Määritys atomien ja molekyylien. Määritelmä atomin, kunnes 1932

Alkaen antiikin ajan puolivälissä 18-luvulla, tiedettä hallitsi ajatus siitä, että atomi - vähäsen asia, jota ei voida jakaa. Englanti tiedemies ja luonnontieteilijä, ja D. Dalton esittänyt määritelmän atomin pienimmäksi osaksi alkuainetta. MV Lomonosov sen atomien ja molekyylien oppi pystyi antamaan määritelmä atomin ja molekyylin. Hän oli vakuuttunut siitä, että molekyyli, jota hän kutsui "verisoluja", joka koostuu "elementtejä" - atomit - ja ovat jatkuvassa liikkeessä.

D. I. Mendelejev uskoivat tämän alayksikön aineita, jotka muodostavat aineellisen maailman, säilyttää kaikki ominaisuutensa vain, jos se ei kuulu jako. Tässä artikkelissa objektin määrittelemiseen mikrokosmos atomin, ja tutkia sen ominaisuuksia.

Tausta teorian atomin rakenne

In the 19th century, se on laajalti tunnustettu julkilausuman jakamattomuus atomin. Useimmat tutkijat uskotaan, että hiukkasten yksi alkuaine missään olosuhteissa ei voida muuntaa atomien muita elementtejä. Nämä ideat olivat perusta, joka perustuu määritelmän atomin, kunnes 1932. Myöhään 19th century tieteessä on tehty perustavanlaatuisia löytöjä muuttaneet tätä näkemystä. Ensinnäkin vuonna 1897 brittiläinen fyysikko Joseph John Thomson oli löytänyt elektronin. Tämä seikka on olennaisesti muuttunut tutkijoiden käsityksiä jakamaton osa alkuainetta.

Miten todistaa, että atomin monimutkainen rakenne

Jo ennen löytö elektronin , tutkijat yksimielisiä siitä, että atomit ovat veloituksetta. Sitten todettiin, että elektronit ovat helposti erottaa mistä tahansa alkuainetta. Ne löytyvät liekki, ne ovat kantajia sähkövirran, ne vapauttavat aineet aikana röntgensäteilyä.

Mutta jos elektronit ovat osa kaikkia poikkeuksetta ja negatiivisesti varautuneita atomeja, siten, atomi on joitakin hiukkasia, jotka ovat varmasti on positiivinen varaus, muuten atomeja ei olisi sähköisesti neutraali. Auttaa purkaa rakenne atomin on auttanut fysikaalinen ilmiö kuin radioaktiivisuus. Se antoi oikean määritelmän atomin fysiikan, ja sitten kemia.

Näkymätön säteet

Ranskalainen fyysikko A. Becquerelin oli ensimmäinen, joka kuvaili ilmiö päästöjen atomien joitakin alkuaineita, visuaalisesti näkymätön säteet. Ne ionisoivat ilmaa läpi materiaalin, jolloin tummenemista valokuvaus levyjen. Myöhemmin Curies ja Rutherford havaittu, että radioaktiivisten aineiden muunnetaan atomia muiden kemiallisten aineiden (kuten uraani - neptunium).

Radioaktiivinen säteily on epätasainen koostumus: alfa-hiukkasia, beeta-hiukkasia, gammasäteitä. Siten, ilmiö radioaktiivisuus osoitti, että alkuaineiden jaksollisen hiukkasista on monimutkainen rakenne. Tämä seikka aiheutti muutoksia määritelmään atomin. Mikä hiukkasia on atomi, antama Rutherford saatu uusia tieteellisiä tosiasioita? Vastaus tähän kysymykseen on ehdotettu tutkija ydin- malli atomi, jonka mukaan noin positiivisesti varautunut ydin elektronit liikkuvat.

