Tingnan natin kung paano nabuo ang isang atom. Tandaan na pag-uusapan lang natin ang tungkol sa mga modelo. Sa pagsasagawa, ang mga atomo ay isang mas kumplikadong istraktura. Ngunit salamat sa mga modernong pag-unlad, naipapaliwanag natin at kahit na matagumpay na mahulaan ang mga katangian ng mga elemento ng kemikal (kahit na hindi lahat). Kaya, ano ang istraktura ng isang atom? Saan ito "ginawa"?
Planetary model ng atom
Ang
ay unang iminungkahi ng Danish physicist na si N. Bohr noong 1913. Ito ang unang teorya ng istruktura ng atom batay sa mga siyentipikong katotohanan. Bilang karagdagan, inilatag niya ang pundasyon para sa modernong pampakay na terminolohiya. Sa loob nito, ang mga electron-particle ay gumagawa ng mga rotational na paggalaw sa paligid ng atom sa parehong paraan tulad ng mga planeta sa paligid ng Araw. Iminungkahi ni Bohr na maaari lamang silang umiral sa mga orbit na matatagpuan sa isang mahigpit na tinukoy na distansya mula sa nucleus. Bakit eksakto, hindi maipaliwanag ng siyentipiko mula sa posisyon ng agham, ngunit ang gayong modelo ay nakumpirma ng maraming mga eksperimento. Ang mga numero ng integer ay ginamit upang italaga ang mga orbit, simula sa yunit na may bilang na pinakamalapit sa nucleus. Ang lahat ng mga orbit na ito ay tinatawag ding mga antas. Ang hydrogen atom ay may isang antas lamang kung saan umiikot ang isang elektron. Ngunit ang mga kumplikadong atom ay may mas maraming antas. Ang mga ito ay nahahati sa mga bahagi na nagkakaisa ng mga electron na malapit sa potensyal ng enerhiya. Kaya, ang pangalawa ay mayroon nang dalawang sublevel - 2s at 2p. Ang pangatlo ay mayroon nang tatlo - 3s, 3p at 3d. atbp. Una, ang mga sublevel na mas malapit sa nucleus ay "populated", at pagkatapos ay ang mga malayo. Ang bawat isa sa kanila ay maaari lamang humawak ng isang tiyak na bilang ng mga electron. Ngunit hindi ito ang katapusan. Ang bawat sublevel ay nahahati sa mga orbital. Gumawa tayo ng paghahambing sa ordinaryong buhay. Ang ulap ng elektron ng isang atom ay maihahambing sa isang lungsod. Ang mga antas ay mga kalye. Sublevel - isang pribadong bahay o apartment. Ang orbital ay isang silid. Ang bawat isa sa kanila ay "nabubuhay" ng isa o dalawang electron. Lahat sila ay may mga tiyak na address. Ito ang unang diagram ng istraktura ng atom. At panghuli, tungkol sa mga address ng mga electron: natutukoy ang mga ito sa pamamagitan ng mga hanay ng mga numero, na tinatawag na "quantum".
Modelo ng alon ng atom
Ngunit sa paglipas ng panahon, binago ang planetary model. Ang pangalawang teorya ng istraktura ng atom ay iminungkahi. Ito ay mas perpekto at nagbibigay-daan upang ipaliwanag ang mga resulta ng mga praktikal na eksperimento. Ang wave model ng atom, na iminungkahi ni E. Schrödinger, ay pinalitan ang una. Pagkatapos ay naitatag na na ang isang elektron ay maaaring magpakita ng sarili hindi lamang bilang isang butil, kundi pati na rin bilang isang alon. Ano ang ginawa ni Schrödinger? Inilapat niya ang isang equation na naglalarawan sa paggalaw ng isang alon sa tatlong-dimensional na espasyo. Kaya, hindi mahahanap ng isa ang tilapon ng elektron sa atom, ngunit ang posibilidad ng pagtuklas nito sa isang tiyak na punto. Ang parehong mga teorya ay nagkakaisa sa pamamagitan ng ang katunayan na ang elementarya particle ay matatagpuan samga tiyak na antas, sublevel at orbital. Dito nagtatapos ang pagkakatulad ng mga modelo. Magbibigay ako ng isang halimbawa - sa teorya ng alon, ang isang orbital ay isang rehiyon kung saan posible na makahanap ng isang elektron na may posibilidad na 95%. Ang natitirang espasyo ay nagkakahalaga ng 5%. Ngunit sa huli, lumabas na ang mga tampok na istruktura ng mga atom ay inilalarawan gamit ang isang modelo ng alon, sa kabila ng katotohanan na ang terminolohiya ay ginagamit sa pangkalahatang paraan.
