pensieri sulla natura dei dintorni hanno cominciato a visitare l'umanità molto prima che il periodo d'oro della civiltà moderna.In primo luogo, le persone hanno speculato sull'esistenza di una forza superiore, che hanno creduto tutti che sono predeterminati.Ma ben presto, filosofi e religiosi hanno cominciato a pensare al fatto di ciò che, in realtà, è il tessuto stesso dell'esistenza.Le teorie sono stati fissati, ma in una prospettiva storica è diventata dominante atomica.
Qual è l'atomo in chimica?Questo, così come tutti gli argomenti correlati saranno discussi in questo articolo.Ci auguriamo che in esso si trovano le risposte a tutte le vostre domande.
fondatore della teoria atomica
Come avviare la prima lezione di chimica?La struttura dell'atomo - è il tema principale.Si potrebbe ricordare che la parola "atomo", è tradotto dal greco come "indivisibili".Ora, molti storici ritengono che il primo ha proposto la teoria, alcuni parlano le minuscole particelle che compongono tutte le cose, Democrito.Ha vissuto nel V secolo aC.
purtroppo, questo straordinario pensatore praticamente non si sa nulla.Non ci ha raggiunto nessuna fonte scritta di quei tempi.E a causa delle idee dei più grandi studiosi del suo tempo, dobbiamo solo imparare dagli scritti di Aristotele, Platone e di altri pensatori greci.
Così nostro tema - ". La struttura dell'atomo"In chimica, non tutti avevano un rating alto, ma molti ricordano che tutti i reperti degli antichi studiosi sono stati costruiti esclusivamente su illazioni.Democrito non ha fatto eccezione.
Come motivato Democrito?
La sua logica era molto semplice, ma allo stesso genio.Immaginate di avere il coltello più tagliente del mondo.Si prende una mela, per esempio, e poi iniziare a tagliare: sulle due metà in quarti, dividerli di nuovo ... In una parola, prima o poi si otterrà uno spessore esiguo delle fette, quindi ciò che hanno da condividere sarà impossibile.Qui è dell'atomo indivisibili.In chimica, questa affermazione è considerata vera quasi fino alla fine del 19 ° secolo.
Da Democrito ai concetti moderni
Va notato che dagli antichi greci idee circa il micromondo sopravvisse una sola parola "atomo".Ora ogni scolaro sa che il mondo che ci circonda è composto da particelle di molto più fondamentale e raffinati.Inoltre, dal punto di vista della scienza moderna, la teoria di Democrito non era altro che un calcolo puramente ipotetica, non è supportato da alcuna prova.Tuttavia, in quei giorni non c'erano microscopi elettronici, in modo da dimostrare il loro caso in altri modi dal pensatore non sarebbe accaduto.
primi sospetti che Democrito in realtà proprio lì al chimici.Essi rapidamente scoperto che molte sostanze nel corso delle reazioni abbattere in componenti più semplici.Inoltre, ha portato gravi regolarità chimiche di questi processi.Così, hanno notato che l'acqua necessaria per gli otto frazione di massa di ossigeno e uno - idrogeno (legge di Avogadro).
Nel Medioevo, una dottrina materialistica, tra cui la teoria di Democrito, la distribuzione e lo sviluppo non poteva ottenere a tutti.E solo nel XVIII secolo, gli scienziati hanno ancora una volta tornato alla teoria atomica.Con il tempo il chimico Lavoisier, il nostro grande Lomonosov e di talento fisico inglese D. Dalton (di cui parleremo a parte), ha dimostrato in modo convincente ai colleghi la realtà degli atomi.Va sottolineato che anche nella teoria illuminato 18 ° secolo atomico per lungo tempo molte menti eccezionali di quel tempo seriamente considerati.
Qualunque cosa fosse, ma anche i grandi scienziati non hanno ancora presentato le teorie sulla struttura dell'atomo, da quando è stato considerato uno e particella indivisibile, la base di tutto.
Purtroppo, esperimenti chimici non ha potuto dimostrare chiaramente la realtà degli atomi di trasformazione di alcune sostanze in altri.Tuttavia la scienza fondamentale nello studio della struttura degli atomi era precisamente chimica.Atomi e molecole sono state studiate per lungo tempo, uno scienziato russo brillante, senza la quale è impossibile immaginare scienza moderna.
