tanker om innholdet av omgivelsene begynte å besøke menneskeheten lenge før glanstid moderne sivilisasjon.For det første har folk spekulert om eksistensen av noen høyere makt, som de trodde alt er forhåndsbestemt.Men ganske snart, filosofer og prester begynte å tenke på det faktum av det, faktisk, er selve fundamentet for eksistens.Teorier har blitt satt, men i et historisk perspektiv har blitt dominerende atom.
Hva er atom i kjemi?Dette, samt alle relaterte temaer vil bli diskutert i denne artikkelen.Vi håper at det vil du finne svar på alle dine spørsmål.
grunnleggeren av atomteorien
Hvordan starte den første leksjonen av kjemi?Strukturen i atom - er hovedtema.Du husker kanskje at ordet "atom" er oversatt fra gresk som "udelelig".Nå, mange historikere mener at det først foreslo teorien, noen snakke om de små partiklene som utgjør alle ting, Demokrit.Han bodde i det femte århundre f.Kr..
dessverre, denne enestående tenkeren nesten ingenting er kjent.Har ikke nådd oss ingen skriftlig kilde av de gangene.Og på grunn av ideene til de største vitenskapsmenn i sin tid, må vi lære bare fra skriftene til Aristoteles, Platon og andre greske tenkere.
Så vårt tema - ". Strukturen i atom"I kjemi, ikke alle hadde høye karakterer, men mange husker at alle funnene i de gamle lærde ble bygget utelukkende på slutninger.Demokrit var intet unntak.
Hvordan begrunnet Demokrit?
Hans logikk var veldig enkelt, men på samme geni.Tenk deg at du har den skarpeste kniven i verden.Du tar et eple, for eksempel, og deretter begynne å klippe det: på de to halvdelene i kvartalene, dele dem igjen ... I et ord, før eller senere vil du få en mager tykkelse på skivene, så hva de har å dele vil være umulig.Her er det udelelig atom.I kjemi, er denne påstanden anses oppfylt nesten helt til slutten av det 19. århundre.
Fra Demokrit til moderne konsepter
bør bemerkes at fra de gamle greske ideer om Microlevde kun ett ord "atom".Nå hver skolebarn vet at verden rundt oss er bygd opp av mye mer grunnleggende og fine partikler.I tillegg, fra perspektivet til moderne vitenskap, teorien om Demokrit var noe mer enn et rent hypotetisk beregning er ikke støttet av absolutt ingen bevis.Men i de dager var det ingen elektronmikroskop, så for å bevise sin sak på andre måter fra tenkeren ikke ville ha skjedd.
første mistanker om at Demokrit faktisk akkurat det på apotek.De raskt oppdaget at mange stoffer i løpet av reaksjonene som brytes ned til enklere komponenter.I tillegg har det brakt alvorlige kjemiske regularities av disse prosessene.Så, de lagt merke til at det vann som er nødvendig for de åtte massefraksjonen av oksygen og en - hydrogen (Avogadros lov).
I middelalderen, noen materialistiske doktrine, inkludert teorien om Demokrit, distribusjon og utvikling kunne ikke få i det hele tatt.Og bare i XVIII århundre, har forskere nok en gang tilbake til atomteorien.Innen den kjemiker Lavoisier, vår store Lomonosov og talentfulle engelske fysikeren D. Dalton (som vi vil diskutere separat), har overbevisende demonstrert til sine kolleger realiteten av atomer.Det bør understrekes at selv i opplyste 18. århundre atomteorien i lang tid mange fremragende hodet av den tiden seriøst vurdert.
Uansett hva det var, men selv de store vitenskapsmenn har ennå ikke fremmet teorier om strukturen av atom, siden han ble betraktet som en og udelelig partikkel, grunnlaget for alt.
Dessverre, kjemiske eksperimenter kunne ikke klart bevise virkeligheten av transformasjons atomer av enkelte stoffer i andre.Likevel var den grunnleggende vitenskap i undersøkelsen av strukturen av atomer nøyaktig kjemi.Atomer og molekyler har blitt studert i lang tid, en strålende russisk forsker, uten noe som det er umulig å forestille seg moderne vitenskap.
