Определяне на атоми и молекули. Определяне на атом до 1932

Като се започне от античния период до средата на 18-ти век, науката е бил доминиран от идеята, че атомът - една частица материя, която не може да бъде разделена. Английски учен и естествоизпитател и D. Dalton даде определение на атома като най-малката част на химичен елемент. MV Ломоносов в атомно и молекулно доктрина е в състояние да даде определение на атома и молекулата. Той е убеден, че молекулата, която той нарича "телца", състоящ се от "елементи" - атоми - и са в постоянно движение.

Д. И. Менделеев, че това субединични вещества, които образуват материалния свят, запазва всичките си свойства, само ако не е обект на разделение. В тази статия, ние определяме обект като микросредата на атома, изучаване и неговите свойства.

Предшестващо състояние на теорията на атомната структура

През 19-ти век, той е широко признат като изявлението на неделимостта на атома. Повечето учени смятат, че частиците на един химичен елемент в никакъв случай не могат да бъдат трансформирани в атоми на други елементи. Тези идеи са основата, на която се основава на определението за атом до 1932. В края на 19 век в областта на науката са направени фундаментални открития, които промениха тази гледна точка. На първо място, през 1897 г. физикът британски Джоузеф Джон Томсън е открил електрона. Този факт се промени из основи идеи на учените за неделима част от химичния елемент.

Как да се докаже, че сложната структура на атома

Още преди откриването на електрона , учените са единодушни, че атомите имат без заплащане. След това, беше установено, че електрони лесно се отличават от всяка желана химичен елемент. Те могат да бъдат намерени в пламък, те са носители на електрически ток, те освобождават вещества при рентгенови лъчи.

Но ако електроните са част от всички без изключение, и отрицателно заредени атоми, като по този начин, в един атом има някои частици, които са сигурни да имат положителен заряд, в противен случай атоми не биха били електрически неутрални. За да ви помогне да разкрият строежа на атома е помогнал физическо явление като радиоактивност. Това даде правилното определението на атома в физика, и след това химия.

Невидимите лъчи

Френски физик А. Becquerel е първият, който описва феномена на емисиите на атоми на някои химични елементи, визуално невидими лъчи. Те йонизиране на въздух преминават през материала, което води до потъмняване на фотографски плаки. По-късно Кюри и Ръдърфорд установили, че радиоактивни вещества се превръщат в атоми на други химични елементи (като уран - нептуний).

Радиоактивно излъчване е неравномерно в състав: алфа-частици, бета-частици, гама лъчи. По този начин, явлението радиоактивност се оказа, че периодичната таблица на елементите частици имат сложна структура. Това доведе промените, направени в определението на атома. Какво частици е атом, дадено от Ръдърфорд получава нови научни факти? Отговорът на този въпрос е бил предложен учен ядрен модел на атома, според които около положително заредени ядра на електроните се движат.

Противоречията Ръдърфорд модел

Теорията на учения, въпреки изключителния си характер, не може да се определи обективно атома. констатациите й бяха противоречат на основните закони на термодинамиката, според който всички електрони, обикалящи около ядрата губят енергия и, тъй като тя може да бъде, рано или късно трябва да падне върху него. Atom в този случай унищожена. Това всъщност не е така, тъй като химикалите и частици, от които са направени, съществуват в природата за дълго време. Необяснимо атом като определяне въз основа на теорията на Rutherford, както и явлението, което се случва при преминаване горещи прости вещества чрез дифракционна решетка. След атомните спектри оформен в същото време имат линейна форма. Това противоречие с образеца Rutherford на атома, съгласно който спектъра ще трябва да бъде непрекъснат. Съгласно концепцията на квантовата механика, електрони, присъстващи в ядрото не се характеризират като точкови обекти, както и с формата на електронен облак.

Повечето от плътността му в определен локус на пространството около ядрото, и се счита за местоположението на една частица в даден момент. Също така беше установено, че атом, електрони са подредени в слоеве. Броят на слоевете може да се определи чрез знае броя на периода, в който елементът в D. I. Mendeleeva система Периодичната. Например, фосфорен атом, съдържа 15 електрони и има три нива на енергия. Показателят, който определя броя на нивата на енергия, се нарича главно квантово число.

