despre natura împrejurimi au început să viziteze omenirea cu mult înainte de perioada de glorie a civilizatiei moderne.În primul rând, oamenii au speculat cu privire la existența unor forță mai mare, care au crezut toate fiind predeterminat.Dar destul de curând, filosofi și clerici au început să se gândească la faptul de ceea ce, de fapt, este foarte tesatura de existență.Teorii au fost stabilite, dar în perspectivă istorică, a devenit dominant atomic.
Ce este atomul in chimie?Acest lucru, precum și toate subiecte legate vor fi discutate în acest articol.Sperăm că în ea, veți găsi răspunsuri la toate întrebările dumneavoastră.Fondator
a teoriei atomice
Cum de a începe prima lecție de chimie?Structura atomului - este tema principala.S-ar putea aminti că cuvântul "atom" este tradus din limba greacă ca "indivizibil".Acum, mulți istorici cred că primul a propus teoria, unele vorbesc despre mici particule care alcătuiesc toate lucrurile, Democrit.El a trăit în secolul V î.en.
Din păcate, acest gânditor remarcabil practic nu se știe nimic.A nu ne ajunge nici o sursă scrisă a acelor vremuri.Și din cauza ideile cele mai mari cărturari ai vremii sale, trebuie să învățăm doar din scrierile lui Aristotel, Platon și a altor gânditori greci.
Deci tema noastră - ". Structura atomului"În chimie, nu toate au avut rating ridicat, dar amintiți-vă că mulți toate rezultatele savanți antice au fost construite exclusiv pe inferențe.Democrit a fost nici o excepție.
Cum motivat Democrit?
logica lui a fost foarte simplu, dar, în același geniu.Imaginați-vă că aveți cea mai clară cuțitul în lume.Iei un măr, de exemplu, și apoi începe să-l taie: pe cele două jumătăți în sferturi, împărțiți-le din nou ... Într-un cuvânt, mai devreme sau mai târziu vei primi o grosime foarte mic de felii, apoi ceea ce au de a împărtăși va fi imposibil.Aici este un atom de indivizibilă.În chimie, această aserțiune este considerat adevărat aproape până la sfârșitul secolului al 19-lea.
la Democrit a conceptelor moderne
trebuie amintit că din ideile grecești despre Microworld supraviețuit doar un singur cuvânt "atom".Acum, fiecare elev știe că lumea din jurul nostru este format din particule mult mai fundamentale și fine.În plus, din punctul de vedere al științei moderne, teoria Democrit a fost nimic mai mult decât un calcul pur ipotetic nu este susținută de absolut nici o dovadă.Cu toate acestea, în acele zile nu existau microscoape electronice, astfel încât pentru a dovedi cazul lor în alte moduri de gânditorul nu s-ar fi întâmplat.
primele suspiciuni că Democrit de fapt acolo la chimisti.Ei au descoperit repede că multe substanțe din cursul reacțiilor descompun în componente simple.În plus, l-au adus regularități chimice severe ale acestor procese.Deci, au observat că apa necesară pentru opt fracțiunea de masă de oxigen și unul - de hidrogen (legea lui Avogadro).
În Evul Mediu, orice doctrină materialistă, inclusiv teoria Democrit, distribuție și dezvoltare nu a putut obține deloc.Și numai în secolul al XVIII-lea, oamenii de stiinta s-au întors din nou la teoria atomică.În momentul în care chimistul Lavoisier, marele nostru Lomonosov și fizician talentat engleză D. Dalton (pe care o vom discuta separat), a demonstrat convingător pentru colegii lor realitatea de atomi.Trebuie subliniat faptul că, chiar și în teoria atomică secolul 18 luminat pentru o lungă perioadă de timp mai multe minți remarcabile din acea vreme a considerat serios.
Orice ar fi fost, dar chiar și marile oamenii de stiinta nu au pus încă înainte teorii despre structura atomului, deoarece el a fost considerat unul și indivizibil particule, baza a tot ceea ce.
Din păcate, experimentele chimice nu ar putea dovedi în mod clar realitatea atomilor de transformare a unor substanțe în altele.Cu toate acestea, știința fundamentală în studiul structurii atomilor fost tocmai chimie.Atomi și molecule au fost studiate pentru o lungă perioadă de timp, un om de stiinta rus genial, fără de care este imposibil să ne imaginăm știința modernă.
