Atom химия - атомдун бир ... модели. Атомдун түзүлүшү

айлана-мүнөзү тууралуу ойлор көп заманбап маданиятынын кезинде алдында адамзатты келе баштады. Биринчиден, адамдар, алар кээ бир жогорку бийлик бар экендиги жөнүндө айтылып, толугу менен белгиленген жок. Бирок, жакын арада, ойчулдар жана дин чындыгында, бар экендигинин абдан кездеме эмне, ал жөнүндө ойлоно баштады. Теориялары коюлган, бирок тарыхый көз-жылы атомдук үстөмдүк болуп калды.

атом кандай химия боюнча? Бул, ошондой эле ага тиешелүү бардык темалар биз ушул макалада талкууланат. Биз ага бардык суроолорго жооп алабыз деп ишенем.

атом теориясынын түзүүчүсү

Биринчи химия сабак башталат кайда? атомдун түзүлүшү - негизги темасы болуп саналат. Сиз сөз "атом" "бөлүнгүс" деп которулган грек тилинен которулган экенин унутпашыбыз зарыл. Азыр, көптөгөн тарыхчылар алгачкы бар, Демокрит бардык нерсени түзгөн кичинекей бөлүкчөлөрдөн кээ теориясын, сунуш кылынган деп эсептешет. Ал бешинчи кылымга жашаган.

Тилекке каршы, бул көрүнүктүү ойчул дээрлик эч нерсе билишпейт. Бул бизге ошол убакта ар кандай жазылган булагын жеткен жок. Ошентип, ал өз жолу, ой-окумуштуулардын, биз Аристотелдин, Платон жана башка грек ойчулдардын иштерден баш тартып, бир гана үйрөнүү керек.

Ошентип, биздин темасы - "Атомдун түзүлүшү." химия боюнча, бардык бийик рейтингин бар болчу, ал эми көптөгөн байыркы окумуштуулар бардык тыянактар гана жыйынтыгын курулган унутпа. Демокрит өзгөчө эмес.

Мен Демокрит талкуу эле?

Анын логикасы өтө жөнөкөй, бирок ошол эле учурда мыкты болгон. Сен дүйнөдөгү курч бычак бар деп коёлу. эртеби, төрттөн эки жарым, бир сөз менен айтканда, ... дагы, аларды бөлүп-кечтир сиз да буга чейин эле мүмкүн эмес болуп калат, аларды бөлүп ары жоондугу бир аз сындырым алат: Мисалы, сиз анан аны кесип баштайт, алма алып. Бул жерде ал бөлүнбөс бир атом болуп калат. химия, бул ырастоосу дээрлик 19-кылымдын аягына чейин чындык деп эсептелет.

Демокрит From заманбап идеяларга

Бул микро байыркы грек түшүнүктөр бир гана сөз "атом" бойдон экенин белгилей кетүү керек. Азыр ар бир класстын окуучусу, бизди курчап турган дүйнөнү көбүрөөк негизги жана айып турат билет. Мындан тышкары, азыркы илимдин көз карашы боюнча, Демокрит теориясы эмес, эч кандай далилдер тарабынан колдоого алынган, накта гипотетикалык эсептөөлөргө караганда, эч нерсе жок болчу. Бирок, ошол күндөрү эч кандай электрондук микроскоптор жок болчу, ошондуктан ойчул окуя болмок эмес башка жолдор менен аны далилдеп турат.

Демокрит, чынында, туура химиктердин учурда бар экенин биринчи жолу шек. Алар бат эле заттардын көп кабыл учурунда жөнөкөй компонентке талкалайм деп тапкан. Мындан тышкары, бул жараяндарды катуу химиялык закон ченемдүүлүктөрдү алып келишти. суутек - Ошентип, алар кычкылтек сегиз массалык бөлүгүн алат да, суу үчүн бири экенин байкадым (Avogadro мыйзамы).

