Määramine aatomite ja molekulide. Definitsioon aatomi kuni 1932

Alates iidse perioodi keskel 18. sajandil, teadus valitses arusaam, et aatom - osake asja, mida ei saa jagada. Inglise teadlane ja loodusteadlane ja D. Dalton andis määratlus aatom väikseim osa keemiline element. MV Lomonossov oma aatomite ja molekulide õpetusest oli võimeline andma määratlus aatom ja molekul. Ta oli veendunud, et molekul, mida ta nimetas "vereliblede", mis koosneb "elemendid" - aatomit - ja on pidevas liikumises.

D. I. Mendelejev Arvatakse, et see allüksuses ainete, mis moodustavad materiaalse maailma, säilitab kõik oma omadused ainult siis, kui see ei kehti rajoon. Selles artiklis me määratleda objekti mikrokosmost aatom, ja õppida oma omadused.

Taust teooria aatomstruktuurist

19. sajandil, see on laialt tunnustatud kui avaldus jagamatust aatom. Mitmed teadlased Arvatakse, et osakesed ühe keemilise elemendi mingil juhul ei saa muundada aatomit muid elemente. Need ideed olid aluseks, mille aluseks oli mõiste aatomi kuni 1932. In 19. sajandi lõpul teaduses on tehtud olulisi avastusi, mis muutis seda seisukohta. Esiteks, 1897. aastal Briti füüsik J. J. Thomson oli avastanud elektroni. See asjaolu on oluliselt muutunud teadlaste ideid jagamatu osa keemilise elemendi.

Kuidas tõestada, et aatom keeruline struktuur

Isegi enne avastamist elektron , teadlased üksmeelselt nõus, et aatomid on tasuta. Seejärel leiti, et elektronid on kergesti eristada suvalises keemiline element. Neid võib leida leegis, nad on vedajate elektrivool, nad eraldavad aineid ajal röntgenikiirguse.

Aga kui elektronid on osa kõik ilma eranditeta ja negatiivselt laetud aatomid, seega atom on mõned osakesed, mis on kindel, et on positiivne laeng, vastasel aatomit ei oleks elektriliselt neutraalne. Et aidata lahti struktuuri aatom on aidanud füüsilist nähtust radioaktiivsusega. See andis õige määratlus aatomi füüsika ja seejärel keemiat.

Nähtamatu kiirte

Prantsuse füüsik A. Becquerel oli esimene kirjeldamiseks nähtus emissiooni aatomit mõnede keemiliste elementide visuaalselt nähtamatuks kiirgusele. Nad ioniseerida õhku läbistavad materjali, põhjustades tumeneda fotoplaatide. Hiljem Curies ja Rutherford leiti, et radioaktiivsed ained muundatakse aatomit muud keemilised elemendid (näiteks uraani - neptunium).

Radioaktiivne kiirgus on ebaühtlase koostise: alfaosakestega beetaosakesi, gammakiired. Seega nähtus radioaktiivsuse tõestas, et elementide perioodilisustabeli osakestel on keeruline struktuur. See asjaolu põhjustas tehtud muudatused määratlus aatom. Mis osakesed on aatom, antud Rutherford saadud uusi teaduslikke fakte? Vastus sellele küsimusele oli kavandatud õpetlane tuumaenergia mudeli aatom, mille kohaselt ümber positiivselt laetud tuum elektrone liikuda.

