Одређивање атома и молекула. Дефиниција атома до 1932

Почев од античког периода до средине 18. века, наука апсолутне доминације идејом да је атом - честица материје која не може да се подели. Енглески научник и природњак, Д. Далтон дао дефиницију атома као најмања део хемијског елемента. МВ Ломоносов у својој атомском и молекуларном доктрине био у могућности да дају дефиницију атома и молекула. Он је увјерен да је молекул, који је назвао "крвна зрнца", састављена од "елемената" - атома - и да су у сталном покрету.

Д ја Мендељејев верује да ова подјединица супстанце које чине материјални свет, задржава сва своја својства само ако то није предмет поделе. У овом чланку, дефинишемо објекат као микрокосмос атома и проучавање своја својства.

Позадина теорије атомске структуре

У 19. веку, она је широко признат као изјаве о недељивости атома. Већина научника верује да су честице једног хемијског елемента под којим околностима не може се трансформисати у атоме других елемената. Ове идеје су основа на којој је заснован дефиницију атома до 1932. У касном 19. веку у науци су се фундаменталне открића које су промениле овај став. Пре свега, у 1897. британски физичар Џозеф Џон Томсон је открио електрон. Ова чињеница је фундаментално променио идеје научника о недељиве део хемијског елемента.

Како да докаже да је атом сложену структуру

Чак и пре открића електрона , научници једногласно слажу да су атоми немају набој. Затим утврђено је да се електрони лако разликују од било које жељене хемијског елемента. Они се могу наћи у пламену, они су носиоци електричне струје, ослобађају супстанце током рендгенског зрачења.

Али ако су електрони део све без изузетка, и негативно наелектрисане атоме, дакле, у атому постоје честице које су сигурни да имају позитивно наелектрисање, иначе атоми не би електрично неутрална. Да помогне откривају структуру атома помогла физички феномен као радиоактивност. Он је дао тачан дефиницију атома у физици, а затим хемију.

Невидљивим зраци

Француски физичар О Бецкуерел је први описао феномен емисија атома неких хемијских елемената, визуелно невидљивих зрака. Они јонизовао ваздуха пролаз кроз материјал, изазивајући зацрњењем фотографским плочама. Касније, Кирије и Радерфорд утврдио да су радиоактивне материје трансформишу у атоме других хемијских елемената (као што уранијума - нептуниум).

Радиоактивно зрачење је неуниформних ин састав: алфа честице, бета честице, гама зраци. Стога, феномен радиоактивности показала да периодична табела елемената честица има сложену структуру. Ова чињеница условили измене направљене на дефиницију атома. Шта честице је атом, даје Рутхерфорд добити нове научне чињенице? Одговор на ово питање је предложио научник нуклеарна модел атома, према којем око су позитивно наелектрисаних нуцлеус електрони крећу.

Контрадикције Радерфорд Модел

Теорија научника, упркос свом изузетном карактеру, није могао да објективно дефинисати атом. Њени налази су били у супротности са основним законима термодинамике, према којем све електрона који круже око језгра губе енергију и, као што може бити, пре или касније морати да падне на њега. Атом у овом случају уништена. Ово је заправо није случај, јер су хемикалије и честице од којих су направљени, постоје у природи дуго времена. Необјасњиво атом ова одлука заснована на теорији Рутхерфорд, као и појава која се јавља приликом проласка топлих једноставних супстанце кроз дифракција решетку. Након атомском спектара формиран истовремено имају линеарни облик. Ова сукобу са Рутхерфорд моделом атома, према којем би спектар мора да буде непрекидан. Према концептима квантне механике, електрони присутна у језгру не карактерише као тачкасте објекте као што имају облик електрона облака.

Већина његове густине у одређеном локус простора око језгра, а сматра се да је локација честица у датом тренутку. Такођер, утврђено је да је атом, електрони су распоређене у слојевима. Број слојева може одредити знајући број периода у којем је елемент периодног Д. И. Менделеева система. На пример, атом фосфора садржи 15 електрона и има три нивоа енергије. Индикатор, који одређује број енергетских нивоа се назива главни квантни број.

Утврђено је Експериментално да ниво енергије електрона, који се налази најближе сржи, имају најмањи енергију. Свака енергија шкољка је подељен на под-нивоа, и они су, заузврат, на орбиталама. Електрони се налазе на различитим орбитала имају исту форму облаке (с, п, д, ф).