Орто кылымдарда, Демокрит, бөлүштүрүүгө жана өнүгүү теориясы, анын ичинде ар кандай материалисттик доктрина, бардык ала алмак эмес. Ал эми бир гана XVIII кылымда, окумуштуулар дагы бир атом теориясын кайтып келишти. учурда химик Өрөспүүбүлүкэтэ, биздин улуу M. V. БУУнун жана таланттуу англис доктор D. Далтон (биз өз-өзүнчө талкууланат), абдан алардын кесиптештерине атомдордун чындык көрсөттү. Ал тургай, узак убакыт бою чындыкты таанып-билгенден 18-кылымдагы атактуу атом теориясын ошол кезде көптөгөн көрүнүктүү акылы олуттуу карап тургандыгын баса белгилөө керек.

ал гана эмес, ал тургай, бул улуу окумуштуулар бирин жана бөлүнбөс бөлүкчө, бүт нерсенин негизин деп эле, бирок, атомдун структурасындагы теориясын алдыга коюлган жок.

Тилекке каршы, химиялык эксперимент башка заттардын салып кээ бир атомдордун кайра чындыкты далилдеп бере алышкан жок. Бирок атомдордун түзүлүшүн окуп үйрөнүүдө негизги илим так химия эле. Атом жана молекулалар заманбап илим элестетүү мүмкүн эмес эле бир топ убакыт болуп, мыкты россиялык окумуштуулар үчүн изилденген.

доктрина D. I. Mendeleeva

атом окутууну иштеп чыгуу үчүн чоӊ ролду 1869-жылы өзүнүн мыкты мезгилдик системасы түзүлгөн D. I. Mendeleev, ойногон. Бир теория гана четке каккан жок эмес, илимий коомчулуктун, сунуш кылынган, бирок алар акылга сыярлык божомолдор бардык материалисттер толуктап турат. Азыртадан эле 19-кылымда, окумуштуулар электрон бар экенин далилдей алган. Бүт бул ачылыштар олуттуу атомду изилдөө 20-кылымдын мыкты акылын алып келди. химия боюнча бул жолу да ачылыштарынын бир өкчөмө таш менен коштолду.

Бирок Mendeleyev доктринасы бул гана эмес, баалуу болуп саналат. Бул дагы эле түшүнүксүз кантип ар кандай химиялык элементтер түрү атомдор. Бирок, улуу орус илимпоз башка жок, баары бар экенин ырастап, далилдей алган эмес, бири-бири менен байланышкан.

ачылышы Dalton

Бирок, анын атын түбөлүккө мыйзамдын өзүндө түшүнгүбүз урулат бир нече ар түрдүү маалыматтарды гана Джон Далтон, мүмкүн жоруп бере алышат. Адатта, окумуштуулар газдардын гана жүрүм-турумун изилдеген, бирок кызыкчылыктарын аралыгы бир топ кененирээк экен. 1808-жылы ал өзүнүн жаңы негизги ишин жарыялай баштаган.

Бул Daltons ар бир химиялык элемент белгилүү атом туура келет деп болжолдонот. Анын алдында Демокрит кылымдар Бирок таануучу, дагы эле толугу менен ажырагыс деп ишенип жүргөн. көптөгөн долбоорлору менен diagrammatic чиймелер, атомдор жөнөкөй Таблеткалар түрүндө өкүлү болгон. Бул идея жыйынтыктары 2500 жылдай мурун пайда болгон, азыркы күнгө чейин дээрлик созулган! Бирок, бир гана салыштырмалуу жакында эле атомдун чынында эле терең түзүлүшүн аныкталды. Химия (атап айтканда, баа 9) бүгүнкү күндө да негизинен алгачкы 18-кылымда айтылган идеяларды жетекчиликке алат.

Атомдордун бөлүнүшү эксперименттик ырастоо

чеги эч нерсе жок, ал ары - Ошондой болсо да, дээрлик бардык окумуштуулар атом 19-кылымдын аягына чейин деп ишенишкен. Алар бардык жаратылгандардын негизи так болот деп ойлошкон. Бул ар түрдүү тажрыйба алып баруучусу болду: ким болбосун, бирок заттын атомдору менен баасы жөн гана химия түшүндүрүүгө мүмкүн эмес эч нерсе болгон эмес, ал эми кандай өзгөрөт, жалгыз бир молекула. көмүртек атомдору түзүлүшү, мисалы, ал тургай ар кайсы allotropic мамлекеттердин толугу менен өзгөрүүсүз бойдон калууда.

