Атом, молекулын тодорхойлох. 1932 он хүртэл нь атомын тодорхойлолт

18-р зууны дунд эртний үеэс эхлэн, шинжлэх ухааны ойлголтын давамгайлж байна гэж атомын - хувааж чадахгүй байгаа асуудлын нэг ширхэгийн. Англи хэлний эрдэмтэн, байгаль болон Д. Далтон химийн элементийн хамгийн бага хэсэг болох атомын тодорхойлолтыг өгсөн. өөрийн атомын болон молекулын сургаалд MV Ломоносовын нэрэмжит атом, молекулын тодорхойлолтыг өгөх боломжтой болсон юм. атом - - агаад байнгын хөдөлгөөнд байгаа тэр молекул, тэр "бөөм" гэж нэрлэдэг "элемент" бүрдсэн гэдэгт итгэлтэй байна.

D. I. Менделеев материал ертөнцийг бүтээдэг энэ дэд нэгж бодис, түүний бүх шинж энэ хэлтэст хамаарах биш юм л бол үлдсэн гэж үздэг. Энэ нийтлэлд бид атом нь Бичил зэрэг зүйлийг тодорхойлох, түүний шинж чанарыг судалдаг.

атомын бүтцийн онолын суурь

19-р зуунд энэ нь өргөн атомын indivisibility дээр тайланд хүлээн зөвшөөрнө. Ихэнх эрдэмтэд ямар ч нөхцөл байдалд нэг химийн элементийн хэсгүүд нь бусад элементийн атом болон хувирч болохгүй гэж үздэг. Эдгээр санаанууд нь дээр 1932 он хүртэл нь атомын тодорхойлолтыг үндэслэсэн байлаа үндэс нь байсан юм. сүүлээс 19-р зууны шинжлэх ухаан энэ үзэл бодлыг өөрчилсөн суурь нээлтүүдийг хийж байна. Юуны өмнө, 1897 онд Английн физикч Ж. J. Thomson электрон нээсэн юм. Энэ баримт нь үндсэндээ химийн элементийн хуваагдашгүй хэсгийн тухай эрдэмтдийн санаа өөрчлөгдсөн байна.

атом нарийн төвөгтэй бүтэцтэй гэдгийг батлах вэ

Тэр ч байтугай өмнө нь электроны илрүүлсэн эрдэмтэд санал нэгтэйгээр атом ямар ч төлбөр гэж хүлээн зөвшөөрч байна. Дараа нь, энэ нь электронууд амархан ямар ч хүссэн химийн элемент ялгаж байна гэж байжээ. Тэд галд олж болно, тэдгээр нь цахилгаан гүйдлийн тээгч байдаг, тэдгээр нь рентген туяа үеэр бодис гаргадаг.

Харин электронууд сөрөг цэнэгтэй атом эс тооцвол ямар ч бүх хэсэг, мөн юм бол, тийм нь атом тэнд эерэг цэнэг байх гэдэгт итгэлтэй байгаа зарим хэсгүүд, эсвэл атом цахилгаан саармаг байх болно юм. атомын бүтцийг учрыг туслахын тулд цацраг идэвхт бодис гэх мэт физик үзэгдлийг тусалсан байна. Энэ нь физикийн атомын зөв тодорхойлолт, дараа нь химийн өгөв.

үл үзэгдэх туяа

Францын физикч А. Becquerel зарим химийн элемент, харааны үл үзэгдэх туяа атомуудын ялгарах үзэгдлийг тайлбарлахын тулд эхлээд байсан юм. Тэд гэрэл зургийн хавтан бараантуулагч учруулж, материал дундуур агаар нэвтрүүлэх ionize. Хожим нь, Curies болон Рутерфорд цацраг идэвхт бодис бусад химийн элементүүдийн (- neptunium гэх уран гэх мэт) нь атом болон хувирч байна гэж тогтоожээ.