Ristiriidat Rutherford malli

Teoria tiedemies huolimatta maksamatta luonnetta, ei voinut objektiivisesti määritellä atomi. Hänen havainnot olivat ristiriidassa perusoikeuksien termodynamiikan lakien, jonka mukaan kaikki elektronit kiertävät ytimet menettävät energiaa ja, koska se voi olla, ennemmin tai myöhemmin pudota häntä. Atomi tässä tapauksessa tuhoutui. Tämä ei kuitenkaan pidä paikkaansa, koska kemikaaleja ja hiukkasia, joista ne on valmistettu, esiintyy luonnossa pitkään. Selittämättömästi atomin, määritys perustuu teoriaan Rutherford, samoin kuin ilmiö, joka tapahtuu, kun johtamalla kuumaa yksinkertainen aineiden kautta diffraktiohilan. Jälkeen atomi spektrit on muodostettu samaan aikaan on lineaarinen muoto. Tämän kanssa ristiriitaiset Rutherford mallin atomin, jonka mukaan taajuuksien pitäisi olla jatkuva. Käsitteiden mukaisesti kvanttimekaniikan, elektronit tumassa ei luonnehdittu kohta esineitä sekä ottaa muodossa elektronin pilveen.

Useimmat sen tiheys tietyssä paikan avaruudessa, tuman ympärillä, ja pidetään sijainnin hiukkasen tiettynä ajankohtana. Myös todettiin, että atomin, elektronit on järjestetty kerroksittain. Kerrosten lukumäärä voidaan määrittää tietämättä numero, jonka aikana osa jaksollisen D. I. Mendeleeva System. Esimerkiksi, fosforiatomin sisältää 15 elektronit ja on kolme energian tasoa. Indikaattorin, joka määrää, kuinka monta energiatason kutsutaan pääkvanttiluku.

Todettiin kokeellisesti että energiatason elektronien, joka sijaitsee lähimpänä ydin, on alhaisin energia. Kukin energia kuori on jaettu osa-tasoa, ja ne puolestaan on orbitaalien. Elektronit sijaitsevat eri orbitaalien on sama muoto pilvet (s, s, d, f).

Edellä esitetyn perusteella seuraa, että muoto elektronin pilvi voi olla mielivaltainen. Se on ehdottomasti määräytyy kiertoradan kvantti numero. Lisäämme myös, että valtion elektronin hiukkasnäytteenottojärjestelmään määrittävät myös kaksi arvoa - magneetti- ja spinkvanttiluku. Ensimmäinen perustuu Schrödingerin yhtälön ja luonnehtii avaruudellinen suuntautuminen elektronin pilven perusteella kolmiulotteisuuden meidän maailman. Toisen indikaattorin - määrän spin sitä määrittää elektronin pyöriminen akselinsa ympäri vastapäivään.

Löytö neutroni

Työn kautta D. Chadwick, piti niitä vuonna 1932, se sai uuden määritelmän atomin kemian ja fysiikan. Heidän tieteelliset kokeet hän osoitti, että katkaisu tapahtuu polonium säteilyn aiheuttama partikkeleista veloituksetta, massan 1,008665. Uusi alkeishiukkasfysiikka nimettiin neutroni. Hänen löytö ja tutkimus sen ominaisuuksien ansiosta Neuvostoliiton tiedemiehet V. Gapon ja Ivanenko luoda uusi teoria rakenteen atomiytimen, joka sisältää protonit ja neutronit.

Mukaan uutta teoriaa, määrittämiseksi aine oli seuraava atomin kanssa muodostavat rakenneyksikön alkuaine, joka koostuu ytimestä, joka sisältää protoneja, neutroneja ja elektronit liikkuvat sitä. Positiivisten hiukkasten ydin on aina sama järjestysnumero on alkuaine jaksollisen järjestelmän.

Myöhemmin professori Zhdanov hänen kokeet vahvistivat, että vaikutuksen alaisena kovaa kosmisen säteilyn, atomiytimet jaettu protonit ja neutronit. Lisäksi on osoitettu, että pitäviä voimia näiden alkeishiukkasten tumassa, se on erittäin energiaintensiivistä. Ne toimivat hyvin lyhyitä matkoja (suuruusluokkaa 10 ^-23 cm), jota kutsutaan ydin. Kuten aiemmin mainittiin, MV Lomonosov pystyi antamaan määritelmä atomin ja molekyylin perusteella tieteellisten tietojen tiedossa häntä.

Nykyisin tunnustetaan katsovat seuraavaa mallia: atomi koostuu ytimestä ja elektronit liikkuvat sitä tiukasti määritellyssä polkuja - orbitaalien. Elektronit samalla osoittavat ominaisuuksia sekä hiukkasten ja aallot, jotka on, on kaksinainen luonne. Ydin atomin väkevöidään lähes kaikki sen massa. Se koostuu protonit ja neutronit liittyvät ydinaseiden.