Dottrina Mendeleev
grande ruolo nello sviluppo della dottrina atomica giocato Mendeleev, che nel 1869 ha creato la sua brillante sistema periodico.Per la prima volta la comunità scientifica era rappresentato da una teoria che non solo ha respinto, ma anche complemento ragionevole tutte le ipotesi dei materialisti.Già nel 19 ° secolo, gli scienziati sono stati in grado di dimostrare l'esistenza di elettroni.Questi risultati hanno portato le migliori menti del 20 ° secolo a studiare seriamente l'atomo.In chimica questo tempo, si è anche caratterizzato da una pluralità di aperture.
Ma la dottrina della periodica prezioso non solo.Non è ancora chiaro esattamente come gli atomi sono costituiti da vari elementi chimici.Ma il grande scienziato russo è stato in grado di dimostrare definitivamente che sono tutti, senza eccezione, sono strettamente correlate tra loro.
Apertura Dalton
Ma per essere in grado di interpretare i molteplici dati disparati poteva solo John Dalton, il cui nome è per sempre impresso allo scoperto la propria legge.In genere, solo uno scienziato ha studiato il comportamento dei gas, ma la gamma di interessi che era molto più ampio.Nel 1808 ha cominciato a pubblicare il suo nuovo lavoro fondamentale.
E Dalton suggerito che ogni elemento chimico ha un atomo di specifica.Ma gli scienziati, come Democrito molti secoli prima di lui, credevano ancora che sono completamente inseparabili.Nelle sue numerose bozze disegni schematici, in cui gli atomi sono presentati in forma di pellets semplici.Questa idea è nata più di 2.500 anni fa, è durato quasi fino ai giorni nostri!Tuttavia, solo di recente si è scoperto veramente profondo struttura dell'atomo.Chimica (Grado 9 in particolare) anche oggi è in gran parte guidata dalle idee che sono state prima espresse nell'ambito del 18 ° secolo.Conferma
sperimentale della divisibilità di atomi
Tuttavia, fino alla fine del 19 ° secolo quasi tutti gli scienziati ritiene che l'atomo - il limite oltre il quale non vi è nulla.Pensavano che la base di tutta la creazione è esattamente.Ciò è stato facilitato da una varietà di esperimenti: in ogni caso, ma cambia solo la molecola, mentre il tasso con gli atomi del materiale non si è verificato assolutamente niente che non poteva essere spiegato semplicemente chimica.La struttura degli atomi di carbonio, per esempio, rimane completamente invariata anche in diversi stati allotropiche.
Insomma, per molto tempo non vi era assolutamente dati sperimentali che, anche indirettamente confermato i sospetti di alcuni scienziati che ci sono alcune particelle più fondamentali.Solo nel 19 ° secolo (anche grazie all'esperienza Curie) è stato dimostrato che in determinate condizioni gli atomi di un elemento possono essere trasformati in altri.Questi risultati hanno costituito la base di idee moderne sul mondo che ci circonda.
Uvetta e budini
nel 1897, George. Thomson, fisico inglese, è stato scoperto che ogni atomo ha una certa quantità di particelle con carica negativa, che ha chiamato il "elettronico".Già nel 1904, lo scienziato ha creato il primo modello atomico, che è meglio conosciuto con la denominazione "plum pudding".Il nome è riflette abbastanza accuratamente l'essenza.Secondo la teoria di Thomson, l'atomo in chimica - è una "nave" con esso uniformemente distribuita carica e gli elettroni.
Si noti che questo modello è stato in circolazione, anche nel 20 ° secolo.Più tardi si è scoperto che era assolutamente sbagliato.Eppure, era il primo tentativo deliberato all'uomo (e su una base scientifica) per ricreare il microcosmo circostante, offrendo un modello di atomo, molto semplice e chiaro.Esperimenti
Curie
Si ritiene che la coppia Pierre e Marie Curie ha segnato l'inizio della fisica atomica.Naturalmente, il contributo di questi uomini di genio, in realtà ha sacrificato la loro salute e la vita non può essere sottovalutato, ma le loro esperienze erano molto più fondamentale.Quasi in contemporanea con Rutherford hanno dimostrato che un atomo - è molto più complessa e struttura eterogenea.Il fenomeno della radioattività, che ha studiato e parlato.
