Kom ons kyk hoe 'n atoom gebou is. Hou in gedagte dat ons net oor modelle sal praat. In die praktyk is atome 'n baie meer komplekse struktuur. Maar danksy moderne ontwikkelings is ons in staat om die eienskappe van chemiese elemente (al is nie almal nie) te verduidelik en selfs suksesvol te voorspel. So, wat is die struktuur van 'n atoom? Waarvan is dit "gemaak"?
Planetêre model van die atoom
is die eerste keer in 1913 deur die Deense fisikus N. Bohr voorgestel. Dit is die eerste teorie van die struktuur van die atoom gebaseer op wetenskaplike feite. Daarbenewens het sy die grondslag gelê vir moderne tematiese terminologie. Daarin produseer elektrondeeltjies rotasiebewegings om die atoom op dieselfde manier as die planete om die Son. Bohr het voorgestel dat hulle slegs in bane kan bestaan wat op 'n streng gedefinieerde afstand van die kern geleë is. Waarom presies, kon die wetenskaplike uit die posisie van die wetenskap nie verduidelik nie, maar so 'n model is deur baie eksperimente bevestig. Heelgetalgetalle is gebruik om die bane aan te dui, begin met die eenheid wat die naaste aan die kern genommer is. Al hierdie bane word ook vlakke genoem. Die waterstofatoom het net een vlak waarop een elektron roteer. Maar komplekse atome het meer vlakke. Hulle word verdeel in komponente wat elektrone verenig wat naby in energiepotensiaal is. Dus, die tweede een het reeds twee subvlakke - 2s en 2p. Die derde een het reeds drie - 3'e, 3p en 3d. Ens. Eerstens word die subvlakke nader aan die kern "bevolk", en dan die verafgeleë. Elkeen van hulle kan net 'n sekere aantal elektrone hou. Maar dit is nie die einde nie. Elke subvlak word in orbitale verdeel. Kom ons maak 'n vergelyking met die gewone lewe. Die elektronwolk van 'n atoom is vergelykbaar met 'n stad. Vlakke is strate. Subvlak - 'n privaat huis of woonstel. Orbital is 'n kamer. Elkeen van hulle "leef" een of twee elektrone. Almal van hulle het spesifieke adresse. Dit was die eerste diagram van die struktuur van die atoom. En laastens, oor die adresse van elektrone: hulle word bepaal deur stelle getalle, wat "kwantum" genoem word.
Golfmodel van die atoom
Maar met verloop van tyd is die planetêre model hersien. 'n Tweede teorie van die struktuur van die atoom is voorgestel. Dit is meer perfek en laat toe om die resultate van praktiese eksperimente te verduidelik. Die golfmodel van die atoom, voorgestel deur E. Schrödinger, het die eerste een vervang. Toe is reeds vasgestel dat 'n elektron homself nie net as 'n deeltjie kan manifesteer nie, maar ook as 'n golf. Wat het Schrödinger gedoen? Hy het 'n vergelyking toegepas wat die beweging van 'n golf in driedimensionele ruimte beskryf. Dus kan 'n mens nie die baan van die elektron in die atoom vind nie, maar die waarskynlikheid van sy opsporing op 'n sekere punt. Beide teorieë word verenig deur die feit dat elementêre deeltjies op geleë isspesifieke vlakke, subvlakke en orbitale. Dit is waar die ooreenkomste van die modelle eindig. Ek sal een voorbeeld gee - in golfteorie is 'n orbitaal 'n gebied waar dit moontlik sal wees om 'n elektron met 'n waarskynlikheid van 95% te vind. Die res van die ruimte is verantwoordelik vir 5%. Maar uiteindelik het dit geblyk dat die strukturele kenmerke van atome met behulp van 'n golfmodel uitgebeeld word, ten spyte van die feit dat die terminologie op 'n algemene manier gebruik word.
