Atom chimi - yon ... ki gen konpòtman egzanplè nan nwayo yon atòm an. estrikti nan atòm nan

Refleksyon sou nati a nan anviwònman yo te kòmanse ale nan limanite depi lontan anvan gran jou de glwa a nan sivilizasyon modèn. Premyèman, moun ki te espekile sou egzistans lan nan kèk pouvwa ki pi wo, ki, yo te kwè, Predetermined antye ke yo te la. Men, trè byento, filozòf ak prèt yo te kòmanse panse osijè de reyalite a nan sa ki, an reyalite, se twal la anpil nan egzistans. Teyori yo te mete, men nan yon pèspektiv istorik te vin dominan atomik.

Ki sa ki se atòm nan nan chimi? Sa a, osi byen ke tout sijè ki gen rapò nou pral egzamine nan atik sa a. Nou espere ke nan li ou pral jwenn repons a tout kesyon ou yo.

Fondatè a nan teyori atomik la

Ki kote leson an premye chimi kòmanse? Estrikti a nan yon atòm - se tèm nan prensipal la. Ou ta ka sonje ke se pawòl Bondye a "atòm" tradui soti nan lang grèk la kòm "endivizib". Koulye a, anpil istoryen kwè ke premye a pwopoze teyori a, ki te di kèk nan patikil yo ti ki fè moute tout bagay ki egziste, Democritus. Li te viv nan BC nan senkyèm syèk.

Malerezman, se pa gen anyen nan pansè sa a eksepsyonèl pratikman li te ye. Li pa te rive nou nenpòt sous ekri nan sa yo fwa. Men, akòz entelektyèl yo pi gran nan tan li, lide, nou gen yo aprann sèlman nan men travay yo nan Aristòt, Platon ak lòt panse Greek.

Se konsa, tèm nou an - "Estrikti a nan nwayo yon atòm an." Nan chimi, se pa tout te gen evalyasyon elve, men anpil sonje ke tout konklizyon yo nan syantis yo ansyen te bati sèlman sou dediksyon. Democritus pa t 'eksepsyon an.

Jan nou konnen mwen diskite Democritus?

lojik l 'te trè senp, men an menm tan an briyan. Imajine ke ou gen kouto a sharpest nan mond lan. Ou pran yon pòm, pou egzanp, ak Lè sa a kòmanse koupe l ': de mwatye nan trimès, divize yo ankò ... Nan yon mo, pi bonè oswa pita ou pral jwenn yon tranch mèg nan epesè ki kontinye divize yo pral deja ap enposib. Isit la li pral endivizib atòm. Nan chimi, se deklarasyon sa a konsidere kòm vre prèske nan fen a nan 19yèm syèk la.

Soti nan Democritus nan lide modèn

Li ta dwe remake ke moun ki soti nan konsèp yo ansyen grèk nan microcosme a te rete sèlman yon sèl mo "atòm". Koulye a, chak ekolye konnen ke se mond lan bò kote nou te fè leve nan pi plis fondamantal ak amand yo. Anplis de sa, nan pèspektiv nan syans modèn, teyori a nan Democritus te pa gen anyen pi plis pase yon kalkil piman ipotetik, pa sipòte pa absoliman okenn prèv. Sepandan, nan jou sa yo pa te gen okenn mikwoskòp elèktron, se konsa pwouve ke li pa lòt mwayen nan pansè a pa t ap rive.

sispèk la premye ki Democritus se aktyèlman dwa gen nan famasi yo. Yo byen vit dekouvri ke anpil nan sibstans ki sou yo kraze desann nan ki pi senp eleman pandan reyaksyon an. Anplis de sa, li te pote regularite chimik grav nan pwosedi sa yo. Se konsa, yo remake ke li pran uit fraksyon mas nan oksijèn ak yonn pou dlo - idwojèn (lwa Avogadro an).

Nan Mwayennaj yo, nenpòt doktrin materyalist, ki gen ladan teyori a nan Democritus, distribisyon ak devlopman pa t 'kapab jwenn nan tout. Epi sèlman nan syèk la XVIII Atik, syantis yo te yon lòt fwa ankò tounen tounen yo teyori a atomik. Depi lè a magazen an Lavoisier, nou gwo M. V. Lomonosov ak talan fizisyen angle D. Dalton (ki nou pral diskite sou separeman), te konvenkant demontre yo kòlèg li yo reyalite a nan atòm. Li ta dwe mete aksan sou ke menm nan fòs ankò 18tyèm syèk teyori a pou yon tan long atomik anpil lespri eksepsyonèl nan tan sa a seryezman konsidere yo.