Vastuolud Rutherford mudel

Teooria teadlane, hoolimata selle tasumata iseloomu, ei objektiivselt määratleda aatom. Tema leiud olid vastuolus põhiõiguste termodünaamika, mille kohaselt kõik elektronid tiirlevad ümber tuumade kaotavad oma energia ja kuna see võib olla, varem või hiljem langema teda. Atom sel juhul hävitatakse. See on tegelikult nii ei ole, kuna kemikaalid ja osakesed, mis nad on teinud, on looduses olemas pikka aega. Seletamatult aatom selline määramine põhineb teooria Rutherford, samuti nähtus, mis tekib siis, kui associated kuuma lihtsad ained läbi difraktsioonvõrest. Pärast aatomi spekter moodustatud samal ajal olla lineaarselt kuju. See oli vastuolus Rutherford mudel aatom, mille kohaselt spektri peaks olema pidev. Vastavalt mõisted kvantmehhanika elektronid Käesoleva tuumas ei iseloomusta nagu punktobjektide samuti võttes kujul elektroni pilve.

Enamik selle tihedust teatud lookuses tuuma ümbritsevas ruumis ning peetakse asukohast osakese kindlal ajahetkel. Samuti leiti, et aatom, elektronid kihiti. Kihtide arv saab määrata teades arv perioodil, kus element perioodilisuse D. I. Mendeleeva süsteemi. Näiteks fosfori aatom sisaldab 15 elektrone ja on kolm energiataset. Indikaator, mis määrab arvu energiatasemete nimetatakse peamise Kvantarv.

See loodi katseliselt, et energia tase elektronid, mis asub kõige lähemal tuum, on madalaima energiaga. Iga energia kest jaguneb alataset ja nad omakorda on orbitaalidest. Elektronid asuvad eri orbitaalidest on sama kujuga pilved (s, p, d, f).

Eeltoodust lähtudes järeldub, et kuju elektron pilve ei saa olla suvaline. See on rangelt määratud vastavalt orbiidi Kvantarv. Lisame ka selle seisundi elektron osakeste oleneb ka kaks väärtust - magnet- ja kedrata Kvantarv. Esimene põhineb Schrödingeri võrrand ja iseloomustab ruumiline orientatsioon elektronide pilv alusel kolmemõõtmelisuse meie maailma. Teine indikaator - arv spin seda määrata elektronide pöörlemist ümber oma telje või vastupäeva.

Avastamist neutronite

Läbi töö D. Chadwick, hoitakse neid 1932, see anti uus määratlus aatomi keemia ja füüsika. Oma teaduslikes katsetes ta tõestanud, et lõhustamine poloonium kiirguse põhjustatud osakeste tasuta mass 1,008665. Uus elementaarosakeste sai nimeks neutron. Tema avastus ja uuring selle omadusi lubatud Nõukogude teadlased V. Gapon ja Ivanenko luua uus teooria struktuuri aatomituum, mis sisaldab prootonite ja.

Vastavalt uuele teooriaga, et määrata kindlaks aine saadi järgmised aatomiga moodustavad struktuuriüksuse keemiline element, mis koosneb südamikust, mis sisaldas prootonite neutronite ja elektronide liigub ümber. Positiivsete osakeste tuumas on alati võrdne järjenumbriga keemiline element perioodilisuse süsteemi.

Hiljem professor Ždanov tema eksperimendid kinnitasid, et mõju all raske kosmilise kiirguse, aatomituumade jagatakse prootonid ja neutronid. Lisaks on tõestatud, et jõud, kellel need elementaarosakeste tuumas on äärmiselt energiamahukas. Nad tegutsevad väga lühikeste vahemaade (suurusjärgus 10 ^-23 cm), mida nimetatakse tuuma. Nagu varem mainitud, MV Lomonossovi suutis anda määratlus aatomi ja molekuli põhjal teaduslikke fakte teada.

Praegu tunnustatud arvesse järgmisi mudel: aatomi koosneb tuumast ja elektronide liigub ümber rangelt määratletud teed - orbitaalidest. Elektronid samal ajal ilmutavad omadusi nii osakesed ja lained, mis on, on kahetist. Tuumas aatom kontsentreeritakse peaaegu kõiki selle mass. Koosneb prootonite ja seotud tuumajõudude.