Тя е създадена експериментално, че нивото на енергията на електроните, който се намира най-близо до мозъка на костите, има най-ниската енергия. Всяка енергия черупка е разделено на поднива, а те, от своя страна, от орбитите. Електроните са разположени на различни орбитали имат същата форма облаците (а, р, D, F).

Въз основа на изложеното по-горе следва, че формата на електронен облак не може да бъде произволно. Строго е определена в съответствие с орбитален квантово число. Ние добавяме също, че състоянието на електрона на частици се определя и от двете стойности - магнитно и се върти, квантово число. Първият се основава на уравнението на Шрьодингер и характеризира пространствената ориентация на електронния облак въз основа на триизмерността на нашия свят. Вторият показател - броя на въртене върху него се определи въртене на електрона около оста си или обратно на часовниковата стрелка.

Откриването на неутрона

Чрез работата на Г. Чадуик, да ги проведе през 1932 г., тя бе дадена нова дефиниция на атома по химия и физика. В своите научни експерименти той се оказа, че в разцепването настъпва полоний радиация, причинени от частиците, имащи без заплащане, масата 1,008665. Нова елементарна частица е обявен неутрона. Нейното откриване и изследване на свойствата му позволи съветските учени V. Gapon и Иваненко създават нова теория за структурата на атомното ядро, съдържащо протони и неутрони.

Според новата теория, определяне на веществото има следния атом образуват структурно звено на химичния елемент, състояща се от сърцевина, съдържаща протони, неутрони и електрони, които се движат около него. Броят на положителните частици в ядрото винаги е равна на поредния номер на химичния елемент в периодичната система.

По-късно професор Жданов в своите експерименти потвърждават, че под влиянието на твърдия космическа радиация, атомни ядра са разделени на протоните и неутроните. Освен това е доказано, че силите, които притежават тези елементарни частици в ядрото, е изключително енергоемки. Те действат на много къси разстояния (от порядъка на 10 ^{-23 cm),} наречен ядрени. Както бе споменато по-рано, от MV Ломоносов е в състояние да даде определение на атома и молекулата на базата на научни факти, известни на него.

В момента признат разгледаме следния модел: атом се състои от ядро и електрони, които се движат около него в рамките на строго определени пътеки - орбитали. Електроните в същото време проявяват свойствата на двете частици и вълни, т.е. имат двойна природата. Ядрото на атома се концентрира почти цялата си маса. Тя се състои от протони и неутрони, свързани с ядрени сили.

Дали това е възможно да се оценят атом

Оказва се, че всеки атом има маса. Например, тя е на водорода 1,67h10 ^-24 е дори трудно да си представим как малките тази стойност. За да намерите теглото на обекта, не използвайте скалите, както и генератор, който е въглеродна нанотръба. За изчисляване на теглото на атома и молекулата, по-удобно количество е относителното тегло. Това показва колко пъти теглото на молекула или атом, повече от 1/12 от въглеродния атом, който е 1,66h10 ^-27 кг. Относителни атомни маси са дадени в периодичната таблица на химичните елементи, и те нямат измерение.

Учените са наясно, че атомното тегло на химичен елемент - е средната маса броя на изотопи. Изглежда, в естеството на единица химичен елемент може да има различни маси. Така таксите на ядрата на такива структурни частиците същите.

Учените са установили, че изотопите се различават по броя на неутроните в ядрата и ядрата им начисляват идентични. Например, хлорен атом, с маса 35, съдържаща 18 неутрони и 17 протони, и с маса от 37 - 20 протона и 17 неутрони. Много химични елементи са смеси на изотопи. Например, прости вещества като калий, аргон, кислород, съдържащ се в състава му атоми, представляващи 3 различни изотопи.

Определяне на валентност

В него има няколко интерпретации. Помислете за това, което се разбира под този термин в областта на химията. Ако атомите на химичен елемент може поне за момент съществуват в изолация, не са склонни да образуват по-сложни частици - молекули, тогава се каже, че тези вещества имат атомна структура. Например, многоетапно хлориране взаимодействие на метан. Той е широко използван в органичен синтетичната химия за основните халогенни производни: дихлорометан, въглероден тетрахлорид. Тя е разделена хлорни молекули на атоми, които имат висока реактивност. Те унищожават сигма връзки в молекулата на метан, предоставяща реакция на заместване верига.

