Destnîşankirina atoman û molekûlan. Definition of an atom, heta 1932

Guherandinên ji dema kevnar heta nîvê sedsala 18'an, zanist destê fikra serdest bû ku atom - a zere ya madde ku ne dikarin parçe bibe. zanyarê English û naturalist, û D. Dalton a pênase yên atom weke leza beşek ji Elementa kîmyayî da. MV Lomonosov li doktrîna wê ya atomê û gerdî wê bikaribe bide pênase yên atom û molecule bû. Ew bawer bû ku molekulek, ku ew bi navê "gilorikê", pêk tê ji "hêmanên" - atoman - û li motion berdewam in.

D. I. Mendeleev bawer dike ku ev madeyên parçeyek ku dinya maddî make up, hiltîne hemû milkên xwe bi tenê eger ew bi dabeşkirina ne. Di vê nivîsê de, an object wek glok yên atom define em, vekolînin û milkên xwe.

Background ji teoriya avaniya wê ya atomê

Di sedsala 19'an de, ku li cîhanê weke daxuyaniyê de li ser parçenebûna atom naskirin. Gelek zanyar bawer dike ku wê ji keriyên ji yek element kîmyayî di bin her şert û dikarin nav atoman ji elementên din ne bê guhertin. Ev fikir bingeha ku li ser vê pênase ya atom, heta 1932 li bûn. Di dawiya sedsala 19'an, di zanistî de vedîtinên bingehîn ku ev nîşan bide guhertin hatine çêkirin. Berî her tiştî, di 1897 de fîzîknasekî Brîtanî J. J. Thomson de ne û elektronek kifş kiribûn. Ev rastiyek e ku di bingeha xwe de fikrên zanyar 'li ser beşek nayê dabeşkirin ji Elementa kîmyayî ya guhertin.

How to îspat bikin, ku atom tevna tevlîhev

Even li ber vedîtina ji electron , zanyar bi yekdengî qebûl dikin ku atoman tune pere ye. Hingê, hat dîtin ku elektronan bi hesanî ji her Elementa kîmyayî xwestin emekdar. Ew dikare di pêta dît, wan kêmxwînî ya niha elektrîkê in, ew madeyên di dema tîrêjên x-ray berdim.

Lê eger ew ji elektronan beşek in ji hemû bê cudahî, û atoman doz neyînî, bi vî awayî, di atom hin pirîskên ku bi rastî ji bo ku belaş erênî hene, nexwe atoman ne dê Mad notr de. To alîkariya çembera de avahiya atom fenomeneke fîzîkî wek radyoaktîvîteya alîkariya hatiye. Ev pênase rast ji atom di warê fîzîkê de, û piştre kîmya da.

Tîrêjên invisible

French fîzîknasekî A. Becquerel yekem de ji bo danasîna dîyardeya weþan, ji atomên hinek hêmanên kîmyayî, kêmasîya tîrêjên invisible bû. Ew ionize pass hewayî bi rêya maddî, sedema blackening ji tepsiya, dîtbar. Piştre, Curies û Rutherford dît ku maddeyên radyoaktîf bi nav atoman ên din hêmanên kîmyayî (wek uranyumê - neptunium) guhertin.

keriyên alpha, keriyên beta, tîrêjên gamma: tîrêjên radyoaktîf nonuniform li kompozîsyona e. Bi vî awayî, ser fenomena radyoaktîvîteya îspat kir ku table dewrî yên hêmanên keriyên xwedî avahiya tevlîhev. Ev rastî, ji ber guherînên li pênase yên atom. Çi berin e an atom, daye destê Rutherford dest rastiyên zanistî nû? li gor ku li dora elektronan nucleus erênî-doz bar, bersiva vê pirsê pêşniyara modela Zanyarê atomî yên atom bû.

model, nakokiyên di Rutherford

Teoriya zanyarê, tevî karektera helawestiyan xwe, nikaribû ne objektîf li atom define. dîtinên xwe li dijî qanûnên bingehîn yên Thermodynamics bûn, ku li gor wê hemû yên elektronan çikûsiyê dikit enerjiya xwe winda bike, û, wek ku dikare bibe, zû an dereng ji bo li ser wî bikeve. Atom di vê rewşê de hatiye rûxandin. Di rastiyê de ev ne doza, ji ber ku çekên kîmyewî û keriyên ji ku ew made bi, di xwezayê de ji bo demeke dirêj hene. Çaveręya atom wisa çarenivîsê li ser teoriya ji Rutherford, herweha diyardeya ku diqewime, dema derbas madeyên sade hot riya diffraction grating bingeha. Piştî Spectra atomî avakirin, di heman demê de xwedî shape bi dîmenan. Ev zirar bi modela Rutherford yên atom, ku li gor wê bi zelaliya dê bibe domdar. Li gorî têgehên mekanîka qûantan, elektron niha di nucleus bi wek objects point wek ku di forma ewr û elektronek de bilêv ne baş.