Doctrina Mendeleev
rol imens în dezvoltarea doctrinei atomic jucat Mendeleev, care în 1869 a creat sistemul său periodic genial.Pentru prima dată, comunitatea științifică a fost reprezentat de o teorie care nu numai a respins, dar, de asemenea completarea rezonabil toate ipotezele de materialiștii.Deja în secolul al 19-lea, oamenii de stiinta au fost capabili să dovedească existența electronilor.Aceste constatari au condus cele mai strălucite minți ale secolului 20 pentru a studia serios atomul.În chimie acest timp, a fost, de asemenea, marcată de o multitudine de deschideri.
Dar doctrina periodice valoroase nu numai că.Este încă neclar exact cum sunt formate din diferite elemente chimice atomi.Dar marele om de știință rus a fost în măsură să dovedească în mod concludent că toate sunt, fără excepție, sunt strâns legate între ele.
Deschiderea Dalton
Dar pentru a fi în măsură să interpreteze mai multe date disparate ar putea John Dalton, al cărui nume este totdeauna imprimat în deschis propria lege.De obicei, doar un om de stiinta a investigat comportamentul de gaze, dar gama de interese a fost mult mai mare.În 1808 a început să publice noua sa lucrare fundamentală.
Se Dalton a sugerat ca fiecare element chimic are o anumită atom.Dar oamenii de stiinta, cum ar fi Democrit multe secole înainte de el, încă mai credea că acestea sunt complet inseparabile.In multe proiectele sale desene schematice, în care atomii sunt prezentate sub formă de pelete simpli.Această idee provine în urmă cu mai mult de 2.500 de ani, a durat aproape până în prezent!Cu toate acestea, numai relativ recent s-a descoperit structura într-adevăr profund al atomului.Chimie (gradul 9, în special), chiar azi este în mare parte ghidat de ideile care au fost exprimate pentru prima dată în secolul al 18-lea.Confirmare
experimentală a divizibilitatea de atomi
Cu toate acestea, până la sfârșitul secolului 19, aproape toți oamenii de știință au crezut că atomul - limita dincolo de care nu este nimic.Ei au crezut că baza de toată creația este exact aceasta.Acest lucru a fost facilitată de o varietate de experimente: oricum, ci doar modifică molecula, în timp ce rata cu atomii materialului nu a avut loc absolut nimic care nu a putut fi explicat pur și simplu chimie.Structura de atomi de carbon, de exemplu, rămâne complet nemodificat chiar și în diferite stări alotropice.
Pe scurt, pentru o lungă perioadă de timp nu a existat absolut nici date experimentale care au confirmat chiar și indirect suspiciunile unor oameni de stiinta care nu sunt unele particule mai fundamentale.Numai în secolul 19 (nu în ultimul rând datorită experienței Curie), sa arătat că, în anumite condiții atomii de un element poate fi transformată în altă parte.Aceste constatari au stat la baza ideilor moderne despre lumea din jurul nostru.
stafide și budinci
în 1897, George. Thomson, fizician engleză, sa constatat că orice atom are o anumită cantitate de particule încărcate negativ, pe care el a numit "electronic".Deja în 1904, omul de știință a creat primul model atomic, care este mai bine cunoscut sub denumirea "budincă de prune".Numele este reflectă destul de fidel esența.Conform teoriei lui Thomson, atomul în chimie - este un "vas", cu uniform distribuite în aceasta taxa si electroni.
Rețineți că acest model a fost în circulație, chiar și în secolul al 20-lea.Mai târziu sa dovedit că a fost absolut greșit.Totuși, a fost prima încercare deliberată la om (și o bază științifică) pentru a recrea microcosmos din jur, oferind un model al atomului, destul de simplu și clar.Experimente
Curie
Se crede că cei doi Pierre și Marie Curie a marcat începutul de Fizica Atomica.Desigur, contribuția acestor oameni de geniu, de fapt sacrificat sănătatea și viața lor nu poate fi subestimată, dar experiențele lor au fost mult mai fundamental.Aproape simultan cu Rutherford au dovedit că un atom - este mult mai complexă și structura eterogenă.Fenomenul de radioactivitate, au investigat și a vorbit despre el.
