myśli o naturze okolicach zaczął odwiedzać ludzkość długo przed rozkwitu współczesnej cywilizacji.Po pierwsze, ludzie spekulują o istnieniu jakiejś wyższej siły, która ich zdaniem wszystko jest z góry ustalone.Ale dość szybko, filozofowie i duchowni zaczęli myśleć o tym, co w rzeczywistości jest bardzo tkaniny istnienia.Teorie zostały ustawione, ale w perspektywie historycznej stał się dominującym atomowej.
Co to jest atom w chemii?To, jak również wszystkie powiązane tematy zostaną omówione w tym artykule.Mamy nadzieję, że w nim znajdziesz odpowiedzi na wszystkie pytania.
twórca teorii atomowej
Jak rozpocząć pierwszą lekcję chemii?Struktura atomu - jest głównym tematem.Może pamiętacie, że słowo "atom" jest tłumaczone z języka greckiego jako "niepodzielne".Teraz wielu historyków uważa, że po raz pierwszy zaproponował teorię, trochę mówić o maleńkich cząsteczek, które tworzą wszystkie rzeczy, Demokryta.Żył w V wieku pne.
niestety, ten wybitny myśliciel praktycznie nic nie wiadomo.Nie osiągnęła nam żadnej pisemnej źródło tych czasów.I ze względu na idee najwybitniejszych uczonych swego czasu, musimy się nauczyć tylko z pism Arystotelesa, Platona i innych greckich myślicieli.
Więc nasz motyw - ". Struktura atomu"W chemii, nie wszyscy mieli wysokie oceny, ale wielu pamiętać, że wszystkie ustalenia starożytnych uczonych zostały zbudowane wyłącznie na wnioski.Demokryt nie był wyjątkiem.
Jak uzasadniona Demokryt?
Jego logika jest bardzo prosta, ale w tym samym geniuszu.Wyobraź sobie, że masz najostrzejszy nóż na świecie.Weź jabłko, na przykład, a następnie zacząć go wyciąć: na dwie połowy w ćwiartki, podzielić je znowu ... Jednym słowem, prędzej czy później dostaniesz skromne grubości plastry, a następnie co mają dzielić będzie niemożliwe.Tu jest niepodzielny atom.W chemii, twierdzenie to jest uważane za prawdziwe niemal do końca 19 wieku.
Od Demokryta do nowoczesnych koncepcji
należy zauważyć, że od starożytnych greckich wyobrażeń o mikroświecie przeżyło tylko jedno słowo "atom".Teraz każdy uczeń wie, że świat wokół nas składa się z dużo bardziej fundamentalne i drobne cząstki.Ponadto, z punktu widzenia współczesnej nauki, teoria Demokryta był niczym więcej niż czysto hipotetyczne obliczenia nie jest obsługiwany przez absolutnie żadnych dowodów.Jednak w tamtych czasach nie było mikroskopy elektronowe, aby udowodnić swoją sprawę w inny sposób z myśliciel by się nie stało.
Demokryt pierwsze podejrzenia, że rzeczywiście tam przy chemików.Szybko stwierdzono, że wiele substancji, w trakcie reakcji rozkłada się na prostsze składniki.Ponadto, przedstawia poważne regularności chemiczne tych procesów.Tak więc zauważono, że wymagany jest woda do frakcji masy tlenu i jednej ósmej - wodór (prawo Avogadro).
W średniowieczu każdy materialistycznej doktryny, w tym teorii Demokryta, dystrybucji i rozwoju nie mógł się w ogóle.I dopiero w XVIII wieku, naukowcy po raz kolejny powrócił do teorii atomowej.W czasie, chemik Lavoisier, nasz wielki Łomonosowa i utalentowany angielski fizyk D. Dalton (które omówimy oddzielnie), przekonująco wykazać ich kolegów rzeczywistość atomów.Należy podkreślić, że nawet w 18 wieku oświeconego teorii atomowej przez długi czas wiele wybitnych umysłów tego czasu poważnie.
Cokolwiek to było, ale nawet wielcy naukowcy nie zostały jeszcze przedstawione teorie na temat struktury atomu, ponieważ był uważany za jedno i niepodzielne cząstki, podstawę wszystkiego.
Niestety, eksperymenty chemiczne nie mógłby udowodnić realność atomów przekształceń niektórych substancji do innych.Jednak podstawową nauką w badaniu struktury atomów właśnie chemia.Atomy i cząsteczki były badane przez długi czas, genialnego naukowca, bez Rosji, które nie sposób wyobrazić sobie współczesnej nauki.
