Atom kimyo - atomi bir ... Model. atom tuzilishi

atrofi tabiati haqida fikrlar uzoq zamonaviy sivilizatsiya gurkiragan oldin insoniyatni tashrif boshladi. Birinchidan, odamlar, ular iymon keltirdilar, ba'zi oliy hokimiyat, mavjudligi haqida mish butun borlig'ini oldindan belgilangan qilgan. Lekin tez orada, faylasuflar va ruhoniylar aslida, mavjudligiga juda mato nima, aslida haqida o'ylab boshladi. Nazariyasi, lekin bir tarixiy nuqtai atom dominant bo'lib etildi.

atom nima Kimyo? Bu, shuningdek, barcha tegishli mavzularda kabi, biz bu maqolada muhokama qilinadi. Biz unda siz butun savollarga javob topasiz, deb umid qilamiz.

atom nazariyasi asoschisi

birinchi kimyo dars qaerda boshlanadi? bir atom tuzilishi - asosiy mavzu bo'ladi. Siz so'zi "atom", "bo'linmas" deb yunon tilidan tarjima qilingan, deb eslayman mumkin. Endi, ko'pgina tarixchilar birinchi Demokritning, mavjud har bir narsani qilish mayda zarralar ba'zi dedi nazariyasi, taklif, deb ishonaman. U beshinchi asr eramizgacha yashagan.

Afsuski, bu mashhur mutafakkir deyarli hech narsa ma'lum. Bu bizga o'sha paytlarda har qanday yozilgan manbasini etib bo'lmaydi. Va, chunki uning vaqti, g'oyalar buyuk olimlarining, biz Aristotel, Platon va boshqa yunon mutafakkirlari asarlarini faqat o'rganish kerak.

Shunday qilib, bizning mavzusi - "atom tuzilishi." kimyo, balki butun yuqori reyting baholarini edi, lekin ko'p qadimiy olimlar barcha xulosalari faqat xulosalari hisobga olingan ustida qurilgan edi eslayman. Demokritning istisno emas edi.

Men Demokritos'un mulohaza sifatida?

Uning mantiq juda oddiy edi, lekin bir vaqtning o'zida yorqin. Agar dunyoda o'tkir pichoq bor, deb tasavvur qiling. Siz, masalan, olma olib, so'ngra uni kesib boshlaydi: Bir so'z bilan aytganda ... yana ularni ajratib, ikki yarim kirgizib, ertami-kechmi sen allaqachon imkonsiz bo'ladi, ularni ajratish davom qalinligi bir yomon bo'lak oladi. Bu erda bo'linmas atom bo'ladi. kimyo, bu tasdiqlash deyarli 19 asr oxiriga to'g'ri hisoblanadi.

Demokrit zamonaviy g'oyalariga

Bu eng kichik qadimiy yunon tushunchalar faqat bir so'zni "atom" qolgan ta'kidlash lozim. Endi har bir maktabga dunyoni ko'proq fundamental va jarimalar tashkil etdi, deb biladi. Bundan tashqari, zamonaviy ilm-fan nuqtai nazaridan, Demokrit nazariyasi emas, albatta, hech dalil tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan sof gipotetik hisoblash, ko'proq narsa edi. Biroq, o'sha kunlarda hech elektron mikroskoplar bor edi, shuning uchun mutafakkir sodir bo'lmas edi-da, boshqa yo'llar bilan uni isbotlash.

Demokritning kimyogar da o'ng bor aslida birinchi shubha. Ular tez moddalarning ko'p reaksiya davomida oddiy komponentlari yiqitish kashf qildi. Bundan tashqari, bu jarayonlarning keskin kimyoviy qonuniyatlarini olib keldi. vodorod - Shunday qilib, ular sakkizta ommaviy kislorod kasr va suv uchun bir oladi payqadim (Avogadro qonuni).