альфа хэсгүүд, бета тоосонцор, гамма туяа: Цацраг идэвхт цацраг найрлага дахь nonuniform юм. Тиймээс цацраг идэвхт үзэгдэл элементүүд нь тоосонцор нь үе үе хүснэгт нь нарийн төвөгтэй бүтэцтэй байна гэдгийг баталсан. Энэ нь үнэн атомын тодорхойлолтыг хийсэн өөрчлөлт нөлөөлсөн байна. Ямар хэсгүүд Рутерфорд өгсөн нь атом, шинжлэх ухааны шинэ баримтуудыг олж авсан юм бэ? Энэ асуултын хариулт нь эерэг-цэнэгтэй цөм электронууд хөдөлж эргэн тойронд нь дагуу, атом нь санал болгож буй эрдэмтэн цөмийн загвар байсан юм.

Зөрчил Рутерфорд загвар

эрдэмтний онол, түүний шилдэг зан чанар ч гэсэн бодитой атомын тодорхойлж чадсангүй. Түүний үр дүн нь Термодинамикийн үндсэн хуульд харш, бөөм тойрог замд электроны бүх хүчээ алдах нь дагуу мөн энэ нь хурдан байж болно, эсвэл дараа нь түүн дээр унаж байх шиг байна. энэ тохиолдолд Atom устгасан юм. Энэ нь үнэн хэрэгтээ үгүй биш хойш нь өөрсдөө хийсэн химийн бодис болон хэсгүүд, удаан хугацаагаар шинж чанартай байдаг, жишээ юм. Тайлбарлахын аргагүй аргаар атомын ийм шийдвэр Рутерфорд онол, түүнчлэн үзэгдэл семинарийг нь Дифракцын дамжуулан халуун энгийн бодис өнгөрөх үед тохиолддог дээр суурилсан. тэр үед байгуулагдсан атомын спектр дараа нь шугаман хэлбэртэй байна. заасны дагуу аль нь спектр байх болно атомын Рутерфорд загвар зөрчилдөж Энэ нь тасралтгүй байх. квант механикийн үзэл баримтлалын дагуу цөм нь өнөөгийн электронууд электрон үүлний хэлбэр хэмээн цэг объект, түүнчлэн онцлогтой байна.

цөм эргэн тойронд орон зайн тодорхой цэг дэх нягтрал ихэнх нь, мөн тухайн үед нь бөөмийн байрлал гэж үзэж байна. Мөн энэ нь атомын, электронууд давхаргууд зохион байгааг олжээ. давхаргын тоо хугацаанд тоог мэдэхээс тодорхойлж болно буй ээлжит Д. I. Mendeleeva системд элемент. Жишээ нь, фосфор атомын 15 электрон агуулдаг бөгөөд гурван эрчим хүчний түвшинг байна. үзүүлэлт, эрчим хүчний түвшинг тоог тодорхойлдог гол квант тоо гэж нэрлэдэг.

Энэ нь туршилтаар тогтоосон байна электроны энергийн түвшин, гол нь хамгийн ойр байрлах, хамгийн бага энерги байх юм. Эрчим хүчний бүрхүүл бүр дэд түвшинд тэд orbitals дээр эргээд хуваагдсан байдаг бөгөөд. Электронууд өөр өөр orbitals байрлаж байгаа нэг хэлбэр нь үүл байна (с, х, D, F).

дээр дурдсан дээр үндэслэн, энэ нь электрон үүлний хэлбэр дур мэдэн байж болохгүй гэсэн үг юм. Энэ нь хатуу тойрог замын дагуу тодорхойлно квант тоо. Соронзон болон квант тоо эргүүлдэг - Бид ч бас тоосонцрыг нь электроны төрийн мөн хоёр утгаар тодорхойлогдоно гэж нэмнэ. Эхний Schrodinger тэгшитгэл дээр үндэслэн, манай дэлхийн гурван dimensionality үндсэн дээр электрон үүлний орон зайн чиг баримжаа шинж юм. Хоёр дахь шалгуур үзүүлэлт - үүн дээр ээрэх тоо түүний тэнхлэгийн буюу цагийн зүүний эсрэг орчим электрон ийн эргүүлэх тодорхойлно.

