Atom kimia - a ... Modél atom. struktur atom

Pikiran ngeunaan sifat sakuliling mimiti didatangan manusa lila méméh heyday peradaban modern. Heula, jalma geus ngaduga ngeunaan ayana sababaraha kakuatan luhur, nu, aranjeunna percanten, predetermined sakabeh mahluk. Tapi geulis geura-giru, filosof jeung imam mimiti pikir ngeunaan kanyataan naon, dina kanyataan, nya éta pisan lawon tina ayana. Téori geus diatur, tapi dina sudut pandang sajarah janten dominan atom.

Naon atom dina kimia? Ieu, sakumaha ogé kabeh jejer nu patali urang bahas dina artikel ieu. Urang ngaharepkeun di dinya anjeun bakal manggihan jawaban ka sadaya patarosan anjeun.

Pangadeg sahiji téori atom

Dimana palajaran Kimia munggaran dimimitian? Struktur hiji atom - nyaéta téma utama. Anjeun bisa apal yén kecap "atom" ieu ditarjamahkeun tina basa Yunani salaku "indivisible". Ayeuna, loba sajarah yakin yén mimiti ngajukeun téori nu ceuk sababaraha partikel leutik anu nyieun nepi sagalana nu aya, Democritus. Anjeunna mukim di abad SM kalima.

Hanjakal, éta tina thinker beredar ieu praktis nanaon geus dipikawanoh. Ieu teu ngahontal kami sagala sumber ditulis jalma kali. Jeung kusabab ulama greatest waktos na, gagasan, urang kudu diajar wungkul tina karya Aristoteles, Plato jeung pamikir Yunani lianna.

Jadi tema urang - "Struktur atom". Dina kimia, teu sakabeh miboga ratings tinggi, tapi loba inget yen sagala conclusions sahiji ilmuwan kuna anu diwangun solely on kasimpulan. Democritus éta teu ngabeda nu.

Salaku I reasoned Democritus?

logika nya éta pisan basajan, tapi di waktu nu sami cemerlang. Ngabayangkeun nu boga peso sharpest di dunya. Anjeun butuh hiji apel, contona, lajeng ngawitan motong deui: dua halves kana suku, ngabagi orang aranjeunna deui ... Dina kecap, sooner atanapi engké anjeun bakal meunang hiji keureut meager of ketebalan nu neruskeun ditilik aranjeunna bakal geus jadi mungkin. Di dieu mah bakal atom indivisible. Dina kimia, cindekna ieu dianggap bener ampir nepi ka tungtung abad ka-19.

Ti Democritus kana pamanggih modern

Ieu kudu dicatet yén ti konsep Yunani kuno mikrokosmos tetep ngan hiji kecap "atom". Ayeuna unggal schoolchild weruh yén dunya sabudeureun urang diwangun ku leuwih fundamental na fines. Sajaba ti éta, ti perspektif elmu modern, téori Democritus éta nanaon leuwih ti hiji ngitung murni hypothetical, henteu dirojong ku pancen euweuh bukti. Sanajan kitu, dina eta dinten aya euweuh mikroskop éléktron, sahingga ngabuktikeun eta ku cara nu lian di thinker teu bakal kajadian.

The kacurigaan munggaran nu Democritus sabenerna katuhu aya di kimiawan. Aranjeunna gancang manggihan yén loba zat ngarecah kana komponén basajan salila réaksina. Sajaba ti éta, dibawa regularities kimiawi parna prosés ieu. Ku kituna, aranjeunna noticed nu diperlukeun dalapan fraksi massa oksigén jeung hiji keur cai - hidrogén (hukum Avogadro urang).

Dina Abad Pertengahan, sagala doktrin materialis, kaasup teori Democritus, distribusi sarta ngembangkeun teu bisa meunang pisan. Sarta ngan dina abad XVIII, ilmuwan geus sakali deui balik ka téori atom. Ku waktu kimiawan Lavoisier, kami hébat M. V. Lomonosov sarta berbakat fisikawan Inggris D. Dalton (anu baris urang bahas misah), geus convincingly nunjukkeun ka kolega maranéhanana realitas atom. Eta kudu emphasized yén sanajan di abad ka-18 téori atom enlightened keur lila loba pikiran beredar di wayah éta dianggap serius.

Naon ieu, tapi malah ieu élmuwan hébat geus henteu acan nyimpen maju téori ngeunaan struktur atom, sakumaha anjeunna dianggap salah tur partikel indivisible, dasar sagalana.