All'inizio del 1898 Marie pubblicò il primo articolo dedicato alle radiazioni.Presto, Marie e Pierre Curie hanno dimostrato che una miscela di cloruri di uranio e radio stanno cominciando ad emergere altre sostanze, che dubitavano l'esistenza della chimica ufficiale.La struttura dell'atomo da allora ha iniziato ad esplorare seriamente.
«Planetario" approccio
finalmente deciso di fare Rutherford bombardato atomi di metalli pesanti alfa-particelle (elio completamente ionizzato).Lo scienziato subito suggerito che gli elettroni luce non può essere in grado di modificare la traiettoria delle particelle.Di conseguenza, la dispersione può causare solo alcuni componenti più pesanti che possono essere contenuti nel nucleo dell'atomo.Immediatamente, notiamo che l'originale Rutherford non ha sostenuto di cambiare la teoria del "budino".Questo modello di atomo era considerato impeccabile.
Pertanto risulta che quasi tutte le particelle senza i problemi si sono svolte attraverso un sottile strato di argento, non era sorpreso.Questo è solo ben presto divenne chiaro che alcune delle atomi di elio sono stati deviati a soli 30 °.Non era quello che hanno detto al momento chimica.La composizione dell'atomo da Thomson assume una distribuzione uniforme degli elettroni.Ma questo è chiaramente in contrasto con i fenomeni osservati.
estremamente raro, ma alcune particelle volato in un angolo, anche i 180 °.Rutherford era in profonda perplessità.Si è nettamente contraddetto il "budino", un onere che avrebbe dovuto essere (secondo la teoria di Thomson) è distribuito in modo uniforme.Pertanto, in modo non uniforme accusato siti che respingono l'elio ionizzato, erano assenti.
Quali conclusioni è venuto a Rutherford?
Queste circostanze ha indotto gli scienziati a pensare che l'atomo è quasi vuoto e solo il centro si concentrano alcuni formazione con una carica positiva - il kernel.Quindi c'era il modello planetario dell'atomo, che postula il seguente:
- Come abbiamo già detto, nella parte centrale del kernel si trova, e il suo volume (relativo alla dimensione dell'atomo stesso) è trascurabile.
- Quasi tutta massa atomica, così come tutta la carica positiva si trovano nel nucleo.Elettroni
- ruotano intorno a lui.È importante che il loro numero è uguale alla carica positiva.Teoria
Paradossi
Tutto era buono, ma il modello di atomo non spiega la loro incredibile capacità di ripresa.Va ricordato che gli elettroni si muovono in orbite con grande accelerazione.Con tutte le leggi dell'elettrodinamica un oggetto nel corso del tempo, deve perdere la sua carica.Se si prendono in considerazione i postulati di Newton e di Maxwell, gli elettroni hanno tutti sgretolarsi fino al midollo, come grandine sul terreno.
Naturalmente, in realtà, non accade nulla.Ogni atomo non solo è abbastanza resistente, ma può essere molto tempo indefinito, senza radiazioni da esso non andrà.Questa discrepanza si spiega con il fatto che al micromondo cerchiamo di applicare le leggi, validi soltanto per meccanica classica.Essi, come si è scoperto, ai fenomeni di scala atomica non si applicano a tutti.E poiché dell'atomo (Chemistry, Grade 11) autori di libri di testo cercano di spiegare il più possibile in parole semplici.
Dottrina
Bohr, fisico danese Niels Bohr è stato dimostrato che nel microcosmo, non può essere soggetto alle stesse leggi, i regolamenti che sono valide per gli oggetti macroscopici.Era la sua idea che il microcosmo di "guidare" esclusivamente dalla leggi quantistiche.Certo, allora non c'era teoria quantistica sé, ma Bohr divenne realtà il suo antenato, esprimendo il suo pensiero in forma di tre postulati che "salvato" atomo tenuto a essere ucciso se egli "vissuta" secondo la teoria di Rutherford.E 'questa teoria danese divenne la base della meccanica quantistica tutti.Postulati
- prima di
Bohr legge qualsiasi sistema atomico può essere effettuato esclusivamente in stati nucleari specifici, e ciascuno di essi è caratterizzato da un valore definito di energia (E).Se lo stato stazionario dell'atomo (tranquilla), allora non può irradiare.