O'rta asrlarda, Demokritning, taqsimlash va rivojlanish nazariyasi, shu jumladan, har qanday materialistik ta'limot, barcha olish mumkin emas. Va faqat XVIII asrda, olimlar yana bir bor atom nazariyasi qaytdi. vaqt bilan kimyogar Lavoisier, bizning buyuk M. V. Lomonosov va iqtidorli Ingliz fizigi D. Dalton (Biz alohida-alohida muhokama qiladi), ishonchli, o'z hamkasblari bilan namoyish qilgan atomlarning haqiqat. Hatto uzoq vaqt davomida xabardor 18 asr atom nazariyasi o'sha vaqtda ko'plab mashhur aqllari jiddiy ko'rib ekanligini ta'kidlab o'tish lozim.

Nima bo'lishidan qat'iy nazar, u bo'ldi, lekin u bir va bo'linmas zarracha, har bir narsaning asosi hisoblangan ham bu buyuk olimlar hali, atom tuzilishi nazariyasini ilgari surdi yo'q.

Afsuski, kimyoviy tajribalar aniq boshqa moddalar ba'zi atomlarning konvertatsiya haqiqatini isbot yo'q edi. Biroq, atomlarning tuzilishini o'rganishda asosiy fan aniq kimyo edi. Atomlar va molekulalar zamonaviy ilm-fan tasavvur qilish mumkin bo'lgan holda uzoq vaqt, bir ajoyib rus olimlari uchun berilgan.

ta'limot D. I. Mendeleeva

atom ta'limotining rivojlanishida katta rol 1869 yilda uning porloq davriy tizimi yaratildi D. I. MENDELEEV, o'ynagan. A nazariyasi rad qilmadi, balki faqat ilmiy hamjamiyat, taqdim qilingan, lekin o'rtacha varsayımları barcha materialistik to'ldiradi. Allaqachon 19-asrda, olimlar elektronlar mavjudligini isbotlash uchun ega edi. Bu barcha topilmalar jiddiy atom o'rganish 20-asrning eng yaxshi fikrlarini olib keldi. Kimyo bu safar ham kashfiyotlar juda ko'p belgilangan edi.

Lekin Mendeleyev ta'limoti bu nafaqat qimmatbaho hisoblanadi. Bu hali aniq emas, aynan qanday turli kimyoviy elementlarning shakli atomlar. Lekin katta rus olimi istisnosiz, yaqindan bir-biriga bog'liq, ular hammasi shuni isbotlash muvaffaq bo'ldi.

ochilish Dalton

Biroq, bir necha turli xil ma'lumotlarni, uning ismi abadiy qonun o'zi kashfiyot bosilgan mumkin faqat Dzhon Dalton, ta'bir imkoniyatiga ega bo'lish uchun. Odatda, olimlar gazlar faqat xatti o'rganib, lekin manfaatlarini qator u ancha keng bo'lgan. 1808 yilda u o'zining yangi fundamental ishlarni nashr boshladi.

Bu dalton har kimyoviy element ma'lum bir atomi to'g'ri keladi, deb taxmin. Lekin olim, unga oldin Demokritning asrlar kabi, hali ular butunlay ajralmasdir ishonardi. uning ko'p shashka diagramatik qo'lga kiritdi, unda atomlar oddiy don shaklida vakili. 2500 dan ortiq yil oldin paydo bu fikr, hozirgi kunda deyarli davom etdi! Biroq, faqat nisbatan yaqinda u atomining, albatta, chuqur tuzilishini ochildi. Kimyo (xususan, 9-sinf) bugungi kunda ham ma'lum darajada birinchi 18 asrda ochiqlagan g'oyalar bilan hidoyat topgan bo'ladi.

atomlarning divisibility eksperimental tasdiqlash

chegarasi qaysi tashqarida hech narsa yo'q - Biroq, deyarli barcha olimlar 19-asrning oxiriga atom tashkil ishonardi. Ular barcha yaratish asosi aniq u, deb o'yladim. Bu tajribalar turli ko'maklashdi: bir aytish mumkin baribir, lekin moddaning atomlari bilan stavkasi shunchaki kimyo bayon bo'lmadi hech yuz bermagan esa nima o'zgaradi, faqat molekula bo'ladi. uglerod atomlari tuzilishi, masalan, hatto turli allotropic davlatlarda butunlay o'zgarishsiz qoladi.