Kèlkeswa sa li te, men menm sa yo syantis gwo pa gen ankò mete devan teyori a nan estrikti a nan atòm nan, menm jan li te konsidere kòm yon sèl ak endivizib patikil, baz la nan tout bagay.

Malerezman, eksperyans pwodui chimik pa t 'kapab byen klè pwouve reyalite a nan konvèsyon an nan kèk atòm nan lòt sibstans ki sou. Men, syans nan fondamantal nan etidye estrikti a nan atòm te jisteman chimi. Atòm ak molekil yo te etidye pou yon tan long, yon briyan syantis, Ris, san yo pa ki li enposib imajine syans la modèn.

Doktrin nan D. I. Mendeleeva

Yon wòl gwo nan devlopman nan doktrin nan atomik te jwe D. I. Mendeleev, ki moun ki nan 1869 kreye sistèm briyan l 'peryodik. Yon teyori te prezante nan kominote a syantifik, ki pa sèlman pa t 'rejte, men sipozisyon rezonab konplete tout materyalist. Deja nan 19yèm syèk la, syantis yo te kapab pwouve egzistans lan nan elektwon. Tout sa yo jwenn mennen lespri yo pi byen nan 20yèm syèk la seryezman etidye atòm an. Nan chimi te tan sa a tou make pa yon anpil nan dekouvèt.

Men, doktrin nan Mendeleyev se valab pa sèlman nan sa yo. Li se toujou klè egzakteman ki jan fòm atòm yo nan eleman chimik diferan. Men, syantis la gwo Ris te kapab pwouve final yo ke yo, yo tout, san okenn eksepsyon, yo pre relasyon ak youn ak lòt.

ouvèti Dalton

Men, pou kapab entèprete miltip done yo disparate te kapab sèlman Dzhon Dalton, ki gen non se pou tout tan anprent nan dekouvèt la nan lwa nan tèt li. Tipikman, syantis yo te etidye sèlman konpòtman an nan gaz, men seri a nan enterè li te pi pi laj. Nan 1808 li te kòmanse pibliye nouvo travay fondamantal l 'yo.

Li dalton sipoze ke chak eleman chimik koresponn ak yon atòm espesifik. Men, syantis la, menm jan Democritus anpil syèk devan li, toujou kwè ke yo yo konplètman inséparabl. Nan proje anpil li yo desen Diagramm, nan ki atòm yo reprezante nan fòm lan nan granules senp. Lide sa a, ki soti plis pase 2,500 ane de sa, te dire prèske nan jou a prezan! Sepandan, sèlman relativman dènyèman li te dekouvri reyèlman gwo twou san fon estrikti nan nwayo yon atòm an. Chimi (Klas 9yèm ane an patikilye) se menm jodi a lajman gide pa ide yo ki te pwemye vwa nan 18tyèm syèk la.

Eksperimantal konfimasyon pou divizyon an nan atòm

Sepandan, prèske tout syantis kwè ke atòm moute a nan fen an nan 19yèm syèk la - limit la pi lwen pase ki pa gen anyen. Yo te panse ke baz la nan tout kreyasyon se egzakteman li. Sa a te fasilite pa yon varyete de eksperyans: tou sa yon sèl ka di, men sa ki chanje se sèlman molekil la, pandan y ap pousantaj la ak atòm yo nan sibstans la pa t 'rive absoliman anyen ki pa t' kapab dwe eksplike tou senpleman chimi. Estrikti a nan atòm kabòn, pou egzanp, rete konplètman chanje menm nan diferan eta allotropic.

Nan ti bout tan, pou yon tan long, te gen absoliman pa gen okenn done eksperimantal ke omwen endirèkteman konfime sispèk nan kèk syantis ke gen kèk patikil plis fondamantal. Se sèlman nan 19yèm syèk la (pa pi piti gras a eksperyans nan kuri a) li te montre ke nan sèten kondisyon atòm yo nan yon sèl eleman ka transfòme nan lòt la. dekouvèt sa yo fòme baz la nan lide modèn sou mond lan bò kote nou.

Rezen ak poudin

Nan 1897, George. Thomson, angle fizisyen, li te jwenn ke nan nenpòt atòm gen yon sèten kantite patikil chaj negatif, ki li te rele tou "elektwon". Deja nan 1904, syantis la ki te kreye premye modèl la atomik, ki se pi bon li te ye anba deziyasyon an "pouding prin". Non a se byen reflete sans nan. Baze sou teyori Thomson a nan atòm nan nan chimi - li se yon "veso" ak egzakteman menm jan distribye ladan l 'chaj ak elektwon.

