تقرير من الذرات والجزيئات. تعريف الذرة حتى 1932

بدءا من الفترة القديمة وحتى منتصف القرن ال18، سيطر العلم من فكرة أن ذرة - الجسيمات من المواد التي لا يمكن تقسيمها. أعطى العالم الإنجليزي والطبيعة، وD. دالتون تعريف الذرة كما أصغر جزء من عنصر كيميائي. كان MV لومونوسوف في العقيدة الذري والجزيئي قادرة على إعطاء تعريف للذرة وجزيء. وأعرب عن اقتناعه بأن هذا الجزيء، الذي وصفه بأنه "كريات"، ويتكون من "العناصر" - ذرات - وهي في حركة مستمرة.

D. I. مندليف يعتقد أن هذا فرعية المواد التي تشكل العالم المادي، يحتفظ كل خصائصه إلا إذا كانت لا تخضع للتقسيم. في هذه المقالة، أن نحدد كائن بمثابة صورة مصغرة للذرة، ودراسة خصائصه.

خلفية نظرية التركيب الذري

في القرن ال19، ومن المسلم به على نطاق واسع على أنها بيان على تجزئة الذرة. معظم العلماء يعتقدون أن جزيئات عنصر كيميائي واحد تحت أي ظرف من الظروف لا يمكن أن تتحول إلى ذرات العناصر الأخرى. كانت هذه الأفكار الأساس الذي استند تعريف ذرة حتى عام 1932. في أواخر القرن ال19 في العلوم بذلت الاكتشافات الأساسية التي غيرت وجهة النظر هذه. أولا وقبل كل شيء، في عام 1897 الفيزيائي البريطاني جوزيف جون طومسون قد اكتشف الإلكترون. هذا الواقع تغير جذري أفكار العلماء حول جزء لا يتجزأ من العنصر الكيميائي.

كيفية إثبات أن بنية الذرة معقدة

حتى قبل اكتشاف الإلكترون ، ويتفق العلماء بالإجماع على أن الذرات لها أي تهمة. ثم، فقد وجد أن الإلكترونات وتتميز بسهولة من أي عنصر كيميائي المطلوب. ويمكن العثور عليها في لهب، فهي حاملة للتيار الكهربائي، فإنها تطلق مواد خلال إشعاع الأشعة السينية.

ولكن إذا كان الإلكترونات هي جزء من الجميع دون استثناء، والذرات المشحونة سلبا، وبالتالي، في ذرة هناك بعض الجسيمات التي من المؤكد أن لها شحنة موجبة، وإلا ذرات لن تكون محايدة كهربائيا. للمساعدة في كشف بنية الذرة قد ساعد على ظاهرة فيزيائية كما الإشعاعي. وأعطى التعريف الصحيح للذرة في الفيزياء، ثم الكيمياء.

أشعة غير مرئية

كان الفيزيائي الفرنسي A. بيكريل أول من وصف ظاهرة انبعاث ذرات بعض العناصر الكيميائية، والأشعة غير المرئية بالعين المجردة. أنها تأيين مرور الهواء من خلال المادة، مما تسبب اسوداد لوحات التصوير الفوتوغرافي. وفي وقت لاحق، وكورى و رذرفورد وجدت أن يتم تحويل المواد المشعة إلى ذرات العناصر الأخرى الكيميائية (مثل اليورانيوم - النبتونيوم).

الإشعاع الإشعاعي هو غير منتظم في التشكيل: جسيمات ألفا وجسيمات بيتا وأشعة جاما. وهكذا، أثبتت ظاهرة النشاط الإشعاعي أن الجدول الدوري للعناصر الجزيئات لها بنية معقدة. تسبب هذه الحقيقة التغييرات التي أدخلت على تعريف للذرة. ما هي جزيئات الذرة، التي قدمها روثرفورد التي تم الحصول عليها الحقائق العلمية الجديدة؟ وكان الجواب على هذا السؤال نموذج الباحث النووية المقترحة للذرة، التي تنص على حوالي تتحرك الإلكترونات نواة موجبة الشحنة.