Hanjakal, percobaan kimiawi teu bisa jelas ngabuktikeun realitas konversi sababaraha atom kana zat lianna. Acan élmu fundaméntal dina diajar struktur atom éta persis kimia. Atom jeung molekul geus diajarkeun pikeun lila, hiji élmuwan Rusia cemerlang, tanpa nu mustahil pikeun ngabayangkeun élmu modérn.

Doktrin D. I. Mendeleeva

A peran badag dina ngembangkeun doktrin atom dicoo D. I. Mendeleev, anu dina 1869 dijieun sistem periodik cemerlang Na. Hiji téori geus dibere ka masarakat ilmiah nu teu ngan henteu nampik, tapi asumsi lumrah pelengkap sadayana materialists. Geus di abad ka-19, para ilmuwan éta bisa ngabuktikeun ayana éléktron. Kabéh papanggihan ieu mingpin pikiran pangalusna tina abad ka-20 nepi ka serius diajar atom. Dina kimia waktos ieu ogé ditandaan ku loba pamanggihan.

Tapi doktrin Mendeleyev nyaeta berharga teu ukur keur ieu. Ieu masih can écés persis sabaraha atom wujud unsur kimia béda. Tapi éta élmuwan Rusia hébat éta bisa ngabuktikeun conclusively anu sipatna sadayana, tanpa mahiwal, nu raket patalina jeung unggal lianna.

lawang Dalton

Tapi mun bisa napsirkeun sababaraha data disparate bisa ukur Dzhon Dalton, anu ngaran ieu salamina imprinted dina kapanggihna tina hukum éta sorangan. Ilaharna, élmuwan geus diajarkeun ngan paripolah gas, tapi lingkup kapentingan ieu teuing lega. Dina 1808 manéhna mimitian medarkeun karya fundamental anyar na.

Ieu Daltons dianggap yén unggal unsur kimia pakait jeung hiji atom husus. Tapi élmuwan, sakumaha Democritus loba abad sateuacan anjeunna, masih percaya yen aranjeunna tos rengse leupas. Dina loba Draf na gambar diagrammatic, nu atom digambarkeun dina bentuk pellets basajan. gagasan ieu, nu asalna leuwih ti 2.500 taun ka tukang, lumangsung ampir kana dinten hadir! Sanajan kitu, ngan relatif anyar eta geus kapanggih struktur estu jero atom. Kimia (Kelas 9 hususna) malah kiwari geus sakitu legana dipandu ku pamanggih yén anu kahiji bersuara dina abad ka-18.

konfirmasi eksperimen nu divisibility atom

Sanajan kitu, ampir kabéh élmuwan dipercaya yén atom nepi ka ahir abad ka-19 - wates nu saluareun anu aya nanaon. Éta pamikiran anu dasar sakabéh ciptaan persis eta. Ieu facilitated ku rupa percobaan: naon salah bisa ngomong, tapi kumaha robah téh ukur molekul, bari laju jeung atom tina zat henteu lumangsung pancen nanaon anu teu bisa dipedar saukur kimia. Struktur atom karbonna, contona, tetep lengkep unchanged malah di nagara alotrop béda.

Pondokna, keur lila, aya pancen euweuh data eksperimen anu sahenteuna henteu langsung dikonfirmasi sangkaan sababaraha élmuwan anu aya sababaraha partikel leuwih fundamental. Ngan dina abad ka-19 (teu saeutik berkat pangalaman tina Curies) eta ieu nembongkeun yen dina kaayaan nu tangtu ti atom tina hiji unsur bisa robah kana lianna. pamanggihan ieu wangun dasar gagasan modern ngeunaan dunya sabudeureun urang.

Kismis na puddings

Dina 1897, George. Thomson, Inggris fisikawan, éta ieu kapanggih yén dina atom sagala aya jumlah nu tangtu partikel nu muatanana négatif, anu anjeunna oge disebut "éléktron". Geus aya 1904, élmuwan nu dijieun model atom kahiji, anu geus leuwih dipikawanoh dina designation "plum pudding". Ngaranna geus rada akurat ngagambarkeun panggih. Dumasar Téori Thomson ngeunaan atom dina kimia - eta mangrupakeun "wadah" kalawan kasebar saragam therein muatan na éléktron.

