pensées sur la nature de l'environnement ont commencé à visiter l'humanité bien avant l'apogée de la civilisation moderne.Premièrement, les gens ont spéculé sur l'existence d'une force supérieure, qu'ils croyaient tous étant prédéterminé.Mais assez vite, les philosophes et les religieux ont commencé à réfléchir sur le fait de ce que, en fait, est le tissu même de l'existence.Théories ont été mis, mais dans une perspective historique est devenue dominante atomique.
Quel est l'atome dans la chimie?Ceci, ainsi que tous les sujets liés sera question dans cet article.Nous espérons que dans ce que vous trouverez les réponses à toutes vos questions.
fondateur de la théorie atomique
Comment commencer la première leçon de la chimie?La structure de l'atome - est le thème principal.Vous pourriez rappeler que le mot «atome» est traduit du grec comme «indivisible».Maintenant, beaucoup d'historiens croient que le premier a proposé la théorie, certains parlent les minuscules particules qui composent toutes choses, Démocrite.Il a vécu dans le Ve siècle av.
malheureusement, ce penseur exceptionnel ne sait pratiquement rien.Ne nous a pas atteint aucune source écrite de ces moments.Et parce que des idées des plus grands savants de son temps, nous devons apprendre qu'à partir des écrits d'Aristote, Platon et d'autres penseurs grecs.
Donc notre thème - "La structure de l'atome."En chimie, pas tous eu des notes élevées, mais beaucoup se souviennent que tous les résultats des anciens savants ont été construits uniquement sur des déductions.Démocrite n'a pas fait exception.
Comment motivée Démocrite?
Sa logique était très simple, mais en même génie.Imaginez que vous avez la plus forte couteau dans le monde.Vous prenez une pomme, par exemple, puis commencez à couper: sur les deux moitiés en quartiers, les diviser à nouveau ... En un mot, tôt ou tard, vous obtiendrez une épaisseur maigre des tranches, puis ce qu'ils ont à partager sera impossible.Ici, il est un atome indivisible.En chimie, cette affirmation est considérée comme vraie presque jusqu'à la fin du 19ème siècle.
De Démocrite aux concepts modernes
convient de noter que des anciens idées grecques sur le micromonde survécu seul mot «atome».Maintenant, chaque écolier sait que le monde qui nous entoure est constitué de particules beaucoup plus fondamental et fines.En outre, du point de vue de la science moderne, la théorie de Démocrite avait rien de plus qu'un calcul purement hypothétique est pas étayée par aucune preuve.Cependant, dans ces jours, il y avait pas de microscopes électroniques, afin de prouver leur cas dans d'autres façons de le penseur ne serait pas arrivé.
premiers soupçons que Démocrite fait juste là à les chimistes.Ils ont découvert que de nombreuses substances rapidement au cours de la réaction se décomposent en des composants plus simples.En outre, il a apporté de graves régularités chimiques de ces processus.Donc, ils ont remarqué que l'eau nécessaire pour la fraction de masse de l'oxygène et un huit - l'hydrogène (loi d'Avogadro).
Au Moyen Age, toute doctrine matérialiste, y compris la théorie de Démocrite, la distribution et le développement n'a pas pu obtenir du tout.Et seulement dans le XVIII e siècle, les scientifiques ont une fois de plus retourné à la théorie atomique.Au moment où le chimiste Lavoisier, notre grand Lomonosov et talentueux physicien anglais D. Dalton (dont nous discuterons séparément), a démontré de façon convaincante à leurs collègues la réalité des atomes.Il convient de souligner que, même dans la théorie atomique du 18ème siècle éclairé pendant longtemps beaucoup d'esprits en circulation de ce moment sérieusement envisagée.
Quoi qu'il en soit, mais même les grands scientifiques ne sont pas encore mis en avant les théories sur la structure de l'atome, car il a été considéré comme l'un et indivisible particules, la base de tout.
Malheureusement, les expériences chimiques ne pouvait pas prouver clairement la réalité des atomes de transformation de certaines substances dans les autres.Pourtant, la science fondamentale dans l'étude de la structure des atomes était précisément la chimie.Atomes et des molécules ont été étudiées pendant une longue période, un scientifique russe brillant, sans laquelle il est impossible d'imaginer la science moderne.
