Ինքնորոշման ատոմների եւ մոլեկուլների. Սահմանում է Ատոմ մինչեւ 1932 թ.

Սկսած հնագույն ժամանակաշրջանի կեսին 18-րդ դարում, գիտության մեջ գերիշխում էր այն բանի, որ ատոմը մի մասնիկը հարցում, որ չի կարելի բաժանված: Անգլերեն գիտնական եւ բնագետ, եւ Դ. Դալտոն է տվել սահմանմանը Ատոմ որպես ամենափոքր մի մաս քիմիական տարր. MV Լոմոնոսովի իր ատոմային եւ մոլեկուլային վարդապետության կարողացավ տալ սահմանման Ատոմ եւ մոլեկուլ: Նա համոզված էր, որ մոլեկուլ, որը նա անվանել է «կորպուսկուլներից», կազմված է «տարրերից», - ատոմների - եւ գտնվում են անընդհատ շարժման.

Դ I. Մենդելեեւ հավատում է, որ այս ստորաբաժանման նյութեր, որոնք կազմում են նյութական աշխարհը, պահպանում է իր բոլոր հատկությունները, միայն այն դեպքում, եթե դա ենթակա չէ բաժանման: Այս հոդվածում մենք սահմանել որեւէ օբյեկտ որպես միկրոկոսմոս ատոմի, եւ ուսումնասիրել է իր հատկությունները.

Նախապատմություն տեսության ատոմային կառուցվածքի

19-րդ դարում, այն լայնորեն ճանաչված է որպես հայտարարության վերաբերյալ անբաժանելիություն Ատոմ. Շատ գիտնականներ հավատում, որ մասնիկները մեկ քիմիական տարր ցանկացած պարագայում չի կարող փոխակերպվում ատոմների այլ տարրերի. Այդ գաղափարները էին հիմքը, որի վրա էր հիմնված սահմանմանը, ատոմի մինչեւ 1932 թ.: Իսկ վերջին 19-րդ դարում գիտության մեջ կատարվել են հիմնարար բացահայտումներ, որ փոխել է այս տեսակետը: Առաջին հերթին, 1897 թ-ին բրիտանացի ֆիզիկոս J. J. Թոմսոնը հայտնաբերել էին էլեկտրոն: Այս փաստը հիմնովին փոխվել գիտնականների պատկերացումները անբաժանելի մաս քիմիական տարր.

Թե ինչպես կարելի է ապացուցել, որ ատոմային բարդ կառուցվածքի

Նույնիսկ նախքան հայտնաբերելու էլեկտրոնի , գիտնականները միաձայն համաձայնվում են, որ ատոմների չունեն մեղադրանքը: Այնուհետեւ, այն էր, որ էլեկտրոնները են հեշտությամբ առանձնանում է ցանկացած ցանկալի քիմիական տարր. Նրանք կարող են լինել մի կրակի, նրանք կրող էլեկտրական հոսանքի, նրանք ազատ արձակել նյութեր, ժամանակ x-ray ճառագայթման.

Բայց եթե էլեկտրոնները մաս են կազմում բոլորը `առանց բացառության, եւ բացասական լիցքավորված ատոմների, այսպիսով, Ատոմում կան որոշ մասնիկներ, որոնք համոզված են, որ դրական լիցք, այլապես ատոմների չէր լինի էլեկտրական չեզոք: Օգնել բացատրել կառուցվածքը Ատոմ օգնել է ֆիզիկական երեւույթը ռադիոակտիվության: Այն տվեց ճիշտ սահմանմանը ատոմի ֆիզիկայի, եւ ապա քիմիա:

Անտեսանելի ճառագայթների

Ֆրանսիայի ֆիզիկոս Ա. Բեքերել առաջինն է նկարագրել երեւույթը արտանետումների ատոմների որոշ քիմիական տարրեր, տեսողական անտեսանելի ճառագայթների. Նրանք ionize է օդային փոխանցում է կատարում միջոցով նյութական, պատճառելով blackening լուսանկարչական սալերի. Ավելի ուշ, ապա Curies ու Rutherford պարզել է, որ ռադիոակտիվ նյութերի վերածվում են ատոմների այլ քիմիական տարրերի (ինչպիսիք են ուրանի neptunium):

Ռադիոակտիվ ճառագայթում է nonuniform է կազմը: ալֆա մասնիկների, բետա մասնիկների, գամմա ճառագայթների. Այսպիսով, երեւույթը ռադիոակտիվության ապացուցեց, որ պարբերական աղյուսակի տարրերից մասնիկների ունեն բարդ կառուցվածք: Այս փաստը առաջացրել, որ կատարված փոփոխությունները սահմանման Ատոմ. Ինչ է մասնիկների ատոմը, տրվում է Rutherford ձեռք բերել նոր գիտական փաստերը. The պատասխանն այս հարցին էր առաջարկվել գիտնական միջուկային մոդելը Ատոմ, ըստ որի շուրջ դրական լիցքավորված կորիզ էլեկտրոնները շարժվել.

