Atom kimyası - atomun bir ... Model. atomu yapısı

çevresi doğası hakkında düşünceler uzun çağdaş uygarlığın doruk önce insanlığı ziyaret etmeye başladı. Birincisi, insanlar, iman, bir güçten, varlığı hakkında spekülasyonlar tüm olarak önceden belirlenmiş olan. Ama yakında, filozoflar ve rahipler aslında, varoluşun çok kumaştır ne gerçeğini düşünmeye başladı. Teoriler ayarlanır, ancak tarihsel bir perspektifte atomik egemen oldu edilmiştir.

atom nedir kimyada? Bu, hem tüm ilgili konular gibi bu makalede ele alınacak. Biz bunun içinde tüm sorularınızı umuyoruz.

atom teorisinin kurucusu

İlk kimya ders nerede başlar? Bir atomun yapısı - temel konusudur. Sen kelime "atom" "bölünmez" olarak Yunan dilinden çevrilmiş olduğunu hatırlayabilir. Şimdi, pek çok tarihçi ilk Demokritos, var olan her şeyi oluşturan minik parçacıkların bazıları söz konusu teori, önerilen inanıyoruz. O beşinci yüzyılda yaşadı.

Ne yazık ki, bu olağanüstü düşünür pratikte hiçbir şey bilinmektedir. Bu bize o zamanlardan herhangi bir yazılı kaynak ulaşmadı. Ve çünkü onun zamanı, fikirlerin büyük alimlerinden, biz Aristo, Platon ve diğer Yunan düşünürlerin çalışmalarında sadece öğrenmek zorundayız.

Yani bizim teması - "atomun yapısı." Kimyada, tüm yüksek derecelendirme vardı, ama birçok antik bilim adamlarının tüm sonuçlar sadece çıkarımlara üzerine inşa edilmiş olduğunu unutmayın. Demokritos istisna değildi.

Ben Demokritos gerekçeli olarak mı?

Onun mantığı çok basit, ama aynı zamanda parlak. Dünyada en keskin bıçak olduğunu düşünün. Örneğin, bir elma almak ve sonra kesmek başlar: Tek kelimeyle ... onları yeniden bölmek, iki yarım çeyrek içine, er ya da geç zaten imkansız olacaktır onları bölünmeye devam kalınlığının yetersiz bir dilim alacak. İşte bölünmez atom olacaktır. Kimyada, bu iddia neredeyse 19. yüzyılın sonuna doğru olarak kabul edilir.

Demokritos'tan Modern fikirlere

Evren antik Yunan kavramlardan sadece bir kelime "atom" olmaya devam ettiğini belirtmek gerekir. Şimdi her okul çocuğu çevremizdeki dünyanın çok daha köklü ve cezaları oluşur bilir. Buna ek olarak, modern bilimin perspektifinden, Democritus'un teori değil kesinlikle hiçbir kanıt tarafından desteklenen tamamen varsayımsal hesaplama, başka bir şey değildi. Ancak, o günlerde hiçbir elektron mikroskopları yoktu, bu yüzden düşünür olmazdı de başka yollarla bunu kanıtlamak.

Demokritos kimyagerler orada aslında ilk şüphe. Hızla maddelerin birçok reaksiyon sırasında daha basit bileşenlerine yıkmak olduğunu keşfetti. Buna ek olarak, bu süreçlerin şiddetli kimyasal düzenlilikleri getirdi. Hidrojen - Yani, onlar sekiz kitle oksijen kısmını ve su için bir tane alır fark (Avogadro yasası).

Orta çağlarda, Demokritos, dağıtım ve geliştirme teorisi de dahil olmak üzere herhangi bir materyalist doktrin, hiç alamadım. Ve ancak XVIII yüzyılda, bilim adamları bir kez daha atomik teoriye döndü. Zamanla kimyacı Lavoisier, bizim için büyük M. V. Lomonosov ve yetenekli İngiliz fizikçi D. Dalton (ayrı ayrı görüşecek olan), ikna edici meslektaşlarına göstermiştir atomların gerçeklik. Hatta uzun süre aydınlanmış 18. yüzyıl atom teorisinde o zamanın birçok seçkin beyinler ciddiye kabul vurgulanmalıdır.

Ne olursa olsun, ama o tek ve bölünmez parçacık, her şeyin temelini kabul edildi bile bu büyük bilim adamları henüz atomun yapısı teorisini ortaya koymadığı.