Lære Mendelejev
stor rolle i utviklingen av atomlæren spilt Mendelejev, som i 1869 skapte sin strålende periodiske system.For første gang det vitenskapelige samfunn var representert ved en teori som ikke bare avvist, men også rimelig supplement alle forutsetningene for materialistene.Allerede på 19-tallet, var forskerne i stand til å bevise eksistensen av elektroner.Disse funnene førte de beste hodene i det 20. århundre å seriøst studere atom.I kjemi dette tidsrom ble det også markert med en flerhet av åpninger.
Men læren om den periodiske verdifulle ikke bare det.Det er fortsatt uklart nøyaktig hvordan atomene er dannet av ulike kjemiske elementer.Men den store russiske vitenskapsmannen var i stand til å bevise sikkert at de er alle, uten unntak, er nært knyttet til hverandre.
Åpning Dalton
Men for å være i stand til å tolke flere uensartede data kunne bare John Dalton, hvis navn er for alltid trykt i det åpne sin egen lov.Vanligvis bare en forsker undersøkt atferden av gasser, men spekter av interesser han var mye bredere.I 1808 begynte han å publisere sin nye grunnleggende arbeid.
Det Dalton foreslått at hvert grunnstoff har et bestemt atom.Men forskere, som Demokrit mange århundrer før ham, trodde fortsatt at de er helt uatskillelige.I dens mange trekk skjematiske tegninger, i hvilke atomer er presentert i form av enkle pellets.Denne ideen oppsto mer enn 2500 år siden, varte nesten til i dag!Det er imidlertid bare relativt nylig har det blitt oppdaget veldig dypt struktur av atom.Chemistry (Grade 9 spesielt) selv i dag er i stor grad styrt av de ideer som først ble uttrykt i det 18. århundre.
Experimental bekreftelse på deleligheten av atomer
Men inntil slutten av det 19. århundre nesten alle forskere trodd at atom - den grense som det er ingenting.De mente at grunnlaget for all skapelse er akkurat det.Dette ble gjort mulig ved en rekke eksperimenter: uansett, men endrer kun molekylet, mens satsen med atomer av materialet ikke forekomme noe som absolutt ikke kunne forklares ganske enkelt kjemi.Strukturen av karbonatomer, for eksempel, forblir fullstendig uforandret selv i forskjellige allotrope tilstander.
Kort sagt, i lang tid var det absolutt ingen eksperimentelle data at selv indirekte bekreftet mistanken om noen forskere at det er noen mer fundamentale partikler.Bare i det 19. århundre (ikke minst takket være den erfaringen Curies) ble det vist at under visse forhold atomer av ett element kan bli forvandlet til den andre.Disse funnene dannet grunnlaget for moderne ideer om verden rundt oss.
Rosiner og puddinger
i 1897, George. Thomson, engelsk fysiker, ble det funnet at noen atom har en viss mengde av negativt ladede partikler, som han kalte "elektronisk".Allerede i 1904, forskeren skapte den første atommodell, som er bedre kjent under betegnelsen "plomme pudding".Navnet er ganske nøyaktig gjenspeiler essensen.Ifølge Thomson teori, atomet i kjemi - er en "kar" med jevnt fordelt deri ladning og elektroner.
Merk at denne modellen var i omløp selv i det 20. århundre.Senere viste det seg at det var helt galt.Likevel, det var det første bevisst forsøk på å mann (og på et vitenskapelig grunnlag) for å gjenskape den omkringliggende mikrokosmos, og tilbyr en modell av atomet, ganske enkel og klar.
eksperimenter Curie
Det antas at paret Pierre og Marie Curie markerte begynnelsen på atomfysikk.Selvfølgelig bidraget av disse menn, av geni, faktisk ofret sitt liv og helse kan ikke undervurderes, men deres erfaringer var langt mer grunnleggende.Nesten samtidig med Rutherford de vist at et atom - er mye mer kompleks og heterogen struktur.Fenomenet radioaktivitet, undersøkte de det og snakket om det.