Кыскача айтканда, узак убакыт бою, жок дегенде кыйыр түрдө бир нече негизги бөлүкчөлөр бар экенин кээ бир илимпоздордун шек тастыктаган эч кандай эксперименттик маалыматтар бар болчу. 19-кылымда (жок дегенде Curies тажрыйбасы ыраазычылык) белгилүү бир шарттарда бир элементтин атому башка айланып калышы мүмкүн деп көрсөтүлгөн гана. Бул ачылыштар бизди курчаган чөйрө жөнүндө заманбап идеяларды негизин түзөт.

Изюм жана токочтор

1897-жылы Джордж. Thomson, англис доктор, ал кандайдыр бир атомдун, ал эле эмес, "электрондор" деп аталган терс заряддуу бөлүкчөлөрдүн бир суммасы бар деп табылган. 1904-жылы эле, окумуштуу жакшы белги "өрүк пудинги" менен белгилүү биринчи атом модели түзүлгөн. аты өзөгүн топ так чагылдырып турат. Томсон химия атом теориясынын негизинде - бул бирдей анда акысыз таркатылат жана электрондор менен "идиш" болуп саналат.

Бул модель атүгүл 20-кылымдын ичинде жъгъртъъдёгъ болгон. Кийинчерээк, бул таптакыр туура эмес эле, ошондой болуп чыккан. Ошентсе да, ал жөнөкөй жана түшүнүктүү, атомдун үлгү алып, курчап турган микро түзүү адамга биринчи пландуу аракети (жана илимий негизде) болгон.

эксперименттер Кюри

Ал жубайлар, Pierre жана деп ишенишет Мария Kyuri атом аныкталды негиз салган. Албетте, гениалдуу бул кишилердин кошкон салымы, чындыгында, анын ден соолугун жана өмүрүн курмандыкка бааланбай мүмкүн эмес, бирок, алардын окуялар алда канча маанилүү болгон. Дээрлик бир мезгилде Rutherford менен алар атомду далилдеп - бир кыйла татаал жана гетерогендүү түзүлүш болуп саналат. алар изилденген-апрелде болгон окуя, ал аны талкуулоо жөнүндө.

1898-жылдын башында Мария нурлануунун арналган биринчи жолу жарык көргөн макалада. Көп өтпөй Мэри жана Пер Kyuri уран жана радий жана хлордун кошундулардын аралашмасы расмий химия күмөн болгон дагы башка заттарды, бар чыга баштады экендигин көрсөттү. атомдун түзүлүшү жылдан бери талыкпай изилдеп баштады.

"Planetary" мамиле

Акыр-аягы, Ж. α-бөлүкчөлөр оор металл атом бомбалоонун (толугу менен ион- гелий) чечишкен. Бир окумуштуу бир жолу жарык электрондор бөлүкчө кыймыл траекториясы өзгөртө алган жок деп билдирди. Демек, чачуу атомдун ядросунда камтылган гана болушу мүмкүн, кээ бир оор компоненттерин алып келиши мүмкүн. Ошол замат, биз түп жалаа "Балык" теориясын өзгөртүүнү талап эмес экенин белгилешет. Атомдун бул модель кынтыксыз деп эсептелген.

Ошондуктан дээрлик күмүш жука катмары аркылуу өтүп, кыйынчылыктар жок бүт бөлүкчөлөр, ал калыштуу эмес экенин натыйжасы. Бул жөн гана ал жакында гелий атомдордун кээ бирлери 30 ° четтеп деп ачык-айкын болуп бара жатат. Бул убакыт химия боюнча мындай деп айтылган эмес. Thomson атом боюнча Курамы электрон бирдиктүү бөлүштүрүү болжолдонууда. Бирок, бул байкоо жасалган кубулуштарга ар ачык карама-каршы келет.

