Determinazzjoni ta 'atomi u molekoli. Definizzjoni ta 'atomu sakemm 1932

Tibda mill-perjodu tal-qedem man-nofs tas-seklu 18, ix-xjenza kienet iddominata mill-idea li l-atomu - partiċelli ta 'materja li ma jistgħux jinqasmu. xjentist Ingliż u naturalista, u D. Dalton taw definizzjoni ta 'l-atomu bħala l-iżgħar parti minn element kimiku. MV Lomonosov duttrina atomiku u molekolari tagħha kien kapaċi jagħti definizzjoni ta 'l-atomu u molekula. Huwa kien konvint li l-molekula, li hu sejjaħ "corpuscles", kompost minn "elementi" - atomi - u huma fil-mozzjoni kostanti.

D. I. Mendeleev maħsub li dan is-sustanzi subunit li jiffurmaw il-dinja materjali, iżomm il-proprjetajiet kollha tagħha biss jekk ma jkunx suġġett għal diviżjoni. F'dan l-artikolu, aħna jiddefinixxu oġġett bħala mikrokożmu tal-atomu, u studju proprjetajiet tiegħu.

Sfond tat-teorija ta 'struttura atomika

Fis-seklu 19, huwa rikonoxxut b'mod wiesa 'bħala l-istqarrija dwar l-indiviżibbiltà tad-atomu. Ħafna xjentisti jemmnu li l-partiċelli ta 'element kimiku wieħed taħt ebda ċirkostanza ma tista' tiġi ttrasformata atomi ta 'elementi oħra. Dawn l-ideat kienu l-bażi li fuqha kien ibbażat id-definizzjoni ta 'atomu sal 1932. Fis-seklu 19 tard fix-xjenza saru skoperti fundamentali li nbidlu din il-fehma. L-ewwelnett, fl-1897 il-fiżiċista Brittaniċi J. J. Thomson kienet skopriet l-elettron. Dan il-fatt huwa fundamentalment biddel ideat xjentisti dwar parti indiviżibbli tal-element kimiku.

Kif biex jipprova li l-istruttura kumplessa atomu

Anki qabel l- iskoperta ta 'l-elettron , xjentisti jaqblu b'mod unanimu li l-atomi jkollhom l-ebda ħlas. Imbagħad, instab li elettroni huma faċilment distinti minn kull element kimiku mixtieq. Huma jistgħu jinstabu fi fjamma, huma trasportaturi ta 'kurrent elettriku, dawn ir-rilaxx sustanzi matul radjazzjoni x-ray.

Iżda jekk l-elettroni huma parti ta 'kulħadd mingħajr eċċezzjoni, u atomi negattiv mitluba, għalhekk, fi atomu hemm xi frak li huma żgur li jkollhom ħlas pożittiv, inkella atomi ma tkunx newtrali elettriku. Biex tgħin jsolvu l-istruttura tal-atomu għen fenomenu fiżiku bħala radjuattività. Hija tat-definizzjoni korretta tal-atomu fil-fiżika, u mbagħad kimika.

-Raġġi inviżibbli

Franċiż fiżiċista A. Becquerel kienet l-ewwel nett li tiddeskrivi l-fenomenu ta 'emissjoni ta' atomi ta 'xi elementi kimiċi, viżwalment raġġi inviżibbli. Huma jonizzazzjoni l-pass arja permezz tal-materjal, li jikkawżaw blackening ta 'pjanċi fotografiċi. Aktar tard, il-curies u Rutherford sabet li s-sustanzi radjuattivi huma trasformati atomi ta 'elementi oħra kimiċi (bħal uranju - nettunju).