Ang konsepto ng probabilidad sa kasong ito
Bakit ginamit ang terminong ito? Binumula ni Heisenberg ang prinsipyo ng kawalan ng katiyakan noong 1927, na ginagamit ngayon upang ilarawan ang paggalaw ng mga microparticle. Ito ay batay sa kanilang pangunahing pagkakaiba mula sa mga ordinaryong pisikal na katawan. Ano ito? Ipinapalagay ng mga klasikal na mekanika na ang isang tao ay maaaring mag-obserba ng mga phenomena nang hindi naaapektuhan ang mga ito (pagmamasid sa mga celestial na katawan). Batay sa natanggap na data, posibleng kalkulahin kung nasaan ang bagay sa isang tiyak na punto ng oras. Ngunit sa microcosm, ang mga bagay ay kinakailangang naiiba. Kaya, halimbawa, upang obserbahan ang isang elektron nang hindi naiimpluwensyahan ito ngayon ay hindi posible dahil sa ang katunayan na ang mga enerhiya ng instrumento at ang particle ay hindi maihahambing. Ito ay humahantong sa katotohanan na ang lokasyon nito ng isang elementarya na butil, estado, direksyon, bilis ng paggalaw at iba pang mga parameter ay nagbabago. At walang saysay na pag-usapan ang eksaktong mga katangian. Ang mismong prinsipyo ng kawalan ng katiyakan ay nagsasabi sa atin na imposibleng kalkulahin ang eksaktong tilapon ng elektron sa paligid ng nucleus. Maaari mo lamang tukuyin ang posibilidad na makahanap ng isang particle sa isang partikular na lugarspace. Ito ang kakaibang istraktura ng mga atomo ng mga elemento ng kemikal. Ngunit dapat itong isaalang-alang ng eksklusibo ng mga siyentipiko sa mga praktikal na eksperimento.
Komposisyon ng isang atom
Ngunit tumutok tayo sa buong paksa. Kaya, bilang karagdagan sa mahusay na itinuturing na shell ng elektron, ang pangalawang bahagi ng atom ay ang nucleus. Binubuo ito ng mga proton na may positibong singil at mga neutral na neutron. Lahat tayo ay pamilyar sa periodic table. Ang bilang ng bawat elemento ay tumutugma sa bilang ng mga proton na mayroon ito. Ang bilang ng mga neutron ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng masa ng isang atom at ang bilang ng mga proton nito. Maaaring may mga paglihis sa panuntunang ito. Pagkatapos ay sinasabi nila na ang isang isotope ng elemento ay naroroon. Ang istraktura ng isang atom ay tulad na ito ay "napapalibutan" ng isang electron shell. Ang bilang ng mga electron ay karaniwang katumbas ng bilang ng mga proton. Ang masa ng huli ay humigit-kumulang 1840 beses na mas malaki kaysa sa nauna, at humigit-kumulang katumbas ng bigat ng neutron. Ang radius ng nucleus ay humigit-kumulang 1/200,000 ng diameter ng isang atom. Siya mismo ay may spherical na hugis. Ito ay, sa pangkalahatan, ang istraktura ng mga atomo ng mga elemento ng kemikal. Sa kabila ng pagkakaiba sa masa at katangian, halos pareho ang hitsura ng mga ito.
Orbits
Sa pagsasalita tungkol sa kung ano ang scheme ng istraktura ng atom, hindi maaaring manatiling tahimik tungkol sa kanila. Kaya, may mga ganitong uri:
- s. Sila ay spherical.
- p. Mukha silang malalaking figure eights o spindles.
- d at f. Mayroon silang kumplikadong hugis na mahirap ilarawan sa pormal na wika.
Electron ng bawat uri ay matatagpuan na may posibilidad na 95% sa teritoryokaukulang orbital. Ang ipinakita na impormasyon ay dapat kunin nang mahinahon, dahil ito ay isang abstract na modelo ng matematika kaysa sa isang pisikal na totoong estado ng mga gawain. Ngunit sa lahat ng ito, mayroon itong magandang predictive na kapangyarihan tungkol sa mga kemikal na katangian ng mga atomo at kahit na mga molekula. Ang mas malayo mula sa nucleus ang antas ay matatagpuan, mas maraming mga electron ang maaaring mailagay dito. Kaya, ang bilang ng mga orbital ay maaaring kalkulahin gamit ang isang espesyal na formula: x2. Dito ang x ay katumbas ng bilang ng mga antas. At dahil hanggang dalawang electron ang maaaring ilagay sa orbital, ang panghuling formula para sa kanilang numerical na paghahanap ay magiging ganito: 2x2.