Ал өтө сейрек кездешет, бирок, кээ бир бөлүкчөлөр бир бурч, ал тургай, 180 ° боюнча учуп кетти. Ж. түпкүрүндөгү ойлонуп турган. Анын үстүнө, ал чукул "Балык", (Томсон теорияга ылайык) болууга тийиш эле буйрук карама-каршы келген бир калыпта бөлүштүрүлгөн. Ошондуктан, иондоштурулбаган гелийди түртүшү мүмкүн бирдей заряддуу сайттар, жок болгон.

Rutherford кандай жыйынтыктар болду?

Бул жагдай илимпоздорду атом негизинен бош гана борбор оң заряддуу бир багыт деп ойлонууга түрткү берди, - ядро. Ошол жерде болгон атомдун планеталык модель төмөнкү постулаттайт:

• Жогоруда да айтылгандай, ал негизги борбордук бөлүгүндө жайгашкан, ал эми анын көлөмү (Атомдун өзү ёлчёмънё карата) аз болуп саналат.
• атомдук масса дээрлик баарын, ошондой эле бардык оң заряддуу ядронун кездешет.
• Электрондор айланасында айланышат. Бул алардын саны оң зарядга барабар экени маанилүү болуп саналат.

парадокстор теориясы

Бардык жакшы болмок, ал эми атомдун моделдери, алардын укмуштуу ийкемдүүлүгү түшүндүрө бербейт. Бул электрондор улуу тездеши менен орбиталарында кыймылдаган экенин эстен чыгарбаш керек. убакыттын өтүшү менен электродинамикага объект бардык мыйзамдар менен, анын зарядын жоготушу керек. Биз Newton менен Maxwell ясындагы эске ала турган болсок, анда жалпы электрондор жерге мөндүр сыяктуу, жадагалса кыйратуу зарыл.

Албетте, мындай нерсе чындыгында болуп жатат. Ар бир атом бир гана абдан туруктуу эмес, бирок, эч кандай нур кетип бара албай калышат, өтө чексиз убакыт болушу мүмкүн. Мындай дал келбөөчүлүк ааламда биз классикалык механиканын карата гана жарактуу мыйзамдарды колдонууга аракет кылып жатканы менен түшүндүрүлөт. Алар атомдук масштабга кубулуштар бардык тиешелүү эмес, чыкты. Ошондой эле, анткени атом (химия, баа 11) окуу Жазуучулар түзүлүшү жөнөкөй сөз менен мүмкүн болушунча көп түшүндүрүүгө аракет кылышат.

Бор доктринасы

Danish доктор Niels Бор түзө эле мыйзамдарга предмети болушу мүмкүн эмес экенин ортого койгон, жоболору паразитардык объекттери үчүн жарактуу болуп саналат. Ал "жетекчиликке" гана өлчөмү мыйзам тарабынан түзө деген ой болгон. Албетте, андан кийин өзү эч кандай өлчөмү теориясы бар болчу, бирок, чынында, Бор, "аман" атомду үч өзгөчүлүктөрүн түрүндө, алардын ой-пикирлерин айтып, анын атасы баштаган, ал сөзсүз ал Rutherford теориясына ылайык, "жашаган" болсо, каза болмок. Бул теория Дэйн бардык механиканы негиз болгон эмес.

Бор анын лорду

• Энергия (E) бул биринчи кандайдыр бир атом системасы белгилүү атом мамлекеттерде гана, жана алардын ар бири үчүн бир мүнөздүү баалуу болот окуйт. Атомдун туруктуу мамлекеттик (тынч) болсо, анда бул мүмкүн эмес чыгарган.
• Экинчи постулатты жарык энергиясынын чыгаруу бир кыйла алгылыктуу чекте гана көбүрөөк энергия менен мамлекеттин өтүү учурунда пайда болгон деп айтылат. Демек, энергия эки туруктуу мамлекеттердин ортосундагы баалуулуктарды айырмасына барабар.

