Atom va molekulalarning aniqlash. 1932 yilga qadar bir atom ta'rifi

18-asrning o'rtasiga qadimiy davrda boshlab, ilm-fan tushunchasining hukmron edi atom - bo'lingan mumkin emas materiya zarracha. Ingliz olimi va tabiatshunos va D. Dalton bir kimyoviy elementning eng kichik bir qismi sifatida atomi bir ta'rifini berdi. uning atom va molekulyar ta'limot MV Lomonosov atom va molekulalarini bir ta'rif berish mumkin edi. atomlar - - va doimiy harakatda bo'ladi, u "elementlar" iborat, u "tanachalariga" deb nomlangan molekula, deb ishonch hosil qildi.

D. I. Mendeleev moddiy dunyoni tashkil qilish, bu kichik birligi moddalar, bo'linish tobe emas faqat uning barcha xususiyatlarini saqlab qoladi, deb hisoblaydi. Ushbu maqolada, biz atomi bir mikrokozmozudur sifatida, bir ob'ekt aniqlash va uning xususiyatlarini o'rganish.

atom tuzilishi nazariyasi fon

19-asrda, u keng atomi bo'linmasligi to'g'risidagi bayonot sifatida e'tirof etiladi. Eng olimlar har qanday sharoitda bir kimyoviy elementning zarralar boshqa elementlar atomlari aylantirildi mumkin emas, deb hisoblaydi. Bu g'oyalar 1932 yilgacha bir atomning ta'rifi asoslangan edi qaysi asos bo'ldi. 19-asrning oxirida ilm-fan, bu ko'rinishi o'zgardi fundamental kashfiyotlar qilingan. Avvalo, 1897 yilda britaniyalik fizik J. J. Tomson elektronni kashf qilgan. Bu haqiqat tubdan kimyoviy elementning bo'linmas qismi haqida olimlarning fikrlarini o'zgaradi.

atom murakkab tuzilishi isbotlash uchun qanday

Hatto avval elektronlar kashf , olimlar bir ovozdan atomlar hech zaryad bor, deb rozilik bildirasiz. So'ngra, u elektronlar osonlik bilan har qanday kerakli kimyoviy element farq, deb topildi. Ular bir olov topish mumkin, ular elektr toki tashuvchilar, ular x-ray nurlanish paytida moddalar ozod.

elektronlar istisnosiz barcha qismi va manfiy zaryadlangan atomlar bor bo'lsa, shunday, bir atomi musbat zaryad bor ishonch hosil ba'zi zarralar aks holda atomlar elektrik neytral bo'lmaydi, bor. atom tuzilishini uchini yordam berish uchun radioaktivlik sifatida jismoniy hodisani yordam berdi. Bu to'g'ri fizika atomining ta'rifi, va keyin kimyo berdi.

ko'rinmas nurlar

Fransuz fizigi A. Becquerel ba'zi kimyoviy elementlar, ingl ko'rinmas nurlar atomlarning emissiyasi hodisani aniqlash uchun birinchi bo'ldi. Ular fotografik plitalari kararmasını sabab, moddiy orqali havo o'tib ionize. Keyinchalik, Curieleri va Rutherford radioaktiv moddalar (- Neptunium kabi uran kabi) boshqa kimyoviy elementlar atomlari aylanadi, deb topildi.

alfa zarralar, beta zarrachalar, gamma nurlari: Radioaktiv nurlanish tarkibi ham nonuniform hisoblanadi. Shunday qilib, radioaktivlik hodisasi elementlar zarralar davriy jadvalda bir murakkab tuzilishga ega ekanligini isbotladi. Bu haqiqat atomi tavsifiga o'zgarishlarni sabab bo'ldi. Nima zarralarning Ruterford tomonidan berilgan bir atom, yangi ilmiy faktlarni olingan? Bu savolning javobi ijobiy-zaryadlangan yadro elektronlar harakat atrofida qaysi muvofiq, atomning taklif olim atom modeli edi.