Remake byen ke modèl sa a te nan sikilasyon menm nan 20yèm syèk la. Apre sa li te tounen soti ke li te absoliman mal. Toujou, li te tantativ nan premye konsyan jwenn nonm (epi sou yon baz syantifik) nan rkree microcosme nan vwazinaj la, ofri yon modèl nan nwayo yon atòm an, byen senp epi ki klè.

eksperyans Curie

Yo kwè ke koup la, Pierre ak Mariya Kyuri moute fondasyon kay la pou fizik atomik la. Natirèlman, kontribisyon nan mesye sa yo nan jeni, an reyalite ofri bèt pou touye sante l 'ak lavi, pa ka souzèstime, men eksperyans yo te byen lwen plis fondamantal. Prèske ansanm ak Rutherford yo pwouve ke atòm - se pi plis konplèks ak estrikti heterogeneous. fenomèn nan radyoaktivite, ki yo eksplore, sa a, se sou li e pale.

Nan kòmansman an nan 1898 Maria pibliye atik la premye konsakre nan radyasyon. Byento Mari yo epi ki chak Kyuri yo te montre ke yon melanj de klowòs konpoze nan iranyòm ak Radium yo ap kòmanse parèt lòt sibstans, egzistans lan nan ki li doute ke chimi ofisyèl la. te Estrikti a nan yon atòm depi kòmanse yo eksplore nan serye li.

"Planèt" apwòch

Finalman Rutherford deside fè metal lou atòm bonbadman α-patikil (konplètman ironize elyòm). Yon syantis yon fwa sigjere ke elektwon yo limyè yo pa kapab chanje trajectoire la nan patikil mouvman. An konsekans, dispèsyon nan ka lakòz sèlman kèk eleman pi lou ki kapab genyen nan yo nan nwayo a nan nwayo yon atòm an. Menm lè a, nou sonje ke orijinal Rutherford a pa t 'fè reklamasyon yo chanje "pouding" teyori a. Sa a te modèl nan nwayo yon atòm an konsidere kòm parfèt.

Se poutèt sa lakòz ke prèske tout patikil yo san yo pa pwoblèm te pase nan mitan yon kouch mens an ajan, li se pa sezi. Se jis li pli vit te vin klè ke kèk nan atòm yo elyòm te detounen jis 30 °. Li pa t 'ki sa yo di nan tan sa a chimi. Konpozisyon dapre Thomson atòm sipoze distribisyon inifòm nan elektwon yo. Men, sa a se byen klè kontrè ak fenomèn yo obsève.

Li se ra anpil, men gen kèk patikil vole nan yon ang, menm 180 °. Rutherford te nan konpleksite nan pwofon. Apre yo tout, li sevè kontredi "pouding a", yon chaj ki te sipoze la (dapre teyori Thomson) respire distribiye. Kontinwe, sit sa yo inegal chaje ki ta ka repouse elyòm nan ironize, te absan.

Ki sa ki konklizyon vini Rutherford?

Sikonstans sa yo pouse syantis panse ke atòm nan se sitou vid ak sèlman sant la konsantre kèk edikasyon ak yon chaj pozitif - Kernel la. Se konsa te gen modèl la planetè nan nwayo yon atòm an, ki postila bagay sa yo:

• Kòm nou te deja di, li a sitiye nan pati santral la nan nwayo a, ak volim li yo (relatif yo gwosè a nan atòm nan tèt li) se neglijab.
• Pwatikman tout nan mas la atomik, osi byen ke tout chaj la pozitif yo jwenn nan nwayo a.
• Elektwon Gravity alantou li. Li enpòtan pou ke nimewo yo ki egal a chaj la pozitif.

paradoks teyori

Tout ta bon, men modèl la nan atòm nan pa eksplike detèminasyon enkwayab yo. Li ta dwe vin chonje ki elektwon yo deplase nan òbit ak gwo akselerasyon. Pa tout lwa yo nan elèktrodinamik yon objè sou tan, ta dwe pèdi chaj li yo. Si nou pran an kont postila yo nan Newton ak Maxwell, elektwon yo an jeneral ta dwe konfizyon nan nwayo a, tankou lagrèl sou tè a.

