Pagpapasiya ng atoms at molecules. Kahulugan ng isang atom hanggang 1932

Simula mula sa sinaunang panahon sa gitna ng ika-18 siglo, agham ay dominado ng mga kuru-kuro na ang mga atom - isang particle ng matter na hindi maaaring hinati. Ingles siyentipiko at naturalista, at D. Dalton ay nagbigay ng kahulugan ng atom bilang ang pinakamaliit na bahagi ng isang kemikal na elemento. MV Lomonosov sa kanyang atomic at molekular doktrina ay able sa magbigay ng isang kahulugan ng atom at Molekyul. Siya ay kumbinsido na ang Molekyul, na kanyang tinawag na "corpuscles", na binubuo ng mga "elemento" - atom - at sa tapat na kilos.

D. I. Mendeleev ay naniniwala na ito subunit sangkap na bumubuo sa materyal na mundo, napapanatili ang lahat ng mga pag-aari nito lamang kung ito ay hindi napapailalim sa paghahati. Sa artikulong ito, tinutukoy namin ang isang bagay bilang isang maliit na daigdig ng atom, at pag-aralan ang mga katangian nito.

Background ng teorya ng atomic istraktura

Sa ika-19 siglo, ito ay malawak na kinikilala bilang ang pahayag sa kawalan ng kayang mahahati ng atom. Karamihan sa mga siyentipiko naniniwala na ang mga particle ng isa chemical element ilalim ng anumang sitwasyon ay hindi maaaring ma-transformed sa mga atom ng iba pang mga elemento. Ang mga ideyang ito ay ang batayan kung saan ay batay sa kahulugan ng isang atom hanggang 1932. Sa huli ika-19 siglo sa agham ay ginawa pangunahing discoveries na nagbago pagtingin na ito. Una sa lahat, sa 1897 ang British pisisista J. J. Thomson had natuklasan ang mga elektron. Ang katotohanang ito ay panimula nagbago siyentipiko 'ideya tungkol mapaghihiwalay bahagi ng chemical element.

Paano upang patunayan na ang mga atom kumplikadong istraktura

Kahit na bago ang pagtuklas ng mga elektron , mga siyentipiko nang walang tutol sumang-ayon na ang mga atom ay walang bayad. Pagkatapos, ito ay natagpuan na electron ay madaling nakikilala mula sa anumang ninanais na kemikal na elemento. Maaari silang ay matatagpuan sa isang apoy, ang mga ito ay mga carrier ng electric kasalukuyang, ilabas nila sangkap sa panahon ng x-ray radiation.

Ngunit kung ang mga electron ay bahagi ng lahat nang walang pagbubukod, at negatibong sisingilin atoms, kaya, sa isang atom mayroong ilang mga particle na siguradong upang magkaroon ng isang positibong bayad, kung hindi man mga atom ay hindi magiging electrically neutral. Upang makatulong na malutas ang istraktura ng atom ay nakatulong sa isang pisikal na kababalaghan bilang radyaktibidad. Ito ay nagbigay ng tamang kahulugan ng atom sa physics, at pagkatapos ay kimika.

Ang invisible ray

Pranses pisisista A. Becquerel ang unang upang ilarawan ang mga palatandaan ng pagpapalabas ng mga atoms ng ilang mga elemento kemikal, visually invisible ray. ionize Sila ang mga naka pass sa pamamagitan ng materyal, na nagiging sanhi ng blackening ng photographic plates. Mamaya, ang Curies at Rutherford natagpuan na ang mga radioactive na sangkap ay transformed sa atoms ng iba pang mga elemento ng kemikal (tulad ng uranium - neptuniyum).

Radioactive radiation ay nonuniform sa komposisyon: alpha particle, beta particle, gamma ray. Kaya, ang phenomenon ng radyaktibidad pinatunayan na ang periodic table ng mga elemento particle magkaroon ng isang komplikadong istraktura. Katunayan na ito ay sanhi ng mga pagbabago na ginawa sa ang kahulugan ng atom. Ano particle ay isang atom, na ibinigay sa pamamagitan ng Rutherford nakuha bagong pang-agham na katotohanan? Ang sagot sa katanungang ito ay ang iminungkahing scholar nuclear modelo ng atom, ayon sa kung saan sa paligid ng mga positibo-sisingilin nucleus electron ilipat.