Doctrine Mendeleïev
rôle énorme dans le développement de la doctrine atomique joué Mendeleïev, qui en 1869 a créé son système périodique brillante.Pour la première fois, la communauté scientifique a été représenté par une théorie qui non seulement rejeté, mais aussi complément raisonnable toutes les hypothèses des matérialistes.Déjà au 19ème siècle, les scientifiques ont été en mesure de prouver l'existence d'électrons.Ces constatations ont amené les meilleurs esprits du 20e siècle à étudier sérieusement l'atome.En chimie cette fois, il a également été marquée par une pluralité d'ouvertures.
Mais la doctrine de la précieuse périodique pas seulement.On ignore encore exactement comment les atomes sont formés de différents éléments chimiques.Mais le grand savant russe était en mesure de prouver de façon concluante qu'ils sont tous, sans exception, sont étroitement liés les uns aux autres.
Ouverture Dalton
Mais pour être en mesure d'interpréter les multiples données disparates ne pouvait que John Dalton, dont le nom est à jamais gravé dans l'ouvert sa propre loi.Typiquement, seulement un scientifique a étudié le comportement des gaz, mais l'éventail des intérêts, il était beaucoup plus large.En 1808, il a commencé à publier son nouvel ouvrage fondamental.
Il Dalton suggéré que chaque élément chimique possède un atome spécifique.Mais les scientifiques, comme Démocrite de nombreux siècles avant lui, croyaient encore qu'ils sont complètement inséparables.Dans ses nombreuses ébauches dessins schématiques, dans lesquels les atomes sont présentés sous la forme de pastilles simples.Cette idée est née il ya plus de 2500 ans, a duré presque jusqu'à nos jours!Cependant, que relativement récemment, on a découvert la structure très profonde de l'atome.Chimie (9 e année en particulier), aujourd'hui encore, est largement guidée par les idées qui ont été exprimées dans le premier 18e siècle.Confirmation
expérimentale de la divisibilité des atomes
Toutefois, jusqu'à la fin du 19ème siècle presque tous les scientifiques croyaient que l'atome - la limite au delà de laquelle il n'y a rien.Ils pensaient que la base de toute création est exactement cela.Cela a été facilité par une variété d'expériences: de toute façon, mais ne modifie que la molécule, tandis que le taux avec les atomes de la matière n'a pas eu lieu absolument rien qui ne pourrait pas être expliqué simplement la chimie.La structure des atomes de carbone, par exemple, reste totalement inchangée même dans différents états allotropiques.
En bref, pendant longtemps il n'y avait absolument pas de données expérimentales qui ont confirmé, même indirectement, les soupçons de certains scientifiques qu'il ya des particules plus fondamentales.Seulement au 19ème siècle (notamment grâce à l'expérience Curie), il a été montré que dans certaines conditions, les atomes d'un élément peut être transformé en l'autre.Ces résultats forment la base des idées modernes sur le monde autour de nous.
Raisins et puddings
En 1897, George. Thomson, physicien anglais, il a été constaté que tout atome a une certaine quantité de particules chargées négativement, qu'il a appelé la «électronique».Déjà en 1904, le scientifique a créé le premier modèle atomique, qui est mieux connu sous la désignation "plum pudding".Le nom est reflète assez fidèlement l'essence.Selon la théorie de Thomson, l'atome dans la chimie - est un «navire» avec uniformément à l'intérieur distribué charge et électrons.
Notez que ce modèle était en circulation, même dans le 20e siècle.Plus tard, il est avéré qu'il était tout à fait tort.Pourtant, il a été la première tentative délibérée de l'homme (et sur une base scientifique) pour recréer le microcosme environnante, offrant un modèle de l'atome, assez simple et claire.Expériences
Curie
On croit que le couple Pierre et Marie Curie a marqué le début de la physique atomique.Bien sûr, la contribution de ces hommes de génie, effectivement sacrifié leur santé et leur vie ne peuvent pas être sous-estimés, mais leurs expériences étaient beaucoup plus fondamentale.Presque simultanément avec Rutherford ils ont prouvé qu'un atome - est beaucoup plus complexe et la structure hétérogène.Le phénomène de la radioactivité, ils enquêté et a parlé à ce sujet.