radjazzjoni radjuattiv nonuniform fil-kompożizzjoni: frak alpha, partiċelli beta, raġġi gamma. Għalhekk, il-fenomenu ta 'radjuattività ppruvat li t-tabella perjodika ta' partiċelli elementi għandhom struttura kumplessa. Dan il-fatt ikkawżat l-bidliet li saru għad-definizzjoni tal-atomu. X'inhu partiċelli hija atomu, mogħtija mill Rutherford tinkiseb fatti xjentifiċi ġodda? It-tweġiba għal din il-mistoqsija kien il-mudell nukleari istudjuż propost mill-atomu, skond liema madwar l-elettroni nukleu pożittiv ċċarġjati jiċċaqalqu.

mudell kontradizzjonijiet Rutherford

It-teorija ta 'xjentist, minkejja karattru pendenti tagħha, ma setgħetx oġġettivament jiddefinixxi l-atomu. sejbiet tagħha kienu kontra l-liġijiet fundamentali tal termodinamiċità, skond liema kollha ta 'l-elettroni orbiting-nuklei jitilfu l-enerġija tagħhom u, kif jista' jkun, illum jew għada jkollhom li jaqgħu fuqu. Atomu f'dan il-każ meqruda. Dan huwa attwalment mhux il-każ, peress li l-kimiċi u partikoli li minnhom huma magħmula, jeżistu fin-natura għal żmien twil. Inexplicably atomu din id-determinazzjoni bbażata fuq it-teorija ta 'Rutherford, kif ukoll il-fenomenu li jseħħ meta tgħaddi sustanzi sempliċi sħun permezz ta' diffrazzjoni jitħakkek. Wara spettri atomiku iffurmata fl-istess ħin ikollhom forma lineari. Dan kien f'kunflitt man-mudell Rutherford 'l-atomu, skond liema l-ispettru trid tkun kontinwa. Skond il-kunċetti tal-mekkanika kwantistika, elettroni preżenti fil-nukleu mhumiex ikkaratterizzati bħala punt oġġetti kif ukoll li jkollhom l-forma tal-sħaba elettron.

Ħafna mill densità tiegħu f'ċertu locus 'spazju madwar l-nukleu, u huwa meqjus li jkun il-post ta' partiċelli fi żmien partikolari. Ukoll, instab li l-atomu, elettroni huma rranġati fi strati. In-numru ta 'saffi jista' jiġi determinat billi jkun jaf in-numru tal-perijodu li fih l-element fil-Perjodika D. I. Mendeleeva Sistema. Per eżempju, il atomu tal-fosfru fiha 15 elettroni u għandha tliet livelli ta 'enerġija. L-indikatur, li jiddetermina n-numru ta 'livelli ta' enerġija huwa msejjaħ il-numru quantum prinċipali.

Ġie stabbilit b'mod sperimentali li l-livell ta 'enerġija ta' elettroni, jinsabu eqreb għall-qalba, għandhom l-aktar baxx tal-enerġija. Kull qoxra enerġija huwa maqsum sub-livelli, u dawn, imbagħad, fuq il orbitals. Elettroni jinsabu fi orbitals differenti jkollhom l-istess sħab forma (i, pġ, d, f).

Ibbażat fuq dak li ntqal qabel, jirriżulta li l-forma tal-sħaba elettron ma tistax tkun arbitrarja. Huwa strettament ddeterminat skont il-orbitali numru quantum. Aħna jżidu wkoll li l-istat ta 'l-elettron għall-partikuli jiġi determinat ukoll minn żewġ valuri - manjetiċi u spin numri quantum. L-ewwel huwa bbażat fuq l-ekwazzjoni ta 'Schrödinger u tikkaratterizza l-orjentazzjoni spazjali tal-sħaba elettron abbażi tal-perijodu ta' multidimensjonalità tad-dinja tagħna. It-tieni indikatur - in-numru ta 'spin fuqha tiddetermina rotazzjoni tal-elettron li madwar l-assi tagħha jew lejn ix-xellug.