نموذج التناقضات رذرفورد

نظرية للعالم، على الرغم من طابعها المتميز، لا يمكن أن تحدد بموضوعية الذرة. وكانت النتائج التي توصلت إليها مخالفة للقوانين الأساسية للديناميكا الحرارية، التي تنص على كل من الإلكترونات تدور حول النواة تفقد طاقتها و، لأنها قد تكون، إن عاجلا أو آجلا، أن تقع عليه. ذرة في هذه الحالة تدميرها. هذا هو في الواقع ليس كذلك، لأن المواد الكيميائية والجسيمات من التي صنعت منها، موجودة في الطبيعة لفترة طويلة. لسبب غير مفهوم الذرة مثل هذا القرار على أساس نظرية رذرفورد، فضلا عن ظاهرة تحدث عندما يمر مواد بسيطة الساخنة من خلال الحيود صريف. بعد الأطياف الذرية شكلت في نفس الوقت لها شكل خطي. هذا يتعارض مع نموذج رذرفورد للذرة، التي تنص على أن الطيف لا بد أن يكون مستمرا. وفقا لمفاهيم ميكانيكا الكم، الإلكترونات الموجودة في نواة لا تتسم ككائنات نقطة فضلا عن وجود شكل سحابة الإلكترون.

يعتبر معظم كثافته في مكان معين من الفضاء حول النواة، ويكون مكان وجود الجسيمات في وقت معين. أيضا، فقد وجد أن الذرة، ويتم ترتيب الإلكترونات في طبقات. يمكن تحديد عدد طبقات من خلال معرفة عدد الفترة التي العنصر في D. I. نظام Mendeleeva الدوري. على سبيل المثال، ذرة فوسفور يحتوي على 15 الإلكترونات ولها ثلاثة مستويات الطاقة. ويطلق على المؤشر الذي يحدد عدد مستويات الطاقة في عدد الكم الرئيسي.

وقد ثبت بالتجربة أن مستوى الطاقة من الالكترونات، وتقع الأقرب إلى النواة، لديهم أدنى الطاقة. وينقسم كل قذيفة الطاقة إلى مستويات فرعية، وأنها، في المقابل، على المدارات. الإلكترونات الموجودة في المدارات المختلفة لها نفس الغيوم شكل (ق، ع، د، و).

بناء على ما تقدم، فإنه يترتب على ذلك أن شكل سحابة الإلكترون لا يمكن أن يكون تعسفيا. يتم تحديد بدقة وفقا للالمداري عدد الكم. نضيف أيضا أن حالة الإلكترون إلى الجسيمات يتحدد أيضا من قبل اثنين من القيم - المغناطيسي وتدور أرقام الكم. ويستند أولا على معادلة شرودنجر ويميز التوجه المكاني من سحابة الإلكترون على أساس أبعاد ثلاثة من عالمنا. المؤشر الثاني - عدد تدور عليه تحديد دوران الإلكترون حول محوره أو عكس اتجاه عقارب الساعة.

اكتشاف النيوترون

من خلال عمل D. تشادويك، احتجزتهم في عام 1932، أنه تم إعطاء تعريف جديد للذرة في الكيمياء والفيزياء. في التجارب العلمية التي أثبت أنه في انشقاق يحدث إشعاع البولونيوم التي تسببها الجزيئات عدم وجود تهمة، كتلة 1.008665. وسميت الجسيمات الأولية جديد النيوترون. سمح لها اكتشاف ودراسة خصائصه العلماء السوفييت V. جابون وIvanenko خلق نظرية جديدة للبنية نواة الذرة، التي تحتوي على البروتونات والنيوترونات.

وفقا لنظرية جديدة، وتحديد جوهر كان ذرة التالية تشكل وحدة الهيكلية للعنصر كيميائي، ويتألف من نواة تحتوي على البروتونات والنيوترونات والإلكترونات تتحرك من حوله. عدد الجسيمات الموجبة في نواة دائما مساويا لعدد ترتيبي للعنصر كيميائي في نظام الدوري.

وفي وقت لاحق أكد أستاذ Zhdanov في تجاربه التي تحت تأثير الأشعة الكونية الصلب، وتنقسم نواة الذرة إلى البروتونات والنيوترونات. وبالإضافة إلى ذلك، فقد ثبت أن قوات عقد هذه الجسيمات الأولية في النواة، بل هو غاية كثيفة الاستهلاك للطاقة. يتصرفون على مسافات قصيرة جدا (من أجل من 10 ^-23 سم)، وتسمى النووية. وكما ذكرنا سابقا، من خلال MV كان قادرا على إعطاء تعريف للذرة وجزيء على أساس من الحقائق العلمية المعروفة له لومونوسوف.