Contradictions Rutherford modelo

Ang teorya ng mga siyentipiko, sa kabila ng kanyang natitirang karakter, ay hindi objectively tukuyin ang mga atom. Ang kanyang mga natuklasan ay nasasalungat sa mga pangunahing batas ng termodinamika, ayon sa kung saan ang lahat ng mga electron orbital ang nuclei mawala ang kanilang enerhiya at, bilang maaari itong maging, maaga o huli ay may upang daluhungin mo siya. Atom sa kasong ito nawasak. Ito ay tunay na hindi ito ang kaso, dahil ang mga kemikal at mga particle mula sa kung saan sila ay ginawa, umiiral sa likas na katangian para sa isang mahabang panahon. Inexplicably atom tulad pagpapasiya batay sa mga teorya ng Rutherford, pati na rin ang hindi pangkaraniwang bagay na nangyayari kapag ang pagpasa sa mainit na simpleng sangkap sa pamamagitan ng isang pagdidiprakt rehas na bakal. Pagkatapos ng atomic spectra nabuo sa parehong oras ay may isang linear hugis. Ito conflicted sa Rutherford modelo ng atom, ayon sa kung saan ang spectrum ay kailangang tuloy-tuloy na. Ayon sa konsepto ng quantum mechanics, electron naroroon sa nucleus ay hindi nailalarawan sa bilang punto ng mga bagay pati na rin ang pagkakaroon ng form ng mga elektron ulap.

Karamihan ng kanyang density sa isang tiyak na locus ng espasyo sa paligid ng nucleus, at ay itinuturing na ang lokasyon ng isang maliit na butil sa isang ibinigay na oras. Gayundin, ito ay natagpuan na ang mga atom, electron ay nakaayos sa mga layer. Ang bilang ng mga layer ay maaaring tinutukoy sa pamamagitan ng pag-alam ang bilang ng mga panahon kung saan ang mga elemento sa periodic D. I. Mendeleeva System. Halimbawa, ang posporus atom ay naglalaman ng 15 mga electron at ay may tatlong mga antas ng enerhiya. Ang indicator, na tumutukoy sa bilang ng mga antas ng enerhiya ay tinatawag na ang punong-guro na bilang kabuuan.

Ito ay itinatag pagtuklas na ang antas ng enerhiya ng mga electron, matatagpuan pinakamalapit sa core, ay may pinakamababang enerhiya. Ang bawat enerhiya shell ay nahahati sa sub-level, at sila, sa pagliko, sa orbital. Electron ay matatagpuan sa iba't ibang orbitals magkaroon ng parehong ulap na form (s, p, d, f).

Batay sa mga naunang nabanggit, ito ay sumusunod na ang hugis ng ulap elektron ay hindi maaaring maging di-makatwirang. Ito ay mahigpit na tinutukoy ayon sa ang orbital quantum number. idagdag din natin na ang estado ng mga elektron sa particulate ay tinutukoy din ng dalawang halaga - magnetic at iikot quantum numero. Ang una ay batay sa Schrodinger equation at characterizes ang spatial orientation ng mga elektron ulap sa batayan ng ang tatlong-dimensionality ng ating mundo. Ang ikalawang indicator - ang bilang ng iikot sa mga ito matukoy ang pag-ikot ng elektron sa paligid nito axis o counter-clockwise.