Doktryna Mendelejew
Ogromną rolę w rozwoju doktryny atomowej grał Mendelejewa, który w 1869 roku stworzył swój genialny układu okresowego.Po raz pierwszy społeczność naukowa reprezentowana była przez teorii, która nie tylko odrzucił, ale także rozsądne uzupełnienie wszystkie założenia materialistów.Już w 19 wieku, naukowcy byli w stanie udowodnić istnienie elektronów.Te odkrycia doprowadziły najlepsze umysły 20 wieku poważnie studiować atom.W chemii tym czasie, to również oznaczone za pomocą szeregu otworów.
Ale doktryna okresowe cenne nie tylko.Nie wiadomo jeszcze dokładnie, jak atomy zbudowane są z różnych pierwiastków chemicznych.Ale wielki rosyjski uczony był w stanie udowodnić niezbicie, że są one wszystkie, bez wyjątku, są ściśle ze sobą powiązane.
Otwarcie Dalton
Ale aby być w stanie zinterpretować wiele danych odmienne może tylko John Dalton, którego nazwa jest zawsze nadruk na otwartym własnego prawa.Zazwyczaj tylko naukowiec badał zachowanie gazów, ale zakres zainteresowań był znacznie szerszy.W 1808 roku zaczął publikować swoje nowe fundamentalną pracę.
To Dalton zasugerował, że każdy pierwiastek chemiczny ma specyficzny atom.Ale naukowcy, jak Demokryt wiele wieków przed nim, wciąż wierzył, że są one całkowicie nierozdzielne.W wielu projektów schematyczne rysunki, w których atomy przedstawione w postaci prostej granulatu.Ten pomysł pochodzi ponad 2500 lat temu, trwał niemal do dnia dzisiejszego!Jednakże, stosunkowo niedawno odkryto, bardzo głębokie struktury atomu.Chemia (stopień 9 w szczególności), nawet dzisiaj jest w dużej mierze opierają się na idei, że po raz pierwszy zostały wyrażone w 18 wieku.Eksperymentalne potwierdzenie
z podzielności atomów
Jednak, aż do końca 19 wieku niemal wszyscy naukowcy wierzyli, że atom - granica, poza którą nie ma nic.Myśleli, że podstawą wszelkiego stworzenia jest dokładnie to.Było to ułatwione przez szereg doświadczeń: W każdym razie, ale zmienia się tylko cząsteczki, podczas gdy szybkość z atomami materiału nie występuje nic, które nie mogą być wyjaśnione prostu chemii.Struktura atomów węgla, na przykład pozostaje całkowicie niezmieniony nawet w różnych stanach alotropowych.
W skrócie, przez długi czas nie było absolutnie żadnych danych doświadczalnych, że nawet pośrednio potwierdził podejrzenia niektórych naukowców, że istnieją bardziej fundamentalne cząstki.Dopiero w 19 wieku (nie tylko dzięki doświadczeniu Curie) wykazano, że w pewnych warunkach atomy jednego pierwiastka może być przekształcona w drugą.Wyniki te stanowiły podstawę współczesnych wyobrażeń o otaczającym nas świecie.
Rodzynki i budynie
w 1897 roku, George. Thomson, angielski fizyk, okazało się, że każdy atom ma pewną ilość ujemnie naładowanych cząstek, które nazwał "elektroniczny".Już w 1904 roku, naukowiec stworzył pierwszy model atomu, który jest lepiej znany pod nazwą "pudding śliwkowy".Nazwa jest dość dokładnie odzwierciedla istotę.Według teorii Thomsona, atom chemii - to jest "Zbiornik" równomiernie rozproszonego w niej ładunku i elektronów.
Zauważ, że ten model był w obiegu, nawet w 20 wieku.Później okazało się, że to było absolutnie błędne.Mimo to, że był to pierwszy celowa próba człowiekowi (i na podstawie badań naukowych), aby odtworzyć otaczający mikrokosmos, oferując model atomu, dość prosty i przejrzysty.Eksperymenty
Curie
Uważa się, że para Pierre i Marie Curie zapoczątkowało fizyki atomowej.Oczywiście, wkład tych ludzi geniuszu, rzeczywiście oddali swoje zdrowie i życie nie można lekceważyć, ale ich doświadczenia były znacznie bardziej fundamentalne.Niemal równocześnie z Rutherford udowodnili, że atom - jest o wiele bardziej skomplikowane i niejednorodna struktura.Zjawisko promieniotwórczości, zbadali go i mówił o nim.
