutumatuna isegi erinevates allotropic riikides.
Ühesõnaga, pikka aega oli mingit katseandmeid, mis kasvõi kaudselt kinnitust kahtlused mõned teadlased, et seal on veel mõned aineosasid.Alles 19. sajandil (not least tänu kogemustele Curies) on näidatud, et teatud tingimustel aatomitega ühe elemendi saab muundada teise.Need leiud olid aluseks kaasaegse ideid meid ümbritsevast maailmast.
rosinad ja pudingite
1897, George. Thomson, inglise füüsik, leiti, et igal aatomil on teatud summa negatiivselt laetud osakesed, mida ta nimetas "elektroonilise".Juba aastal 1904, teadlane lõi esimese aatomi mudel, mis on rohkem tuntud nimetuse all "ploomipuding".Nimi on üsna täpselt peegeldab sisuliselt.Thomson teooria, aatomi keemia - on "laev" on ühtlaselt jaotunud seal tasuta ja elektronid.
Pange tähele, et see mudel oli ringluses veel 20. sajandil.Hiljem selgus, et see oli täiesti vale.Ikka, see oli esimene tahtlik püüe inimesele (ja teaduslikel alustel) taasluua ümbritseva mikrokosmost, pakkudes mudelit aatomi, üsna lihtne ja selge.
eksperimente Curie
Usutakse, et paari Pierre ja Marie Curie algas aatomifüüsikat.Muidugi panus nende meeste geenius, tegelikult ohverdasid oma elu ja tervise ei saa alahinnata, kuid oma kogemustest olid palju põhimõttelisem.Peaaegu samaaegselt Rutherford nad tõestasid, et aatom - on palju keerulisem ja heterogeenne struktuur.Nähtus radioaktiivsuse, uurisid nad seda ja rääkis ta.
alguses 1898. Marie avaldas esimese artikli pühendatud kiirgust.Varsti Marie ja Pierre Curie on näidanud, et segu kloriidid uraani ja raadiumi on hakanud tekkima muid aineid, mis kahtles olemasolu ametlikuks keemia.Struktuuri aatomi alates hakanud uurima tõsiselt.
«Planeetide" lähenemine
lõpuks otsustasin teha Rutherford pommitatakse aatomite raskmetallide α-osakesed (täielikult ioniseeritud heeliumi).Teadlane kohe ettepaneku, et valgus elektrone ei saa muuta trajektoori osakesi.Seega dispersioon võib põhjustada ainult mõningaid raskemad komponendid, mis võivad sisalduda aatomi tuuma.Kohe, märgime, et esialgne Rutherford ei väida, et muuta teooria "puding".See mudel aatomi peeti laitmatu.
Seega tulemuseks, et peaaegu kõik osakesed mingeid probleeme toimus läbi õhukese hõbeda, et ta ei olnud üllatunud.See on lihtsalt peagi sai selgeks, et mõned heeliumi aatomid paindub vaid 30 °.See ei olnud see, mida nad ütlesid ajal keemia.Koosseis aatomil Thomson eeldada ühtlase jaotuse elektronid.Aga see on selgelt vastuolus täheldatud nähtused.
väga haruldased, kuid mõned osakesed lendas nurga, isegi 180 °.Rutherford oli sügav nõutus.See on järsult vastuolus "puding", tasu, mis pidi olema (vastavalt Thomson teooria) on jaotunud ühtlaselt.Seetõttu ebaühtlaselt laetud saite, mis tõrjuma ioniseeritud heeliumi, puudusid.
Milliseid järeldusi tuli Rutherford?
Need asjaolud küsitakse teadlased arvavad, et aatom on peaaegu tühi ja keskosa keskenduda mõned hariduse positiivne laeng - kernel.Nii oli planeetide mudel aatomi, mis postuleerib järgmine:
- Nagu juba öeldud, on keskne osa kernel asub, ning selle maht (suurusega võrreldes aatomi ise) on tühine.
- Peaaegu kõik aatommass, samuti kõik positiivne laeng leidub tuumas.
- tiirlevad elektronid ümber.On oluline, et nende arv on võrdne positiivse laengu.
paradoksid teooria
Kõik oli hea, kuid mudelit aatomi ei selgita oma uskumatu vastupidavus.Tuleb meeles pidada, et elektronid liiguvad orbiidil suure kiirendusega.Kõigi seaduste elektrodünaamika objekti ajas, peaks laeb ennast.Kui te võtate arvesse postulaadid Newton ja Maxwell, elektronid on kõik murenema tuum, nagu rahe kohapeal.
Muidugi, tegelikult ei juhtu midagi.Iga aatomi ei ole mitte ainult üsna vastupidavad, kuid võib olla üsna lõputult, ilma kiirgus see ei lähe.See vastuolu on seletatav asjaoluga, et mikromaailma püüame rakendada seadusi, mis kehtivad ainult nende klassikalise mehaanika.Nad, nagu selgus, et nähtuste aatomi tasandil ei kohaldata üldse.Ja kuna aatom (Chemistry, Hinne 11) õpik autorid püüda selgitada võimalikult palju lihtsaid sõnu.
doktriin
Bohr, Taani füüsik Niels Bohr on tõestatud, et mikrokosmost ei kehti samad seadused, määrused, mis kehtivad makroskoopiliste objektide kohta.See oli tema idee, et mikrokosmost "juhitud" ainult quantum seadusi.Muidugi, siis ei olnud Kvantteooria ise, kuid Bohr tegelikult sai tema isa, väljendades oma mõtteid kujul kolm postuleerib, et "päästetud" aatomi seotud tapetakse, kui ta "elas" vastavalt teooria Rutherford.See on see teooria Dane sai aluseks kvantmehaanika kõik.