Catet yén modél ieu dina sirkulasi malah dina abad ka-20. Engké tétéla yén ieu pancén salah. Masih, ieu teh usaha sadar pangheulana manusa (jeung dina dasar ilmiah) nyieun deui nu mikrokosmos sakurilingna, maturan modél atom, rada basajan tur jelas.

percobaan Curie

Hal ieu dipercaya yén pasangan, Piér jeung Mariya Kyuri neundeun pondasi pikeun fisika atom. Tangtu, sumbangan lalaki ieu tina genius, kanyataanna berkurban kaséhatan sarta hirupna, teu bisa underestimated, tapi pangalaman maranéhanana éta jauh leuwih fundamental. Ampir sakaligus kalawan Rutherford aranjeunna dibuktikeun atom anu - leuwih kompléks jeung struktur hétérogén. Fenomena radioaktivitas nu aranjeunna digali, éta ngeunaan eta na ngobrol.

Dina awal taun 1898, Maria diterbitkeun artikel munggaran devoted ka radiasi. Moal lami deui Mary jeung Per Kyuri geus ditémbongkeun nu campuran sanyawa klorinasi of uranium jeung radium nu dimimitian ka muncul zat séjén, ayana nu anjeunna doubted kimia resmi. Struktur hiji atom saprak geus dimimitian ngajajah di earnest.

pendekatan "planet"

Tungtungna Rutherford mutuskeun nyieun heavy metal atom bombardment α-partikel (lengkep ionized hélium). Hiji ilmuwan sakali ngusulkeun yén éléktron lampu teu bisa ngarobah lintasan gerak partikel. Sasuai, dispersi nu bisa ngabalukarkeun ngan sababaraha komponén heavier nu bisa jadi ngandung dina inti atom. Geuwat kami dicatet yén Rutherford aslina teu ngaku robahna "pudding" teori. Modél ieu atom dianggap impeccable.

Kituna hasil nu ampir kabéh partikel tanpa masalah dialirkeun kana lapisan ipis pérak, teu reuwas. Nu bakal ngan eta pas janten jelas nu sababaraha atom hélium anu deflected ngan 30 °. Teu naon ngomong dina wayah éta kimia. Komposisi nurutkeun Thomson atom dianggap sebaran seragam tina éléktron. Tapi ieu téh jelas sabalikna kana fenomena katalungtik.

Éta pisan jarang, tapi sababaraha partikel flew di hiji sudut, sanajan 180 °. Rutherford éta dina perplexity deepest. Barina ogé, éta sharply saluyu teh "pudding", hiji muatan nu sakuduna dituju janten (nurutkeun téori Thomson) disebarkeun merata. Akibatna, éta situs muatan henteu rata nu bisa ngusir hélium ionized, éta bolos.

conclusions Naon datangna Rutherford?

kaayaan ieu ditanya élmuwan mikir yén atom téh lolobana kosong sarta hijina pusat museurkeun sababaraha pangajaran ku muatan positif - kernel anu. Tur aya model planet atom, nu postulates di handap:

• Salaku urang geus ngomong, eta aya di bagéan puseur dina inti, jeung volume na (relatif ka ukuran atom sorangan) nyaéta negligible.
• Ampir sakabéh massa atom, kitu ogé sagala muatan positif anu kapanggih dina intina.
• Éléktron revolve sabudeureun eta. Kadé Jumlah maranéhanana nyaéta sarua jeung muatan positif.

téori paradoxes

Kabéh bakal jadi alus, tapi model atom teu ngajelaskeun resilience maranéhna luar biasa. Eta kudu inget yén éléktron mindahkeun di orbit kalayan akselerasi hébat. Ku sakabeh hukum éléktrodinamika hiji obyék ngaliwatan waktu, kudu leungit muatan na. Lamun kami tumut kana akun postulates of Newton sarta Maxwell, éléktron sacara umum kedah crumble kana inti, kawas hujan es dina taneuh.