Natirèlman, pa gen bagay sa yo k ap pase nan reyalite. Nenpòt atòm pa sèlman byen reziste, men ka gen byen san limit tan, kote pa gen okenn radyasyon pa pral ale. Sa a se erè eksplike pa lefèt ke yo MicroWorld la nou yo ap eseye pou aplike pou lwa ki yo valab sèlman nan respè nan mekanik klasik. Yo te tounen soti nan atomik-echèl fenomèn yo pa aplikab nan tout. Epi paske estrikti a nan nwayo yon atòm an (Chimi, Klas 11) otè liv eseye eksplike yo otank posib nan mo senp.

doktrin Bohr a

te Danish fizisyen Niels Bohr te pwouve ke nan microcosme la pa kapab sijè a lwa yo menm, dispozisyon ki nan yo ki valab pou objè makro. Li te lide l 'ki microcosme la nan "gide" sèlman pa lwa pwopòsyon. Natirèlman, lè sa a pa te gen okenn teyori pwopòsyon tèt li, men Bor aktyèlman te kòmanse zansèt li, eksprime panse yo nan fòm lan nan twa postila ke "sove" atòm nan, li ta inevitableman touye yo, si li "viv" dapre teyori Rutherford la. Li se teyori sa a Dane te baz la nan tout pwopòsyon mekanik.

postila Bohr a

• Premye a nan sa li nenpòt ki sistèm atomik kapab fèt sèlman nan eta atomik espesifik, epi pou chak nan yo yon valè sèten karakteristik nan enèji nan (E). Si estasyonè eta de atòm an (trankil), Lè sa a, emèt li pa kapab.
• dezyèm postila la di ke emisyon an nan enèji limyè fèt sèlman nan ka ta gen tranzisyon soti nan yon eta ki gen plis enèji nan yon pi plis modere. An konsekans, enèji a lage ki egal a diferans lan nan valè ant de eta estasyonè.

Niels Bohr modèl nan atòm nan

syantis sijere nan 1913 pa teyori a smiklasik. Se enpòtan pou remake ke nan fondasyon li li mete modèl planetè nan Rutherford, ki moun ki yon ti tan anvan li te dekri atòm an nan sibstans. Nou te deja te di ke klasik mekanik kalkil Rutherford kontrè: sou baz la nan li, li te sipoze ke ak tan elèktron a te asire w ke ou tonbe sou sifas la nan nwayo yon atòm an.

Yo nan lòd yo "jwenn alantou" kontradiksyon sa a, syantis la entwodwi yon admisyon espesyal. Sans li manti nan lefèt ke gaye enèji (ki te sipoze mennen nan tonbe yo), elektwon ka sèlman deplase nan nenpòt òbit patikilye. Lè k ap deplase ke lòt parcourt yo swadizan atòm chimik rete nan yon eta pasif. Dapre teyori Bohr a, òbit sa yo, se moun mouvman pwen quantitative ki te egal a konstan Planck an.

Teyori a pwopòsyon nan estrikti atomik

Kòm nou te di, nan dat, nan kou a nan teyori a pwopòsyon nan estrikti atomik. Chimi dènye ane yo gide sèlman pa li. Li baze sou kat aksyòm fondamantal.

1. Premyèman, Duality (globulèr onn nati a) nan elèktron a tèt li. Senpleman mete, patikil la konpòte li ak ki jan objè a materyèl (yon korpuskul), ak kòm yon onn. Kòm patikil la gen yon chaj espesifik ak mas. Kapasite a nan elektwon yo nan diffraction nan an komen ak vag klasik. Ka sa a longè menm vag (λ) ak patikil vitès (v) dwe lye nan chak lòt pa espesyal de Broglie relasyon: λ = h / MV. Kòm ou ta ka devine, m - mas la nan elèktron a.

2. kowòdone ak vitès nan patikil yo ki mezire avèk presizyon absoli se absoliman enposib. plis presizyon detèmine nan kowòdone, pi gwo a ensèten a nan vitès la. Kòm, sepandan, ak vis vèrsa. se Fenomèn sa a rele Heisenberg ensèten, ki ka eksprime relasyon sa a: Δx yo ∙ m ∙ Δv> Z / 2. Delta X (Δh) eksprime pozisyon ensèten kowòdone nan espas ki la. An konsekans, delta V (Δv) reprezante erè a vitès.

3. Kontrèman ak tout kwayans deja popilè, elektwon yo pa pase nan yon òbit entèdi defini kòm tren sou ray. teyori kwantik di ke yon elèktron ka nan nenpòt ki pwen nan espas, men pwobabilite a nan sa a se diferan pou chak segman.

Pati sa a nan espas ki la dirèkteman alantou nwayo atomik la nan ki pwobabilite sa a se maksimòm, yo rele òbital a. Modèn estrikti chimi nan kokiy yo elèktron nan atòm nan syans soti nan pwen sa a de vi. Natirèlman, lekòl yo ki anseye distribisyon ki kòrèk la nan elektwon yo atravè nivo yo, men, gen plis chans, an reyalite, yo diferan byen yon fason diferan.