Bohri postulaadid
- esimene loeb tahes aatomi süsteem võib asuda ainult konkreetse tuuma riigid, ja igaüks neist on iseloomulik kindel väärtus energia (E).Kui püsiv seisund aatomi (vaikne), siis ta ei kiirga.
- teine postulaat näitab, et emissiooni valgusenergiat tekib ainult siis, kui üleminek kõrgema energiaga mõõdukam.Seega vabaneva energia on võrdne erinevusega väärtuse vahel kaks statsionaarset riigid.
aatomi mudel Niels Bohr
See semiclassical teooria teadlane kavandatud 1913.Tähelepanuväärne on, et selle asutamisest pani planeetide mudel Rutherford, kes vahetult enne ta kirjeldas aatomi asi.Me oleme juba öeldud, et vastupidiselt klassikalise mehaanika arvutused Rutherford: tuginedes seda arvati, et aja jooksul elektronide oli kindel langema pinnal aatomiga.
et "bypass" Selle vastuolu teadlane lisanud spetsiaalse vastuvõtu.Selle sisuliselt seisneb selles, et kiirata energiat (mis oli viia allakäiku) elektronid vaid liigub mingit erilist tiirleb.Kell liikumist teiste teed väidetavalt keemilised aatomid jäävad passiivne olek.Vastavalt Bohri teooria sellised orbiidid on kvantitatiivseid punkti liikumine, mis oli võrdne Plancki konstant.
Kvantteooria aatomi struktuuri
Nagu oleme öelnud, täna käigus Kvantteooria aatomi struktuuri.Keemia viimastel aastatel lähtuda vaid tema.See põhineb nelja põhilist aksioomidest.
1. Esiteks, duaalsus (laine-osakese olemusest) elektron.Lihtsamalt öeldes, see käitub see osakeste ja materiaalse objektina (Keränen), ja kui laine.Kuna tal on eriline osakese laengu ja massi.Võime elektrone difraktsiooni ühist klassikalise lained.Pikkus laine ise (λ) ja osakese kiirus (v) saab ühendada üksteisega erilist de Broglie võrrandiga: λ = h / mv.Nagu te võite arvata, m - mass elektroni.
2. koordinaadid ja kiirused osakesed mõõta absoluutse täpsusega on täiesti võimatu.Rohkem täpselt kindlaks määrata koordinaate, seda suurem on määramatus kiiruses.Kuna aga vastupidi.Seda nähtust nimetatakse Heisenberg määramatuse mis võib väljendada järgmise võrrandiga: Δx ∙ m ∙ Δv & gt;ћ / 2.Delta X (△ x) väljendab ebakindlust positsiooni koordinaadid ruumis.Seega delta V (Δv) näitab kiirust viga.
3. Vastupidiselt eelmisele levinud arvamusele, elektronid ei liigu läbi rangelt määratletud orbiitidel, nagu rong rööbastel.Quantum teooria kohaselt elektrone saab kõikjal ruumi, kuid tõenäosus see on erinev iga segment.
See osa ruumi otse ümber aatomituuma kus tõenäosus on maksimaalne, nimetatakse orbitaalid.Kaasaegne keemia struktuuri elektronide kestad aatomite uuringuid sellest vaatepunktist.Muidugi, koolides õpetatakse õiget jaotust elektronid läbi taset, kuid ilmselt tegelikult erinevad need üsna erinevalt.
4. aatomi tuumas koosneb nukleonite (prootonid ja neutronid).Seerianumber element perioodilisuse tabelis näitab prootonite arvu selle tuuma, ja summa prootonid ja neutronid on võrdne aatomi mass.See selgitab struktuuri aatomituum kaasaegse keemia.
asutajad kvantmehaanika
tähele teadlased, kes tegi suurima panuse selle olulise sektori: Prantsuse füüsik Louis de Broglie, Heisenberg Saksamaa, Austria, Schrodinger, inglane Dirac.Kõik need inimesed olid hiljem Nobeli.
Kui kaugele see plaan läks keemia?Struktuuri aatomi, enamik neist aasta keemikud uskus piisavalt lihtne: paljud ainult 1947 lõpuks tunnistas reaalsuse olemasolu elementaarosakeste.
Mõned järeldused
Üldiselt, kui loote Kvantteooria ei ole ilma matemaatikud, sest kõik need protsessid saab arvutada kasutades keerukaid arvutusi.Kuid peamine raskus ei ole mõtet.Neid menetlusi, mida on kirjeldanud seda teooriat, kättesaadavaks mitte ainult meie meeli, kõikide Nüüdisteaduslikku tehnoloogia, vaid ka kujutlusvõimet.
Keegi isegi umbes ei suuda ette kujutada protsesse mikrokosmost, sest nad ei meeldi kõik nähtused, mida me järgima kõiksus.Kujutage ette: viimane avastus annab põhjust oletada, et kvargid, neutriinode ja teiste aineosasid olemas üheksa (!) Dimension.