I begynnelsen av 1898 Marie publiserte den første artikkelen viet til stråling.Snart Marie og Pierre Curie har vist at en blanding av klorider av uran og radium begynner å dukke opp andre stoffer, som tvilte på eksistensen av den offisielle kjemi.Strukturen i atom har siden begynt å utforske for alvor.
«Planetary" tilnærming
endelig besluttet å gjøre Rutherford bombardert atomer av tungmetaller a-partikler (fullt ionisert helium).Forskeren umiddelbart foreslått at lette elektroner ikke kan være i stand til å endre banen til partiklene.Følgelig kan føre til at dispersjonen bare noen tyngre komponenter som kan være inneholdt i kjernen i atomet.Umiddelbart ser vi at den opprinnelige Rutherford ikke krav på å endre teorien om "pudding".Denne modellen av atomet ble ansett upåklagelig.
Derfor medføre at nesten alle partikler uten problemer skjedde gjennom et tynt lag av sølv, han var ikke overrasket.Det er bare det ble snart klart at noen av heliumatomer ble avbøyd bare 30 °.Det var ikke det de sa den gang kjemi.Sammensetningen av atom med Thomson antatt jevn fordeling av elektroner.Men det er klart i strid med de observerte fenomener.
svært sjelden, men noen partikler fløy i en vinkel, og med 180 °.Rutherford var i dyp forvirring.Det er kraftig motsagt "pudding", en kostnad som var ment å være (ifølge Thomson teori) fordeles jevnt.Derfor ujevnt belastet områder som vil frastøte ionisert helium, var fraværende.
Hvilke konklusjoner kom til Rutherford?
Disse forholdene bedt forskere til å tro at atomet er nesten tom og bare senteret fokusere noen utdanning med en positiv ladning - kjernen.Så ble det planetatommodell, som postulerer følgende:
- Som vi allerede har sagt, i den sentrale delen av kjernen befinner seg, og dens volum (i forhold til størrelsen på atomet i seg selv) er ubetydelig.
- Nesten alle atommasse, så vel som alle de positive ladning er funnet i kjernen.
- elektronene spinner rundt ham.Det er viktig at deres antall er lik den positive ladningen.
Paradokser teori
Alt var bra, men atommodell forklarer ikke deres utrolig spenst.Man må huske at elektronene beveger seg i baner med stor akselerasjon.Av alle lover elektromagnetisme et objekt over tid, bør lades.Hvis du tar hensyn til postulater av Newton og Maxwell, har elektronene alt smuldre til kjernen, som hagl på bakken.
Of course, i virkeligheten, skjer det ingenting.Hvert atom er ikke bare ganske motstandsdyktig, men kan være ganske ubestemt tid, uten stråling fra det vil ikke gå.Dette avviket forklares med det faktum at til Micro prøver vi å bruke de lover som gjelder bare i forhold til klassisk mekanikk.De, som det viste seg, til fenomener av atom skala gjelder ikke i det hele tatt.Og på grunn av atomet (kjemi, 11. klasse) lærebok forfattere prøver å forklare så mye som mulig i enkle ord.
Lære
Bohr, danske fysikeren Niels Bohr har blitt bevist at i mikrokosmos ikke kan være underlagt de samme lover, forskrifter som gjelder for makroskopiske objekter.Det var hans idé at mikrokosmos av "guidet" utelukkende av quantum lover.Selvfølgelig, så var det ingen kvanteteorien seg selv, men Bohr ble faktisk sin forfader, uttrykke sine tanker i form av tre postulater som "frelst" atom bundet til å bli drept hvis han "bodde" i henhold til teorien om Rutherford.Det er denne teorien Dane ble grunnlaget for kvantemekanikken alle.
Bohrs postulater
- første man leser noen atom systemet kan plasseres i spesielle atomstater, og hver av dem er preget av en klar verdi av energi (E).Hvis den stasjonære tilstanden atomet (stille), da det ikke kan utstråle.