Ang pagtuklas ng neutron

Sa pamamagitan ng gawain ng D. Chadwick, gaganapin ang mga ito noong 1932, ito ay ibinigay ng isang bagong kahulugan ng atom sa kimika at pisika. Sa kanilang pang-agham na eksperimento niya pinatunayan na sa cleavage nangyayari polonium radiation na sanhi ng mga particle na walang bayad, na ang mass 1.008665. Ang isang bagong elementarya mumo ay pinangalanang ang neutron. Ang kanyang pagtuklas at pag-aaral ng pag-aari nito pinapayagan ang Sobiyet siyentipiko V. Gapon at Ivanenko lumikha ng isang bagong teorya ng istraktura ng atomic nucleus, na naglalaman ng protons at neutrons.

Ayon sa mga bagong teorya, pagtukoy ng mga sangkap ay ang mga sumusunod na atom bumuo ng isang istruktura yunit ng chemical element, na binubuo ng isang core na naglalaman ng protons, neutrons at paglipat ng mga electron sa paligid nito. Ang bilang ng mga positibong particle sa nucleus ay palaging katumbas ng Ordinal bilang ng mga elemento kemikal sa periodic system.

Ibang Pagkakataon Professor Zhdanov sa kanyang mga eksperimento nakumpirma na sa ilalim ng impluwensiya ng matapang na cosmic radiation, atomic nuclei ay hatiin sa protons at neutrons. Sa karagdagan, ito ay pinatunayan na ang mga pwersa na may hawak na mga elementarya particle sa nucleus, ito ay lubos na enerhiya-intensive. Sila ay kumikilos sa napaka-ikling distansya (ng pagkakasunud-sunod ng 10 ^-23 cm), na tinatawag na nuclear. Tulad ng nabanggit mas maaga, sa pamamagitan ng MV Lomonosov ay able sa magbigay ng isang kahulugan ng atom at ang Molekyul sa batayan ng pang-agham na katotohanan na kilala sa kanya.

Sa kasalukuyan kinikilala isaalang-alang ang mga sumusunod na mga modelo: atom ay binubuo ng isang nukleyus at mga elektron gumagalaw sa paligid nito sa isang mahigpit na tinukoy na mga landas - orbital. Electron sa parehong oras eksibit ang mga katangian ng parehong mga particle at waves, iyon ay, ay may isang dual kalikasan. Ang nucleus ng isang atom ay puro halos lahat ng mga masa. Binubuo ito ng mga proton at neutron na kaugnay sa nuclear pwersa.

Kahit na ito ay posible upang timbangin atom

Ito ay lumiliko out na ang bawat atom ay may masa. Halimbawa, ito ay ng agwa 1,67h10 ^-24 ay kahit mahirap na isipin kung paano maliit na ang halagang ito. Upang mahanap ang bigat ng object, huwag gamitin ang kaliskis, at ang osileytor, kung saan ay isang carbon nanotube. Upang kalkulahin ang bigat ng atom at ang Molekyul mas maginhawang dami ay ang kamag-anak timbang. Ipinapakita nito kung gaano karaming beses ang bigat ng isang Molekyul o isang atom higit sa 1/12 ng carbon atom, na kung saan ay 1,66h10 ^-27 kg. Kamag-anak atomic masa ay ibinigay sa periodic table ng mga elemento kemikal, at wala silang sukat.

Ang mga siyentipiko ay well ng kamalayan na ang atomic timbang ng isang kemikal na elemento - ay ang average mass bilang ng mga isotopes. Lumilitaw, sa likas na katangian ng isang yunit ng isang kemikal na elemento ay maaaring magkaroon ng iba't ibang mga masses. Kaya ang mga singil ng nuclei ng mga naturang istruktura ng tinga pareho.

Siyentipiko ay natagpuan na ang isotopes-iba sa bilang ng neutron sa nucleus at nuclei singilin ang mga ito magkapareho. Halimbawa, ang isang chlorine atom, pagkakaroon ng isang mass 35 nakapaloob 18 neutrons at 17 protons, at may isang masa ng 37-20 protons at 17 neutrons. Maraming mga kemikal na elemento ay mixtures ng isotopes. Halimbawa, simpleng sangkap tulad ng potasa, argon, oxygen na nakapaloob sa komposisyon nito atom na kumakatawan sa 3 iba't ibang isotope.