Kas see on võimalik kaaluda aatom

Tuleb välja, et iga aatom on mass. Näiteks on vesiniku 1,67h10 ^-24 oli isegi raske ette kujutada, kuidas väike see väärtus. Et leida eseme kaalust, ei kasuta kaalud ja generaatori, mis on süsinik-nanotoru. Et arvutada kaalu aatomi ja molekuli mugavam kogus on suhteline kaal. See näitab, mitu korda kaalu molekul või aatom üle 1/12 süsiniku aatom, mis on 1,66h10 ^-27 kg. Suhteline aatommass on esitatud perioodilise tabeli keemilised elemendid ja neil ei ole mõõdet.

Teadlased on teadlik, et aatommass keemiline element - on keskmine massiarvuga isotoopide. Tundub, et milline üks ühik keemiline element võib olla erinev massid. Seega laengute tuumades selliste struktuursete osakese sama.

Teadlased on leidnud, et isotoobid erinevad neutronite arv tuumas ja tuumade võta neid identsed. Näiteks kloori aatom, mille mass 35 sisalduva 18 neutronit ja 17 prootonite ja massiga 37-20 prootonit ja 17 neutronit. Paljud keemilised elemendid on isotoopide segusid. Näiteks lihtsad ained nagu kaalium, argoon, hapnik sisalduvad selle koostist aatomit esindavad 3 erinevat isotoobid.

Määramine atomicity

Ta on mitmeid tõlgendusi. Mõtle, mida mõeldakse selle termini keemia. Kui aatomeid keemiline element saab vähemalt hetkeks eksisteeri isoleeritult, ei kipu moodustada keerulisem osakesi - molekulid, siis ütlevad selliseid aineid on aatomstruktuurist. Näiteks mitmeastmeline Kloreerimisreaktsioon metaani. Seda kasutatakse laialdaselt orgaanilistes sünteesis suuremate halogeenderivaatidele: diklorometaan, süsiniktetrakloriid. See jaguneb kloori molekulid aatomid, millel kõrge reaktsioonivõimega. Nad hävitavad sigma- Metaantankides molekuli, pakkudes ahelasenduse reaktsioonis.

Teine näide keemilise protsessi võttes suurt tähtsust tööstuses - kasutamise vesinikperoksiidi desinfitseeriva ja pleegitusainet. Määramine aatomi hapnikku laguprodukti vesinikperoksiid esineb nii elusad rakud (ensüüm katalaas) ja laboris. Atomic hapniku kvalitatiivselt mõõta oma kõrge antioksüdandi omadused ja nende võimet hävitada haigusetekitajatega: Bakterid, seened ja nende eosed.

Kuidas tuumaümbrise

Oleme varem leidnud, et struktuuriüksuse keemiline element on keeruline struktuur. Ümber positiivselt laetud tuuma osakesed tiirlevad negatiivse elektrone. Nobeli Niels Bohr, mis põhineb kvantteooria valgust, lõi õpetuse, kusjuures iseloomustamisel ja identifitseerimisel aatomit on järgmised: elektronid liiguvad ümber tuuma ainult kindlatel fikseeritud radu sel juhul ei kiirga energiat. Bohr, teadlased on näidanud, et osakesed mikromaailma, mis sisaldavad aatomite ja molekulide ei allu seadustele kehtib suurte asutuste - esemed kõiksus.

Struktuuri Elektronkiht osakeste uuriti pabereid kvantfüüsika teadlased nagu Hund, Pauli Klechkovskii. Kuna sai teada, et elektronid teha pöördliikumise ümber tuuma ei ole kaootiline, kuid teatavatel kindlaksmääratud radadel. Pauli leiti, et ühesainsas energiatase selle igal orbitaalidest s, p, d, f elektroonilises rakkudeks olla mitte rohkem kui kaks negatiivselt laetud osakesed vastasmärgiga tsentrifuugi kiiruse + Vi ja - Vi.

Hund reeglit selgitas, kuidas täita elektronide orbitaalid sama energia taset.