L-iskoperta tal-newtroni

Permezz tal-ħidma ta 'D. Chadwick, li saret minnhom fl-1932, kien mogħti definizzjoni ġdida ta' l-atomu fil-kimika u l-fiżika. Fl-esperimenti xjentifiċi tagħhom huwa ppruvat li fil-qsim iseħħ radjazzjoni polonju kkawżati mill-partiċelli li m'għandhom ebda ħlas, il-massa 1.008665. A partiċella elementari ġdida kien imsemmi l-newtroni. iskoperta tagħha u l-istudju tal-proprjetajiet tiegħu ippermetta lill-xjenzjati Sovjetika V. Gapon u Ivanenko joħolqu teorija ġdida ta 'l-istruttura tal-nukleu atomiku, li jkun fih protoni u newtroni.

Skond it-teorija ġdida, jistabbilixxu s-sustanza kellha l-atomu li ġej jifformaw unità strutturali tal-element kimiku, li tikkonsisti f'qalba fih protoni, newtroni u elettroni li jiċċaqalqu madwaru. In-numru ta 'partiċelli pożittivi fil-nukleu huwa dejjem ugwali għan-numru ordinali tal-element kimiku fis-sistema perjodika.

Aktar tard Professur Zhdanov fl-esperimenti tiegħu kkonfermat li taħt l-influwenza ta 'radjazzjoni kożmika iebes, nukleji atomiċi huma maqsuma protoni u newtroni. Barra minn hekk, ġie ppruvat li l-forzi azjenda dawn il-partiċelli elementari fil-nukleu, huwa estremament ħafna enerġija. Huma jaġixxu fuq distanzi qosra ħafna (ta 'l-ordni ta' 10 ^-23 ċm), imsejħa nukleari. Kif imsemmi qabel, billi MV Lomonosov kien kapaċi jagħti definizzjoni ta 'l-atomu u l-molekula fuq il-bażi ta' fatti xjentifiċi magħrufa lilu.

Bħalissa rikonoxxut tikkunsidra l-mudell li ġej: atomu jikkonsisti minn nukleu u elettroni li jiċċaqalqu madwaru fi mogħdijiet ddefiniti b'mod strett - orbitals. Elettroni fl-istess ħin juru l-proprjetajiet ta 'kemm il-partiċelli u mewġ, jiġifieri, għandhom natura doppja. -Nukleu ta 'atomu hija kkonċentrata kważi kollha massa tiegħu. Din tikkonsisti minn protoni u newtroni assoċjati ma 'forzi nukleari.

Jekk huwa possibbli li jintiżnu atomu

Jirriżulta li kull atomu jkollu massa. Per eżempju, huwa ta 'Idroġenu 1,67h10 ^-24 kien saħansitra diffiċli li wieħed jimmaġina kif żgħar dan il-valur. Biex issib l-piż tal-oġġett, tużax l-iskali, u l-ossillatur, li huwa nanotube karbonju. Biex jiġi kkalkulat il-piż tal-atomu u l-molekula aktar kwantità konvenjenti huwa l-piż relattiv. Dan juri kemm darbiet il-piż ta 'molekula jew atomu aktar minn 1/12 tal-atomu tal-karbonju, li huwa 1,66h10 ^-27 kg. massi atomiċi relattivi huma mogħtija fit-tabella perjodika tal-elementi kimiċi, u dawn ma jkollhom ebda dimensjoni.

Xjentisti huma konxji sew li l-piż atomiku ta 'element kimiku - huwa n-numru massa medja ta' isotopi. Jidher, fin-natura ta 'unità waħda ta' element kimiku jista 'jkollhom mases differenti. Għalhekk il-ħlasijiet tal-nuklei ta 'tali partiċelli strutturali istess.

Xjentisti sabu li l-isotopi differenti f'numru ta 'newtroni fin-nukleu u nuklei ħlas lilhom identiċi. Per eżempju, atomu klorin, li għandhom massa 35 li tinsab 18 newtroni u 17 protoni, u b'massa ta '37 - 20 protoni u 17 newtroni. Ħafna elementi kimiċi huma taħlit ta 'isotopi. Per eżempju, sustanzi sempliċi bħal potassju, argon, ossiġnu jinsabu fl atomi kompożizzjoni tiegħu li jirrappreżentaw 3 isotopi differenti.