Qisqasi, uzoq vaqt davomida, kamida bilvosita ba'zi ko'proq fundamental zarralar borligini, ba'zi olimlarning gumonimni tasdiqlayapsiz hech empirik ma'lumotlar juda ham yo'q edi. Faqat 19-asr u ma'lum sharoitlarda bir elementning atomlari boshqa aylanishi mumkin, deb ko'rsatilgan edi (Curieleri tajribasiga emas, hech bo'lmaganda tufayli) bilan. Bu kashfiyotlar bizga atrofida dunyo haqida zamonaviy g'oyalar asos.

Uzum va Pudingler

1897-yilda, Jorj. Tomson, ingliz fizigi, u har qanday atom u ham "elektronlar" deb nomlangan manfiy zaryadlangan zarralar, ma'lum bir miqdori borligini topildi. Allaqachon 1904 yilda, olim yaxshi belgi "olxo'ri pudding" ostida tanilgan birinchi atom modelini yaratdi. nomi juda aniq mohiyatini aks ettiradi. Kimyo atomning Tomson nazariyasining asosida - u bir xil unda taqsimlangan mas'ul va elektronlar bilan "idish" hisoblanadi.

Bu model, hatto 20-asrda muomalada ekanligini unutmang. Keyinchalik u mutlaqo noto'g'ri ekanini chiqdi. Shunday bo'lsa-da, u juda oddiy va aniq atomi, bir modelini taklif, atrofdagi mikrokozm qayta insonni (va ilmiy asosda) birinchi ongli urinish edi.

tajribalar Kyuri

Bu er-xotin, Per va deb hisoblanadi Mariya Kyuri atom fizikasi uchun asos. Albatta, aslida daholar bu odamlarning hissasi, uning salomatligi va hayotini fido qochirib bo'lmaydi, lekin ularning tajriba ancha fundamental edi. Deyarli bir vaqtning o'zida Ruterford bilan ular atom isbotladi - ancha murakkab va turfa xil tuzilishi. ular o'rganib radioaktivlik hodisasi, deb unga va nutq haqida ekan.

1898 yil boshida Mariya nurlanish bag'ishlangan birinchi maqola chop etildi. Tez orada Maryam va Per Kyuri uran va Radiy bo'lgan xlorli birikmalar aralashmasi boshqa moddalar, u rasmiy kimyo shubha qaysi mavjudligini paydo boshlangan, deb ko'rsatdi. bir atom tuzilishi, chunki jiddiy kashf boshladi.

"Sayyora" yondashuv

Nihoyat Rutherford og'ir metall atomi bombardimon qilish α-zarralar (to'liq iyonize geliy) qilishga qaror qildi. A olim bir marta yengil elektronlar zarracha harakati traektoriyani o'zgartirishga qodir emas, deb taklif qildi. Shunga ko'ra, dispersiyasi atomi mavjud bo'lishi mumkin, faqat ba'zi bir og'irroq komponentlarini olib kelishi mumkin. Darhol, biz asl Rutherford "pudding" nazariyasini o'zgartirish qilmoqchi emas edi unutmang. atomning bu modeli benuqson deb qabul qilindi.

Shuning uchun deyarli hamma zarrachalar kumush yupqa qatlam orqali o'tib muammosiz, u hayron emas, deb olib. Bu faqat u tezda geliy atomlari ba'zi faqat 30 ° qaytgan edi ayon bo'ldi yotipti. Bu vaqt kimyo da aytish nima emas edi. Tomson atomi ko'ra tarkibi elektronlar yagona tarqalish taxmin. Lekin, bu kuzatilgan hodisalar uchun aniq ziddir.