Ziddiyatlar Rutherford model

olim nazariyasi, uning mashhur belgi-da, xolisona atom aniqlash mumkin emas. U ertami, yoki keyinchalik unga tushib bo'lishi mumkin bo'lib, uning kashfiyotlari yadrolarini aylanuvchi elektronlar ularning barcha energiya yo'qotadi, unga muvofiq, asosiy termodinamik qonunlar zid edi. Bu holatda Atom vayron. Ular qilgan qaysi kimyoviy va zarralar, uzoq vaqt davomida tabiatda mavjud, chunki, bu, aslida bunday emas. Negadir, atom bunday aniqlash Ruterford nazariyasi, shuningdek, panjara bir sinishi orqali issiq oddiy moddalar o'tib qachon sodir hodisaga asoslangan. Shu bilan bir vaqtda hosil atom spektrlarning so'ng bir chiziqli shaklga ega. spektri kerak edi ko'ra qaysi atomning Rutherford model bilan zid, bu, uzluksiz bo'lishi uchun. Kvant mexanikasi tushunchalariga ko'ra, yadro mavjud elektronlar buluti shakliga ega, shuningdek nuqtasi ob'ektlar sifatida xarakterlanadi emas.

yadro atrofida fazoda ma'lum bir mavzu, uning zichligi eng va bir vaqtning o'zida bir zarralari Manzil hisoblanadi. Shuningdek, u atom, elektronlar qatlamlari ajratish, deb topildi. qatlamlari soni davrda sonini bilish bilan belgilanadi mumkin bo'lgan davriy D. I. Mendeleeva tizimida element. Misol uchun, fosfor atomi 15 elektronlar o'z ichiga olgan va uch energiya darajasi bor. energiya sathi sonini belgilaydi ko'rsatkich, bosh kvant soni deyiladi.

Bu yadro eng yaqin joylashgan elektronlar energiya darajasi, eng kam energiya ega ekanligini eksperimental tashkil etildi. Har bir energiya qobiq Orbital kuni esa, o'z navbatida, ular quyi darajada bo'linadi, va bo'ladi. turli aylanishlar da joylashgan elektronlar shu shakl bulutlarni bor (s, p, d, f).

Yuqoridagi asoslanib, elektron bulut shakli o'zboshimchalik bo'lishi mumkin emas, deb keladi. Bu qat'iy orbital muvofiq belgilanadi kvant soni. magnit va kvant sonlar Spin - Biz zaharli uchun elektronlar davlat ham ikki qadriyatlar bilan aniqlanadi, deb ham qo'shing. birinchi Schrödinger Tenglama asosida va dunyo uch o'lchamli asosida elektron bulut fazoviy yo'nalishini xarakterlaydi bo'ladi. Ikkinchi ko'rsatkich - unga Spin soni o'z o'qi yoki counter-soat yo'nalishi bo'ylab elektron aylanish aniqlash.

neytronlari kashfiyot

D. Chadwick ishi orqali 1932 yilda ularni bo'lib, u kimyo va fizika atomning yangi ta'rifini berildi. ularning ilmiy tajribalar yilda u bo'linish hech zaryad, massasi 1.008665 ega zarralar tufayli radyum nurlanish sodir isbotladi. Yangi elementar zarracha neytron deb topildi. Uning kashfiyot va uning xususiyatlari o'rganish Proton va neytronlarni o'z ichiga olgan, sovet olimlari V. Gapon va Ivanenko atom yadrosining tuzilishi yangi nazariyasini yaratish imkonini berdi.

Yangi nazariyasiga ko'ra, modda aniqlash quyidagi atom proton, neytron va uning atrofida harakatlanuvchi elektronlar o'z ichiga olgan yadro iborat, kimyoviy element tarkibiy bo'linmasi tashkil edi. yadrosida ijobiy zarrachalar soni doimo davriy tizimida kimyo elementning tartib raqamiga teng.

Keyinchalik uning tajribalarida professor Zhdanov qattiq kosmik nurlanish ta'siri ostida, atom yadrolari protonlar va neytronlarning bo'linadi tasdiqladi. Bundan tashqari, u yadro bu Boshlang'ich zarralar o'tkazish kuchlari, u juda energiya talab ekanini isbot qilingan. Ular (10 ^-23 sm tartibini) juda qisqa masofani, deb nomlangan atom ustida harakat. Yuqorida aytib o'tilganidek, MV tomonidan Lomonosov atomi bir ta'rifi va unga ma'lum ilmiy faktlar asosida molekulalar berishga muvaffaq bo'ldi.

Bugungi kunda tan quyidagi modelini ko'rib: atom yadrosi va uning qat'iy belgilangan yo'llar atrofida harakatlanuvchi elektronlardan iborat - Orbital. bir vaqtning o'zida elektronlar zarralar va to'lqinlar xususiyatlariga namoyish, ya'ni, bir dual tabiati bor. atomi deyarli barcha massasini jamlangan. Bu yadro kuchlari bilan bog'liq bo'lgan proton va neytrondan iborat.

