Bepaling fan atomen en molekulen. Definysje fan in atoom oant 1932

Utgeande fan de âlde perioade oan it midden fan de 18e ieu, wittenskip waard dominearre troch it begryp dat it atoom - in dieltsje fan de saak, dat kin net wurde ferdield. Ingelsk wittenskipper en natoerûndersiker, en D. Dalton joech in definysje fan it atoom as de lytste part fan in gemysk elemint. MV Lomonosov yn syn atomic en molekulêre lear wie by steat te jaan in definysje fan it atoom en de molecule. Hy wie wol oertsjûge dat de molekúl, dy't er neamde "lichemkes", gearstald út "eleminten" - atomen - en binne yn konstant beweging.

D. I. Mendeleev leauden dat dizze make it freeze stoffen dy't meiïnoar it materiaal wrâld, behâlden al syn eigenskippen allinne as it net ûnderwerp oan divyzje. Yn dit artikel, wy definiearje in objekt as Microcosm fan it atoom, en bestudearje har eigenskippen.

Eftergrûn fan de teory fan atomic struktuer

Yn de 19e ieu, it wurdt algemien erkend as de útspraak op it ûndielberheid fan it atoom. De measte wittenskippers leauden dat de dieltsjes fan ien gemysk elemint ûnder alle omstannichheden kinne net feroare wurdt yn atomen fan oare eleminten. Dy ideeën wiene de basis wêrop wie basearre op de definysje fan in atoom oant 1932. Yn de lette 19e ieu yn de wittenskip binne makke fûnemintele ûntdekkingen dy't feroare dizze werjefte. Earst fan alle, yn 1897 de Britsk natuer- J. J. Thomson hie ûntdutsen it elektron. Dat feit is wêzentlik feroare wittenskippers 'ideeën oer ûndielbere diel fan it gemysk elemint.

Hoe om te bewizen dat it atoom komplekse struktuer

Ek foar de ûntdekking fan it elektron , wittenskippers unanym iens dat de atomen hawwe gjin lading. Dan, dat waard fûn dat elektroanen wurde maklik ûnderskiede fan eltse winske gemysk elemint. Se binne te finen yn in lôge, se binne dragers fan elektryske stroom, se loslitte stoffen by x-ray strieling.

Mar as de elektroanen binne diel fan alle sûnder útsûndering, en negatyf laden atomen, dus, yn in atoom binne der in pear dieltsjes dy't wis te hawwe in positive lading, oars atomen soe net wêze elektrysk neutraal. Om te helpen unravel de struktuer fan it atoom hat holpen in lichaamlike fenomeen as radioactiviteit. It joech de krekte definysje fan it atoom yn de natuerkunde, en dan skiekunde.

De ûnsichtbere rays

Frânsk natuerkundige A. becquerel wie de earste dy't beskriuwe it ferskynsel fan de útstjit fan atomen fan guon gemyske eleminten, visueel ûnsichtbere strielen. Se ionize de loft kombinaasje troch it materiaal, wêrtroch blackening fan fotografyske platen. Letter, de Curies en Rutherford fûn dat radioaktive stoffen wurde omfoarme ta atomen fan oare gemyske eleminten (lykas uranium - neptunium).

Radioaktive strieling is nonuniform yn gearstalling: alpha dieltsjes, beta dieltsjes, gamma strielje. Sa, it fenomeen radioactiviteit bewiisd dat de periodike tabel fan eleminten dieltsjes hawwe in komplekse struktuer. Dit feit feroarsake de feroarings makke ta de definysje fan it atoom. Wat dieltsjes is in atoom, jûn troch Rutherford krige nije wittenskiplike feiten? It antwurd op dizze fraach wie de foarnommen gelearde nukleêre model fan it atoom, neffens dêr't rûnom de posityf-belêste kearn elektroanen bewege.