Tangtu, moal hal saperti ieu lumangsung kanyataanana. Sagala atom teu ngan rada tahan, tapi meureun aya waktos rada taya, wherein euweuh radiasi moal dileungitkeun. sajalan ieu dipedar ku kanyataan yén mun microworld urang nyobian panawaran hukum anu sah ngan di hormat mékanika klasik. Aranjeunna tétéla atom skala fenomena henteu lumaku dina sagala. Sarta alatan struktur atom (Kimia, Kelas 11) pangarang buku ajar coba terangkeun saloba mungkin istilah basajan.

doktrin Bohr urang

Denmark fisikawan Niels Bohr geus kabuktian yen di mikrokosmos teu bisa matuh kana hukum sarua, dibekelan ngeunaan mana anu valid pikeun objék makroskopis. Ieu gagasan na yén mikrokosmos tina "dipandu" solely ku hukum kuantum. Tangtu, lajeng aya euweuh téori kuantum sorangan, tapi Bor sabenerna dimimitian karuhun nya, keu pikiran maranéhanana dina bentuk tilu postulates yén "disimpen" atom, éta bakal inevitably ditelasan, upami anjeunna "cicing" nurutkeun téori Rutherford urang. Hal ieu téori ieu Dane éta dasar sakabéh mékanika kuantum.

postulates Bohr urang

• Kahiji tina ieu berbunyi sagala sistem atom tiasa ngan di nagara atom husus, sarta pikeun tiap sahijina nilai ciri tangtu énergi (E). Lamun kaayaan cicing atom (sepi), lajeng emit eta teu tiasa.
• The dalil kadua nyebutkeun yén émisi énergi lampu lumangsung ngan bisi transisi ti kaayaan kalawan leuwih énérgi dina leuwih sedeng. Sasuai, énergi dileupaskeun sarua jeung bédana tina nilai antara dua nagara cicing.

Modél Niels Bohr atom

élmuwan ngusulkeun dina taun 1913 ku téori semiclassical. Éta noteworthy nu di pondasi na anjeunna diteundeun modél planet of Rutherford, anu teu lila saméméh anjeunna digambarkeun atom zat. Urang geus ngomong yén itungan mékanika klasik Rutherford sabalikna: dina dasar eta, ieu dianggap yen kalawan waktu éléktron éta pasti tumiba dina beungeut atom.

Dina raraga "meunang sabudeureun" kontradiksi ieu, élmuwan geus ngawanohkeun pangakuan husus. panggih na perenahna di kanyataan yén radiate énergi (anu ieu sakuduna dituju ngakibatkeun downfall maranéhna), éléktron ukur bisa gerak dina sagala orbit nu tangtu. Lamun pindah jadi trajectories maranéhna séjén atom kimiawi dugaan tetep dina kaayaan pasif. Numutkeun téori Bohr urang, orbit sapertos anu maranéhanana gerakan titik kuantitatif nu éta sarua jeung konstanta Planck.

Téori kuantum struktur atom

Salaku geus kami ngomong, nepi ka tanggal, dina kursus téori kuantum struktur atom. Kimia taun panganyarna dipandu solely ku dirina. Hal ieu dumasar kana opat axioms fundamental.

1. Kahiji, dualitas (corpuscular-gelombang alam) tina éléktron sorangan. Kantun nempatkeun, partikel anu behaves na kumaha objek bahan (corpuscle a), sarta salaku gelombang. Salaku partikel nu boga muatan jeung Jisim husus. Kamampuh éléktron kana difraksi di umum kalawan gelombang klasik. panjang ieu sarua gelombang (λ) jeung laju partikel (v) bisa jadi numbu ka silih ku husus de Broglie hubungan: λ = h / mv. Salaku bisa anjeun nebak, m - massa éléktron.

2. koordinat na velocities partikel mun ngukur jeung precision mutlak kacida teu mungkin. Beuki akurat ditangtukeun koordinat, anu gede dina kateupastian dina laju. Salaku kitu, sabalikna. fenomena ieu disebut Heisenberg kateupastian, nu bisa ditembongkeun ku hubungan handap: Δx ∙ m ∙ Δv> z / 2. Delta X (Δh) dikedalkeun koordinat posisi kateupastian dina rohangan. Sasuai, délta V (Δv) ngawakilan kasalahan speed.

3. Bertentangan ka sadaya kapercayaan saméméhna populér, éléktron teu nembus hiji orbit diartikeun mastikeun sakumaha karéta dina rel. Tiori kuantum nyebutkeun yen hiji éléktron tiasa di mana wae titik dina spasi, tapi kamungkinan ieu béda pikeun unggal ruas.

Yén bagian tina spasi langsung sabudeureun inti atom nu kamungkinan ieu maximal, disebut orbital. Struktur kimia modern tina cangkang éléktron atom studi ti titik ieu pintonan. Tangtu, sakola anu diajarkeun sebaran bener tina éléktron ngaliwatan tingkat, tapi, paling dipikaresep, dina kanyataanana, aranjeunna beda rada béda.