нейтрон нь нээлт

D. Чадвик ажлаар дамжуулан, 1932 онд тэднийг зохион байгуулж, энэ нь хими, физикийн атомын шинэ тодорхойлолтыг өгсөн байна. Тэдний шинжлэх ухааны туршилт онд тэрээр хуваагдлыг ямар ч цэнэг, масс 1.008665 бүхий хэсгүүдийн улмаас Полонийн цацраг тохиолддог гэдгийг баталсан. Шинэ бага ширхэгийн нейтрон гэдэг нэртэй байжээ. Түүний нээлт, түүний шинж чанар судалгаа протон, нейтроныг агуулсан, ЗХУ-ын эрдэмтэд V. Gapon болон Ivanenko атомын цөм бүтцийг нь шинэ онолыг бүтээх боломжийг олгосон юм.

шинэ онолын дагуу бодисыг тодорхойлохдоо дараах атомын протон, нейтрон, түүний эргэн тойрон хөдөлж электрон агуулсан цөм бүрдсэн химийн элементийн бүтцийн нэгж байгуулж байсан юм. цөм дэх эерэг хэсгүүдийн тоо үргэлж тогтмол систем дэх химийн элементийн дэс тоотой тэнцүү байна.

Дараа нь түүний туршилт профессор Жданов хатуу сансрын цацрагийн нөлөөн дор, атомын бөөм протон ба нейтроны хуваагддаг байна гэж баталсан байна. Үүнээс гадна, энэ нь цөм дэх эдгээр бага тоосонцор барьж хүчнийхэн энэ нь маш их эрчим хүч шаарддаг болохыг нотолсон байна. Тэд (10 ^-23 см-ийн дарааллаар) нь маш богино зайд, цөмийн гэж нэрлэдэг дээр ажиллана. Өмнө дурдсанчлан, MV-аас Ломоносовын нэрэмжит атомын тодорхойлолтыг түүнд мэдэгдэж, шинжлэх ухааны баримт дээр үндэслэн молекул өгөх боломжтой болсон юм.

Одоогийн байдлаар хүлээн зөвшөөрөгдсөн дараах загварыг авч үзье: атом нь цөм ба хатуу тогтоосон замаар эргэн тойронд хөдөлж электроны бүрдэнэ - orbitals. тэр үед электрон тоосонцор болон долгион аль алиных нь шинж чанарыг үзүүлэх гэж байна, энэ нь хоёр шинж чанартай байдаг. нь атомын цөм бараг бүх масс төвлөрч байна. Энэ нь цөмийн хүчний холбоотой протон ба нейтроноос тогтдог.

Энэ нь атомын жинтэй болох эсэх

Энэ нь атом бүрийн массыг байна гэж болж байна. Жишээ нь, устөрөгч 1,67h10 ^-24 байсан ч гэсэн хэцүү энэ хэр бага утгыг төсөөлөх явдал юм. объектын жин олохын тулд масштабын болон Oscillator нь юм хэрэглэж болохгүй нүүрстөрөгчийн nanotube. атом ба молекулын илүү тохиромжтой хэмжээ жинг тооцоолох харьцангуй жин юм. Энэ нь молекул буюу түүнээс дээш нүүрстөрөгчийн атом, 1,66h10 ^-27 кг-ын 1/12 илүү нь атомын хэдэн удаа жин харуулж байна. Харьцангуй атом масс нь химийн элементүүдийн үелэх өгсөн байдаг ба тэд ямар ч хэмжээтэй байна.

изотопын массын дундаж тоо - Эрдэмтэд химийн элементийн атомын жин гэдгийг бид сайн мэдэж байгаа. Энэ нь янз бүрийн массыг байж болох химийн элементийн нэг нэгжийн шинж чанартай, гарч ирнэ. Нэг ийм бүтцийн бөөмийн бөөм Тиймээс төлбөр.