Bu juda kam uchraydigan, lekin ba'zi zarralar burchak, hatto 180 ° da uchib. Rutherford chuqur hayron edi. Axir, u keskin, bir xil taqsimlangan (Tomson nazariyasiga ko'ra) bo'lishi kerak edi bir zaryad "puding" zid. Binobarin, ionlashgan geliy qaytarmoq mumkin notekis zaryadlangan saytlar, yo'q edi.

Nima xulosalar Ruterford kelib?

Bu holatlar atom asosan bo'sh, deb o'ylayman uchun olimlar so'raladi va faqat markazi ijobiy zaryad bilan ba'zi ta'lim e'tibor - yadro. Va bor edi atomi, sayyoralararo model quyidagi postulat:

• Biz allaqachon aytgan kabi, u yadro markaziy qismida joylashgan, va (atomning o'zi hajmiga nisbatan), uning hajmi ahamiyatsiz bo'ladi.
• Deyarli barcha atom massasi, shuningdek, barcha ijobiy mas'ul yadrosida joylashgan.
• Elektronlar o'z atrofida aylantirar. Bu ularning soni musbat zaryad teng ekanligini muhimdir.

paradokslar nazariyasi

Barcha yaxshi bo'lar edi, lekin atomning model ularning ajoyib barqarorligini tushuntirib bermaydi. elektronlar katta tezlashtirish bilan orbitalarida harakat, deb u unutmaslik kerak. bir ob'ekt vaqt davomida, elektrodinamik barcha qonunlar bilan, uning zaryadini yo'qotadi kerak. Biz hisobga Nyuton va Maksvell varsayımları olish bo'lsa, umuman elektronlar erga do'l kabi, yadro uvalanib kerak.

Albatta, hech narsa aslida sodir bo'ladi. hech radiatsiya yuz bormayman bo'lib, har qanday atom nafaqat juda chidamli, lekin, juda cheksiz vaqt bo'lishi mumkin. Bu farq MİKRODÜNYADA uchun biz faqat klassik mexanika nisbatan amal qiladi qonunlarni qo'llash uchun harakat, deb aslida bilan izohlanadi. Ular hodisalar barcha tegishli emas, atom ko'lamli chiqdi. Va atomi (kimyo, sinf 11) darsligi mualliflari tuzilishi oddiy aytganda iloji boricha tushuntirishga harakat, chunki.

Bohr ta'limoti

Daniya fizigi Niels Bohr eng kichik Shu qonunlari asosida bo'lishi mumkin emas, deb isbotlangan, qoidalari makroskopik ob'ektlari uchun amal qiladi. Bu mikrokozm faqat kvant qonunlari bilan "hidoyat", deb uning g'oyasi edi. Albatta, keyin hech qanday kvant nazariyasi o'zi yo'q edi, lekin Bor aslida u Rutherford nazariyasiga ko'ra "yashagan" bo'lsa, u muqarrar halok bo'lardi atom »najot", deb uch postulat shaklida o'z fikrlarini ifoda, uning ajdodi boshladi. Bu daniyalik barcha kvant mexanikasi asosi, bu nazariya edi.

Bohr ning varsayımları

• Bu birinchi har qanday atom tizimi faqat aniq atom davlatlar bo'lishi mumkin o'qiydi, va energiya (E), ularning har biri ma'lum bir xususiyati qiymati uchun. atomining statsionar davlat (sokin), keyin chiqaradi bo'lsa, u emas mumkin.
• Ikkinchi faraz nur energiyasi emissiya yanada mo''tadil faqat ko'proq energiya bilan bir davlatdan o'tish holda uchraydi, deydi. Shunga ko'ra, ozod energiya ikki statsionar davlatlar o'rtasidagi qadriyatlar farq tengdir.

atomning Niels Bohr modeli

olim klassik nazariyasi tomonidan 1913 yilda taklif etilgan. Bu uning poydevoriga u moddaning atom tasvirlangan qisqa oldin Ruterford, sayyoralararo modelini qo'ydi diqqatga sazovordir. u asosida, vaqt bilan elektron atomning yuzasida tushib ishonch ekanligini taxmin qilingan: Biz allaqachon klassik mexanikasi hisoblar Rutherford zid deb aytgan.