Onko mahdollista punnita atomiin

On käynyt ilmi, että kukin atomi on massa. Esimerkiksi se on vety 1,67h10 ^-24 oli jopa vaikea kuvitella kuinka pieni tämä arvo. Löytää esineen paino, älä käytä asteikot, ja oskillaattori, joka on hiilinanoputken. Laskea painon atomin ja molekyylin helpompaa määrä on suhteellisen painon. Se osoittaa, kuinka monta kertaa paino molekyyli tai atomi enemmän kuin 1/12 hiiliatomin, joka on 1,66h10 ^-27 kg. Suhteellinen massaluku on esitetty jaksollisen alkuaineita, ja niillä ei ole ulottuvuus.

Tutkijat ovat hyvin tietoisia siitä, että atomipaino alkuainetta - on keskimääräinen massa useita isotooppeja. Se näyttää, että luonteeltaan yhden yksikön alkuainetta voi olla erilaisia massoja. Siten maksut ytimet tällaisten rakenteellisten hiukkasten sama.

Tutkijat ovat havainneet, että isotoopit eroavat määrä neutroneja tumaan ja ytimet veloittaa niistä samanlaisia. Esimerkiksi, klooriatomi, jonka massa on 35 sisälsi 18 neutronia ja 17 protonia, ja jonka massa on 37-20 protonia ja 17 neutronia. Monet alkuaineet ovat isotooppien seoksia. Esimerkiksi yksinkertainen aineet, kuten kalium, argon, happi sisältyvät sen koostumus atomia, jotka edustavat 3 eri isotooppi.

Määritys atomisuuden

Sillä on useita tulkintoja. Mieti, mitä tämä termi kemiassa. Jos atomien alkuainetta voi ainakin hetkellisesti olemassa yksinään, ei pyri muodostamaan monimutkaisempia hiukkasia - molekyylejä, niin sanotaan, että tällaiset aineet ovat atomi rakenne. Esimerkiksi, monivaiheinen klooraus metaanin reaktio. Se on yleisesti käytetään orgaanisessa synteettisessä kemiassa ja suurten halogeeni johdannaiset: dikloorimetaani, hiilitetrakloridi. Se on jaettu kloori-molekyylien atomia, joilla on suuri reaktiivisuus. Ne tuhoavat sigmasidos on metaani molekyylin, joka tarjoaa ketjun substituutioreaktiossa.

Toinen esimerkki kemiallisen prosessin, jossa suuri merkitys teollisuudessa - käyttö vetyperoksidin desinfiointiaineella ja valkaisuaine. Määrittäminen atomisen hapen kuin hajoamistuotteen vetyperoksidin esiintyy sekä elävien solujen (katalaasientsyymin), ja laboratoriossa. Atomisen hapen määrittää kvalitatiivisesti sen korkea antioksidanttisia ominaisuuksia ja niiden kyky tuhota taudinaiheuttajien: bakteerit, sienet ja niiden itiöiden.

Miten tumakotelossa

Olemme aiemmin havainneet, että rakenteellisen yksikön alkuainetta on monimutkainen rakenne. Noin positiivisesti varautunut ydin hiukkasten pyörivät negatiivinen elektroneja. Nobelin Niels Bohr, joka perustuu quantum teorian valossa, luonut opetus, jossa karakterisointi ja tunnistus atomien ovat seuraavat: elektronit liikkuvat ydin vain tietyn kiinteän polkuja tässä tapauksessa eivät säteile energiaa. Bohr, tutkijat ovat osoittaneet, että hiukkaset MicroWorld, jotka sisältävät atomeja ja molekyylejä eivät noudata lakeja voimassa suurille elimille - esineet maailmankaikkeus.

Rakennetta elektronikuori Hiukkasten on tutkittu papereita kvanttifysiikan tiedemiehet kuten Hund, Pauli Klechkovskii. Koska se tuli tunnetuksi että elektronit tekevät kiertoliikkeeseen tuman ympärillä ei ole kaoottista, mutta tiettyjä kiinteitä reittejä. Pauli havaittu, että yhden ainoan energian taso kussakin sen orbitaalit s, s, d, f elektronisessa solut voivat olla enemmän kuin kaksi negatiivisesti varattuja hiukkasia vastapäätä spin-arvo + ½ ja - ½.