Ne yazık ki, kimyasal deneyler açıkça diğerlerine bazı maddelerin dönüşüm atomu gerçekliğini ispatlamak olabilir. Oysa atomların yapısını inceleyerek temel bilim kesin olarak kimya oldu. Atomlar ve moleküller modern bilimi hayal etmek imkansızdır onsuz uzun süre parlak bir Rus bilim adamları için çalışılmıştır.

öğreti D.I Mendeleeva

atom doktrinin gelişmesinde büyük bir rol 1869 yılında parlak periyodik sistemi yarattı D. I. Mendeleev, oynadı. Bir teori reddetmedi sadece bilimsel topluluk, sunuldu, ancak makul varsayımlar tüm materyalistlerini tamamlayacak. Zaten 19. yüzyılda, bilim adamları elektronların varlığını ispat başardık. Bütün bu bulgular ciddi atom incelemek için 20. yüzyılın en iyi zihinleri açtı. Kimyada bu kez de keşifler bir sürü tarafından kutlandı.

Ama Mendeleyev doktrini Bunlara sadece değerlidir. Henüz belli değil tam olarak ne kadar farklı kimyasal elementlerin bir şekilde atomu içerir. Ama büyük Rus bilim adamı istisnasız yakından birbiriyle ilişkilidir, hepsi olduklarını kesin olarak ispat edebildi.

Açılış Dalton

Ama birden fazla farklı veri Adını sonsuza yasanın kendisi ortaya çıkarılması basılır yapabilecektek Dzhon Dalton, yorumlamak edebilmek için. Tipik olarak, bilim adamları ilgili çalışmalarda kullanılan tek davranışının gazlar, ancak, aralık çıkarları öyleydi çok daha geniş. 1808 yılında onun yeni temel çalışmalarını yayınlamaya başladı.

O Dalton assumed her kimyasal element karşılık belirli bir atom. Ama bilim adamı, kendisinden önce Demokritos yüzyıllar olarak, yine onlar tamamen birbirinden ayrılamaz olduğuna inanıyordu. Çok sayıda taslak olarak şematik çizimler, atomların basit peletler şeklinde temsil etmektedir. 2500'den fazla yıl önce kökenli bu fikir, günümüze kadar neredeyse sürdü! Bununla birlikte, sadece nispeten yakın zamanda atomun gerçekten derin yapısını keşfedilmiştir. Kimya (özellikle 9. Sınıf) bugün bile büyük oranda ilk olarak 18. yüzyılda dile getirildiği fikirler tarafından yönlendirilir.

atomlu bölünebilme Deneysel teyit

aşıldığında şey yok - Ancak, hemen hemen tüm bilim adamları 19. yüzyılın sonuna kadar atom kadar inanıyordu. Hepsi yaratılış temeli tam olarak öyle düşündük. Bu deneylerin çeşitli kolaylaştırdı: Bir derse desin, ancak maddenin atomları ile oran basitçe kimya izah edilemeyecek hiçbir şey meydana gelmedi ise ne gibi değişiklikler, yalnızca bir moleküldür. C-atomlu yapı, örneğin, hatta farklı alotropik devletlerde değişmeden kalır.

Kısacası, uzun süre, en azından dolaylı olarak bazı daha temel parçacıklar olduğu bazı bilim adamlarının şüpheleri doğruladı hiçbir deneysel veriler kesinlikle yoktu. Sadece 19. yüzyılda, belli koşullar altında bir elemanın atomu başka transforme edilebilir olduğu gösterilmiştir (Curies deneyimlerine en az sayesinde) içerisinde. Bu keşifler çevremizdeki dünya hakkında çağdaş fikirleri temelini oluşturur.

Kuru üzüm ve pudingler

1897 yılında, George. Thomson, İngiliz fizikçi, herhangi bir atomun içinde o da "elektron" olarak adlandırılan negatif yüklü parçacıkların, belli bir miktar olduğu tespit edilmiştir. Zaten 1904 yılında, bilim adamı daha iyi tanımlaması "erik puding" altında bilinmektedir ilk atom modelini oluşturdu. adı oldukça doğru özünü yansıtır. kimyada atomun Thomson teorisine dayanarak - bu içine eşit biçimde dağılmış şarj ve elektronlarla bir "kap" dir.