Aufbau põhimõtet, mida kutsutakse ka reeglina n + l, selgitada, kuidas täidetakse orbitaalidest multielectron aatomit (elemendid 5, 6, 7 tsüklit). Kõik ülaltoodud seaduspärasused oli teoreetilise aluse keemiliste elementide poolt loodud Dmitriem Mendeleevym.

oksüdatsiooni astme

See on üks põhilisi mõiste keemias ja kirjeldab seisundit aatomiga molekulis. Kaasaegsetes määratlus astet oksüdeerumist aatomitega on järgmine: lähtematerjal konditsioneeritud aatomit molekulis, mida arvutatakse põhineb mõistetel et molekulil on ainult ioonset koostist.

Oksüdatsioon saab väljendada täisarv või murdarv, positiivne, negatiivne või null väärtused. Enamikus aatomit keemilisi elemente on mitu oksüdeeritud olekutes. Näiteks lämmastik on -3, -2, 0, 1, 2, 3, 4, 5. Aga kui selline element, nagu fluor, kõigis selle ühendid on ainult üks oksüdatsiooniaste võrdne -1. Kui see esitatakse lihtne aine, selle oksüdeerumise riigi null. See kemikaal koguste mugav kasutada ainete klassifitseerimise ja kirjeldada nende omadusi. Enamikul juhtudel oksüdatsiooni aste keemiat kasutatakse seadistamisel võrrandid redoksreaktsioone.

Omaduste aatomit

Tänu avastused kvantfüüsika, kaasaegne määratlus aatom, mis põhineb teooria Ivanenko ja Gapon E, millele on lisatud järgmine teaduslikke fakte. Struktuuri aatomituuma ei muutu ajal keemilistes reaktsioonides. Muutus mõjutab ainult statsionaarse elektronide orbitaalid. Nende struktuuri võib seostada palju füüsikaliste ja keemiliste ainete omaduste kohta. Kui elektronide jätab statsionaarne orbiit ja siirdub orbitaalse kõrgema selliseid energiaga aatomi nimetatakse ergastatud.

Tuleb märkida, et elektronid ei saa kaua nende põhitegevusega mitteseotud orbitaalidest. Tulles tagasi selle statsionaarse orbiidil elektron kiirgab kvant energiat. Uuringut selliste omaduste struktuuriüksuste keemilisi elemente nagu elektronafiinsust, elektronegatiivsus ionisatsioonienergia on võimaldanud teadlastel mitte ainult määratleda aatom olulise osakese mikrokosmos, kuid ka neil oli selgitada võime aatomit, moodustades stabiilse ja energeetiliselt soodsamaid molekulaarse agregaatolekus, võimalik tagajärg luues tahes tüüpi stabiilsed keemilised sidemed: ioonsed kovalentne-polaarne ja apolaarsed doonoreid aktseptor (nagu kovalentset sidet liigid) ja m etallicheskoy. Viimast määrab kõige olulisem füüsikaliste ja keemiliste omaduste metalle.

See loodi katseliselt, et suurus aatomi võib varieeruda. Kõik sõltub molekul, milles see sisaldub. Läbi röntgenkiirte difraktsiooni analüüsi saab arvutada vahemaa aatomite keemilist ühendit, samuti õppida raadiusega struktuurielement üksus. Omavad mustrid muutumise vahede aatomite perioodil või rühma keemilisi elemente, siis on võimalik prognoosida nende füüsikaliste ja keemiliste omaduste. Näiteks perioodidel suurenevate aatomituuma võta nende vahede vähenemine ( "compression aatom"), ning seetõttu nõrgestada metallilise ühendite omaduste ja mittemetallilised võimendatud.

Seega pakub teadmine struktuuri aatom saab täpselt kindlaks füüsikaliste ja keemiliste omaduste kõikide elementide sisaldu perioodilisuse süsteemi elemente.