Die konsep van waarskynlikheid in hierdie geval
Waarom is hierdie term gebruik? Heisenberg het die onsekerheidsbeginsel in 1927 geformuleer, wat nou gebruik word om die beweging van mikropartikels te beskryf. Dit is gebaseer op hul fundamentele verskil van gewone fisiese liggame. Wat is dit? Klassieke meganika het aanvaar dat 'n persoon verskynsels kan waarneem sonder om dit te beïnvloed (waarneming van hemelliggame). Gebaseer op die ontvangde data, is dit moontlik om te bereken waar die voorwerp op 'n sekere tydstip sal wees. Maar in die mikrokosmos is dinge noodwendig anders. So, byvoorbeeld, om 'n elektron waar te neem sonder om dit te beïnvloed, is nou nie moontlik nie as gevolg van die feit dat die energie van die instrument en die deeltjie onvergelykbaar is. Dit lei tot die feit dat die ligging van 'n elementêre deeltjie, toestand, rigting, spoed van beweging en ander parameters verander. En dit maak geen sin om oor die presiese eienskappe te praat nie. Die onsekerheidsbeginsel self sê vir ons dat dit onmoontlik is om die presiese trajek van die elektron om die kern te bereken. Jy kan slegs die waarskynlikheid spesifiseer om 'n deeltjie in 'n sekere area te vindspasie. Dit is die eienaardigheid van die struktuur van atome van chemiese elemente. Maar dit moet uitsluitlik deur wetenskaplikes in praktiese eksperimente in ag geneem word.
samestelling van 'n atoom
Maar kom ons fokus op die hele onderwerp. Dus, benewens die weldeurdagte elektrondop, is die tweede komponent van die atoom die kern. Dit bestaan uit positief gelaaide protone en neutrale neutrone. Ons is almal vertroud met die periodieke tabel. Die getal van elke element stem ooreen met die aantal protone wat dit het. Die aantal neutrone is gelyk aan die verskil tussen die massa van 'n atoom en sy aantal protone. Daar kan afwykings van hierdie reël wees. Dan sê hulle dat 'n isotoop van die element teenwoordig is. Die struktuur van 'n atoom is sodanig dat dit "omring" word deur 'n elektrondop. Die aantal elektrone is gewoonlik gelyk aan die aantal protone. Die massa van laasgenoemde is ongeveer 1840 keer groter as dié van eersgenoemde, en is ongeveer gelyk aan die gewig van die neutron. Die radius van die kern is ongeveer 1/200 000 van die deursnee van 'n atoom. Hy het self 'n sferiese vorm. Dit is oor die algemeen die struktuur van atome van chemiese elemente. Ten spyte van die verskil in massa en eienskappe, lyk hulle omtrent dieselfde.
Orbits
Praat oor wat die skema van die struktuur van die atoom is, mens kan nie daaroor stilbly nie. So, daar is hierdie tipes:
- s. Hulle is sferies.
- bl. Hulle lyk soos lywige figuur-agtste of spilpunte.
- d en f. Hulle het 'n komplekse vorm wat moeilik is om in formele taal te beskryf.
Elektron van elke tipe kan gevind word met 'n waarskynlikheid van 95% in die gebiedooreenstemmende orbitaal. Die inligting wat aangebied word, moet rustig opgeneem word, aangesien dit eerder 'n abstrakte wiskundige model as 'n fisiese werklike toedrag van sake is. Maar met dit alles het dit goeie voorspellende krag met betrekking tot die chemiese eienskappe van atome en selfs molekules. Hoe verder van die kern die vlak geleë is, hoe meer elektrone kan daarop geplaas word. Dus, die aantal orbitale kan bereken word deur 'n spesiale formule te gebruik: x2. Hier is x gelyk aan die aantal vlakke. En aangesien tot twee elektrone op die orbitaal geplaas kan word, sal die finale formule vir hul numeriese soektog soos volg lyk: 2x2.