Hund sääntö selitti miten täyttää elektroniorbitaalien samalla energiataso.

Aufbau periaate, jota kutsutaan myös sääntö n + l, miten täytetään orbitaalien multielectron atomia (elementit 5, 6, 7 sykliä). Kaikki edellä mainitut säännönmukaisuuksia toimi teoreettinen perusta alkuaineita luotu Dmitriem Mendeleevym.

hapetusaste

Se on keskeinen käsite kemian ja kuvaa tilaa, jossa atomi molekyylissä. Moderni määritelmä hapetusaste atomeista on seuraava: maksu on ilmastoitu atomia molekyylissä, joka on laskettu perustuen käsitteitä, että molekyylissä on ainoastaan ioni- koostumus.

Hapetus voidaan ilmaista kokonaisluku tai murtoluku, joka on positiivinen, negatiivinen tai nolla-arvot. Useimmissa atomia alkuaineita on useita hapetustiloja. Esimerkiksi typpi on -3, -2, 0, +1, +2, +3, +4, +5. Mutta tällainen elementti, kuten fluori, kaikissa sen yhdisteiden on vain yksi hapetustilassa yhtä suuri kuin -1. Jos se on esitetty yksinkertainen aine, sen hapetustila on nolla. Tämä kemiallinen määriä kätevä käyttää aineiden luokittelusta ja kuvaamaan niiden ominaisuuksia. Useimmissa tapauksissa hapetusaste oli käytetyn kemian perustamiseen yhtälöitä redox-reaktioita.

Ominaisuudet atomien

Kiitos löytöjä kvanttifysiikan, moderni määritelmä atomin, joka perustuu teoriaan Ivanenko ja Gapon E täydennettynä seuraavalla tieteelliset tosiasiat. Rakenteesta atomiytimen ei muuttunut kemialliset reaktiot. Muutos vaikuttaa vain paikallaan elektroniorbitaalien. Niiden rakenne voi johtua paljon fyysistä ja kemialliset ominaisuudet. Jos elektroni jättää kiinteän kiertoradalla ja etenee kiertoradalla, jolla on suurempi energia, kuten atomi kutsutaan innoissaan.

On huomattava, että elektronit eivät voi olla pitkä aika näitä ydinliiketoimintaan orbitaalien. Palaavat sen paikallaan kiertoradalla, elektroni emittoi energiamäärää. Tutkimus sellaisia ominaisuuksia rakenneyksiköiden alkuaineita elektroni affiniteetti, elektronegatiivisuus, ionisaatioenergia on sallittu tutkijat paitsi määritellä atomi on olennainen hiukkanen pienoiskoossa, mutta myös saa ne selittää kyky atomien kanssa muodostavat vakaan ja energeettisesti edullisempi molekyyli- olomuotoa, joka on mahdollinen seuraus luodaan mitä tahansa stabiileja kemiallisia sidoksia: ionisia, kovalenttisia-polaarinen ja poolittomat, luovuttajan ja vastaanottajan (kuten kovalenttista sitoutumista lajit) ja m etallicheskoy. Viimeksi mainittu määrittää tärkeimmät fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet metalleja.

Se on kokeellisesti vahvistettu, että koko atomin voi vaihdella. Kaikki riippuu molekyylin, johon se kuuluu. Kautta röntgendiffraktiolla analyysi voidaan laskea etäisyys atomien kemiallinen yhdiste, sekä oppia säde rakenne-elementin yksikkö. Omistaa kuviot muutoksen säteiden sisältämien aineiden atomeja aikana tai ryhmä alkuaineita, on mahdollista ennustaa niiden fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Esimerkiksi aikoina yhä atomiydin veloittaa säteet vähennys ( "puristus atomi"), ja näin ollen heikentää metallisen yhdisteiden ominaisuuksia, ja ei-metallisia monistettiin.

Siten, rakenteen tuntemusta atomin voi tarkasti määrittää fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet kaikki elementit kuuluvat alkuaineiden jaksollisen järjestelmän.