Na początku 1898 roku Marie opublikował pierwszy artykuł poświęcony promieniowania.Wkrótce wykazały Marie i Pierre Curie, że mieszanina chlorków uranu i radu zaczynają się pojawiać inne substancje, które nie wątpił w istnienie oficjalnej chemii.Struktura Atom od zaczęły badać na dobre.
«Planetary" podejście
końcu zdecydował się Rutherford bombardowani atomy metali ciężkich a-cząstki (całkowicie zjonizowany hel).Naukowiec natychmiast sugerują, że światło elektronów nie być w stanie zmienić się trajektorię cząstek.Zgodnie z tym, dyspersja może powodować tylko niektóre cięższe składniki, które mogą być zawarte w jądrze atomu.Natychmiast, możemy zauważyć, że oryginalny Rutherford nie twierdził, aby zmienić teorię "budyń".Ten model atomu uznano zarzutu.
Dlatego też spowodować, że prawie wszystkie cząstki bez problemów odbyło się przez cienką warstwą srebra, nie był zaskoczony.To tylko szybko stało się jasne, że niektóre z atomów helu były odchylane zaledwie 30 °.To nie było to, co powiedział na chemii czasu.Skład atomie Thomson zakłada się równomierny rozkład elektronów.Ale to jest wyraźnie sprzeczne z obserwowanych zjawisk.
niezwykle rzadkie, ale niektóre cząstki poleciał pod kątem, nawet o 180 °.Rutherford był w głębokiej rozterce.To jest sprzeczne z "ostro budyń" opłata, która miała być (wg teorii Thomsona) jest rozprowadzana równomiernie.Dlatego nierównomiernie pobierana witryn, które odpychają zjonizowanego helu, były nieobecne.
Jakie wnioski przyszedł do Rutherford?
Te okoliczności skłoniły naukowców do myślenia, że atom jest prawie pusty i tylko centrum skupić jakieś wykształcenie o ładunku dodatnim - jądra.Tak było planetarny model atomu, który postuluje następujące:
- Jak już wspomniano, w środkowej części jądra znajduje się, a jej ilość (w stosunku do wielkości samego atomu) jest znikomy.
- Prawie cała masa pierwiastka, jak również wszystkie dodatni ładunek znajdują się w jądrze komórkowym.Krążą elektrony
- wokół niego.Ważne jest, że ich liczba jest równa ładunek dodatni.Teoria
Paradoksy
Wszystko było dobre, ale model atomu nie wyjaśnia ich niesamowitą odporność.Należy pamiętać, że elektrony poruszają się po orbicie z dużym przyspieszeniem.Przez wszystkie prawa elektrodynamiki obiekt w czasie, należy rozładować.Jeśli wziąć pod uwagę postulaty Newtona i Maxwella, elektrony mają wszystko kruszy się do rdzenia, jak grad na ziemię.
Oczywiście, w rzeczywistości nic się nie dzieje.Każdy atom jest nie tylko bardzo odporne, ale może być zupełnie bez końca, bez promieniowania nie można go.Ta rozbieżność wynika z faktu, że w mikroświecie staramy się stosować przepisy ustawowe, które są ważne tylko w odniesieniu do mechaniki klasycznej.Oni, jak się okazało, do zjawisk skali atomowej nie stosuje się w ogóle.I ze względu na atomie (Chemistry, klasa 11) Autorzy podręczników spróbować wyjaśnić, jak to możliwe, w uproszczeniu.
Doktryna
Bohr, duński fizyk Niels Bohr Udowodniono, że w mikrokosmosie nie może być przedmiotem tych samych praw, przepisów, które są ważne dla obiektów makroskopowych.To był jego pomysł, że mikrokosmos "kierować" wyłącznie przez prawa kwantowej.Oczywiście, to nie było Sama teoria kwantowa, ale Bohr rzeczywiście stał się jego przodek, wyrażania myśli w postaci trzech postulatów, który "uratował" atom związany zostać zabity, jeśli "mieszkał" według teorii Rutherforda.Jest to teoria Dane stała się podstawą mechaniki kwantowej wszystkich.Postulaty
- pierwszy
Bohra odczytuje każdy system atomowa może znajdować się tylko w określonych stanach atomowych, a każda z nich odznacza się określoną wartość energii (E).Jeśli stacjonarny stan atomu (cichy), to nie może emitować.