La începutul 1898 Marie a publicat primul articol dedicat radiații.În curând, Marie și Pierre Curie au arătat că un amestec de cloruri de uraniu și radiu au început să apară alte substanțe, care a pus la îndoială existența chimie oficiale.Structura atomului a inceput de la a explora în serios.
«planetare" abordare
în cele din urmă a decis să facă Rutherford bombardat atomii de metale grele a-particule (heliu complet ionizat).Omul de știință a sugerat imediat că electronii de lumina nu poate fi capabil de a schimba traiectoria particulelor.În consecință, dispersia poate provoca doar unele componente grele care ar putea fi incluse în nucleul atomului.Imediat, am act de faptul că inițial Rutherford nu a pretins pentru a schimba teoria "budinca".Acest model al atomului a fost considerat impecabil.
Prin urmare, rezultă că aproape toate particulele fara probleme a avut loc printr-un strat subțire de argint, el nu a fost surprins.Asta e doar curând a devenit clar că unele dintre atomii de heliu au fost deviate la doar 30 °.Nu a fost ceea ce au spus, la chimie de timp.Compoziția atomului de Thomson presupune distribuirea uniformă a electronilor.Dar acest lucru este în mod clar în contradicție cu fenomenele observate.
extrem de rare, dar unele particule zburat la un unghi, chiar 180 °.Rutherford a fost în nedumerire profundă.Este contrazis brusc "budinca", o taxă care a fost trebuia să fie (conform teoriei lui Thomson) este distribuit uniform.Prin urmare, acuzat inegal site-uri care ar respingerea heliu ionizat, au fost absente.
Ce concluzii a ajuns la Rutherford?
Aceste circumstanțe determinat oamenii de știință să creadă că atomul este aproape gol și numai de focalizare central o anumită educație, cu o sarcină pozitivă - nucleul.Deci nu a fost modelul planetar al atomului, care postulează următoarele:
- Așa cum am spus deja, în partea centrală a nucleului se află, iar volumul său (în raport cu mărimea atomului sine) este neglijabil.
- Aproape toate masă atomică, precum și toate sarcina pozitivă se găsesc în nucleu.Electroni
- gravitează în jurul lui.Este important ca numărul lor este egal cu sarcină pozitivă.Teoria
Paradoxurile
Totul a fost bine, dar modelul atomului nu explică rezistența lor incredibila.Trebuie amintit faptul că electronii se mute în orbite, cu mare accelerație.De toate legile electrodinamicii unui obiect în timp, ar trebui să-și piardă sarcina sa.Dacă luați în considerare postulatele Newton și Maxwell, electronii au năruie tot la miezul, cum ar fi grindina pe teren.
Desigur, în realitate, nu se întâmplă nimic.Fiecare atom nu este doar destul de rezistent, dar poate fi destul de la nesfârșit, fără radiații de la ea nu va merge.Această discrepanță se explică prin faptul că la Microworld vom încerca să aplice legile, care sunt valabile numai în ceea ce privește mecanicii clasice.Ei, după cum sa dovedit, la fenomenele de scară atomică nu se aplică la toate.Și pentru că a atomului (chimie, grad 11) autori de manuale încearcă să explice cât mai mult posibil în cuvinte simple.
Doctrina
Bohr, fizicianul danez Niels Bohr a fost dovedit faptul că, în microcosmos, nu pot fi supuse acelorași putere de lege care sunt valabile pentru obiecte macroscopice.A fost ideea lui că microcosmosul "ghidate" exclusiv de legile cuantice.Desigur, atunci nu exista nici o teorie cuantică în sine, ci Bohr a devenit de fapt strămoșul său, exprimându gândurile sale sub forma a trei postulate care "salvat" atom obligate să fie ucis dacă el "a trăit", în conformitate cu teoria de Rutherford.Este aceasta teorie Dane a devenit baza a mecanicii cuantice tuturor.Postulate
- Primul
lui Bohr citeste orice sistem atomic poate fi situat la numai în statele nucleare specifice, și fiecare dintre ele se caracterizează printr-o valoare certă de energie (E).În cazul în care starea staționară a atomului (liniștit), atunci nu poate radia.