Pagpapasiya ng atomicity

Ito ay may ilang mga interpretations. Isaalang-alang kung ano ay sinadya sa pamamagitan ng term na ito sa kimika. Kung ang mga atoms ng isang kemikal na elemento ay maaaring hindi bababa sa ilang sandali lamang umiiral sa paghihiwalay, ay hindi ay may posibilidad upang bumuo ng mas kumplikadong mga particle - molecule, at pagkatapos ay sabihin namin na ang naturang sangkap ay may isang atomic istraktura. Halimbawa, multi-stage chlorination reaksyon ng mitein. Ito ay malawakang ginagamit sa organic sintetiko kimika para sa mga pangunahing halogen derivatives: TOLUENE, carbon tetrachloride. Ito ay nahati kloro molecules upang atom pagkakaroon ng mataas na reaktibiti. Sirain ang mga ito palatandaan bono sa mitein Molekyul, na nagbibigay ng isang kadena ng pagpapalit reaksyon.

Ang isa pang halimbawa ng isang proseso ng kemikal sa pagkakaroon ng malaking kahalagahan sa industriya - ang paggamit ng hydrogen peroxide bilang isang disimpektante at pagpapaputi ahente. Pagpapasiya ng atomic oxygen bilang cleavage produkto ng hydrogen peroxide ay nangyayari sa parehong mga live na mga cell (sa pamamagitan ng enzyme catalase), at sa mga laboratoryo. Atomic oxygen kalitatibong tinutukoy sa pamamagitan ng kanyang mataas na antioxidant properties at ang kanilang kakayahan upang sirain ang pathogenic ahente: bakterya, fungi at ang kanilang mga spores.

Paano ang nuclear envelope

dati namin nakita na ang istruktura unit ng isang kemikal na elemento ay may isang komplikadong istraktura. Sa paligid ng positibo-sisingilin nucleus particle pumaligid negatibong mga electron. Ang Nobel Prize Niels Bohr, batay sa quantum theory ng ilaw, lumikha ng isang pagtuturo, kung saan ang mga paglalarawan at pagkakakilanlan ng mga atom ay ang mga sumusunod: electron gumagalaw sa palibot ng nucleus lamang sa ilang mga nakapirming mga landas sa kasong ito ay hindi radiate ng enerhiya. Bohr, siyentipiko ay pinapakita na ang mga particle ng microworld, na kinabibilangan ng mga atoms at molecules mga hindi sumusunod sa batas may-bisa para sa mga malalaking mga katawan - mga bagay makrokosm.

Ang istraktura ng shell electron ng particulates ay nai-aral sa mga papeles sa quantum physics siyentipiko tulad ng Hund, Pauli Klechkovskii. Dahil ito ay naging kilala na ang mga electron gumawa ng paikot na paggalaw sa paligid ng nucleus ay hindi magulong, ngunit sa ilang mga nakapirming mga landas. Pauli natagpuan na sa loob ng iisang antas ng enerhiya sa bawat isa sa kanyang orbitals s, p, d, f sa electronic na mga cell ay maaaring maging hindi hihigit sa dalawang negatibong sisingilin particle ng tapat na halaga spin + ½ at - ½.

pamamahala ni Hund ipinaliwanag kung paano punan orbitals elektron na may parehong antas ng enerhiya.

Aufbau prinsipyo, tinatawag din na ang panuntunan n + l, ipaliwanag kung paano napuno orbitals multielectron atoms (elemento 5, 6, 7 cycles). Ang lahat ng mga regularities itaas ay nagsilbi bilang ang manilay-nilay batayan ng mga elemento kemikal nilikha sa pamamagitan ng Dmitriem Mendeleevym.

oxidation na degree

Ito ay isang pangunahing konsepto sa kimika at inilalarawan ang estado ng isang atom sa isang Molekyul. Ang modernong kahulugan ng antas ng oksihenasyon ng mga atom ay ang mga sumusunod: ang bayad ay nakakondisyon atoms sa Molekyul, na kung saan ay kinikwenta ayon sa mga konsepto na ang isang Molekyul ay may lamang ang ionic komposisyon.