- Drugi postulat wynika, że emisja energii świetlnej występuje tylko wtedy, gdy przejście z wyższego energii w sposób bardziej umiarkowany.Zgodnie z powyższym, energia uwalniana jest równa różnicy wartości dwóch stanach stacjonarnych.
modelu atomowa Nielsa Bohra
półklasyczna ta teoria naukowiec zaproponował w 1913 roku.Warto zauważyć, że w jej powstania położył planetarny model Rutherforda, który na krótko przed opisał atom materii.Mówiliśmy już, że w przeciwieństwie do klasycznych obliczeń mechaniki Rutherford: na jego podstawie przyjęto, że z czasem elektron był pewien spadek na powierzchni atomu.
do "obwodnicy" tej sprzeczności, naukowiec wprowadziła specjalny wstęp.Jego istota polega na tym, że promieniuje energię (to było doprowadzić do ich upadku) elektrony mogą ruchu tylko w innych szczególnych orbitach.W ruchu innych ścieżek rzekome atomy chemiczne pozostają w stanie pasywnym.Według teorii Bohra takie orbity są te ruchy ilościowe punkt, który był równy stałej Plancka.
kwantowa teoria budowy atomu
Jak już powiedzieliśmy, dziś w trakcie kwantowej teorii budowy atomu.Chemia ostatnich latach prowadzone wyłącznie przez nią.Opiera się ona na czterech podstawowych aksjomatów.
1. Po pierwsze, dualizm (charakter fali cząstek) elektronu.Po prostu, to zachowuje tę cząstkę, a jako obiekt materialny (ciałka), i jako fala.Jak to ma określony ładunek cząstek i masę.Zdolność elektronów do dyfrakcji fal wspólne z klasycznymi.Długość (X) samym fali i prędkość cząstki (V) mogą być połączone ze sobą za pomocą specjalnego de Broglie zależnością λ = h / MV.Jak można się domyślać, m - masa elektronu.
2. współrzędnych i prędkości cząstek, aby zmierzyć się z absolutną precyzją jest absolutnie niemożliwe.Im bardziej precyzyjnie określić współrzędne, tym większa niepewność prędkości.Ponieważ jednak i odwrotnie.Zjawisko to nazywa się nieoznaczoności Heisenberga, które mogą być wyrażone jako następującym równaniem: Dx ∙ m ∙ Δv & gt;ћ / 2.Delta X (△ x) wyraża niepewność współrzędnych pozycji w przestrzeni.W związku z powyższym, delta V (Δv) wyświetla błąd prędkości.
3. W przeciwieństwie do poprzedniego powszechnemu przekonaniu, elektrony nie przechodzą przez ściśle określonych orbitach, jak pociąg na szynach.Teoria kwantowa mówi, że elektron może być w dowolnym miejscu w przestrzeni, ale prawdopodobieństwo tego jest inna dla każdego segmentu.
Część powierzchni bezpośrednio wokół jądra atomowego w których prawdopodobieństwo jest maksymalne, zwane orbitali.Nowoczesna chemia struktura powłok elektronowych atomów badań z tego punktu widzenia.Oczywiście, szkoły uczą prawidłowego rozkładu elektronów przez poziomy, ale, jak widać, w rzeczywistości różnią się one zupełnie inaczej.
4. Jądro atomu składa się z nukleonów (protonów i neutronów).Numer seryjny element okresowego oznacza liczbę protonów w swoim pierścieniu, i suma protonów i neutronów jest równa masie atomowej.To wyjaśnia strukturę jądra atomowego nowoczesnej chemii.
twórców mechaniki kwantowej
pamiętać, naukowców, którzy w największym stopniu przyczynił się do rozwoju tego ważnego sektora: francuski fizyk Louis de Broglie, Heisenberga niemieckich, austriackich, Schrödingera, Anglik Diraca.Wszystkie te osoby zostały później Nagrodę Nobla.
Jak daleko w tym planie poszedł chemię?Struktura atomu, większość z tych lat chemików wierzył dość proste: wielu tylko w 1947 roku ostatecznie uznane rzeczywistość istnienie cząstek elementarnych.
Niektóre wnioski
Generalnie, podczas tworzenia teoria kwantowa nie była bez matematyków, ponieważ wszystkie z tych procesów może być obliczona tylko przy użyciu skomplikowanych obliczeń.Jednak główna trudność nie o to chodzi.Procesy te, które są opisane przez tę teorię, dostępne nie tylko dla naszych zmysłów, dla wszystkich nowoczesnych technologii naukowych, ale także wyobraźnię.
Nikt nawet w przybliżeniu nie wyobrażam sobie procesy w mikrokosmosie, ponieważ nie lubię wszystkie zjawiska, jakie obserwujemy w makrokosmosu.Wystarczy pomyśleć: Najnowsze odkrycia dają podstawy, aby przypuszczać, że kwarki, neutrina i inne podstawowe cząstki występują w dziewięciu wymiaru (!).