المعترف بها حاليا النظر في النموذج التالي: تتكون الذرة من نواة وإلكترونات تتحرك حولها في مسارات محددة بدقة - المدارات. الإلكترونات في نفس الوقت يحمل خصائص كل من الجسيمات والأمواج، وهذا هو، ولها طبيعة مزدوجة. ويتركز نواة الذرة كلها تقريبا كتلته. وهي تتألف من بروتونات ونيوترونات المرتبطين بالقوات النووية.

إذا كان من الممكن أن تزن الذرة

وتبين أن كل ذرة لها كتلة. على سبيل المثال، فإنه من الهيدروجين 1،67h10 ^-24 وحتى من الصعب أن نتصور كيف الصغيرة هذه القيمة. للعثور على وزن الجسم، لا تستخدم جداول، ومذبذب، وهو الأنابيب النانوية الكربونية. لحساب وزن الذرة والجزيء كمية أكثر مريحة هو الوزن النسبي. هذا يظهر كم مرة وزن جزيء أو ذرة أكثر من 1/12 من ذرة كربون، وهو 1،66h10 ^-27 كجم. يتم إعطاء الكتل الذرية النسبية في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية، وليس لديهم البعد.

العلماء يدركون جيدا أن الوزن الذري للعنصر كيميائي - هو متوسط عدد الشامل من النظائر. على ما يبدو، في طبيعة وحدة واحدة من عنصر كيميائي قد يكون كتل مختلفة. هكذا اتهامات نوى هذه الجسيمات الهيكلي نفسها.

لقد وجد العلماء أن النظائر تختلف في عدد النيوترونات في نواة ونوى توجيه الاتهام لهم متطابقة. على سبيل المثال، ذرة الكلور، وجود كتلة 35 الواردة 18 النيوترونات والبروتونات 17، مع وجود كتلة من 37-20 البروتونات والنيوترونات 17. العديد من العناصر الكيميائية هي خليط من النظائر. على سبيل المثال، مواد بسيطة مثل البوتاسيوم والأرجون والأكسجين الواردة في ذرات تكوينه يمثل 3 نظائر مختلفة.

تحديد atomicity

له عدة تفسيرات. النظر في ما هو المقصود من هذا المصطلح في الكيمياء. إذا ذرات عنصر كيميائي يمكن أن توجد على الأقل للحظات في عزلة، لا تميل إلى تشكيل جزيئات أكثر تعقيدا - الجزيئات، ثم نقول أن هذه المواد لها التركيب الذري. على سبيل المثال، متعددة المراحل الكلور رد فعل من غاز الميثان. يتم استخدامه على نطاق واسع في الكيمياء العضوية الاصطناعية لمشتقات الهالوجين الكبرى: ثنائي كلورو ميثان، رابع كلوريد الكربون. وتقسيمه جزيئات الكلور لذرات وجود تفاعل عالية. ان يدمروا السندات سيجما في جزيء الميثان، وتوفير سلسلة من ردود الفعل تبديل.

مثال آخر على عملية كيميائية لها أهمية كبيرة في هذه الصناعة - استخدام بيروكسيد الهيدروجين كمطهر وتبيض وكيل. تقرير الأكسجين الذري كمنتج الانقسام من بيروكسيد الهيدروجين يحدث في كل من الخلايا الحية (بواسطة انزيم الكاتلاز)، وفي المختبر. الأكسجين الذري تحديد النوعية التي كتبها خصائص مضادة للأكسدة العالية وقدرتها على تدمير العوامل المسببة للأمراض: البكتيريا والفطريات والجراثيم.

كيف المغلف النووي

لقد وجدنا سابقا أن وحدة الهيكلية للعنصر كيميائي لديها بنية معقدة. حول الجزيئات نواة موجبة الشحنة، تدور الإلكترونات السالبة. جائزة نوبل نيلز بور، على أساس نظرية الكم من الضوء، وخلق التدريس، حيث توصيف وتحديد الذرات هي كما يلي: الإلكترونات تتحرك حول النواة فقط في بعض مسارات ثابتة في هذه الحالة لا تشع طاقة. ، وقد أظهرت العلماء بور أن الجسيمات من العالم الصغير، والتي تشمل الذرات والجزيئات لا يطيعون القوانين النافذة للهيئات كبيرة - كائنات الكون.

وقد تمت دراسة بنية قذائف الإلكترون من الجسيمات في ورقات عن علماء فيزياء الكم مثل هوند، باولي Klechkovskii. لأنه أصبح معروفا أن الإلكترونات تجعل الحركة الدورانية حول النواة ليست فوضوية، ولكن في بعض مسارات ثابتة. وجدت باولي أنه في غضون مستوى الطاقة واحد في كل من دورتيها المدارات ق، ص، د، و في الخلايا الالكترونية قد يكون هناك أكثر من اثنين من الجسيمات المشحونة سلبا على نقيض قيمة تدور + ½ و- ½.