- secondo postulato suggerisce che si verifica l'emissione di energia luminosa solo quando una transizione da una maggiore energia in un più moderato.Di conseguenza, l'energia rilasciata è uguale al valore di differenza tra due stati stazionari.
modello atomico di Bohr
Questo scienziato teoria semiclassical proposto nel 1913.È interessante notare che nel suo fondamento pose modello planetario di Rutherford, che poco prima ha descritto l'atomo di materia.Abbiamo già detto che, contrariamente alla classica calcoli meccanica Rutherford: sulla base di esso, si è ipotizzato che con il tempo l'elettrone era sicuro di cadere sulla superficie dell'atomo.
a "bypass" questa contraddizione, lo scienziato ha introdotto una speciale ammissione.La sua essenza sta nel fatto che irradiano energia (che porterà alla loro caduta) elettroni possono muoversi solo in qualsiasi orbite particolari.Al movimento degli altri percorsi presunte atomi chimiche rimangono in uno stato passivo.Secondo la teoria di Bohr tali orbite sono quelli movimento punto quantitativo che è stato pari a costante di Planck.
teoria quantistica della struttura atomica
Come abbiamo detto, oggi nel corso della teoria quantistica della struttura atomica.Chimica ultimi anni guidati esclusivamente da lei.Si basa su quattro assiomi fondamentali.
1. In primo luogo, la dualità (la natura onda-particella) dell'elettrone.In poche parole, si comporta questa particella, e come un oggetto materiale (corpuscolo), che come un'onda.Come ha una carica specifica particella e la massa.La capacità degli elettroni di diffrazione in comune con le onde classici.La lunghezza d'onda stessa (λ) e la velocità delle particelle (v) possono essere collegati tra loro da speciali de Broglie relazione: λ = h / mv.Come si può immaginare, m - massa dell'elettrone.
2. coordinate e velocità delle particelle per misurare con precisione assoluta è assolutamente impossibile.Il determinare più accuratamente le coordinate, maggiore è l'incertezza nella velocità.Siccome però, e viceversa.Questo fenomeno è chiamato l'incertezza di Heisenberg, che può essere espresso come la seguente equazione: Ax ∙ m ∙ Δv & gt;ћ / 2.Delta X (△ x) esprime l'incertezza della posizione coordinate nello spazio.Di conseguenza, il delta V (DV) viene visualizzato l'errore di velocità.
3. Contrariamente alla precedente credenza popolare, gli elettroni non passare attraverso le orbite rigorosamente definiti, come un treno su rotaie.La teoria quantistica dice che un elettrone può essere ovunque nello spazio, ma la probabilità di questo è diverso per ogni segmento.
Quella parte dello spazio direttamente attorno al nucleo atomico in cui la probabilità è massima, chiamati orbitali.Struttura moderna chimica di gusci di elettroni degli atomi di studi da questo punto di vista.Naturalmente, le scuole si insegna la corretta distribuzione degli elettroni attraverso i livelli, ma, evidentemente, in realtà essi differiscono in modo diverso.
4. Il nucleo di un atomo è costituito da nucleoni (protoni e neutroni).Il numero di serie dell'elemento nella tavola periodica indica il numero di protoni nel suo nucleo, e la somma di protoni e neutroni è uguale alla massa atomica.Questo spiega la struttura del nucleo atomico della chimica moderna.
fondatori della meccanica quantistica
notare gli scienziati che hanno fatto il maggior contributo allo sviluppo di questo importante settore: il fisico francese Louis de Broglie, Heisenberg tedesco, austriaco, Schrödinger, l'inglese Dirac.Tutte queste persone sono state poi assegnato il premio Nobel.
Fino a che punto questo piano è andato in chimica?La struttura dell'atomo, la maggior parte di questi anni chimici creduto abbastanza semplice: molti solo nel 1947 finalmente riconosciuto la realtà dell'esistenza di particelle elementari.
Alcune conclusioni
Generalmente, quando si crea una teoria quantistica non è stato senza i matematici, dal momento che tutti questi processi può essere calcolato solo con calcoli complessi.Ma la difficoltà principale non è il punto.Quei processi che sono descritte da questa teoria, disponibili non solo ai nostri sensi, per tutta la tecnologia scientifica moderna, ma anche immaginazione.
Nessuno neppure approssimativamente non può immaginare i processi in microcosmo, in quanto non piaceva tutti i fenomeni che osserviamo nel macrocosmo.Basti pensare: le ultime scoperte danno motivo di ritenere che esistano i quark, neutrini e altre particelle fondamentali nove Dimensione (!).