bu model bile 20. yüzyılda dolaşımda olduğunu unutmayın. Daha sonra bunun kesinlikle yanlış olduğu ortaya çıktı. Yine de, oldukça basit ve net atom, bir modelini sunan çevreleyen evren yeniden adam (ve bilimsel bir temelde) ilk bilinçli girişimiydi.

deneyler Curie

Çift, Pierre ve inanılmaktadır Mariya Kyuri atom fiziği temellerini attı. Tabii ki, aslında deha bu adamların katkısı, onun sağlığını ve hayatını feda küçümsenemez ama onların deneyimleri çok daha temel idi. Hemen hemen eş zamanlı olarak Rutherford'la o atomu kanıtladı - çok daha karmaşık ve heterojen bir yapıdır. onlar araştırdı radyoaktivite fenomeni, bunun ve konuşma ile ilgili.

1898 başında Maria radyasyona ayrılan ilk makale yayınladı. Kısa bir süre sonra Mary ve Pierre Curie uranyum ve radyum klor bileşiklerinin bir karışımı, diğer maddeleri görünmeye başlamıştır göstermiştir, varlığı resmi kimyası şüphe. Yapısı arasında bir atom beri başlamıştır için Araştır yılında ciddi.

"Gezegen" yaklaşımı

Son olarak Rutherford ağır metal atom bombardımanı α-partiküller (tamamen iyonize helyum) yapmaya karar verdik. Bir bilim adamı bir kere hafif elektronlar parçacık hareketinin yörüngesini değiştirmek mümkün olmadığını öne sürdü. Bu duruma göre, dispersiyon atomun çekirdeğindeki ihtiva edilebilir, sadece daha ağır bileşenlerinin neden olabilir. Hemen, orijinal Rutherford "puding" teorisini değiştirmek iddiasında olmadığını unutmayın. atomun Bu model birçok kabul edildi.

Bu nedenle hemen hemen tüm partiküller gümüş ince bir tabaka geçirildi sorunsuz, bu sürpriz olmadığını sonuçlanır. Bu sadece yakında helyum atomlarının bazıları sadece 30 derece saptırılmıştır netleşti oluyor. O zaman kimyasına ne diyeceğimi değildi. Thomson atomuna göre bileşim elektron düzgün dağılımını üstlendi. Ama bu gözlenen olayla açıkça aykırıdır.

Bu son derece nadir olmakla birlikte, bazı partiküller bir açı ve hatta 180 ° 'de geri geldi. Rutherford derin şaşkınlıkla oldu. Sonuçta, keskin, eşit olarak dağıtılmış (Thomson teoriye göre) olması gerekiyordu bir ücret "puding" çelişki. Sonuç olarak, iyonize helyum püskürtmek olabilir düzensiz ücret siteleri alınamadı.

Hangi sonuçlar Rutherford geldin?

Bu koşullar atom çoğunlukla boş olduğunu düşünmek bilim adamları istenir ve sadece merkez pozitif yüklü biraz eğitim odak - kernel. Ve orada gezegen modeli atomu, hangi postülatları şu:

• Daha önce bahsedilen gibi, bu çekirdeğin orta kısmında bulunan ve (atomu bizzat büyüklüğüne göre) hacmi ihmal edilebilir olduğu.
• Hemen hemen tüm atom kütlesi, hem de tüm pozitif yükün çekirdeğinde bulunur.
• Elektronlar bunun etrafında döner. Onların sayı pozitif yüke eşit olması önemlidir.

paradokslar teorisi

Tüm iyi olurdu, ama atom modeli onların inanılmaz esneklik açıklamaz. Elektronlar büyük bir ivme ile yörüngelerde hareket ettiklerini Hatırlanacağı edilmelidir. Bir nesne zamanla elektrodinamik tüm yasalarına göre, boşalır gerekir. Biz dikkate Newton ve Maxwell'in önermeleri ele alırsak, genelde elektronlar zeminde dolu gibi, çekirdek yıkılırsa.

Tabii ki, gerçekte böyle bir şey oluşmaz. Hiçbir radyasyon ortadan kalkmayacak burada Herhangi atom sadece oldukça dayanıklı, ancak oldukça sınırsız bir zaman olabilir. Bu tutarsızlık MicroWorld için biz sadece klasik mekanik açısından geçerlidir yasaları uygulamak çalışıyoruz gerçeği ile açıklanabilir. Onlar fenomen hiç geçerli değildir atomik ölçekli ortaya çıktı. Ve atom (Kimya, 11. Sınıf) ders kitabı yazarları yapısı basit ifadeyle mümkün olduğunca anlatmaya çalışacağım çünkü.