На основу наведеног, произилази да је облик електрона облака не може бити произвољно. Строго је одређен према орбиталне квантним бројем. Такође, додају да је стање електрона у честице се такође одређују две вредности - магнетски и завртите квантне бројеве. Први се заснива на Шредингерове једначине и карактерише просторну оријентацију електрона облака на основу тродимензионалности нашег света. Други индикатор - број спина на њему одреди ротацију електрона око своје осе или у супротном смеру.

Откриће неутрона

Кроз рад Д. Цхадвицк, држао их у 1932., је добила нову дефиницију атома у хемији и физици. У својим научним експериментима је доказано да у деколте јавља полониум зрачење узроковано честицама који немају наелектрисање, маса 1.008665. Нова основна честица је названа неутрон. Њен откриће и проучавање његових особина омогућила је совјетски научници В Гапон и Иваненко створити нову теорију о структури атомског језгра, који садржи протони и неутрони.

Према новој теорији, одређивање супстанцу имао следеће атом формирају структурну јединицу хемијски елемент, који се састоји од језгра садржи протона, неутрона и електрона покретни око ње. Број позитивних честица у језгру увек једнак редни број хемијског елемента у периодном систему.

Касније Професор Жданов у својим експериментима потврдио да под утицајем хард космичког зрачења, атомска језгра су подељени у протона и неутрона. Поред тога, доказано је да су снаге држе ове елементарне честице у језгру, изузетно је енергетски интензивна. Они делују на веома кратке раздаљине (од реда 10 ^-23 цм), под називом нуклеарне. Као што је раније поменуто, МВ Ломоносов је могао дати дефиницију атома и молекула на основу научних чињеница њему познатим.

Тренутно препознао размотрити следеће модел: Атом се састоји од језгра и електрона који се крећу око њега у строго дефинисаним путевима - орбитала. Електрони у исто време показују особине оба честица и таласа, који је, имају двоструку природу. Језгро атома је концентрисана готово све његову масу. Састоји се од протона и неутрона у вези са нуклеарним снагама.

Да ли је могуће да одмери атом

Испоставило се да је сваки атом има масу. На пример, да је од водоника 1,67х10 ^-24 је чак тешко замислити како мали ову вредност. Да бисте пронашли тежину предмета, не користите вагу, и осцилатор, што је угљеник наноцев. Да бисте израчунали тежину атома и молекула погоднији количина је релативна тежина. Она показује колико пута тежину молекула или атома више од 1/12 атома угљеника, која је 1,66х10 ^-27 кг. Релативне атомске масе су дате у периодном систему хемијских елемената, а они немају димензију.

Научници су свесни да атомски тежина хемијски елеменат - је просечна маса број изотопа. Чини се, у природи једне јединице хемијског елемента могу имати различите масе. Тако оптужбе за језгара таквих структуралних честице истих.

Научници су открили да изотопи разликују по броју неутрона у језгру и језгра пуњење их идентични. На пример, атом хлора, који имају масу 35 садржавао 18 неутрони и 17 протона, и са масом од 37 - 20 протона и 17 неутрона. Многи хемијски елементи су мешавине изотопа. На пример, једноставне супстанце као што су калијум, аргон, кисеоник садржан у својих атома састава представљају 3 различите изотоп.

Одређивање атомски

Има неколико тумачења. Размислите шта се мисли под овим појмом у хемији. Уколико атоми хемијски елеменат може барем тренутно постоји у изолацији, не теже формирати сложеније честице - молекуле, онда кажемо да овакве супстанце имају атомску структуру. На пример, више фаза хлорисање реакција метана. То је нашироко користи у органској синтетичке хемије за главне халогеним дериватима: дихлорометан, угљен тетрахлорид. Подељена је хлор молекула угљеника имају високу реактивност. Они уништавају сигма веза у молекулу метана, обезбеђујући замену ланчану реакцију.

Други пример хемијски процес има велики значај у индустрији - употреба хидроген пероксида као агенс дезинфикује и бељења. Одређивање атомског кисеоника као цепања производ водоник пероксида се јавља код оба живих ћелија (помоћу ензима каталазе), а у лабораторији. Атомиц кисеоника квалитативно одређен својим високим антиоксидативним својствима и њиховој способности да уништи патогене агенсе: бактерије, гљивице и њихове споре.