Determinazzjoni tal atomicity

Hija għandha diversi interpretazzjonijiet. Ikkunsidra xi tfisser dan it-terminu fil-kimika. Jekk l-atomi ta 'element kimiku jistgħu inqas mumentarjament jeżistu b'mod iżolat, m'għandhiex tendenza li jiffurmaw partiċelli aktar kumplessi - molekuli, allura nistgħu ngħidu li dawn is-sustanzi għandhom struttura atomika. Per eżempju, reazzjoni klorinazzjoni f'diversi stadji tal-metanu. Huwa użat ħafna fil-kimika sintetika organika għall-derivati alogeni ewlenin: diklorometan, tetraklorur tal-karbonju. Huwa maqsum molekuli kloru għall-atomi li jkollhom b'reattività għolja. Huma jeqirdu bonds sigma fil-molekula metanu, li jipprovdi reazzjoni sostituzzjoni katina.

Eżempju ieħor ta 'proċess kimiku li jkollu importanza kbira fl-industrija - l-użu ta' perossidu idroġenu bħala diżinfettant u ibbliċjar aġent. Determinazzjoni ta 'ossiġnu atomika bħala prodott qsim ta' perossidu idroġenu iseħħ kemm fl-ċelloli ħajjin (mill-enżima katalase), u fil-laboratorju. ossiġnu Atomika kwalitattiv determinat mill proprjetajiet anti-ossidanti għolja tiegħu u l-kapaċità tagħhom li jeqirdu aġenti patoġeniċi: Batterji, fungi u spori tagħhom.

Kif il-pakkett nukleari

Aħna konna diġà sabu li l-unità strutturali ta 'element kimiku għandha struttura kumplessa. Madwar il-partiċelli nukleu pożittiv ċċarġjati jduru elettroni negattivi. Il-Premju Nobel Niels Bohr, ibbażata fuq it-teorija tal-kwantum ta 'dawl, ħolqot tagħlim, fejn il-karatterizzazzjoni u l-identifikazzjoni ta' atomi huma kif ġej: elettroni li jiċċaqalqu madwar l-nukleu biss f'ċerti mogħdijiet fissi f'dan il-każ ma radiate enerġija. Bohr, xjentisti wrew li l-partiċelli ta 'l-MicroWorld, li jinkludu atomi u molekoli ma jobdu l-liġijiet validi għal korpi kbar - oġġetti macrocosm.

L-istruttura tal-qxur elettron tal-partikolati ġie studjat fid-dokumenti fuq xjentisti fiżika kwantistika bħal Hund, Pauli Klechkovskii. Peress li sar magħruf li l-elettroni jagħmlu l-mozzjoni madwar l-nukleu rotazzjonali mhuwiex kaotika, iżda fuq ċerti mogħdijiet fissi. Pauli sabet li fi żmien livell ta 'enerġija waħda f'kull wieħed mill orbitals i tagħha, pġ, d, f fiċ-ċelluli elettroniċi ma tistax tkun aktar minn żewġ partiċelli ċċarġjati negattiv ta' valur spin oppost + ½ u - ½.

regola hund spjegat kif timla orbitals elettron bl-istess livell ta 'enerġija.

prinċipju Aufbau, imsejħa wkoll ir-regola n + l, spjega kif orbitals mimlija multielectron atomi (elementi 5, 6, 7 ċikli). Kollha tal-regolaritajiet hawn fuq servew bħala l-bażi teoretika ta 'elementi kimiċi maħluqa minn Dmitriem Mendeleevym.

grad ossidazzjoni

Huwa kunċett fundamentali fil-kimika u jiddeskrivi l-istat ta 'atomu molekula. Id-definizzjoni moderna tal-grad ta 'ossidazzjoni ta' l-atomi hija kif ġej: il-ħlas huwa kkundizzjonat atomi fil-molekula, li huwa kkalkulat bbażata fuq il-kunċetti li molekula għandu biss il-kompożizzjoni joniku.