4. nwayo a gen ladan yon atòm nan nucleons (pwoton ak netwon). nimewo seri a nan eleman ki nan tablo a peryodik endike ki kantite pwoton nan nwayo li yo, ak sòm total la nan pwoton ak netwon ki egal a mas la atomik. Isit la nan ki jan yo eksplike estrikti a nan chimi nan atòm nwayo a jodi a.

Fondatè yo nan mekanik pwopòsyon

Remake byen syantis yo ki te fè kontribisyon an pi gran nan devlopman nan sektè enpòtan sa a: fizisyen an franse Louis de Broglie, Heisenberg Alman, Ostralyen, Schrödinger, Anglè Dirac la. Tout moun nan moun sa yo te pita bay Prize la Nobel.

Osi lwen ke nan plan sa a te ale chimi? estrikti pwodui chimik nan atòm nan, pi fò nan moun ane te konsidere kòm senp ase: anpil sèlman nan 1947 finalman rekonèt reyalite a nan egzistans la nan patikil elemantè.

kèk konklizyon

Anjeneral, lè ou kreye yon teyori pwopòsyon pa t 'san yo pa Matematisyen, tankou tout nan pwosedi sa yo ka ap kalkile sèlman ak itilize a nan kalkil konplèks. Men, difikilte pou prensipal la se pa pwen an. Pwosesis yo ke yo dekri nan teyori sa a, ki disponib pa sèlman nan sans nou, nan malgre nan tout teknoloji a modèn syantifik, men tou, imajinasyon.

Pa gen yon moun, menm kèk pa ka imajine pwosesis yo nan microcosme, menm jan yo pa t 'tankou tout fenomèn yo ke nou obsève nan makrokosm a. Sèlman panse: dekouvèt yo dènye bay rezon ki fè ou panse ke kark, netrino yo ak lòt patikil fondamantal egziste nan nèf-dimansyon nan (!). Kòm yon moun k ap viv nan yon espas ki genyen twa dimansyon, ka menm apeprè dekri konpòtman yo?

Nan moman sa a, nou ka sèlman konte sou matematik la ak pouvwa a nan òdinatè modèn, ki, petèt, yo pral itilize pou simulation mikwo-nan lemonn. Siyifikativman ede matematik, ak chimi: pral atomik estrikti sètènman dwe revize, apre yo fin dènyèman syantis ap travay nan jaden sa a, te rapòte dekouvèt la nan yon nouvo tip kosyon chimik.

Konsèp la modèn nan estrikti a nan atòm nan

Si ou li avèk atansyon tout anwo a, pwobableman ou tèt yo yo pral kapab di sa a jodi a foto nan estrikti a nan atòm matyè. Men, nou pral eksplike: li se yon ti jan modifye teyori nan Rutherford, complétée pa lòd anpil valè nan Niels Bohr. Senpleman mete, jodi a li se konsidere ke elektwon yo deplase nan yon chaotic, chemen trouble alantou nwayo a, ki se te fè leve nan netwon ak pwoton. Eske se sa ke yon pati nan espas ki la bò kote l ', nan ki elèktron la ki gen plis chans ensidan rele òbital.

Pandan ke li se pa posib yo di egzakteman ki jan pral chanje konpreyansyon nou nan estrikti a atomik nan lavni. Chak jou, syantis ap travay sou pénétration a nan mistè yo nan microcosme a: LHC la (Gwo adron collide), Prize la Nobèl nan fizik - tout sa a se rezilta a nan done sondaj la.

Men, menm kounye a nou pa ka imajine ak foto genyen nan sa ki toujou kache atòm. Li klè sèlman ki atòm nan tèt li sou echèl la nan microcosme a - yon bilding apatman gwo, nan ki nou egzamine eksepte premye etaj la, e menm lè sa a pa konplètman. Prèske chak ane gen rapò sou posibilite pou ouvèti pi plis ak plis nouvo patikil elemantè. Lè pwosesis la nan etid la nan atòm yo pral konplètman fini, yo pa pral okipe m predi youn jodi a.

Ase li yo di ke konsepsyon nou an nan yo te kòmanse chanje sèlman nan 1947 lè sa yo rele V-patikil yo te dekouvri. Anvan yo fè sa a, moun sèlman yon ti kras apwofondi teyori a sou ki te 19yèm syèk la ki baze chimi. Estrikti nan Atom a - yon rezoud devinèt kaptivan nan ki okipe lespri yo pi byen nan limanite.