Au début de 1898 Marie a publié le premier article consacré au rayonnement.Bientôt, Marie et Pierre Curie ont montré qu'un mélange de chlorures d'uranium et de radium sont en train d'émerger d'autres substances, qui doutaient de l'existence de la chimie officielle.La structure de l'atome a depuis commencé à explorer sérieusement.
«planétaire» approche
a finalement décidé de faire Rutherford bombardé atomes de métaux lourds particules alpha (hélium complètement ionisé).Le scientifique a immédiatement suggéré que les électrons légers ne peuvent pas être en mesure de changer la trajectoire des particules.En conséquence, la dispersion peut causer que quelques composants plus lourds susceptibles d'être contenus dans le noyau de l'atome.Immédiatement, nous notons que le Rutherford origine n'a pas la prétention de changer la théorie du "boudin".Ce modèle de l'atome a été considéré comme irréprochable.
résulte donc que presque toutes les particules sans problèmes ont eu lieu à travers une mince couche d'argent, il ne fut pas surpris.Cela est juste il est vite devenu clair que certains des atomes d'hélium ont été déviés à 30 °.Ce ne fut pas ce qu'ils ont dit à la chimie de temps.La composition de l'atome par Thomson suppose une distribution uniforme d'électrons.Mais cela est clairement contraire aux phénomènes observés.
extrêmement rare, mais certaines particules ont volé à un angle, même à 180 °.Rutherford était dans la perplexité profonde.Il est fortement contredit le "boudin", une accusation qui a été censé être (selon la théorie de Thomson) est répartie uniformément.Par conséquent, les sites qui repousserait l'hélium ionisé inégalement chargés, étaient absents.
Quelles conclusions sont venus à Rutherford?
Ces circonstances incité les scientifiques à penser que l'atome est presque vide et que le centre concentrer des études avec une charge positive - le noyau.Donc, il y avait le modèle planétaire de l'atome, qui postule la suivante:
- Comme nous l'avons déjà dit, dans la partie centrale du noyau est situé, et son volume (par rapport à la taille de l'atome lui-même) est négligeable.
- Presque tous de masse atomique, ainsi que toute la charge positive se trouvent dans le noyau.Électrons
- tournent autour de lui.Il est important que leur nombre est égal à la charge positive.Théorie
Paradoxes
Tout était bon, mais le modèle de l'atome ne explique pas leur résilience incroyable.Il convient de rappeler que les électrons se déplacent sur des orbites avec une grande accélération.Par toutes les lois de l'électrodynamique un objet au fil du temps, devrait perdre sa charge.Si vous prenez en compte les postulats de Newton et de Maxwell, les électrons ont tous crumble à la base, comme la grêle sur le terrain.
Bien sûr, en réalité, rien ne se passe.Chaque atome est non seulement très résistants, mais peut être assez indéfiniment, sans rayonnement de celle-ci ne va pas.Cet écart est expliqué par le fait que le micromonde nous essayons d'appliquer les lois, qui ne sont valables que dans le respect de la mécanique classique.Ils, comme il est avéré, aux phénomènes de l'échelle atomique ne sont pas applicables à tous.Et à cause de l'atome (Chimie, 11e année) les auteurs de manuels essaient d'expliquer autant que possible dans des mots simples.
Doctrine
Bohr, physicien danois Niels Bohr a été prouvé que dans le microcosme ne peut pas être soumis aux mêmes lois, les règlements qui sont valables pour des objets macroscopiques.Il était son idée que le microcosme de "guidé" uniquement par les lois quantiques.Bien sûr, alors il n'y avait pas de théorie quantique elle-même, mais Bohr effectivement devenu son ancêtre, exprimer ses pensées sous la forme de trois postulats qui «sauvé» atome lié à être tué si il «a vécu», selon la théorie de Rutherford.Il est cette théorie Dane est devenu la base de la mécanique quantique tous.Postulats
- premier de
Bohr lit tout système atomique peut uniquement être placé dans les Etats nucléaires spécifiques, et chacun d'eux est caractérisé par une valeur définie de l'énergie (E).Si l'état stationnaire de l'atome (calme), alors il ne peut pas rayonner.