4. core The ngawengku hiji atom ku nukleon (proton jeung neutron). Jumlah serial sahiji unsur dina tabel periodik nunjukkeun jumlah proton na inti na, sarta jumlah proton jeung neutron sarua jeung massa atom. Di dieu téh kumaha carana ngajelaskeun struktur kimia atom inti kiwari.

Pendiri mékanika kuantum

Catetan dina élmuwan anu dijadikeun sumbangan greatest kana ngembangkeun sektor penting ieu: nu fisikawan Perancis Louis de Broglie, Heisenberg Jerman, Austria, Schrödinger, nu Englishman Dirac. Sakabéh jalma kasebut engké dileler Hadiah Nobel.

Sajauh di rencana ieu indit kimia? Struktur kimia atom, lolobana jalma taun ieu dianggap cukup basajan: loba ukur taun 1947 tungtungna dipikawanoh realitas ayana partikel éleméntér.

sababaraha conclusions

Sacara umum, lamun anjeun nyieun téori kuantum éta henteu tanpa matematikawan, sakumaha sakabéh prosés ieu bisa diitung wungkul kalawan ngagunakeun itungan kompléks. Tapi kasusah utama teu titik. Prosés nu digambarkeun ku tiori ieu, aya teu ukur keur itungan kami, dina spite sagala téhnologi ilmiah modern, tapi ogé imajinasi.

Taya lalaki, sanajan sababaraha moal bisa ngabayangkeun proses dina mikrokosmos, sabab teu resep sagala fenomena nu urang nitenan dina makrokosmos. Ngan pikir: nu pamanggihan panganyarna masihan alesan ka nganggap yen quark, neutrinos sarta partikel fundaméntal sejenna aya dina salapan-dimension (!). Salaku jalma nu hirup di hiji rohangan tilu diménsi, bisa malah kurang ngajelaskeun kabiasaan maranéhna?

Di momen, urang ukur bisa ngandelkeun math jeung kakawasaan komputer modern, anu, sugan, bakal dipaké pikeun simulasi mikro-dunya. Nyata mantuan jeung kimia: atom struktur bakal pasti jadi dirévisi, sanggeus nembe élmuwan bisa dipake dina widang ieu, dilaporkeun kapanggihna hiji tipe anyar tina beungkeut kimia.

Konsep modérn struktur atom

Lamun taliti maca sakabéh di luhur, Anjeun meureun dirina bakal tiasa ngomong naon dinten ieu gambar ngeunaan struktur atom jirim. Tapi urang bakal ngajelaskeun: eta anu rada dirobah téori Rutherford, supplemented ku prinsip invaluable of Niels Bohr. Kantun nempatkeun, dinten eta dianggap yén éléktron mindahkeun dina kacau, jalur kabur sabudeureun inti, nu diwangun ku neutron jeung proton. Yén bagian tina spasi sabudeureun éta, nu éléktron téh paling dipikaresep lumangsungna disebut orbital.

Bari teu mungkin ngomong persis kumaha baris ngarobah pamahaman kami ngeunaan struktur atom dina mangsa nu bakal datang. Saban poé, élmuwan anu dipake dina penetrasi ka mysteries of mikrokosmos kana: nu LHC (ageung Hadron Collider), Hadiah Nobel widang fisika - kabeh ieu hasil data survéy.

Tapi sanajan ayeuna urang teu tiasa ngabayangkeun na gambar dumasar kumaha masih nyumputkeun atom. Ieu jelas wungkul yén atom sorangan dina skala mikrokosmos nu - wangunan apartemen badag, nu urang nalungtik iwal lanté kahiji, sarta malah lajeng teu lengkep. Ampir unggal taun aya laporan ngeunaan kamungkinan lawang beuki loba partikel éleméntér anyar. Nalika prosés pangajaran atom bakal ditumpes rengse, moal migawe pikeun ngaduga hiji dinten.

Suffice eta disebutkeun yen conceptions urang di antarana mimiti ngarobah ukur taun 1947 nalika nu disebut V-partikel anu kapanggih. Saacanna ieu, urang ngan rada deepened téori on nu abad ka-19 ieu dumasar kimia. Struktur Atom nu - a ngarengsekeun teka matak nu nempatan benak pangalusna umat manusa.