Tsjinstellingen Rutherford model

De teory fan de wittenskipper, nettsjinsteande syn treflik karakter, koe net objektyf beskiede hokker atoom. Har befinings wienen yn striid mei de fûnemintele wetten fan termodynamika, neffens dêr't alles fan de elektroanen Orbit de kearnen ferlieze harren enerzjy en, as it kin, ier of let moatte fallen op him. Atom yn dit gefal fernield. Dit is eins net it gefal, sûnt de gemikaliën en dieltsjes út dêr't se wurde makke, bestean yn de natuer foar in lange tiid. Inexplicably atom sa'n bepaling basearre op de teory fan Rutherford, likegoed as it ferskynsel dat optreedt as passing hot ienfâldige stoffen troch in Diffraktion grating. Nei atomic Spectra foarme tagelyk hawwe in liniearre foarm. Dat conflicted mei de Rutherford model fan it atoom, neffens dêr't it spektrum soe moatte wêze kontinu. Neffens de begripen fan de kwantummeganika, elektroanen oanwêzich yn de kearn binne net karakterisearre as punt objekten likegoed as hawwende de foarm fan it elektron wolk.

De measte fan syn tichtens yn in bepaalde locus fan romte om de kearn, en wurdt beskôge as de lokaasje fan in dieltsje op in jûn momint. Ek, dat waard fûn dat it atoom elektroanen wurde regele yn lagen. It oantal lagen kinne wurde bepaald troch kennen it nûmer fan de perioade wêryn de elemint yn it Periodyk D. I. Mendeleeva Systeem. Bygelyks, de fosfor atoom befettet 15 elektroanen en hat trije enerzjy nivo. De yndikator, dat bepaalt it oantal enerzjy nivo hjit it haadstimburo kwantum nûmer.

It waard oprjochte bearjendewei dat de enerzjy nivo fan elektroanen, leit tichtst by de kearn, hawwe de leechste enerzjy. Elts enerzjy shell is ûnderferdield yn sub-nivo, en hja, in bar, op 'e orbitals. Elektroanen lizze op ferskillende orbitals hawwe deselde foarm wolken (s, p, d, f).

Op grûn fan it foargeande, dan folget dat de foarm fan it elektron wolk kin net wêze willekeurige. It is strikt bepaald neffens it orbital kwantum nûmer. Wy foegje ek dat de steat fan it elektron oan it particulate wurdt ek bepaald troch twa wearden - magnetic en spinne kwantum nûmers. De earste is basearre op 'e Schrodinger fergeliking en karakterisearret de romtlike oriïntaasje fan it elektron wolk oan' e basis fan 'e trije-dimensionality fan ús wrâld. De twadde yndikator - it oantal spin derop bepale it elektron fan rotaasje om syn as of counter-klok.

De ûntdekking fan it neutron

Troch it wurk fan D. Chadwick, holden se yn 1932, it waard jûn in nije definysje fan it atoom yn skiekunde en natuerkunde. Yn harren wittenskiplike eksperiminten hy bewiisde dat yn 'e Cleavage komt polonium strieling feroarsake troch de dieltsjes hawwende gjin lading, de massa 1,008665. In nij elementary dieltsje waard neamd de neutron. Har fynst en stúdzje fan syn eigenskippen tastien de Sovjet wittenskippers V. Gapon en Ivanenko meitsje in nije teory fan de struktuer fan de atoomkearn, mei dêryn protoanen en neutroanen.

Neffens de nije teory, it fêststellen fan it stof hie de neikommende atoom foarmje in strukturele ienheid fan it gemysk elemint, besteande út in kearn mei dêryn protoanen, neutroanen en elektroanen bewegend omhinne. It oantal positive dieltsjes yn de kearn is altyd gelyk oan it getal fan it gemysk elemint yn it periodyk systeem.

Letter Professor Zhdanov yn syn eksperiminten befêstige dat ûnder de ynfloed fan hurde kosmyske strieling, atomic kearnen wurde splitst yn protoanen en neutroanen. Boppedat, it is bewiisd dat de troepen holding dy legere dieltsjes yn de kearn, is it ekstreem enerzjy-yntinsyf. Se trede op hiel koarte ôfstannen (fan 'e oarder fan 10 ^-23 sm), neamd nukleêre. Lykas sein earder, by MV Lomonosov wie by steat om te jaan in definysje fan it atoom en de molekúl oan 'e basis fan wittenskiplike feiten bekend oan him.

Op it stuit erkend beskôgje de folgjende model: atom bestiet út in kearn en elektroanen beweging omhinne yn in strang definiearre paden - orbitals. Elektroanen tagelyk eksposearje de eigenskippen fan sawol de dieltsjes en de weagen, dat is, hawwe in dûbele natuer. De kearn fan in atoom is konsintrearre hast al syn massa. It bestiet út protoanen en neutroanen yn ferbân brocht mei atoomkrêften.