Niels Бор атом модели

окумуштуу 1913-жылы semiclassical теориясы жактаган. Бул негиз боюнча, ал заттын атом сүрөттөлгөн бир аз мурда Rutherford, бир планета моделин койду тургандыгын белгилей кетүү керек. Анын негизинде, ал электрон атомдун бетинде түшүп сөзсүз эле убакыттын өтүшү менен деп болжолдонгон эле: Биз буга чейин классикалык механиканын эсептөөлөрү Ж. карама-каршы экенин айтты.

Бул карама-каршылык "айланып өтүү" үчүн, илимпоз атайын кабыл киргизген. Анын өзөгү (алардын кулашына алып келиши керек болчу) энергия коюшат жатат, электрондор гана кандайдыр бир орбитада көчүп болот. башка траекторияларын катары көчүп келгенде химиялык атомдору туюк абалда калууда. Бор теориясы боюнча, мындай орбиталары Планктын туруктуу барабар болгон бул сандык мааниси кыймылы болуп саналат.

атомдук структурасын теориясынын өлчөмү

Биз да айтылгандай, бүгүнкү күнгө чейин, атомдук структурасын теориясынын өлчөмү жүрүшүндө. Химия акыркы жылдары гана аны жетекчиликке. Бул төрт негизги аксиомаларга негизделген.

1. Биринчиден, электрону өзү дуализм (атомдук-толкун мүнөзү). Жөнөкөй сөз менен айтканда, бөлүкчө кыймылдайт жана материалдык объект кандай (а корпускулалардан), жана бир толкун сыяктуу. бөлүкчө белгилүү заряды жана массасы бар эле. классикалык толкун менен жалпы демилгечи үчүн электрон жөндөмдүүлүгү. Ошол эле толкун узундугу (λ) жана бөлүкчө ылдамдыгы (а) атайын де Broglie мамилелер боюнча бири-бирине байланыштуу болушу мүмкүн: λ = ч / MV. Эгер айта турган болсок, м - электрон массасы.

2. абсолюттук тактык менен өлчөө координаты жана бөлүкчөлөр ылдамдыгы эч мүмкүн эмес. тагыраак ылдамдык көбүрөөк белгисиздик, координаттар аныкталат. Бирок, жана тескерисинче катары. Бул кубулуш төмөндөгү мамилелер боюнча көрсөтүлүшү мүмкүн Heisenberg белгисиздикти, деп аталат: Δx м ∙ Δv> ж- / 2 ∙. Delta X (Δh) белгисиздик абалы мейкиндигинде координаты билдирди. Демек, кыйырсыз V (Δv) ылдамдыгы катаны билдирет.

3. Бардык мурда тараган ишенимге каршы, электрондор жасалган боюнча поезддер катары так аныкталган орбита менен өтө албайт. Quantum теориясы электрондук мейкиндигинде каалаган болушу мүмкүн экенин, бирок бул ыктымалдуулук ар бир сегмент үчүн ар башка болот.

Бул ыктымалдык максималдуу болгон атом ядросунун айланасында түздөн-түз мейкиндиктин бир бөлүгү, орбиталык деп аталат. Азыркы химия бул карашынан көз изилдөөлөрдүн атомдун электрон орбиталарынын түзүлүшү. Албетте, мектеп баскычтарында аркылуу электрон туура бөлүштүрүүнү үйрөттү, бирок, мүмкүн, чындыгында, алар такыр башкача айырмаланат.

4. негизги бйрдей (протондордун жана нейтрондордун) бир атомду камтыйт. Мезгил-мезгили менен столго элементтин сериялык номери, анын ядродогу протон саны көрсөтүлөт жана протон менен нейтрон суммасы атомдук массасы барабар. Бул жерде азыркы атом ядросу химия түзүмүн кантип түшүндүрүүгө болот.

механиканы уюштуруучулары

Бул маанилүү секторунун өнүгүшүнө зор салым кошкон окумуштуу Эскертүү: French доктор Луи де Broglie, Гейзенберг Германия, Англия, Шредингер, англиялык Дирак. Бул адамдардын баары кийин Нобел сыйлыгын алышты.