Како нуклеарна коверта

Претходно смо открили да структурална јединица хемијски елеменат има комплексну структуру. Око позитивно набијеним нуцлеус честица круже негативне електроне. Нобелова награда Ниелс Бохр, заснован на квантној теорији светлости, створио учење, при чему карактеризација и идентификација атома су: електрони крећу око језгра само у одређеним фиксним стаза у овом случају не зрачи енергију. Бор, научници су показали да су честице МицроВорлд, које укључују атоме и молекуле не поштује законе које важе за велике тела - објеката макрокосмос.

Структура електрона љуски честица је студирао у новинама о квантној физици научника као што су Хунд, Паули Клецхковскии. Пошто је постало познато да су електрони чине ротационо кретање око језгра није хаотично, али на одређеним фиксним стазама. Паули утврдио да у оквиру једне енергетски ниво на свакој од својих орбитала с, п, д, ф електронских ћелијама могу бити не више од два негативно наелектрисане честице супротног спина вредности + ½ и - ½.

Пас је правило објаснио како попунити електрона орбитала са истом нивоу енергије.

принцип Ауфбау, који се назива и правило н + л, објасните како пуњене орбиталс мултиелецтрон угљеника (елементи 5, 6, 7 циклуса). Све горе наведене законитости служио као теоријске основе хемијских елемената креираних од стране Дмитрием Менделеевим.

оксидација степен

То је фундаментални концепт хемије и описује стање атома у молекулу. Модерни дефиниција степена оксидације атома је следећа: наелектрисање условљена атома у молекулу, која се израчунава на основу концепата који молекул има само јонски композицију.

Оксидација се може изразити целим бројем или фракционом број, позитивна, негативна или нула вредности. У већини атома хемијских елемената има неколико оксидациона стања. На пример, азот је -3, -2, 0, +1, +2, +3, +4, +5. Али такав елемент, као што је флуор, у свим једињења има само једну оксидационог стања једнак -1. Ако је представила једноставну супстанцу, његово стање оксидације нула. Овај хемијски количине погодне за коришћење за класификацију супстанци и да опишу своја имања. У већини случајева, оксидација степен хемије користи у успостављању једначине редокс реакције.

Особине атома

Захваљујући открићима квантне физике, модерне дефиниција атома, који се заснива на теорији Иваненко и Гапон је Е, допуњена следећим научним чињеницама. Структура атомског језгра се не мења током хемијских реакција. Промена утиче само стационарне електрона орбитала. Њихова структура се може приписати много физичких и хемијских особина супстанци. Ако електрон оставља стационарну орбиту и наставља се орбитални са већом енергетском таквог атома назива узбуђен.

Треба напоменути да су електрони не могу бити дуго на овим споредним орбитала. Враћајући се свом стационарне орбите, електрон емитује квант енергије. Студија таквих карактеристика структурних јединица хемијских елемената као Елецтрон Аффинити, електронегативности, енергија јонизације, омогућило научницима не само да дефинише атом као основну честица микрокосмосу, али им је омогућило да објасни способност атома да формирају стабилне и енергетски повољнију молекуларни стање материје, могућа посљедица стварајући све врсте стабилних хемијских веза: јонских, ковалентно-полар и аполарном, донатора-акцептор (као ковалентна везивања врста) и m еталлицхескои. Ово последње одређује најважније физичка и хемијска својства метала.

Утврђено је Експериментално да величина атома може варирати. Све ће зависити од молекула у коме је укључен. Кроз рендгенском Анализа дифракције може да израчуна удаљеност између атома у хемијско једињење као уче стреле конструктивног елемента јединице. Овнинг обрасце промена радијуса атома садржаних у периоду или групе хемијских елемената, могуће је предвидети њихове физичке и хемијске особине. На пример, у периодима са порастом атомског језгра зарачунава њихов полупречник смањење ( "атом компресију"), а самим тим ослаби металик особине једињења и неметалних појачавају.

Стога, знање о структури атома могу прецизно одредити физичко хемијске особине свих елемената укључених у периодном систему елемената.