Oft it mooglik is om te weigh atom

It docht bliken dat elke atoom hat massa. Bygelyks, is it fan Hydrogen 1,67h10 ^-24 waard sels dreech te tinken hoe lyts dizze wearde. Te finen it gewicht fan it foarwerp, net gebrûk meitsje fan de skobben, en de oscillator, dat is in koalstof nanotube. Om berekkenjen it gewicht fan it atoom en de molekúl handiger kwantiteit is de relative gewicht. It lit sjen hoefolle kearen it gewicht fan in molekule of in atoom mear as 1/12 fan de koalstof atoom, dat is 1,66h10 ^-27 kg. Relative atomic massa wurde jûn yn de periodike tabel fan gemyske eleminten, en hja hawwe gjin diminsje.

Wittenskippers binne goed bewust dat de atomêre gewicht fan in gemysk elemint - is de gemiddelde massa oantal isotopen. It docht bliken, yn de natuer fan ien ienheid fan in gemysk elemint hawwe ferskillende massa. Dêrmei de ladingen fan de kearnen fan sokke struktureel dieltsje itselde.

Wittenskippers hawwe fûn dat de isotopen ferskille yn tal neutroanen yn de kearn en kearnen hjit se identyk. Bygelyks, in gloar atoom, it hawwen fan in massa 35 befette 18 neutroanen en 17 protoanen, en mei in massa fan 37 - 20 protoanen en 17 neutroanen. In soad gemyske eleminten binne mixtures fan isotopen. Bygelyks, ienfâldige stoffen lykas kalium, argon, soerstof opnommen yn syn komposysje atomen fertsjintwurdigje 3 ferskillende isotoop.

Fêststellen fan atomicity

It hat ferskate ynterpretaasjes. Tink oan wat wurdt bedoeld mei dizze term yn de skiekunde. As de atomen fan in gemysk elemint kin op syn minst efkes bestean yn isolemint, net oanstriid om te foarmjen mear komplekse dieltsjes - molekulen, dan wy sizze dat sokke stoffen hawwe in atomêre struktuer. Bygelyks, multi-poadium chlorination reaksje fan metaan. It wurdt in protte brûkt yn it organyske syntetyske gemy foar de grutte halogen derivaten: dichloromethane, koalstof tetrachloride. It wurdt split gloar molekulen ta atomen hawwen hege reaktiviteit. Se destroy sigma obligaasjes yn de metaan molecule, it bieden fan in ketting substitúsje reaksje.

In oar foarbyld fan in gemysk proses hawwen grutte belang yn de yndustry - it brûken fan wetterstof peroxide as disinfectant en bleken agent. Fêststellen fan atomic soerstof as Cleavage produkt fan wetterstof peroxide komt foar yn sawol de live sellen (troch de enzyme catalase), en yn it laboratoarium. Atomic soerstof kwalitatief bepaald troch syn hege antioxidant eigenskippen en harren feardigens om fordjerren pathogene aginten: Bacteria, skimmels en harren Spores.

Hoe't de nukleêre slúf

Wy ha earder fûn dat de strukturele ienheid fan in gemysk elemint hat in komplekse struktuer. Om it posityf-belêste kearn dieltsjes draait negative elektroanen. De Nobelpriis Niels Bohr, basearre op kwantumteory fan ljocht, soargen foar in lear, wêrby't de typearring en identifikaasje fan atomen binne as folget: elektroanen beweging om de kearn allinnich op beskate fêste paden yn dit gefal net útstrielje enerzjy. Bohr, wittenskippers hawwe sjen litten dat de dieltsjes fan 'e microworld, dy't ûnder oare atomen en molekulen net harkest nei de wetten jildich foar grutte lichems - objekten macrocosm.

De struktuer fan it elektron skulpen fan particulates is studearre yn papers op kwantumfysika wittenskippers lykas Hund, Pauli Klechkovskii. Sûnt waard bekend dat de elektroanen meitsje de rotational beweging om de kearn is net gaoatysk, mar op bepaalde fêste paden. Pauli fûn dat der binnen ien inkeld enerzjy nivo by elk fan har orbitals s, p, d, f yn elektroanyske sellen kin net mear as twa negatyf laden dieltsjes fan tsjinoer spin wearde + ½ en - ½.