oksihenasyon ay maaaring ipinahayag sa pamamagitan ng isang integer o isang fractional number, isang positibo, negatibo o zero na halaga. Sa karamihan ng mga atom ng mga elemento kemikal magkaroon ng ilang mga estado oksihenasyon. Halimbawa, nitrogen ay -3, -2, 0, +1, +2, +3, +4, +5. Ngunit ang ganitong elemento, tulad ng fluorine, sa lahat ng mga compounds nito ay may lamang ng isang oksihenasyon estado katumbas ng -1. Kung ito ay nagpakita ng isang simpleng sangkap, ang oksihenasyon estado ng zero. Ito chemical dami maginhawa upang gamitin para sa pag-uuri ng mga sangkap at upang ilarawan ang kanilang mga katangian. Sa karamihan ng kaso, ang oksihenasyon na antas ng mga kimika na ginamit sa pagse-set up equation redox reaksyon.

Ang mga katangian ng mga atom

Salamat sa mga tuklas ng quantum physics, ang modernong kahulugan ng atom, na kung saan ay batay sa mga teorya Ivanenko at Gapon E, pupunan sa pamamagitan ng mga sumusunod na pang-agham na katotohanan. Ang istraktura ng isang atomic nucleus ay hindi nagbago sa panahon ng kemikal reaksyon. Ang pagbabago ay nakakaapekto lamang sa mga nakatigil electron orbital. Ang kanilang mga istraktura ay maaaring maiugnay sa isang pulutong ng mga pisikal at kemikal na mga katangian ng sangkap. Kung ang electron umalis ang isang nakatigil orbit at nalikom upang orbital na may isang mas mataas na enerhiya tulad atom ay tinatawag na excited.

Dapat ito ay nabanggit na ang mga electron ay hindi maaaring maging isang mahabang oras sa mga non-core orbital. Bumabalik sa kanyang nakatigil orbit, ang mga elektron emits ang quantum ng enerhiya. Ang pag-aaral ng naturang mga katangian ng ang estruktural yunit ng chemical elemento ng elektron affinity, electronegativity, ionization enerhiya, ay pinahintulutan siyentipiko hindi lamang upang tukuyin ang mga atom bilang isang mahalagang butil maliit na daigdig, kundi pati na rin pinapayagan ang mga ito upang ipaliwanag ang mga kakayahan ng mga atoms upang bumuo ng isang matatag at energetically mas kanais-nais molecular estado ng matter, isang posibleng kinahinatnan ng paglikha ng anumang uri ng matatag na bono kemikal: ionic, covalent-polar at apolar, donor-tanggap (bilang covalent bonding species) at m etallicheskoy. Ang huli ay tumutukoy sa mga pinaka-mahalagang mga pisikal at kemikal na mga katangian ng metal.

Ito ay itinatag pagtuklas na ang laki ng isang atom ay maaaring mag-iba. Ang lahat ay nakasalalay sa mga Molekyul na kung saan ito ay kasama. Sa pamamagitan ng X-ray pagdidiprakt pagtatasa ay maaaring kalkulahin ang distansya sa pagitan ng atoms sa isang chemical compound, pati na rin malaman ang radius istruktura elemento unit. Pagmamay-ari ng pattern ng mga pagbabago ng radii ng mga atom na nakapaloob sa panahon o sa grupo ng mga kemikal na elemento, ito ay posible upang mahulaan ang kanilang pisikal at kemikal na mga katangian. Halimbawa, sa panahon ng pagtaas atomic nucleus singilin ang kanilang mga radii pagbaba ( "compression atom"), at samakatuwid ay humina ang mga katangiang metaliko ng compounds, at di-metal amplified.

Kaya, kaalaman tungkol sa istraktura ng atom ay maaaring tumpak na matukoy ang mga pisikal at kemikal na mga katangian ng lahat ng mga elemento na kasama sa mga pana-panahong sistema ng mga elemento.