- deuxième postulat suggère que l'émission d'énergie lumineuse se produit uniquement lorsque le passage d'une énergie supérieure à une plus modérée.En conséquence, l'énergie libérée est égale à la valeur de différence entre deux états stationnaires.
modèle atomique de Niels Bohr
Cette théorie scientifique semi-classique proposé en 1913.Il est à noter que, dans sa fondation il posa modèle planétaire de Rutherford, qui peu de temps avant il a décrit l'atome de matière.Nous avons déjà dit que, contrairement à la mécanique classique calculs Rutherford: sur la base de celui-ci, on a supposé que le temps l'électron était sûr de tomber sur la surface de l'atome.
à «contourner» cette contradiction, le scientifique a introduit une admission spéciale.Son essence réside dans le fait que rayonner l'énergie (qui était de conduire à leur perte) des électrons ne peuvent se déplacer dans des orbites particulières.Au mouvement des autres chemins présumés atomes chimiques restent dans un état passif.Selon la théorie de Bohr telles orbites sont celles mouvement du point quantitative qui était égale à la constante de Planck.
théorie quantique de la structure atomique
Comme nous l'avons dit, aujourd'hui dans le cadre de la théorie quantique de la structure atomique.Chimie dernières années guidés uniquement par elle.Il est basé sur quatre axiomes fondamentaux.
1. Tout d'abord, la dualité (nature onde-particule) de l'électron.Autrement dit, il se comporte de cette particule, et comme un objet matériel (corpuscule), et comme une vague.Comme il a une charge de particules spécifique et la masse.L'aptitude des électrons à la diffraction des ondes en commun avec classiques.La longueur de l'onde elle-même (λ) et la vitesse des particules (c) peut être relié à l'autre par de Broglie spécial relation: λ = h / mv.Comme vous pouvez le deviner, M - masse de l'électron.
2. coordonnées et vitesses des particules pour mesurer avec une précision absolue est absolument impossible.L'déterminer plus précisément les coordonnées, plus l'incertitude sur la vitesse.Comme, cependant, et vice versa.Ce phénomène est appelé l'incertitude de Heisenberg qui peut être exprimé par l'équation suivante: Ax ∙ m ∙ Av & gt;ћ / 2.Delta X (le triangle x) exprime l'incertitude des coordonnées de position dans l'espace.Par conséquent, le delta V (Av) affiche l'erreur de vitesse.
3. Contrairement à la croyance populaire précédente, les électrons ne passent pas à travers les orbites strictement définies, comme un train sur des rails.La théorie quantique dit que un électron peut être n'importe où dans l'espace, mais la probabilité de ce qui est différent pour chaque segment.
Cette partie de l'espace directement autour du noyau atomique dans laquelle la probabilité est maximale, appelées orbitales.Structure de la chimie moderne des couches électroniques d'études atomes de ce point de vue.Bien sûr, les écoles sont enseignées la bonne répartition des électrons à travers les niveaux, mais, apparemment, en réalité, ils diffèrent tout à fait différemment.
4. Le noyau d'un atome est constitué de nucléons (protons et neutrons).Le numéro de série de l'élément dans le tableau périodique indique le nombre de protons dans le noyau, et la somme des protons et les neutrons est égale à la masse atomique.Cela explique la structure du noyau atomique de la chimie moderne.
fondateurs de la mécanique quantiquenoter les scientifiques qui ont fait la plus grande contribution au développement de ce secteur important: le physicien français Louis de Broglie, Heisenberg allemande, autrichienne, Schrodinger, l'Anglais Dirac.Toutes ces personnes ont plus tard reçu le prix Nobel.
Comment loin dans ce plan est allé la chimie?La structure de l'atome, la plupart de ces années chimistes croyait assez simple: beaucoup ne en 1947 a finalement reconnu la réalité de l'existence des particules élémentaires.
Quelques conclusions
Généralement, lorsque vous créez une théorie quantique n'a pas été sans mathématiciens, puisque tous ces processus ne peuvent être calculés en utilisant des calculs complexes.Mais la principale difficulté est pas le point.Ces processus, qui sont décrites par cette théorie, disponibles non seulement à nos sens, pour toute la technologie scientifique moderne, mais aussi de l'imagination.
Personne, même approximativement, ne peut pas imaginer les processus dans un microcosme, comme ils aimaient pas tous les phénomènes que nous observons dans le macrocosme.Il suffit de penser: les dernières découvertes donnent des raisons de supposer que les quarks, les neutrinos et autres particules fondamentales existent dans les neuf Dimension (!).