Bu qarama-qarshilik "atrofida olish" uchun, olim maxsus qabul qildi. Uning mohiyati elektronlar faqat har qanday alohida orbitasida harakat mumkin, (ularning qulashiga olib kelishi kerak edi) energiyasi aslida yotadi. ularning boshqa orbitalarda sifatida harakat qilganida da'vo kimyoviy atomlar passiv holatda qoladi. Bohr nazariyasiga ko'ra, bunday aylanishlar Plank doimiy teng edi o'sha miqdoriy nuqta harakati bor.

atom tuzilishi kvant nazariyasi

Biz aytishdi, sana, atom tuzilishi kvant nazariyasi davomida. Kimyo so'nggi yil faqat uning tomonidan hidoyat. Bu to'rt fundamental o'zgarish asoslangan.

elektronlar o'zi 1. Birinchidan, ikkilanish (korpuskulyar-to'lqin tabiati). Sodda qilib aytganda, zarracha muomala va qanday moddiy ob'ekt (a zarra), va bir to'lqin kabi. zarralari kabi muayyan haq va massa bor. mumtoz to'lqinlar bilan umumiy Kırınım uchun elektronlar qobiliyati. Bu ayni to'lqin uzunligi (λ) va zarracha tezligi (v) maxsus ham Broglie nisbatan tomonidan bir-biriga bog'liq bo'lishi mumkin: λ = h / mv. Agar taxmin mumkin, M - elektronning massasi.

mutlaq aniqlik bilan o'lchash 2. koordinatalari va zarralar tezligi mutlaqo mumkin emas. aniqroq tezligi katta noaniqlik, muvofiqlashtirish belgilanadi. Biroq, va aksincha, deb. Bu hodisa quyidagi bog'liq tomonidan ifodalanishi mumkin Heisenberg noaniqlik, deb ataladi: Dx m ∙ Δv> Z / 2 ∙. Delta X (Dh) ishonchsizlik joy kosmosda muvofiqlashtiradi bildirdi. Shunga ko'ra, delta V (Δv) tezligi xato ifodalaydi.

avval mashhur e'tiqodga 3. o'laroq, elektronlar raylarına poezdlar kabi qat'iy belgilangan orbitalarida o'tib bo'lmaydi. Kvant nazariyasi elektron fazoda har qanday nuqtasida bo'lishi mumkin, deydi, lekin bu ehtimoli har segmenti uchun farq qiladi.

bevosita, bu ehtimollik maksimal bo'lgan atom yadrosining atrofida makon qismi, orbital deyiladi. Shu nuqtai nazardan dan tadqiqotlar atomlarning elektron chig'anoqlari Zamonaviy kimyo tuzilishi. Albatta, maktablar eng ehtimol, aslida, ular juda boshqacha farq, darajalarda orqali elektronlar to'g'ri taqsimlash o'rgatdi, ammo.

4. asosiy nucleons (proton va neytron) zarra o'z ichiga oladi. Davriy jadvalda elementning seriya raqami, uning yadrosida proton sonini bildiradi va proton va neytronlarning yig'indisi atom massasi teng bo'ladi. Bu yerda bugungi atom yadrosi kimyo tuzilishini tushuntirish uchun qanday keldi.

Kvant mexanikasi asoschilari

Ushbu muhim sohasini rivojlantirish uchun eng katta hissa qo'shgan olim Eslatma: Fransuz fizigi Lui de Broglie, Heisenberg nemis, Avstriya, Schrödinger, ingliz Dirac. Bu odamlarning barcha keyinchalik Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi.