- doilea postulat sugerează că are loc emisia de energie lumina numai atunci când o tranziție de la o energie mai mare într-o mai moderată.Prin urmare, energia eliberată este egală cu valoarea diferenței dintre două stări staționare.
modelul atomic de Niels Bohr
Acest om de știință teorie semiclasice propus în 1913.Este de remarcat că, în înființarea sa a pus modelul planetar al Rutherford, care la scurt timp înainte de a descris atomul de materie.Am spus deja că spre deosebire de clasic calcule mecanice Rutherford: pe baza de aceasta, sa presupus că cu timpul electronul a fost sigur de a cădea pe suprafața atomului.
la "by-pass" această contradicție, omul de știință a introdus o admitere special.Esența ei constă în faptul că radia energie (care a fost de a duce la căderea lor) electronii pot muta doar în orice orbite special.La mișcarea de alte căi presupusele atomi chimice rămân într-o stare pasivă.Conform teoriei lui Bohr astfel de orbite sunt cele mișcare punct cantitativ care a fost egal cu constanta lui Planck.
teoria cuantică a structurii atomice
Așa cum am spus, astăzi, în cursul teoriei cuantice a structurii atomice.Chimie ultimii ani ghidat numai de ei.Ea se bazează pe patru axiome fundamentale.
1. În primul rând, dualitatea (natura undă-particulă) a electronului.Pur și simplu pune, se comportă această particulă, și ca un material obiect (corpuscul), și, ca un val.Deoarece are o sarcină specifică de particule și de masă.Capacitatea de a electronilor la difracția în comun cu valuri clasice.Lungimea undei în sine (λ) și viteza particulelor (v) pot fi conectate unele de altele prin de construcții legătură Broglie: λ = h / mv.După cum s-ar putea ghici, m - masa electronului.
2. coordonatele si vitezele particulelor de măsurare a cu o precizie absolută este absolut imposibil.Determina mai precis coordonatele, cu atât mai mare incertitudinea în viteza.Cum însă, și vice-versa.Acest fenomen este numit incertitudinea Heisenberg, care poate fi exprimată ca următoarea ecuație: Δx ∙ m ∙ Δv & gt;ћ / 2.Delta X (△ x) exprimă incertitudinea poziției coordonate in spatiu.În consecință, delta V (Δv) afișează eroarea de viteză.
3. Contrar credintei populare anterior, electronii nu trec prin orbitele strict definite, cum ar fi un tren pe șine.Teoria cuantică spune că un electron poate fi oriunde în spațiu, dar probabilitatea de acest lucru este diferit pentru fiecare segment.
Acea parte a spațiului direct jurul nucleului atomic în care probabilitatea este maximă, numite orbitali.Structura chimiei moderne de cochilii de electroni din atomi de studii din acest punct de vedere.Desigur, școlile sunt predate distribuția corespunzătoare a electronilor prin niveluri, dar, se pare, în realitate acestea diferă destul de diferit.
4. Nucleul unui atom constă de nucleoni (protoni și neutroni).Numărul de ordine al elementului în tabelul periodic indică numărul de protoni din nucleu, iar suma de protoni și neutroni este egală cu masa atomică.Aceasta explică structura nucleului atomic al chimiei moderne.Fondatorii
mecanicii cuantice
rețineți oamenii de stiinta care au făcut cea mai mare contribuție la dezvoltarea acestui sector important: fizicianul francez Louis de Broglie, Heisenberg german, austriac, Schrodinger, englezul Dirac.Toate aceste persoane au fost ulterior primit Premiul Nobel.
Cât de departe în acest plan a mers chimie?Structura atomului, cele mai multe dintre acei ani chimisti crede destul de simplu: mulți doar în 1947 a recunoscut în cele din urmă realitatea existenței particulelor elementare.
Unele concluzii
general, atunci când creați o teorie cuantică nu a fost lipsită de matematicieni, deoarece toate aceste procese pot fi calculate folosind doar calcule complexe.Dar principala dificultate nu este punctul.Aceste procese, care sunt descrise de aceasta teorie, disponibile nu numai pentru a simțurilor noastre, pentru toata tehnologia științifică modernă, dar, de asemenea imaginația.
Nimeni chiar nu se poate imagina aproximativ procesele în microcosmos, deoarece nu-i place toate fenomenele pe care le observăm în macrocosmos.Doar că: cele mai recente descoperiri dau un motiv să presupunem că quarcii, neutrinii și alte particule fundamentale există în noua dimensiune (!).