Bu atom vaznga mumkin yoki yo'qligini

Har bir atom massasi bor ekan. Misol uchun, qanday qilib, kichik, bu qiymatini tasavvur qilish vodorod 1,67h10 ^-24 ham qiyin edi. ob'ekt og'irligi topish uchun, tarozi va bo'lib osilatör, ishlatmang karbon nanoparchalari. atom va molekulalar bilan yanada qulay miqdor og'irligini hisoblash nisbiy og'irligi hisoblanadi. Bu molekula yoki ko'proq 1,66h10 ^-27 kg uglerod atomi bo'lgan esa 1/12 qismini ortiq bir atomning necha marta og'irligini ko'rsatadi. Nisbiy atom massalar kimyoviy elementlarning davriy jadvalda berilgan, va ular hech qanday o'lchov ega.

izotoplar o'rtacha ommaviy soni - Olimlar bir kimyoviy elementning atom og'irligi, deb yaxshi bilishadi. Bu turli massasi bo'lishi mumkin bo'lgan kimyoviy elementning bir birlik tabiatda, paydo bo'ladi. Shu kabi tarkibiy zarrachaning yadrosi Shunday qilib ayblovlar.

Olimlar izotoplar yadrosida neytronlar soni har xil va yadrolar bir xil, ularni haq deb topdik. 20 proton va 17 neytrondan - Misol uchun, massasi 35 ega bo'lgan xlor atomi, 18 neytron va 17 ta proton va 37 bir massa bilan mavjud. Ko'pchilik kimyoviy elementlar izotoplar kanşımlandır. Misol uchun, bu kabi kaliy, Argo, 3 xil izotop ifodalovchi tarkibi atomlardan mavjud kislorod kabi oddiy moddalar.

valentlik aniqlash

Bu bir necha tafsirlari mavjud. Kimyo, bu muddat nimani o'ylab ko'ring. bir kimyoviy element atomlari kamida bir lahzaga izolyatsiya mavjud bo'lsa, ancha murakkab zarralar hosil moyil emas - molekulalarni, keyin biz bunday moddalar atom tuzilishga ega, deb aytish. Misol uchun, metan ko'p bosqichli xlorlash reaktsiya. Diklorometan, uglerod tetraklorür: Bu keng yirik, halojen lotin uchun organik sintetik kimyo ishlatiladi. U yuqori reaktivligini ega atomlari xlor molekulalarni bo'linadi. Ular bir zanjir almashtirish reaktsiyasini ta'minlash, metan molekulasi bilan Sigma rishtalarini halok.

bir dezinfeksiyalovchi va ağartıcı agenti sifatida vodorod peroksid foydalanishni - sanoatda katta ahamiyatga ega bo'lgan bir kimyoviy jarayon yana bir misol. vodorod peroksid bir bo'shliq mahsulot sifatida atom kislorod aniqlash (katalaza fermenti tomonidan), ham jonli hujayralarida uchraydi, va laboratoriya. Atom kislorod bakteriyalar, qo'ziqorin va ularning sporalarini: sifat jihatidan yuqori antioksidant xususiyatlari va patogen agentlari yo'q qilish, ularning qobiliyati bilan aniqlanadi.

Qanday yadroviy konvert

Biz ilgari bir kimyoviy element tarkibiy birligi bir murakkab tuzilishga ega, deb topdik. ijobiy-zaryadlangan yadro zarralari atrofida salbiy elektronlar aylanadi. elektronlar energiyasi emas, faqat, bu holda ma'lum belgilangan yo'llar yadro atrofida harakatlanuvchi: ta'rif va atomlarning identifikatsiya quyidagilardir bo'lib, yorug'lik kvant nazariyasi asosida Nobel mukofoti Niels Bohr, bir ta'lim yaratdi. koinot ob'ektlari - Bohr, olimlar atom va katta organlari uchun amal qonunlariga itoat bo'lmagan molekulalar MİKRODÜNYADA zarralar, deb ko'rsatdi.

zarrachalar elektron chig'anoqlari tuzilishi kabi hund, Pauli Klechkovskii sifatida kvant fizikasi olimlar haqida gazetalarda berilgan. Bu elektronlar qilish ma'lum bo'lganidan beri yadro atrofida aylanish harakati xaotik emas, balki ma'lum belgilangan yo'llar ustida. ½ - Pauli elektron hujayralardagi f uning Orbital s, p, d, har bir, bir yagona energiya darajasiga ichidagi qarama-qarshi Spin qiymati + ½ va ko'pi bilan ikki manfiy zaryadlangan zarralar bo'lishi mumkin, deb topildi.