Эрдэмтэд изотопууд цөм дэх нейтроны тоо ялгаатай ба бөөм адил тэднийг үнэ олсон байна. 20 протон, 17 нейтрон - Жишээ нь, хлорын атом, масстай 35 бүхий 18 нейтроныг 17 протон, 37-ийн жинтэй агуулсан байна. химийн олон элемент изотопын холимог юм. Жишээ нь, тухайлбал кали, аргон, 3 өөр изотоп төлөөлж түүний бүрэлдэхүүн атомын агуулагдах хүчилтөрөгч гэх мэт энгийн бодис.

atomicity тодорхойлох

Энэ нь хэд хэдэн тайлбарыг байна. хими энэ хугацаанд ямар гэсэн үг юм авч үзье. Химийн элементийн атом наад зах нь агшин зуур тусдаа байх юм бол илүү нарийн тоосонцор бий болгох хандлагатай байдаг биш юм - молекул, дараа нь бид ийм бодис атомын бүтцийг бий гэж хэлж байна. Жишээ нь, метан олон үе шаттай хлоржуулах урвал. дихлорметанаар, дөрвөн хлорт нүүрстөрөгч: Энэ нь өргөн томоохон галоген үүсмэл органик синтетик химийн хэрэглэж байна. Энэ нь өндөр урвал байх атом нь хлорын молекулыг хувааж байна. Тэд гинжин орлуулах урвал үзүүлэх, метан молекул дахь Sigma бонд устгах болно.

нь ариутгагч бодис, цайруулах бодис болох устөрөгчийн хэт исэл хэрэглээг - салбарт асар их ач холбогдол бүхий химийн үйл явцын бас нэг жишээ. устөрөгчийн хэт исэл нь цээжний бүтээгдэхүүн атомын хүчилтөрөгч тодорхойлох (ферментийн каталазын замаар) аль алинд нь амьд эс тохиолдох ба лабораторид. Атомын хүчилтөрөгчийн бактери, мөөгөнцөр, тэдгээрийн спорыг: чанарын түүний өндөр антиоксидант шинж чанар, өвчин үүсгэгч бодис устгах чадвараар тодорхойлогддог.

Хэрхэн цөмийн дугтуй

Химийн элементийн бүтцийн нэгж нь нарийн төвөгтэй бүтэцтэй гэдгийг бид өмнө нь олсон байна. эерэгээр-цэнэгтэй цөм тоосонцор орчим сөрөг электрон эргэдэггүй. электронууд эрчим хүч гэрэлтэж байхгүй бол зөвхөн энэ тохиолдолд тодорхой тогтмол зам дээр цөм хөдөлж: гэрлийн квант онолд үндэслэн Нобелийн шагналт Нильс Бор, үүгээр шинж чанар болон атомын тодорхойлох нь дараах байдалтай байна, нэг сургаал бий болгосон байна. биет макро биет обьектуудын - Бор эрдэмтэд microworld хэсгүүд, атом болон молекулууд том байгууллагад хүчин төгөлдөр хууль тогтоомжийг сахин биелүүлж байхгүй бол багтана гэж харуулж байна.

тоосонцорын электрон бүрхүүлүүд бүтэц зэрэг Hund, Pauli Klechkovskii гэж квант физикийн эрдэмтэд тухай баримт бичиг нь судалж байна. Энэ нь электронууд хийх гэж нэрлэгдэх болсон тул цөм эргэн тойрон эргэх хөдөлгөөн эмх замбараагүй биш, харин тодорхой тогтмол зам дээр. ½ - Pauli цахим эсийн е өөрийн orbitals с, х, г тус бүр дээр нэг эрчим хүчний хэмжээнд багтаан эсрэгээр эргэх үнэ + ½ болон ямар ч хоёроос илүү сөрөг цэнэгтэй хэсгүүд байж болох нь тогтоогджээ.

Hund-ийн дүрэм ижил энергийн түвшинд электрон orbitals хэрхэн бөглөх тайлбарлав.

Aufbau зарчим, мөн N + L, дүрэм гэж нэрлэдэг дүүрэн orbitals хэрхэн атом (элементүүд нь 5, 6, 7-цикл) multielectron тайлбарлаж байна. Дээрх regularities бүх Dmitriem Mendeleevym бүтээсэн химийн элементүүдийн онолын үндэс болсон.