Հակասություններ Rutherford մոդելը

Տեսությունը գիտնականի, չնայած իր ականավոր բնույթի, չի կարող օբյեկտիվորեն սահմանել ատոմ. Նրա եզրակացությունները հակասում են հիմնարար օրենքների թերմոդինամիկայի, ըստ որի, բոլոր էլեկտրոնների orbiting միջուկներ կորցնում են իրենց էներգիան եւ, քանի որ դա կարող է լինել, վաղ թե ուշ ստիպված է ընկնում նրա վրա: Ատոմ այս դեպքում ոչնչացվել. Սա, ըստ էության, այդպես չէ, քանի որ քիմիական եւ մասնիկները, որոնցից դրանք պատրաստված, գոյություն ունեն բնության համար երկար ժամանակ. Inexplicably ատոմ նման վճռականություն հիման վրա տեսության Rutherford, ինչպես նաեւ երեւույթի, որը տեղի է ունենում, երբ անցնում տաք պարզ է նյութեր միջոցով դիֆրակցիոն վանդակ: Այն բանից հետո, ատոմի սպեկտրի ձեւավորված միեւնույն ժամանակ, պետք է գծային ձեւավորել. Այս հակասում է Rutherford մոդելի ատոմի, ըստ որի սպեկտրը պետք է լինի շարունակական: Ըստ հասկացությունների քվանտային մեխանիկայի, էլեկտրոնները ներկա է կորիզ չեն բնութագրվում են որպես կետ օբյեկտների, ինչպես նաեւ ունենալ ձեւը էլեկտրոնային ամպի.

Մասը իր խտության որոշակի locus տարածության շուրջ կորիզ, եւ համարվում է, որ գտնվելու վայրը մասնիկի տվյալ պահին: Բացի այդ, այն էր, որ ատոմը, էլեկտրոնները կազմակերպվում են շերտերի: Թիվն շերտերի կարող է որոշվել իմանալով թիվը ժամանակաշրջանում, որի ընթացքում տարր է պարբերական Դ I. Mendeleeva համակարգի. Օրինակ, ֆոսֆոր ատոմի 15 էլեկտրոնները եւ ունի երեք էներգետիկ մակարդակներում. Այդ ցուցանիշը, որը որոշում շարք էներգետիկ մակարդակների կոչվում սկզբունքային քվանտային թիվն:

Այն հիմնադրվել փորձնականորեն որ էներգետիկ մակարդակը էլեկտրոնների, որը գտնվում է ամենամոտն է հիմքում, ունեն ամենացածր էներգիան. Յուրաքանչյուր էներգիայի վահանակ, որը բաժանվում է ենթամակարդակների, եւ նրանք, իրենց հերթին, վրա orbitals: Էլեկտրոնները գտնվում են տարբեր orbitals ունեն նույն ձեւով ամպեր (ներ, p, դ, զ):

Ելնելով վերոգրյալից, հետեւում է, որ ձեւը էլեկտրոնների ամպի չի կարող լինել կամայական: Այն խստորեն որոշվում է ըստ ուղեծրային քվանտային թվի: Մենք ավելացնել նաեւ, որ պետությունը էլեկտրոնի է մասնիկներով նաեւ որոշվում է երկու արժեքներով մագնիսական եւ սպինային քվանտային համարները: Առաջինը հիմնված է Շրեդինգերի հավասարման եւ բնութագրում է տարածական կողմնորոշումը էլեկտրոնների ամպի վրա հիման վրա երեք dimensionality մեր աշխարհում. Երկրորդ ցուցանիշը - թիվն պատասխանը ուղարկված չէ դրա վրա որոշել էլեկտրոնի ռոտացիա շուրջ իր առանցքի կամ ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ

Հայտնաբերելու նեյտրոնին

Աշխատանքի միջոցով Դ Չադվիկի անցկացրել նրանց 1932-ին, այն տրվել է նոր սահմանում ատոմ քիմիայի եւ ֆիզիկայի: Իրենց գիտական փորձերի նա ապացուցեց, որ ի հերձում տեղի է ունենում polonium ճառագայթման առաջացած մասնիկների չունեցող մեղադրանքը, զանգվածը 1.008665. Նոր տարրական մասնիկների ճանաչվել է նեյտրոնային: Նրա հայտնաբերման եւ ուսումնասիրությունը նրա հատկությունների թույլատրվում է խորհրդային գիտնականները Վ gapon եւ Ivanenko ստեղծել նոր տեսությունը կառուցվածքի ատոմային միջուկի, որը պարունակում պրոտոններ եւ նեյտրոններ:

Ըստ նոր տեսության, որոշելու նյութ ունեցել հետեւյալը ատոմ ձեւավորել կառուցվածքային ստորաբաժանում է քիմիական տարր, որը բաղկացած է հիմնական պարունակում է պրոտոնների, նեյտրոնների եւ էլեկտրոնների շարժական դրա շուրջ: Թիվն դրական մասնիկների միջուկի միշտ հավասար է դասական համարը քիմիական տարր է պարբերական համակարգում:

Ավելի ուշ պրոֆեսոր Zhdanov է իր փորձերի հաստատել է, որ ազդեցության տակ ծանր տիեզերական ճառագայթման, ատոմային միջուկների բաժանվում են պրոտոնների եւ նեյտրոնների. Բացի այդ, այն արդեն ապացուցել է, որ այն ուժերը, որոնք տնօրինում են այդ տարրական մասնիկները կորիզ, դա չափազանց էներգատար. Նրանք հանդես են գալիս շատ կարճ հեռավորությունների (կարգի 10 ^-23 սմ), որը կոչվում է միջուկային: Ինչպես նշվեց, ըստ Լոմոնոսովի կարողացավ տալ սահմանման Ատոմ եւ մոլեկուլ հիման վրա գիտական փաստերի իրեն հայտնի:

Ներկայումս ճանաչվել է հաշվի առնել հետեւյալ մոդելը: ատոմ բաղկացած է կորիզ եւ էլեկտրոնների շարժվող դրա շուրջ մի խիստ սահմանված ուղիներով - orbitals. Էլեկտրոնները միեւնույն ժամանակ ցուցադրել հատկությունների երկու մասնիկների եւ ալիքների, այսինքն, ունեն երկակի բնույթ: Միջուկն է Ատոմ կենտրոնացրել գրեթե բոլոր իր զանգվածը: Այն բաղկացած է պրոտոնների եւ նեյտրոնների հետ կապված միջուկային ուժերի հետ:

Անկախ նրանից, թե դա հնարավոր է կշռել ատոմ

Ստացվում է, որ յուրաքանչյուր ատոմ ունի զանգված: Օրինակ, դա Ջրածին 1,67h10 ^-24 նույնիսկ դժվար է պատկերացնել, թե որքան փոքր է այս արժեքը: Գտնել ծանրությունը օբյեկտի, չեն օգտագործել կշեռքներ, եւ oscillator, որը ածխածնի nanotube: Է հաշվարկել քաշը Ատոմ եւ մոլեկուլի ավելի հարմար քանակի հարաբերական քաշը: Այն ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է քաշը մի մոլեկուլ կամ Ատոմ ավելի քան 1/12 ածխածնի ատոմի, ինչը 1,66h10 ^-27 կգ: Հարաբերական ատոմային զանգվածները տրվում են պարբերական աղյուսակի քիմիական տարրերի, եւ նրանք չունեն ուղղություններ:

Գիտնականները շատ լավ տեղյակ են, որ ատոմային քաշը քիմիական տարր - միջին զանգվածը թիվը իզոտոպների: Պարզվում է, բնության մեկ միավորի քիմիական տարր կարող են ունենալ տարբեր զանգվածների: Այսպիսով մեղադրանքները միջուկների նման կառուցվածքային մասնիկի նույնը.