Друг пример на химически процес, който има голямо значение в индустрията - използването на водороден пероксид като дезинфектант и избелващ агент. Определяне на атомен кислород като продукт на разцепване на водороден пероксид се среща и в двете живите клетки (от ензима каталаза), и в лабораторията. Атомна кислород качествено определя от неговите високи антиоксидантни свойства и способността им да унищожават патогенни агенти: бактерии, гъбички и техните спори.

Как ядрената обвивка

Ние предварително установено, че структурното звено на химичен елемент има сложна структура. Около положително заредени частици ядро върти отрицателни електрони. Нобелова награда Нилс Бор, въз основа на квантовата теория на светлината, създаден учение, където характеристиката и идентификацията на атома са както следва: електрони, които се движат около ядрото само в определени фиксирани пътеки в този случай не излъчва енергия. Бор, учените са показали, че частиците на микросвета, които включват атоми и молекули не се подчиняват на законите, валидни за големи организации - предмети макрокосмоса.

Структурата на електронен слой от частици е проучен в статии по квантова физика учени като Hund, Паули Klechkovskii. Тъй като стана известно, че електроните правят въртеливото движение около ядрото не е хаотична, но на точно определени пътеки. Pauli установено, че в рамките на едно ниво на енергия във всеки от своя орбитали а, р, г, е в електронни клетки може да бъде не повече от две отрицателно заредени частици срещу завъртане стойност + Уг и - половина.

правило Hund обясни как да попълните електронните орбити на със същото ниво на енергия.

правило на клечковски, наричан също правилото N + L, обяснява как пълни орбитали multielectron атоми (елементи 5, 6, 7 цикъла). Всички по-горе закономерности служи като теоретична основа на химични елементи, създадени от Dmitriem Mendeleevym.

окисляване степен

Това е основна концепция в областта на химията и описва състоянието на атом в молекулата. Модерният определянето на степента на окисление на атомите, е както следва: таксата се обуславя атома в молекулата, която се изчислява на базата на концепцията, че молекула има само йонната състава.

Окислението може да се изрази с цяло число или фракционна номер, положителни, отрицателни или нулеви стойности. В повечето атоми на химични елементи имат няколко окисление. Например, азот е -3, -2, 0, 1, 2, 3, 4, 5. Но такъв елемент, като например флуор, във всички негови съединения има само една степен на окисление, равна на 1. Ако тя е представена просто вещество, неговата степен на окисление на нула. Този химичен количества удобно да се използва за класифициране на веществата и да се описват техните свойства. В повечето случаи, степента на окисление на химията използвани при създаването на уравнения редокс реакции.

Свойствата на атома

Благодарение на откритията на квантовата физика, модерната дефиниция на атома, който се основава на теорията Иваненко и Gapon Е, допълва със следните научни факти. Структурата на атомното ядро не се променя по време на химическите реакции. Промяната засяга само стационарните електронните орбити на. Тяхната структура може да се дължи на много физични и химични свойства на веществата. Ако електронът оставя орбита и продължава към орбиталната с по-висока енергия, като атом се нарича развълнуван.

Трябва да се отбележи, че електроните не могат да бъдат по-дълго време на тези второстепенни орбитали. Връщайки се към своята орбита електронът излъчва квантовата енергия. Изследването на тези характеристики на структурните звена на химични елементи като електрон афинитет, Електроотрицателност, йонизационна енергия, позволява учени не само да определят атом като основен микросредата на частиците, но също така позволява да се обясни способността на атоми за образуване на стабилен и енергично по-благоприятно молекулно състояние на материята, възможно вследствие на създаване на всякакъв вид стабилни химични връзки: йонни, ковалентно-полярен и неполярен, донор-акцептор (като ковалентно свързване видове) и m etallicheskoy. Последното определя най-важните физични и химични свойства на метали.

Установено е експериментално, че размерът на атом може да варира. Всичко ще зависи от молекулата, в която е включена. Чрез рентгенов дифракционен анализ може да се изчисли разстоянието между атоми в химично съединение, както се научат радиус структурен елемент единица. Притежаването модели на изменение на радиуса на атомите, съдържащи се в периода или групата на химичните елементи, е възможно да се предскаже техните физични и химични свойства. Например, в периоди с увеличаване на атомно ядро събират тяхното намаляване радиуса ( "компресия атом"), и следователно да отслабят металните свойства на съединенията и неметални амплифицира.

По този начин, познаване на структурата на атома може точно да се определи физическите и химическите свойства на всички елементи, включени в периодичната система на елементите.