As uzoq, bu rejasi sifatida kimyo ketdi? nihoyat boshlang'ich zarralarning mavjudligiga haqiqatini tan ko'p faqat 1947 yilda: atom kimyoviy tuzilishi, o'sha yillarda eng yetarlicha oddiy hisoblangan.

ba'zi xulosalar

Agar yaratish qachon bu jarayonlarning barcha murakkab hisob-kitoblar foydalanish faqat hisoblash mumkin, deb Umuman, bir kvant nazariyasi, matematik holda emas edi. Lekin asosiy qiyinchilik nuqta emas. barcha zamonaviy ilmiy texnologiya qaramay, balki tasavvur nafaqat bizning sezgi mavjud, bu nazariya tomonidan tasvirlanadi jarayonlari,.

Ular, biz koinot rioya barcha hodisalarni yoqmadi deb hech kim, hatto ba'zi, eng kichik jarayonlari tasavvur qila olmaydi. Bir o'ylab ko'ring: so'nggi kashfiyotlar kvark, neytron va boshqa fundamental zarralar to'qqiz-o'lchov mavjud deb faraz qilish sababini (!). Bir kishi uch o'lchamli fazoda yashayotgan kabi, hatto taxminan ularning xatti tasvirlab mumkin?

Ayni paytda, biz faqat matematika va ehtimol, mikro-jahon simulyatsiya uchun ishlatiladi, zamonaviy kompyuterlar, kuchi tayanib mumkin. E'tiborga molik yordam beradi va kimyo: atom tuzilishi, albatta, bu sohada mehnat yaqinda olimlar keyin, qayta ko'rib qilinadi, kimyoviy bog'lanish, yangi turdagi kashfiyot qildi.

Atomning tuzilishi zamonaviy tushunchasi

Agar diqqat bilan yuqorida barcha o'qib bo'lsa, ehtimol, o'zlari masala atomlarning tuzilishi qanday bugungi rasm aytish mumkin bo'ladi. Lekin, biz tushuntirib beradi: u bir oz, Ruterford nazariyasini tahrirlangan Niels Bohr bebaho o'gitlarni tomonidan to'ldirilsin. Sodda qilib aytganda, bugun u elektronlar neytronlarning va protonlar tashkil topgan yadrosi atrofida tartibsiz, loyqa yo'llardan harakat, deb hisoblanadi. elektron o'rni eng ehtimol bo'lgan atrofida fazoda, bu qismi orbital deyiladi.

Bu mumkin emas-da, kelajakda atom tuzilishi bizning tushunish o'zgartirish qanday aniq aytish. Har kuni, olimlar eng kichik sirlarini chuqur kirib ustida ish olib bormoqda: LHC (Katta Adron Kollayderi), fizika bo'yicha Nobel mukofoti - barcha bu tadqiqot ma'lumotlar natijasidir.

Lekin hozir ham biz tasavvur va hali atomlarni yashirish nima taxminiy rasm mumkin emas. Bu aniq, faqat shu eng kichik hajmdagi atom o'zi - katta hovli, biz emas, balki butunlay ham keyin birinchi qavatda tashqari o'rganib, va qaysi. Deyarli har yili ochilish imkoniyati ko'proq va ko'proq yangi Boshlang'ich zarralar haqida hisobotlar mavjud. atomlarning o'rganish jarayoni butunlay tugagan bo'ladi bo'lsa, bir bugun bashorat qilish majburiyatini olmaydi.

Ulardan bizning tushunchalar deb atalmish V-zarralar kashf qilindi qachon 1947 yilda faqat o'zgartirish boshladi, deb aytish uchun kifoya. Bu oldin, odamlar faqat bir oz, 19-asrda kimyo asoslangan qaysi nazariyasini chuqurlashtirdi. Atomning tuzilishi - insoniyatning eng yaxshi fikrlarini band bo'lgan ajoyib bir jumboq hal.