исэлдүүлэх зэрэг

Энэ нь химийн үндсэн ойлголт бөгөөд молекул дахь атомын улсын талаар өгүүлдэг. атомын исэлдэлтийн зэрэг орчин үеийн тодорхойлолт нь дараах байдалтай байна: төлбөр молекул нь молекул зөвхөн ионы найрлагатай бүтэц дээр суурилсан тооцдог онд атомын тавигдаж байна.

исэлдэх бүхэл болон бутархай тоо нь эерэг, сөрөг, эсвэл тэг утгыг илэрхийлж болно. Химийн элементийн хамгийн атомын хэд хэдэн исэлдэлт улс орнууд байна. Жишээ нь, азотын -3, -2, 0, +1, +2, +3, +4, +5 юм. Гэхдээ ийм түүний нэгдлүүд бүгд ийм фтор гэж элемент, -1-тэй тэнцүү зөвхөн нэг исэлдэлт төлөв байна. Энэ нь энгийн бодис, тэг түүний исэлдүүлэх байдлыг танилцуулсан бол. тохиромжтой Энэ бодис нь тоо хэмжээ бодисын ангиллын ашиглах, тэдгээрийн шинж чанарыг тайлбарлах. Ихэнх тохиолдолд, химийн аргаар исэлдүүлэх зэрэг тэгшитгэл редокс урвал тохируулах хэрэглэдэг.

атомуудын шинж чанар

квант физик, атом, онол Ivanenko болон Gapon E дараах шинжлэх ухааны баримт нэмэлт дээр суурилсан орчин үеийн тодорхойлолт нээлт баярлалаа. химийн урвалын үед атомын цөм бүтэц нь өөрчлөгдсөн байна. өөрчлөлт нь зөвхөн суурин электрон orbitals нөлөөлдөг. Тэдний бүтэц бодисын физик, химийн шинж чанар нь их холбоотой байж болох юм. электрон нь суурин тойрог орхидог болон дээд зэрэг атомын эрчим хүчний бүхий тойрог замын эхэлбэл баяртай гэж нэрлэдэг.

Энэ нь электрон Эдгээр үндсэн бус orbitals дээр урт хугацаа биш байх болно гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. түүний суурин тойрог замд эргэн электрон эрчим хүчний Квантын ялгаруулдаг. электрон хавсаргасан, electronegativity, иончлолын эрчим хүч гэх мэт химийн элементүүдийн бүтцийн нэгжийн ийм шинж чанарын судалгаа, эрдэмтэд нь зөвхөн чухал хэсгүүд Бичил шиг атомын тодорхойлохыг зөвшөөрдөг байна, гэхдээ бас тэдний асуудал нь тогтвортой, эрчимтэй илүү таатай молекул байдлыг бүрдүүлэх атомын чадвар, боломжит үр дагавар тайлбарлах эрхтэй (covalent бонд зүйл гэх мэт) ионы, covalent туйлт болон apolar, хандивлагчдын хүлээн болон м: тогтвортой химийн бондын ямар ч төрлийг бий болгох etallicheskoy. Хожмын Үеийн металлын хамгийн чухал физик, химийн шинж чанарыг тодорхойлно.

Энэ бол атомын хэмжээ өөр өөр байдаг гэдгийг туршилтаар тогтоосон байна. Мэдээлэл нь энэ нь орсон байдаг молекул хамаарна. Рентген дамжуулан Дифракцын дүн шинжилгээ хийх, химийн нэгдэл дэх атомуудын хоорондох зайг тооцоолж болно, түүнчлэн радиус бүтцийн элемент нэгжийг сурдаг. хугацаа болон химийн элементийн бүлэг агуулагдах атом радиусын өөрчлөлтийн хэв маягийг эзэмшиж, энэ нь тэдний физик, химийн шинж чанарыг урьдчилан таамаглах боломжтой юм. Жишээ нь, нэмэгдүүлэх нь тайлант онд атомын цөм нь тэдний радиусыг буурчээ ( "шахалт атом") хураамж, улмаар нэгдлийг металл шинж сулруулж, болон nonmetallic олшруулсан.

Тиймээс атомын бүтцийн тухай мэдлэг үнэн зөв элементүүдийн үечилсэн системд орсон бүх элементийн физик, химийн шинж чанарыг тодорхойлж болно.