وأوضحت حكم هوند في كيفية ملء المدارات الإلكترونية مع نفس مستوى الطاقة.

مبدأ أوفباو، وتسمى أيضا سيادة ن + لتر، وشرح كيف multielectron المدارات شغل ذرات (عناصر 5 و 6 و 7 دورات). كل من الانتظام المذكورة أعلاه بمثابة الأساس النظري لعناصر الكيميائية التي أنشأتها Dmitriem Mendeleevym.

درجة الأكسدة

وهو مفهوم أساسي في الكيمياء ويصف حالة ذرة في جزيء. التعريف الحديث للدرجة أكسدة ذرات كما يلي: مشروط التهمة الذرات في جزيء، والذي يحسب على أساس المفاهيم التي جزيء يحتوي فقط على التركيب الايوني.

ويمكن التعبير عن الأكسدة بواسطة عدد صحيح أو عدد كسري، والقيم الإيجابية، السلبية أو الصفر. في معظم ذرات العناصر الكيميائية لديك العديد من حالات التأكسد. على سبيل المثال، النتروجين هو -3، -2، 0، +1، +2، +3، +4، +5. ولكن هذا العنصر، مثل الفلور، في جميع مركباته ليس لديها سوى حالة الأكسدة واحد يساوي -1. في حال تقديمه مادة بسيطة، حالة الأكسدة لها من الصفر. هذه كميات الكيميائية مريحة لاستخدامها لتصنيف المواد، ووصف خصائصها. في معظم الحالات، ودرجة أكسدة الكيمياء المستخدمة في إنشاء ردود الفعل معادلات الأكسدة.

خصائص الذرات

بفضل اكتشافات فيزياء الكم، والتعريف الحديث للذرة، والتي تقوم على نظرية Ivanenko وجابون E، تكملها الحقائق العلمية التالية. لم يتم تغيير بنية نواة الذرة خلال التفاعلات الكيميائية. يؤثر التغيير فقط أن المدارات الإلكترونية ثابتة. ويمكن أن يعزى هيكلها إلى الكثير من الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد. إذا ترك الإلكترون مدار ثابت والعائدات إلى المدار مع ارتفاع الطاقة مثل هذه الذرة يسمى متحمس.

وتجدر الإشارة إلى أن الإلكترونات لا يمكن أن يكون وقتا طويلا على هذه المدارات غير الأساسية. العودة إلى مداره الثابت، والإلكترون تنبعث الكم من الطاقة. سمحت دراسة هذه الخصائص من الوحدات الهيكلية للعناصر الكيميائية، تقارب الإلكترون، الكهربية، طاقة التأين العلماء ليس فقط لتحديد الذرة باعتبارها نموذجا مصغرا الجسيمات الأساسية، ولكن يسمح لهم أيضا لشرح قدرة الذرات لتشكيل دولة الجزيئية مستقرة وبقوة أكثر ملاءمة للمادة، لذلك يمكن لل خلق أي نوع من الروابط الكيميائية مستقرة: الأيونية، التساهمية القطبية وعديم الأقطاب، المانحين متقبل (كأنواع التساهمية الرابطة) وم etallicheskoy. يحدد هذا الأخير الخصائص الفيزيائية والكيميائية أهم المعادن.

وقد ثبت بالتجربة أن حجم ذرة يمكن أن تختلف. سيتوقف كل شيء على جزيء التي يتم تضمينه. من خلال أشعة X تحليل حيود يمكن حساب المسافة بين الذرات في مركب كيميائي، وكذلك تعلم دائرة نصف قطرها وحدة العنصر الهيكلية. امتلاك أنماط التغير من أنصاف أقطار الذرات الواردة في الفترة أو مجموعة من العناصر الكيميائية، فمن الممكن أن يتنبأ الخصائص الفيزيائية والكيميائية. على سبيل المثال، في فترات مع زيادة نواة الذرة تهمة انخفاض أنصاف أقطار الخاصة بهم ( "ذرة ضغط")، وبالتالي تضعف خصائص المعدنية للمركبات، وغير الفلزية تضخيمها.

وهكذا، ومعرفة بنية الذرة يمكن أن تحدد بدقة الخواص الفيزيائية والكيميائية لجميع العناصر الواردة في نظام الدوري للعناصر.