Piraniya tijîbûna wê di locus hinek ji yên vala li dora nucleus, û weke ku bibe cihê a particle di demekê de tê dayîn. Jî, hat dîtin ku atom, elektron bi tebeqeyên sazkirin. Hejmara jî kêmxwendî, dikare ji aliyê zanîna hejmara pêvajoyê de bi biryar li ku element di perîyodîk D. I. System Mendeleeva. Ji bo nimûne, atom phosphorus de dihewîne 15 elektronan heye sê astên enerjî û. The nîşana, ku destnîşan Hejmara astên enerjiyê ye ku hejmara quantum sereke kir.

Ev experimentally hate damezrandin, ku dereca enerjiyê yên elektronan, located herî nêzîk ji core, xwedî lowest enerjiyê. Her shell enerjî ji nav sub-astan de dubendî, û ew jî, dîsa di, li ser orbitals. Elektronê bi at orbitals cuda located xwedî ewran heman form (s, p, d, f).

Li ser bingeha jor gotî, ev jî nîşan dide ku shape of ewr û elektronek de nikare bibe kêfî. Ev gelekî li gor orbital biryar hejmara quantum. Em jî lê zêde bike ku dewlet ji elektron ji particulate jî ji aliyê du nirxên diyarkirin - magnetic û dirêsin hejmara quantum. Ya yekem, li ser paşaroja Schrödinger bingeha dixe û helwesta pirralî ya ewr û elektronek li ser bingeha sê-alîyên dinyayê me. The nîşana diduyan - hejmara spin li ser wê diyar rotation de ne û elektronek li derdorê axe xwe an counter-rastê ve.

Ev yek ji neutron

Bi riya xebata D. Chadwick, ji wan re di sala 1932 de pêk were, ew pênase nû ya atom di kîmya û fîzîkê hat dayîn. Di tecrûbeyên zanistî xwe wî îsbat kir ku di cleavage pêşwîste tîrêjên polonium ji ber keriyên bê pere, ji aliyê girseyê 1,008665. A Keriyê hîmanî nû ya neutron, navê wî bû. vedîtina û xebatê de ji milkên xwe wê destûr ji zanyarên Sovyetê V. Gapon û Ivanenko biafirîne teoriya nû ji avaniya ji atomic nucleus, dihewînin ser rohnîkirina protonan bû.

Li gorî teoriya nû, diyarker, cismê hebû atom van avakirina yekîneyeke strukturel ên Elementa kîmyayî ya, ku ji core dihewînin, proton, neutrons û elektronan Kurdayetiyê li derdora wê. Hejmara yên keriyên erênî di navoka her tim ji bo hejmara ordinal ji Elementa kîmyayî ya di nav sîstemê de dewrî yên wekhev.

Paşê Profesorê Zhdanov li tecrûbeyên xwe piştrast kir, ku di bin bandora tîrêjên dijwar kozmîk, dikit atomî bi nav rohnîkirina protonan parçe. Ji bilî vê, ev eşkere bû ku hêzên li cem van keriyên bingehîn di nucleus, ew gelek enerjî-întensîv e. Ew li ser dûr û pir kurt (yên ku fermana ji 10 ^-23 cm), navê navokî tevbigerin. Wekî ku me berê qal kiribû, bi MV Lomonosov li bikaribe bide pênase yên atom û molecule li ser bingeha rastiyên zanistî zanîn ku di wî de bû.

Niha naskirin çavan modela jêr e: atom ji sîsikên û elektronan Kurdayetiyê li derdora wê di riyên hişk danasîn - orbitals. Elektronê di heman demê de, pêşangeheke milkên her du keriyên û pêlan, ku ev e, xwediyê xwezaya dual. Çêkirina an atom e li Şama hema hema hemû girseyî wê. Ev ser rohnîkirina protonan têkildar bi hêzên atomî pêk tê.