Bohr'un doktrini

Danimarkalı fizikçi Niels Bohr mikrokozmosu aynı kanunlara tabi olamayacağı kanıtlanmıştır hükümleri makroskobik nesneler için geçerlidir. o bir mikrokozmosu yalnızca kuantum yasaları tarafından "güdümlü" fikrine ait olduğunu. Tabii ki, o zaman hiçbir kuantum teorisi kendisi vardı, ama Bor aslında o Rutherford'un teorisine göre "yaşamış" ise, kaçınılmaz olarak, öldürürdüm atom "kayıtlı" üç önermeleri şeklinde düşüncelerini ifade onun atası başladı. Bu Dane bütün kuantum mekaniğinin temeli bu teori oldu.

Bohr'un postülatları

• Bunlardan ilki, bir atom sistemi sadece belirli atom durumda bulunabilir okur ve enerji (E), her biri belli bir karakteristik değer. atomun sabit durum (sessiz) ve ardından yayan Eğer olamaz.
• İkinci önerme ışık enerjisi emisyonu daha ılımlı sadece daha fazla enerji ile bir durumdan geçiş durumunda meydana söylüyor. Bu duruma göre, serbest bırakılan enerji iki sabit durumları arasında değerler farka eşittir.

atomu Niels Bohr modeli

Bilim adamı yarıklasik Teorinin 1913 yılında önerdi. Onun vakıf o maddenin atom açıklanan kısa bir süre önce Rutherford, bir gezegen modelini koydu dikkat çekicidir. Bunun temelinde, bu zamanla elektron atom yüzeyinde düşmeye emin olduğu varsayılmıştır: Zaten klasik mekanik hesaplamalar Rutherford aykırı olduğunu söyledi.

bu çelişkiyi "etrafında olsun" amacıyla, bilim adamı özel kabul tanıttı. Onun özü elektronlar yalnızca belirli bir yörüngede hareket edebilir, (kendi düşüşlerine yol açacaktır gerekiyordu) enerji yaymaktadır gerçeğinde yatmaktadır. bunların diğer yörüngeleri olarak hareket ederken iddia edilen kimyasal atomuna pasif halde kalır. Bohr teorisine göre, bu yörüngeler Planck'ın sabit eşit olan nicel nokta hareketi vardır.

atom yapısı kuantum teorisi

Dediğimiz gibi, bugüne kadar, atom yapısı ve kuantum kuramı içinde açılabilir. Kimya son yıllarda yalnızca onun tarafından yönlendirilir. Bu esaslı üzerinde dört temel aksiyomlar.

elektron kendisinin 1. İlk önce, ikilik (eritrosit dalgalı doğası). Basitçe, parçacık davranır ve ne kadar malzeme nesne (a alyuvar) ve bir dalga olarak. parçacık olarak, belirli bir yüke ve kütleye sahiptir. Klasik dalgalar ile ortak kırınımı elektronların yeteneği. Bu, aynı dalga boyu (λ) ve partikül hızı (v), özel de Broglie ilişki ile birbirine bağlı olabilir: λ = h / mv. Tahmin edebileceğiniz gibi, m - elektronun kütlesi.

mutlak bir hassasiyetle ölçülmesi 2. koordinatları ve parçacık hızları kesinlikle imkansızdır. daha doğru bir hız daha fazla belirsizlik, koordinat tespit edilmiştir. Ancak, bunun tersi de. Bu olgu aşağıdaki ilişki ile ifade edilebilir Heisenberg belirsizlik olarak adlandırılır: Ax m ∙ Δv> § / 2 ∙. Delta X (AH) bir belirsizlik konum alanı koordinatları olarak ifade edilmiştir. Bu duruma göre, ö V (Δv) hız hatasını temsil eder.

daha önce kanının 3. aksine, elektronlar raylar üzerinde trenler gibi kesinlikle tanımlanmış yörüngelerde geçmediği için. Kuantum teorisi bir elektron alan herhangi bir noktasında olabilir söylüyor fakat bu olasılık, her bir segment için farklıdır.

doğrudan bu olasılık en büyük olduğu atom çekirdeği etrafında boşluk bu kısmı, yörünge denir. Bu açıdan yapılan çalışmalarda atom elektron kabuklarının Modern kimya yapısı. Tabii ki, okullar, büyük olasılıkla, gerçekte, onlar oldukça farklı farklıdır, seviyeleri ile elektronların doğru dağılımını öğretilir, ancak.