- andre postulat antyder at emisjon av lys energi oppstår bare når en overgang fra en høyere energi i en mer moderat.Følgelig er den energien som frigjøres lik differansen verdi mellom to stasjonære tilstander.
atommodell av Niels Bohr
Dette semiclassical teori forsker foreslått i 1913.Det er bemerkelsesverdig at i starten la han planet modell av Rutherford, som kort tid før han beskrev atom av saken.Vi har allerede sagt at i motsetning til klassisk mekanikk beregninger Rutherford: på basis av den, ble det antatt at med tiden elektronet var sikker på å falle på overflaten av det atom.
til "bypass" denne motsetningen, har forskeren innført en spesiell opptak.Essensen ligger i det faktum at utstråle energi (som skulle føre til at deres fall) elektroner kan bare bevege seg i en bestemt bane.Ved bevegelse av de andre banene forblir påståtte kjemiske atomer i en passiv tilstand.Ifølge Bohrs teori slike baner er de kvantitative punkt bevegelse som var lik Plancks konstant.
kvanteteori atomstrukturen
Som vi har sagt, i dag i løpet av kvanteteori atom-strukturen.Kjemi de siste årene styrt utelukkende av henne.Den er basert på fire grunnleggende aksiomer.
1. Først dualiteten (bølge-partikkel natur) av elektronet.Enkelt sagt, den oppfører seg denne partikkelen, og som materiale objekt (corpuscle), og som en bølge.Som det har en spesifikk partikkel ladning og masse.Muligheten av elektronene til diffraksjon felles med klassiske bølger.Lengden av bølgen selv (λ), og partikkelhastigheten (v) kan kobles til hverandre ved hjelp av spesielt de Broglie forhold: λ = h / mv.Som du kanskje skjønner, M - massen til elektronet.
2. koordinater og hastigheter på partiklene for å måle med absolutt nøyaktighet er helt umulig.Jo mer nøyaktig bestemme koordinatene, jo større usikkerhet i fart.Når, imidlertid, og vice versa.Dette fenomenet kalles Heisenberg usikkerhet som kan uttrykkes som følgende ligning: Ax ∙ m ∙ Δv & gt;ћ / 2.Delta X (△ x) uttrykker usikkerheten i posisjonskoordinater i rommet.Følgelig viser delta V (Δv) hastigheten feilen.
3. I motsetning til forrige mange tror, trenger elektronene ikke passere gjennom de strengt definerte baner, som et tog på skinner.Kvanteteorien sier at et elektron kan være hvor som helst i rommet, men sannsynligheten for dette er forskjellig for hvert segment.
Den delen av plassen rett rundt atomkjernen hvor sannsynligheten er maksimal, kalt orbitaler.Moderne kjemi struktur av elektron skall av atomer studier fra dette synspunkt.Selvfølgelig er skolene lærte riktig fordeling av elektroner gjennom nivåene, men, tilsynelatende, i virkeligheten de skiller seg ganske annerledes.
4. kjernen av et atom består av nukleoner (protoner og nøytroner).Serienummeret av elementet i den periodiske tabellen angir antall protoner i sin kjerne, og summen av protoner og nøytroner er lik den atommasse.Som forklarer konstruksjonen av atomkjernen av moderne kjemi.
leggerne av kvantemekanikken
oppmerksom forskerne som har gjort det største bidraget til utvikling av denne viktige sektoren: den franske fysikeren Louis de Broglie, Heisenberg tysk, østerriksk, Schrödinger, engelsk Dirac.Alle disse menneskene ble senere tildelt Nobels fredspris.
Hvor langt i denne planen gikk kjemi?Strukturen i atom, de fleste av disse årene kjemikere antatt enkel nok: mange bare i 1947 endelig anerkjent realiteten av eksistensen av elementærpartikler.
Noen konklusjoner
Vanligvis, når du oppretter en kvanteteorien har ikke vært uten matematikere, siden alle disse prosessene kan bare beregnes ved hjelp av kompliserte beregninger.Men det største hinderet er ikke poenget.De prosesser som er beskrevet av denne teorien, tilgjengelig ikke bare for sansene, for alle moderne vitenskapelig teknologi, men også fantasi.
Ingen selv omtrent ikke kan forestille prosessene i mikrokosmos, som de ikke liker alle de fenomener som vi observerer i makrokosmos.Bare tenk: de nyeste funnene gir grunn til å anta at kvarker, nøytrinoer og andre fundamentale partikler eksisterer i de ni dimensjon (!).