Gelo ev yek mimkun e, terazûya atom

Ev çêdibe ku her yek atom heye girseyî. Ji bo nimûne, ew ji Hydrogen 1,67h10 ^-24 e bû hetta bi zor ji xeyal çawa biçûk ev nirx. Ji bo dîtina giraniya object, li kapekê, û oscillator, e ku bi kar tînin ne nanotube carbon. Ji hesabkirina giraniya atom û molecule dorpêçê de ne misaît zêdetir giraniya relatîf e. Ev çawa gelek caran bi giraniya molekulek an atom zêdetir 1/12 yên atom karbonê, e ku 1,66h10 ^-27 kg dide. giraniya atomê Dengûbasên bi li ser sifrê dewrî yên hêmanên kîmyayî dayîn, û bi wan re tune dimension.

jimara navgîn girseyî yên isotopes e - Zanyarên baş dizanin ku giraniya wê ya atomî ya elementa kîmyayî ne. Ev xuya dike, ku di xwezayê de ji yek yekîneyeke a Elementa kîmyayî dibe ku girseyên cuda hene. Bi vî awayî doz ji dikit ji yên weha re particle tevnî heman.

Zanyarên dît ku isotopes li hejmarek ji yên li ser rohnîkirina cuda û dikit hisab ji wan re dibêje. Ji bo nimûne, atom Virkon, ku bi komî 35 de 18 neutrons û 17 protonan bû, û bi girseyî ji 37 - 20 proton û neutronan 17. Gelek hêmanên kîmyayî mixtures ji isotopes in. Ji bo nimûne, madeyên sade yên wek potassium, argon, oksîjena ku di atoman kompozîsyona wê nûnerên 3 isotope cuda.

Destnîşankirina atomicity

Ev çend şîroveyên. Binêre, tiştên ku bi vê peyvê di kîmyayê de wateya. Ger atoman a Elementa kîmyayî qet nebe momentarily dikarin di tecrîdê de hene, ne mêldarê ne ava keriyên tevlihevtir - gerdên, wê demê em dibêjin ku van madeyên xwedî tevna wê ya atomî. Ji bo nimûne, pir-qonaxa berteka chlorination ji gaza metanê. dichloromethane, tetrachloride carbon: Ev edî di kîmyaya organîk sentetîk ji bo jêderên Lampaya mezin tê bikaranîn. Ev gerdên Virkon ji atoman ku reactivity bilind parçe. Wan zincîrên sigma tune li molekulek metanê de, pêşkêşkirina berteka têxî zincîrê.

Nimûneyeke din ji pêvajoya kîmyewî ku girîngiyeke mezin li ser endustriya - bikaranîna peroxide hydrogen wekî şaxekî pakkirin û bleaching. Destnîşankirina oksîjenê atomî wek hilberîneke cleavage ji peroxide hydrogen di her du hucreyên zindî pêk tê (ji aliyê enzîman catalase), û di laboratorê de. oksîjenê Atomê Bakterî, fungi û Sporên wan: çendayetî destê milkên antioxidant bilind xwe û karîna xwe ji bo jinavbirina ajanên nexweşîsaz destnîşankirin.

Çawa ew zerfa navokî

Em berê jî dît ku yekîneya strukturel ên a element kîmyayî a avahiya tevlîhev. Li dora pirîskên nucleus erênî-doz hûnandin elektronan neyînî. Xelata Nobel Niels Bohr, li ser teoriya quantum ronahiyê, afirandin a hînkirinê, ku li characterization û nasname yên atoman ne wiha ne: elektronan Kurdayetiyê li dora nucleus tenê li riyên sabît hin di vê rewşê de çi enerjiyê rohnî ne. Bohr, zanyar, nîşan didin ku pirîskên ji microworld, ku ji atoman û molekûlan li gor qanûnên ji bo cenazeyên mezin derbasdar nakin - biçük macrocosm.