Mga Orbit: teknikal na data
Kung pag-uusapan natin ang istruktura ng fluorine atom, magkakaroon ito ng tatlong orbital. Lahat sila ay mapupuno. Ang enerhiya ng mga orbital sa loob ng parehong sublevel ay pareho. Upang italaga ang mga ito, idagdag ang numero ng layer: 2s, 4p, 6d. Bumalik kami sa pag-uusap tungkol sa istraktura ng fluorine atom. Magkakaroon ito ng dalawang s- at isang p-sublevel. Mayroon itong siyam na proton at ang parehong bilang ng mga electron. Unang isang s-level. Ito ay dalawang electron. Pagkatapos ay ang pangalawang s-level. Dalawa pang electron. At 5 ang pumupuno sa p-level. Narito ang kanyang istraktura. Pagkatapos basahin ang sumusunod na subheading, maaari mong gawin ang mga kinakailangang aksyon sa iyong sarili at makita para sa iyong sarili. Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga pisikal na katangian ng mga halogens, na kinabibilangan ng fluorine, dapat tandaan na sila, kahit na sa parehong grupo, ay ganap na naiiba sa kanilang mga katangian. Kaya, ang kanilang boiling point ay mula -188 hanggang 309degrees Celcius. Kaya bakit sila pinagsama? Lahat salamat sa mga katangian ng kemikal. Ang lahat ng mga halogens, at sa pinakamalaking lawak ng fluorine, ay may pinakamataas na kapangyarihan sa pag-oxidizing. Ang mga ito ay tumutugon sa mga metal at maaaring kusang mag-apoy sa temperatura ng silid nang walang anumang problema.
Paano napupuno ang mga orbit?
Sa anong mga tuntunin at prinsipyo inaayos ang mga electron? Iminumungkahi namin na pamilyar ka sa tatlong pangunahing mga salita, na ang mga salita ay pinasimple para sa isang mas mahusay na pag-unawa:
- Prinsipyo ng hindi bababa sa enerhiya. Ang mga electron ay may posibilidad na punan ang mga orbital sa pagkakasunud-sunod ng pagtaas ng enerhiya.
- prinsipyo ni Pauli. Ang isang orbital ay hindi maaaring maglaman ng higit sa dalawang electron.
- Panuntunan ni Hund. Sa loob ng isang sublevel, pinupuno muna ng mga electron ang mga libreng orbital, at pagkatapos lamang ay bumubuo ng mga pares.
Ang periodic system ng Mendeleev ay makakatulong sa pagpuno, at ang istraktura ng atom sa kasong ito ay magiging mas mauunawaan sa mga tuntunin ng imahe. Samakatuwid, sa praktikal na gawain sa pagtatayo ng mga circuit ng mga elemento, kailangang panatilihin ito sa kamay.
Halimbawa
Para maibuod ang lahat ng sinabi sa artikulo, maaari kang gumawa ng sample kung paano ipinamamahagi ang mga electron ng isang atom sa kanilang mga antas, sublevel at orbital (iyon ay, ano ang configuration ng antas). Maaari itong ipakita bilang isang formula, isang diagram ng enerhiya, o bilang isang diagram ng layer. Mayroong napakagandang mga ilustrasyon dito, na, sa malapit na pagsusuri, ay nakakatulong upang maunawaan ang istruktura ng atom. Kaya, ang unang antas ay napunan muna. Mayroon itongisang sublevel lamang, kung saan mayroon lamang isang orbital. Ang lahat ng mga antas ay pinupunan nang sunud-sunod, simula sa pinakamaliit. Una, sa loob ng isang sublevel, isang electron ang inilalagay sa bawat orbital. Pagkatapos ay nilikha ang mga pares. At kung may mga libre, lilipat ito sa isa pang filling subject. At ngayon maaari mong independiyenteng malaman kung ano ang istraktura ng nitrogen o fluorine atom (na itinuturing na mas maaga). Ito ay maaaring medyo nakakalito sa simula, ngunit maaari kang mag-navigate sa pamamagitan ng pagtingin sa mga larawan. Para sa kalinawan, tingnan natin ang istraktura ng nitrogen atom. Mayroon itong 7 proton (kasama ang mga neutron na bumubuo sa nucleus) at ang parehong bilang ng mga electron (na bumubuo sa shell ng elektron). Ang unang s-level ay unang napunan. Mayroon itong 2 electron. Pagkatapos ay dumating ang pangalawang s-level. Mayroon din itong 2 electron. At ang tatlo pang iba ay inilalagay sa p-level, kung saan ang bawat isa sa kanila ay sumasakop sa isang orbital.
Konklusyon
Tulad ng nakikita mo, ang istraktura ng atom ay hindi isang mahirap na paksa (kung lalapitan mo ito mula sa pananaw ng isang kurso sa kimika ng paaralan, siyempre). At hindi mahirap intindihin ang paksang ito. Sa wakas, nais kong ipaalam sa iyo ang tungkol sa ilang mga tampok. Halimbawa, ang pagsasalita tungkol sa istraktura ng oxygen atom, alam natin na mayroon itong walong proton at 8-10 neutron. At dahil ang lahat ng bagay sa kalikasan ay may posibilidad na balanse, dalawang atomo ng oxygen ang bumubuo ng isang molekula, kung saan ang dalawang hindi magkapares na mga electron ay bumubuo ng isang covalent bond. Katulad nito, isa pang matatag na molekula ng oxygen ang nabuo - ozone (O3). Alam ang istraktura ng oxygen atom, posible na wastong bumalangkas ng mga reaksyon ng oksihenasyon, sana kinabibilangan ng pinakakaraniwang substance sa Earth.