Գիտնականները գտել են, որ իզոտոպները տարբերվում է մի շարք նեյտրոնների միջուկի եւ միջուկներ գանձել դրանք նույնական. Օրինակ, մի քլորի Ատոմ, զանգված ունեցող 35 պարունակվող 18 եւ նեյտրոնների 17 պրոտոններ, եւ մի զանգվածի 37 - 20 պրոտոնների եւ 17 նեյտրոնները: Շատ քիմիական տարրերն են խառնուրդներ իզոտոպների: Օրինակ, պարզ նյութերի, ինչպիսիք են կալիումի, արգոն, թթվածնի պարունակվող իր կազմում ատոմների ներկայացնող 3 տարբեր իզոտոպը:

Վճռականությունը ատոմականություն

Այն ունի մի քանի մեկնաբանությունների. Մտածեք, թե ինչ է նշանակում այս ժամկետի քիմիայի. Եթե ատոմների քիմիական տարր կարող գոնե մի պահ գոյություն ունեն մեկուսացման մեջ, չի հակված է ձեւավորել ավելի բարդ մասնիկներ `մոլեկուլներ, ապա մենք ասում ենք, որ նման նյութերի ունեն ատոմային կառույց: Օրինակ, բազմափուլային քլորացում արձագանքը մեթանի: Այն լայնորեն օգտագործվում է օրգանական սինթետիկ քիմիայի համար խոշոր halogen ածանցյալների `դիքլորմեթան, ածխածնի tetrachloride: Այն պառակտում քլորի մոլեկուլները ատոմների ունեցող բարձր reactivity: Նրանք ոչնչացնել Sigma պարտատոմսեր է մեթան մոլեկուլ, որը տրամադրում է շղթայի փոխարինող արձագանքը.

Մեկ այլ օրինակ է քիմիական գործընթացի ունեցող մեծ նշանակություն է ոլորտի օգտագործումը hydrogen մասին պերօքսիդ որպես ախտահանիչ եւ bleaching գործակալ. Ինքնորոշման ատոմային թթվածնի որպես հերձում արտադրանքի hydrogen մասին պերօքսիդ տեղի է ունենում երկու կենդանի բջիջների (ըստ ֆերմենտի կատալազա), եւ լաբորատորիայում: Ատոմային թթվածին որակապես որոշվում է նրա բարձր հակաօքսիդանտների եւ նրանց հնարավորություն է ոչնչացնել ախտածին գործակալներին: Բակտերիաների, fungi եւ նրանց spores.

Թե ինչպես է միջուկային ծրար

Մենք նախկինում պարզել են, որ կառուցվածքային միավոր է քիմիական տարր ունի բարդ կառուցվածք: Շուրջ դրական լիցքավորված կորիզ մասնիկների խորհել բացասական էլեկտրոնները: Նոբելյան մրցանակի Niels Bohr, հիմնված քվանտային տեսության լույսի, ստեղծված ուսմունք, որի բնութագրում եւ նույնականացման ատոմների հետեւյալն են `էլեկտրոնները շարժվում շուրջ կորիզ միայն որոշակի ֆիքսված ուղիների այս դեպքում չեն ճառագայթում էներգիա: Bohr, գիտնականները ցույց են տվել, որ մասնիկների MicroWorld, որոնք ներառում են ատոմների եւ մոլեկուլների չեն ենթարկվել օրենքները վավերական խոշոր մարմինների օբյեկտների macrocosm:

Կառուցվածքը էլեկտրոնային թաղանթները մասնիկների ուսումնասիրվել է փաստաթղթերի մասին քվանտային ֆիզիկայի գիտնականներ, ինչպիսիք են Hund, Պաուլիի Klechkovskii. Քանի որ հայտնի է դարձել, որ էլեկտրոնները դարձնել պտտվող միջնորդությունը շուրջ կորիզ չէ քաոսային, բայց որոշ ֆիքսված ուղիների. Պաուլին պարզել են, որ կատարվել է մեկ էներգետիկ մակարդակի յուրաքանչյուրն իր orbitals s, p, D, F-ի էլեկտրոնային բջիջների կարող է լինել ոչ ավելի, քան երկու բացասաբար լիցքավորված մասնիկները հակառակ պտտվող արժեքի + ½ եւ - ½:

Hund իշխանության բացատրեց, թե ինչպես պետք է լրացնել էլեկտրոնային orbitals հետ նույն էներգետիկ մակարդակով.

Aufbau սկզբունքը, ինչպես նաեւ կոչ է արել իշխանությունը n + լ, բացատրել, թե ինչպես է լցված orbitals multielectron ատոմների (տարրեր 5, 6, 7 ցիկլեր): Բոլոր վերը նշված օրինաչափություններից ծառայել է որպես տեսական հիմքի քիմիական տարրերի կողմից ստեղծված Dmitriem Mendeleevym:

օքսիդացում աստիճանը

Դա հիմնարար հասկացություն քիմիայի եւ նկարագրում վիճակը ատոմի է մոլեկուլ: Որ ժամանակակից սահմանումը աստիճանի օքսիդացման ատոմների հետեւյալն է, որ վճարը պայմանավորված ատոմների մոլեկուլ, որը հաշվարկվում է հասկացությունների, որ մի մոլեկուլ ունի միայն ionic կազմը:

Օքսիդացում կարող է արտահայտվել ամբողջ թիվ կամ կոտորակային շարք, դրական, բացասական կամ զրո արժեքներին: Մասում ատոմների քիմիական տարրերի ունեն մի քանի օքսիդացում պետություններ: Օրինակ, ազոտի է -3, -2, 0, +1, +2, +3, +4, +5. Սակայն նման տարր, ինչպես, օրինակ, Ֆտոր, իր բոլոր միացությունների ունի միայն մեկ օքսիդացում պետություն հավասար է (-1): Եթե այն ներկայացվում է մի պարզ նյութ, իր օքսիդացում վիճակը զրոյի: Այս քիմիական քանակները հարմար է օգտագործելու համար դասակարգման նյութերի եւ նկարագրել իրենց սեփականությունը: Շատ դեպքերում, օքսիդացում աստիճանը քիմիայի օգտագործվում է ստեղծելու հավասարումների Redox ռեակցիաներ:

Հատկությունների ատոմների

Շնորհիվ հայտնագործություններից քվանտային ֆիզիկայի, ժամանակակից սահմանման ատոմի, որը հիմնված է տեսության Ivanenko եւ gapon E, որոնք լրացվել է հետեւյալ գիտական փաստերի վրա: Կառուցվածքը ատոմային միջուկի չի փոխվել ընթացքում քիմիական ռեակցիաների: Փոփոխությունն ազդում է միայն ստացիոնար էլեկտրոնային orbitals: Նրանց կառուցվածքը կարող է պայմանավորված լինել բազմաթիվ ֆիզիկական եւ քիմիական հատկությունների նյութերի. Եթե էլեկտրոն թողնում ստացիոնար ուղեծիր եւ բխում է ուղեծրային հետ բարձր էներգիայի այդպիսի Ատոմ կոչվում հուզված.

Հարկ է նշել, որ էլեկտրոնները չեն կարող լինել երկար ժամանակ է, այդ ոչ-հիմնական orbitals. Վերադառնալով իր ստացիոնար ուղեծիր, էլեկտրոնի emits քվանտային էներգիայի. Ուսումնասիրությունը նման բնութագրերի կառուցվածքային ստորաբաժանումների քիմիական տարրերի, ինչպիսիք են էլեկտրոն մերձավորություն, electronegativity, իոնացման էներգետիկայի, թույլ է տվել գիտնականներին ոչ միայն սահմանել ատոմ որպես էական մասնիկների միկրոկոսմոս, այլեւ թույլ տվեց նրանց բացատրել կարողությունը ատոմների ձեւավորելու կայուն եւ եռանդուն ավելի բարենպաստ մոլեկուլյար վիճակի հարցում, հնարավոր հետեւանքը ստեղծելով ցանկացած տեսակի կայուն քիմիական պարտատոմսերի `իոնային, covalent-բեւեռային եւ apolar, դոնոր-ընդունող (որպես covalent bonding տեսակների) եւ m etallicheskoy: Վերջինս որոշում է կարեւորագույն ֆիզիկական եւ քիմիական հատկությունները մետաղների.

Այն հիմնադրվել փորձնականորեն որ չափը Ատոմ կարող է տարբեր լինել: Բոլորը կախված կլինի մոլեկուլ, որտեղ այն ընդգրկված: Միջոցով X-ray դիֆրակցիոն վերլուծությունը կարող հաշվարկել հեռավորությունը միջեւ ատոմների քիմիական բաղադրություն, ինչպես նաեւ ծանոթանալ շառավղով կառուցվածքային տարր միավոր: Սեփականության նախշերով փոփոխության radii է ատոմների պարունակվող ընկած ժամանակահատվածում կամ խմբի քիմիական տարրերի, դա հնարավոր է կանխատեսել իրենց ֆիզիկական եւ քիմիական հատկությունները: Օրինակ, ժամանակաշրջաններում աճող ատոմային կորիզ գանձել իրենց շառավիղ նվազում ( «սեղմում ատոմ»), եւ, հետեւաբար, թուլացնել մետաղական հատկությունների միացությունների, եւ մետաղական amplified.

Այսպիսով, գիտելիքները կառուցվածքի atom կարող է ճշգրիտ որոշել, թե ֆիզիկական եւ քիմիական հատկությունները բոլոր ներառված տարրերի պարբերական համակարգի տարրերի.