Bingehê topên electron ji particulates hatiye dîtin di rojnameyên li ser zanyarên fîzîka quantum wek Hund, Pauli Klechkovskii xwendiye. Ji ber ku ev tişt eşkerabû ku di elektronan da ku motion rotational li dora nucleus e kaos de ne, di heman demê de li ser riyên sabît hin. Pauli dît ku di nava dereca enerjîyê yek li her yek ji orbitals s wê, p, d, f di hucreyên elektronîk Dibe ku tu bêtir ji du pirtileyên neyînî ji nirxê spin pêşberî + ½ û - ½.

desthilata Hund da diyar kir ku ji bo tije orbitals elektron û bi asta enerjiya heman.

prensîba Aufbau, bi hukmê navê n + l, şirove bike ka çawa orbitals tije multielectron atoman (hêmanên 5, 6, 7 cycles). Hemû yên ku regularities li jor wek bingeha teorîk hêmanên kîmyayî yên tên afirandin ji aliyê Dmitriem Mendeleevym re xizmet kir.

degree oxidation

Ev konsepteke bingehîn e di kîmyayê de ye û li molekulek de rave dike ku dewlet ji atom. The pênase modern ji pileya oxidation ji atoman û wiha ye: ji belaş atoman di molekulek, ya ku tê hesabkirin li ser têgehên ku molekulek tenê pêkhatin dihîne li bêne kirin.

The oxidation dikare ji aliyê Integerek an hejmara fractional, a nirxên pozîtîf, negatîf, û sifir ziman. Di piraniya atoman ji hêmanên kîmyayî yên çend dewletan de oxidation. Ji bo nimûne, nîtrojen -3, -2, 0, +1, +2, +3, +4, +5 e. Lê belê wisa element, wek fluorine, di hemû compounds xwe de tenê yek dewlet oxidation bo -1 wekhev. Eger ku maddeyek, sade, dewleta oxidation xwe ji sifir kirin. Ev quantities kîmyewî xweşkeys de bi kar bîne ji bo senifandina maddeyen û ji bo danasîna milkên xwe. Di piranîya rewşan de, ji pileya oxidation ya kîmyayê de tê bikaranîn di avakirina reaksiyonên hevkêşeyên Redox.

Taybetiyên atoman

Bi saya vedîtinên fîzîkê yên quantum, li pênase modern yên atom e, ku li ser teoriya Ivanenko û Gapon E, temam ji aliyê rastiyên zanistî li jêr hatiye damezrandin. Bingehê an nucleus atomî di dema reaksiyonên kîmyewî guherî ne. Guherîna tenê orbitals electron stationary bandorê. avahiya xwe dikare ji bo gelek ji taybetiyên fîzîkî û kîmyewî ji madeyên bi jîder. Ger ku ne û elektronek dihêle a orbit stationary û pê de ji bo orbital bi enerjîyê yên atom jê mezintir e, bi heyecan kir.

Ev divê bê diyarkirin, ku elektronan dikarin demeke dirêj li van orbitals non-core ne. Eger em vegerin orbit stationary xwe de, ne û elektronek li quantum yên enerjiyê derdide. Li gorî lêkolîna ku ji van taybetiyên yekîneyên tevnî hêmanên kîmyayî yên wek berjiwendiyên electron, electronegativity, enerjî ionization, destûr hatiye zanyar ne bi tenê ji bo danasîna ji atom wek glok particle bingehîn, di heman demê de jî destûr ji wan re îzah a kapasîteya atoman bi avakirina dewleta gerdî stabîl û enerjîk lehê ji madeyê, encama gengaz yên afirandina tu type of zincîr kîmyewî bi îstîqrar: dihîne, Lêkolîn-polar û apolar, xêrxwaz-acceptor (wek cure, zeliqandina Lêkolîn) û m etallicheskoy. KirinYê dawî taybetiyên fîzîkî û kîmyayî ya herî giring ên metalên grîng.

Ev experimentally hate damezrandin ku size ya atom guhertin. Hemû jî wê li ser molekulek in ku ku ev girêdayî ye. Bi saya X-ray analysis diffraction dikarin ji dûr ve di navbera atoman li avahîya kîmyewî dihejmêrin, û herweha fêrî radius beşa element tevnî. Milkdarî qalibên ji bo guherîna ji Radii ji atoman de di dema an di koma ku ji hêmanên kîmyayî jî, pêkan e mirov pêşbînî bike, taybetiyên fîzîkî û kîmyewî xwe. Ji bo nimûne, di dema bi zêdebûna atomic nucleus hisab decrease Radii wan ( "atom compression"), û ji ber vê yekê milkên metallic ji compounds qels, û nonmetallic bergirî.

Bi vî awayî, ji avaniya yên atom rastir dikarin taybetiyên fîzîkî û kîmyewî ji hemû hêmanên ku di nav sîstema dewrî yên hêmanên diyar bike.