L-ossidazzjoni jistgħu jiġu espressi permezz ta 'numru sħiħ jew numru frazzjonali, ta' valuri pożittivi, negattivi jew żero. F'ħafna atomi ta 'elementi kimiċi diversi stati ossidazzjoni. Per eżempju, nitroġenu huwa -3, -2, 0, 1, 2, 3, 4, 5. Iżda element bħal dan, bħal fluworin, fil kollha ta 'komposti tiegħu għandha biss istat ta' ossidazzjoni wieħed ugwali għal -1. Jekk din tkun ippreżentata sustanza sempliċi, l-istat ta 'ossidazzjoni tiegħu ta' żero. Dan kwantitajiet kimiċi konvenjenti għall-użu għall-klassifikazzjoni tas-sustanzi u biex jiddeskrivu proprjetajiet tagħhom. F'ħafna każijiet, il-grad ossidazzjoni tal-kimika użata fit-twaqqif reazzjonijiet ekwazzjonijiet redox.

Il-proprjetajiet ta 'atomi

Grazzi għall-iskoperti tal-fiżika quantum, id-definizzjoni moderni ta 'l-atomu, li hija bbażata fuq it-teorija Ivanenko u Gapon E, supplimentat mill-fatti xjentifiċi li ġejjin. L-istruttura ta 'nukleu atomiku ma tinbidilx matul il reazzjonijiet kimiċi. Il-bidla taffettwa biss il orbitals elettron wieqfa. istruttura tagħhom jistgħu jiġu attribwiti għal ħafna ta 'proprjetajiet fiżiċi u kimiċi tas-sustanzi. Jekk l-electron tħalli orbita stazzjonarji u tipproċedi biex orbitali b'enerġija ogħla bħal atomu huwa msejjaħ eċċitati.

Għandu jiġi nnutat li l-elettroni ma jistgħux jkun hemm żmien twil fuq dawn orbitals non-core. Jirritornaw lejn orbita wieqfa tagħha, l-electron temetti l quantum ta 'enerġija. L-istudju ta 'dawn il-karatteristiċi tal-unitajiet strutturali ta' elementi kimiċi bħala affinità elettron, electronegativity, l-enerġija ionizzazzjoni, ippermetta xjenzjati mhux biss li tiddefinixxi l-atomu bħala mikrokożmu partiċella essenzjali, iżda wkoll tippermettilhom li jispjegaw il-kapaċità ta 'atomi li jiffurmaw stat molekulari stabbli u enerġetikament aktar favorevoli ta' materja, konsegwenza possibbli ta ' ħolqien xi tip ta 'bonds kimiċi stabbli: joniċi,-kovalenti polari u apolari, donatur-aċċettatur (bħala speċi bonding kovalenti) um etallicheskoy. L-aħħar jiddetermina l-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi aktar importanti ta 'metalli.

Ġie stabbilit b'mod sperimentali li d-daqs ta 'atomu jistgħu jvarjaw. Kollha se jiddependu fuq il-molekula li fih huwa inkluż. Permezz tar-raġġi X analiżi diffrazzjoni jistgħu jikkalkolaw l-distanza bejn atomi fi kompost kimiku, kif ukoll jitgħallmu raġġ unità element strutturali. Pussess mudelli ta 'bidla ta' raġġi ta 'l-atomi li jinsabu fil-perjodu jew il-grupp ta' elementi kimiċi, huwa possibbli li wieħed ibassar proprjetajiet fiżiċi u kimiċi tagħhom. Per eżempju, fil-perjodi ma tiżdied nukleu atomiku ħlas tnaqqis raġġi tagħhom ( "atomu kompressjoni"), u għalhekk jdgħajfu l-proprjetajiet metalliċi tal-komposti, u nonmetallic amplifikati.

Għalhekk, l-għarfien tal-istruttura tal-atomu tista 'tiddetermina b'mod preċiż il-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi tal-elementi kollha inklużi fis-sistema perjodika tal-elementi.