Hund ning qoida shu energiya darajasiga ega bo'lgan elektron Orbital to'ldirish uchun qanday tushuntirdi.

Aufbau printsipi, shuningdek, to'ldirilgan Orbital (elementlar 5, 6, 7 ko'chadan) atomlarni multielectron qanday tushuntirish, n + l ustuvorligini chaqirdi. Yuqorida qonuniyatlar barcha Dmitriem Mendeleevym tomonidan yaratilgan kimyoviy elementlarning nazariy asos bo'lib xizmat qildi.

Oksidlanish darajasi

Bu kimyo asosiy tushuncha va molekulada bir atom holatini tasvirlaydi. quyidagicha atomlarning oksidlanish darajasi zamonaviy ta'rifi: zaryad bir molekula faqat ion tarkibi ega tushunchalar asosida hisoblangan molekulada, atom taqozo etmoqda.

Oksidlanish tamsayı yoki kasr soni bir ijobiy yoki salbiy nol qiymatlari bilan ifodalanishi mumkin. kimyoviy elementlarning eng atomlar bir necha Oksidlanish davlatlarni bor. Masalan, azot -3, -2, 0, +1, +2, +3, +4, +5 bo'ladi. Lekin uning birikmalari barcha flor kabi bir element, -1 ga teng, faqat bir Oksidlanish davlatni bor. Bu oddiy modda, nol uning oksidlanish holatini taqdim qilingan bo'lsa. qulay Bu kimyoviy miqdori moddalar tasnifi uchun foydalanish va ularning xususiyatlarini tasvirlab berish. ko'p hollarda, kimyo Oksidlanish darajasi tenglamalar redoks reaktsiyalarni tashkil etish ishlatiladi.

atomlarning xususiyatlari

Kvant fizika, quyidagi ilmiy dalillar orqali to'ldirilsin nazariyasi Ivanenko va Gapon E, asoslangan atomi, zamonaviy belgilash kashfiyotlari uchun rahmat. atom yadrosining tuzilishi, kimyoviy reaktsiyalar paytida o'zgartirib bo'lmaydi. o'zgarish faqat statsionar elektron Orbital ta'sir qiladi. Ularning tuzilishi moddalarning fizik va kimyoviy xususiyatlari, bir poda bilan bog'liq bo'lishi mumkin. elektron bir statsionar orbitasini tark va yuqori energiya kabi atomi bilan orbital uchun davom bo'lsa xursand deyiladi.

Bu elektronlar bu non-yadroli Orbital ustida uzoq vaqt bo'lishi mumkin emas ta'kidlash lozim. uning statsionar orbita qaytsak, elektron energiyasi kvant chiqaradi. Elektron aloqasi, Elektronegatiflik, İyonlaşma energiyasi kimyoviy elementlar tarkibiy birliklar kabi xossalarini o'rganish, olimlar nafaqat muhim zarracha eng kichik deb atom aniqlash uchun ruxsat, balki ularni materiya barqaror va baquvvat yanada qulay molekulyar davlatni shakllantirish atomlarning qobiliyatini, mumkin, bir natijasida tushuntirishga berdi (kovalent bog turlari kabi) ion, kovalent qutbli va apolar, donor-qabul va m: har qanday barqaror kimyoviy obligatsiyalar turini yaratish etallicheskoy. ikkinchisi metallar eng muhim fizik va kimyoviy xususiyatlarini belgilaydi.

Bu atomning hajmi farq qilishi mumkin, deb eksperimental tashkil etildi. Barcha bu kiritilgan qaysi molekulasi bog'liq bo'ladi. X-ray orqali difraktometresi bir kimyoviy moddalar bilan atomlar orasidagi masofani hisoblash, shuningdek, radius tarkibiy element birligidan o'rganishimiz mumkin. davrida yoki kimyoviy elementlarning guruhi mavjud atomlarning radiusi o'zgarishi modellarini egalik, ularning jismoniy va kimyoviy xususiyatlarini bashorat qilish mumkin. Misol uchun, ko'paytirish bilan davrlarida atom yadrolari ularning radiusi kamayib ( "siqish atom») haq va shuning birikmalar metall xususiyatlarini zaiflashtirish va noruda amplifike.

Shunday qilib, atom tuzilishi haqidagi bilim aniq elementlar davriy sistemasidagi kiritilgan barcha elementlarning fizik va kimyoviy xususiyatlarini aniqlash mumkin.