4. çekirdek nükleonları (proton ve nötron) bir atomu içerir. Periyodik tabloda elemanın seri numarası çekirdeğinde bulunan proton sayısını belirtir, ve proton ve nötron toplamı atomik kütle eşittir. İşte bugün atom çekirdeği kimyasının yapısını açıklamak için nasıl.

Kuantum mekaniğinin kurucuları

bu önemli sektörün gelişimine en büyük katkıyı yapmış bilim adamları Not: Fransız fizikçi Louis de Broglie, Heisenberg Alman, Avusturya, Schrödinger, İngiliz Dirac. Bu insanların hepsi sonradan Nobel Ödülü verildi.

Kimya ne kadar gitti? O yılların kimyacılarından atomun yapısı oldukça basit kabul edildi: 1947 yılına gelindiğinde çoğunlukla temel parçacıkların varlığının gerçekliğini gördü.

Bazı sonuçlar

Genel olarak, kuantum teorisinin oluşturulması matematikçiler olmadan yapılmış değildir, çünkü bütün bu işlemler yalnızca en karmaşık hesaplamaları kullanarak hesaplanabilir. Ancak asıl zorluk bu değil. Bu teori tarafından tanımlanan süreçler, tüm modern bilimsel tekniklerimize rağmen yalnızca duyularımıza değil, aynı zamanda hayal gücüne erişemez.

Mikrokozmosdaki süreçleri hiç kimse yaklaşık olarak hayal bile edemez, çünkü makrokozmozda gözlemlediğimiz tüm bu fenomenlerden tamamen farklıdırlar. Sadece düşünün: son bulgular, kuarkların, nötrinoların ve diğer temel parçacıkların dokuz boyutlu (!) Bir boyutta var olduğunu gösteriyor. Üç boyutlu bir mekanda yaşayan bir kişi davranışlarını kabaca tarif edebilir mi?

Şu anda, yalnızca belki de mikrokozmosu modellemek için kullanılacak modern bilgisayarların matematiği ve gücüne güvenebiliriz. Kimyasal kimya da çok yardımcı oluyor: Bu alandaki bilim adamları, yeni bir kimyasal bağ keşfedildiğini bildirdikten sonra, atomun yapısının yeniden düşünülmesi muhtemel.

Atomun yapısı modern kavramı

Yukarıdakilerin hepsini dikkatli bir şekilde okursanız, o zaman atomların yapısının şu anki görünüşünün ne olduğunu kendiniz söyleyebilirsiniz. Ancak yine de açıklayacağız: Bu, Niels Bohr'un paha biçilmez postülatlarının desteklediği, Rutherford'un biraz modifiye edilmiş bir teorisidir. Basitçe söylemek gerekirse, bugün, elektronların nötronlar ve protonlardan oluşan çekirdeğin yakınındaki kaotik bulanık yörüngeler boyunca ilerlediğine inanılıyor. Elektronun görünüşünün büyük ihtimalle bulunduğu etrafındaki alana orbital denir.

İleride atomun yapısıyla ilgili fikirlerimizin nasıl değişeceğini tam olarak söylemek mümkün değildir. Bilim adamları her gün mikro dünyanın sırlarına girmeye çalışıyorlar: LHC (Büyük andron Çarpıştırıcısı), Nobel Fizik Ödülleri - tüm bunlar bu çalışmaların sonucudur.

Fakat şimdi bile, atomların hâlâ saklandıklarının yaklaşık bir resmini sunmuyoruz. Yalnızca mikroworld ölçeğinde atomun büyük bir apartman olduğu açıktır; burada yalnızca birinci kat inceledik ve daha sonra tamamen incelenmemiştir. Neredeyse her yıl giderek daha fazla elementer parçacık keşfetme ihtimalinin bulunduğu bildirilmektedir. Atomların incelenmesi süreci tamamen bittiğinde, bugün kimse tahmin edemez.

Onlara ilişkin fikirlerimizin yalnızca V-parçacıkları adı verilen 1947'de keşfedildiğini söylemek yeterli. Bundan önce insanlar, kimyanın dayandığı teorileri ancak 19. yüzyıldan biraz daha derinleştirdi. Atomun yapısı büyüleyici bir bilmece, insanlığın en iyi zihinleri bunu çözmeye uğraşıyor.