Hund syn regear útlein hoe om te foljen elektron orbitals mei itselde enerzjy nivo.

Aufbau begjinsel, ek wol de regel n + l, útlizze hoe fol orbitals multielectron atomen (eleminten 5, 6, 7 fytst). Alle fan boppesteande regularities tsjinne as de teoretyske basis fan de gemyske eleminten makke troch Dmitriem Mendeleevym.

oksidaasjegetal degree

It is in fûneminteel begryp yn skiekunde en beskriuwt de stân fan in atoom yn in molekúl. De moderne definysje fan 'de graad fan oksidaasje fan de atomen is as folget: de heffing is betingst brek atomen yn it molekúl, dat wurdt berekkene op grûn fan it begripen dat in molekúl hat allinne de Ioanyske gearstalling.

De oksidaasje kin útdrukt wurde troch in hiel getal of in fraksjonele getal, in posityf, negatyf of nul wearden. Yn de measte atomen fan gemyske eleminten hawwe ferskate oksidaasje steaten. Bygelyks, stikstof is -3, -2, 0, +1, +2, +3, +4, +5. Mar sa'n elemint, lykas fluor, yn alle fan syn ferbinings hat mar ien oksidaasjetastân gelyk oan -1. As it wurdt presintearre in ienfâldige stof, syn oksidaasjetastân fan nul. Dit gemyske hoeveelheden handich om te brûken foar de klassifikaasje fan stoffen en te beskriuwen harren eigenskippen. Yn de measte gefallen, it oksidaasjegetal mjitte fan 'e chemie brûkt wurdt by it opsetten fan fergelikingen GarCapello reaksjes.

De eigenskippen fan atomen

Mei tank oan de fynsten fan kwantumfysika, it moderne definysje fan it atoom, dy't basearre is op 'e teory Ivanenko en Gapon E, oanfolle troch de folgjende wittenskiplike feiten. De struktuer fan in atoomkearn wurdt net feroare yn de gemyske reaksjes. De feroaring treft allinnich de Stationary elektron orbitals. Harren struktuer kin wurde taskreaun oan in soad fysyk en gemyske eigenskippen fan stoffen. As de elektron laat een Stationary baan en oergiet ta orbital mei in hegere enerzjy sa'n atoom hjit oanslein.

Dêrby moat opmurken wurde dat de elektroanen kin net lang op dizze net-core orbitals. Werom nei syn Stationary baan, it elektron emits it kwantum fan enerzjy. De stúdzje fan sokke skaaimerken fan 'e strukturele ienheden fan gemyske eleminten lykas elektron affinity, electronegativity, Ionisaasje enerzjy, hat tastien wittenskippers net allinne te beskiede hokker atoom as in essinsjele dieltsje Microcosm, mar ek tastien se te ferklearjen de mooglikheid fan atomen te foarmje in stabile en mei faasje geunstiger molekulêre tastân fan matearje, in mooglike konsekwinsje fan it meitsjen fan eltse soarte fan stabile gemyske biningen: ioanyske, covalent-Polar en apolar, donor-acceptor (as covalent Safety soarten) en m etallicheskoy. Dat lêste bepaalt de meast wichtige fysike en gemyske eigenskippen fan metalen.

It waard oprjochte bearjendewei dat de grutte fan in atoom kin fariearje. Alle sil ôfhingje fan de molekúl dêr't it yn opnommen. Troch X-ray Diffraktion analyse kinne de ôfstân tusken de atomen yn in gemyske ferbining, en ek leare striel strukturele elemint ienheid. Besit fan patroanen fan feroaring fan radii fan de atomen opnommen yn de perioade of de groep fan gemyske eleminten, is it mooglik om foarsizze harren fysike en gemyske eigenskippen. Bygelyks, yn perioaden mei tanimmende atoomkearn charge harren radii delgong ( "compression atom"), en dêrom ferswakje de metallysk eigenskippen fan de ferbiningen, en nonmetallic fersterke.

Sa, kennis fan de struktuer fan it atoom kin sekuer bepale de fysike en gemyske eigenskippen fan alle eleminten opnaam yn de periodike systeem fan de eleminten.