Бул план боюнча, ошондой эле алда канча химия кетти? Атомдун Химиялык түзүлүшү, ошол жылдары абдан жөнөкөй кароого алынган: көп болгону 1947-жылы акыры элементардык бөлүкчөлөр бар экенин түшүнгөн.

айрым жыйынтыктар

Жалпысынан алганда, бул кыймылдарынын баарынын татаал эсептөөлөр пайдалануу менен гана эсептеп алууга болот эле сиз өлчөмү теориясы математиктердин, жок эмес, түзүүдө. Бирок, негизги кыйынчылык жагдай эмес. Бул теория менен сүрөттөлгөн кубулуштар, бардык заманбап илимий технология карабастан, сезүү гана эмес, бар, бирок ошондой эле кыял.

Алар биз издерин сактоого бардык кубулуштарды жаккан эмес эле, эч ким, ал тургай, кээ бир түзө жараяндарды элестете албайм. Эле деп ойлойм: акыркы ачылыштар .Элементардык, нейтрино жана башка негизги бөлүкчөлөр тогуз-өлчөм бар деп болжолдоого негиз берет (!). үч өлчөмдүү бир мейкиндикте жашаган адам катары, ал тургай, болжол менен, алардын жүрүм-турумун айтып бере алат?

Азыркы учурда, биз, балким, микро-дүйнөлүк экспериментин колдонулат, заманбап эсептөө машиналары, маалыматтар боюнча, математика менен күчкө таяна алабыз. Белгилей кетчү нерсе жардам берет жана химия: атомдук түзүлүшү, албетте, кайра, бул тармакта иштеген Илимпоздор жакында кийин, химиялык байланыш менен жаңы типтеги табылгандыгы тууралуу билдирилет.

атомдун түзүлүшүн азыркы түшүнүк

кылдат жогоруда баарын окуп, анда, балким, өздөрү гана атомдордун түзүлүшү кандай бүгүнкү сүрөттү деп айта албайт. Бирок биз түшүндүрүп берет: ал бир аз Rutherford теориясын өзгөртүү, Niels Бор баа жеткис мааниге менен толукталат. Жөнөкөй сөз менен айтканда, бүгүнкү күндө бул электрондор бул нейтрон менен протондордун турат башаламан, ядронун айланасында бүдөмүк өтүүчү жолдорду, анын ичинде көчүп деп эсептелет. электрон мүмкүн болуп саналат, анда анын айланасындагы мейкиндик, бир бөлүгү орбиталык деп аталат.

ал канчалык так айтуу мүмкүн эмес, келечекте атомдук структурасын түшүнүгүбүздү өзгөртүп жатканда. Ар бир күн, окумуштуулар түзө сырлары кирүү боюнча иштеп жатабыз: LHC (Large Хадрон), акыл-Нобел сыйлыгы - бул изилдөөнүн маалыматтарынын натыйжасы болуп саналат.

Бирок мен азыр да, биз ойлойбуз, ошол эле атомдор жашырган болжолдуу сүрөт мүмкүн эмес. Бул микро гана атомдо масштабда өзү түшүнүктүү - биз биринчи кабатында гана суракка алып, ал тургай, толук эмес, анан кайсы бир топ турак үй. Дээрлик ар бир жыл ачуу мүмкүнчүлүгү көбүрөөк жаңы башталгыч бөлүкчөлөр тууралуу маалыматтар бар. атомдордун изилдөө жараяны толугу менен аягына чыгат жатканда, бүгүн алдын ала милдеттүү эмес.

Алардын биздин уламыш деп аталган V-бөлүкчө табылган кийин 1947-жылы гана өзгөрө баштады деп жетиштүү болот. Буга чейин, адамдар бир аз эле 19-кылымда химияны негизиндеги теориясын ого бетер. Атомдун түзүлүшү - адамзаттын мыкты акылын ээлеген бир кызыктуу табышмак чыгаруу.