Orbits: tegniese data
As ons praat oor die struktuur van die fluoor-atoom, sal dit drie orbitale hê. Almal van hulle sal gevul word. Die energie van orbitale binne dieselfde subvlak is dieselfde. Om hulle aan te wys, voeg die laagnommer by: 2s, 4p, 6d. Ons keer terug na die gesprek oor die struktuur van die fluoor-atoom. Dit sal twee s- en een p-subvlak hê. Dit het nege protone en dieselfde aantal elektrone. Eerste een s-vlak. Dit is twee elektrone. Dan die tweede s-vlak. Nog twee elektrone. En 5 vul die p-vlak. Hier is sy struktuur. Nadat u die volgende subopskrif gelees het, kan u self die nodige aksies doen en self sien. As ons praat oor die fisiese eienskappe van halogene, wat fluoor insluit, moet daarop gelet word dat hulle, hoewel in dieselfde groep, heeltemal verskil in hul eienskappe. Dus, hul kookpunt wissel van -188 tot 309grade Celsius. So hoekom word hulle saamgevoeg? Alles te danke aan die chemiese eienskappe. Alle halogene, en tot die grootste mate fluoor, het die hoogste oksidasiekrag. Hulle reageer met metale en kan sonder enige probleme spontaan by kamertemperatuur ontbrand.
Hoe word wentelbane gevul?
Volgens watter reëls en beginsels word elektrone gerangskik? Ons stel voor dat jy jouself vergewis van die drie hoofs waarvan die bewoording vereenvoudig is vir 'n beter begrip:
- Beginsel van die minste energie. Elektrone is geneig om orbitale te vul in volgorde van toenemende energie.
- Pauli-beginsel. Een orbitaal kan nie meer as twee elektrone bevat nie.
- Hund se reël. Binne een subvlak vul elektrone eers vrye orbitale, en vorm dan eers pare.
Die periodieke stelsel van Mendeleev sal help om te vul, en die struktuur van die atoom in hierdie geval sal meer verstaanbaar word in terme van die beeld. Daarom, in praktiese werk met die konstruksie van stroombane van elemente, is dit nodig om dit byderhand te hou.
Voorbeeld
Om alles wat in die artikel gesê word op te som, kan jy 'n monster maak van hoe die elektrone van 'n atoom oor hul vlakke, subvlakke en orbitale versprei is (dit wil sê, wat is die vlakkonfigurasie). Dit kan as 'n formule, 'n energiediagram of as 'n laagdiagram getoon word. Daar is baie goeie illustrasies hier wat, by noukeurige ondersoek, help om die struktuur van die atoom te verstaan. Dus, die eerste vlak word eerste gevul. Dit hetslegs een subvlak, waarin daar net een orbitaal is. Alle vlakke word opeenvolgend gevul, begin met die kleinste. Eerstens, binne een subvlak, word een elektron in elke orbitaal geplaas. Dan word pare geskep. En as daar gratiss is, skakel dit oor na 'n ander vulvak. En nou kan jy onafhanklik uitvind wat die struktuur van die stikstof- of fluooratoom is (wat vroeër oorweeg is). Dit kan aanvanklik 'n bietjie moeilik wees, maar jy kan navigeer deur na die prente te kyk. Vir duidelikheid, kom ons kyk na die struktuur van die stikstofatoom. Dit het 7 protone (saam met neutrone waaruit die kern bestaan) en dieselfde aantal elektrone (wat die elektronskil uitmaak). Die eerste s-vlak word eerste gevul. Dit het 2 elektrone. Dan kom die tweede s-vlak. Dit het ook 2 elektrone. En die ander drie word op die p-vlak geplaas, waar elkeen van hulle een orbitaal beslaan.
Gevolgtrekking
Soos jy kan sien, is die struktuur van die atoom nie so 'n moeilike onderwerp nie (as jy dit natuurlik vanuit die perspektief van 'n skoolchemiekursus benader). En dit is nie moeilik om hierdie onderwerp te verstaan nie. Ten slotte wil ek u graag inlig oor 'n paar kenmerke. As ons byvoorbeeld oor die struktuur van die suurstofatoom praat, weet ons dat dit agt protone en 8-10 neutrone het. En aangesien alles in die natuur geneig is om te balanseer, vorm twee suurstofatome 'n molekule, waar twee ongepaarde elektrone 'n kovalente binding vorm. Net so word nog 'n stabiele suurstofmolekule gevorm - osoon (O3). As u die struktuur van die suurstofatoom ken, is dit moontlik om oksidasiereaksies korrek te formuleer, inwat die mees algemene stof op aarde behels.
