معلومات أساسية عن بنية الذرة: الخصائص والميزات والصيغة

الذرة هي أصغر جسيمات مادة كيميائية قادرة على الحفاظ على خصائصها. كلمة "ذرة" يأتي من اليونانية القديمة "أتوموس"، وهو ما يعني "لا يتجزأ". . اعتمادا على عدد والجسيمات التي هي في الذرة، يمكنك تحديد العنصر الكيميائي .

باختصار على هيكل الذرة

كيف يمكننا أن نعرض بإيجاز المعلومات الأساسية عن بنية الذرة؟ الذرة هي الجسيمات مع نواة واحدة، الذي اتهم ايجابيا. حول هذه النواة هناك سحابة سالبة الشحنة من الإلكترونات. كل ذرة في حالتها الطبيعية محايدة. ويمكن تحديد حجم هذا الجسيم تماما عن طريق حجم سحابة الإلكترون الذي يحيط النواة.

ويتألف جوهره نفسه بدوره من جزيئات أصغر - البروتونات والنيوترونات. البروتونات مشحونة إيجابيا. النيوترونات لا تحمل أي تهمة. ومع ذلك، تجمع البروتونات، جنبا إلى جنب مع النيوترونات، في فئة واحدة وتسمى نوكليونس. . إذا كانت هناك حاجة إلى معلومات أساسية عن بنية الذرة لفترة وجيزة، فإن هذه المعلومات يمكن أن تقتصر على البيانات المدرجة .

المعلومات الأولى عن الذرة

حول نفسه، أن المسألة يمكن أن تتكون من جزيئات صغيرة، كما يشتبه اليونانيون القدماء. كانوا يعتقدون أن كل ما هو موجود يتكون من ذرات. ومع ذلك، كان هذا الرأي الفلسفي بحتة ولا يمكن تفسيره علميا.

وقد استقبل العالم الإنجليزي جون دالتون المعلومات الأساسية الأولى عن بنية الذرة . وكان هذا الباحث الذي استطاع أن يكتشف أن عنصرين كيميائيين يمكن أن يدخلا في علاقات مختلفة، وأن كل مجموعة من هذا القبيل ستكون مادة جديدة. على سبيل المثال، ثمانية أجزاء من عنصر الأوكسجين توليد ثاني أكسيد الكربون. أربعة أجزاء من الأوكسجين هي أول أكسيد الكربون.

في عام 1803 اكتشف دالتون ما يسمى قانون العلاقات المتعددة في الكيمياء. . وباستخدام قياسات غير مباشرة (حيث لا يمكن اعتبار أي ذرة بعد ذلك تحت المجهر)، استنتج دالتون حول الوزن النسبي للذرات .

البحث من قبل رثرفورد

وبعد قرن من الزمان، تم تأكيد المعلومات الأساسية عن بنية الذرات من قبل إرنست رثرفورد الكيميائي الإنجليزي . واقترح العالم نموذجا لقشرة الإلكترون من أصغر الجسيمات.

في ذلك الوقت، كان نموذج روثرفورد "النموذج الذري الكوكبي" واحدا من أهم الخطوات التي يمكن أن تقدمها الكيمياء. وأظهرت المعلومات الأساسية عن بنية الذرة أنه يشبه النظام الشمسي: تدور الإلكترونات الجسيمية حول النواة في مدارات محددة بدقة، تماما كما تفعل الكواكب.

القذيفة الإلكترونية للذرات وصيغ ذرات العناصر الكيميائية

تحتوي قذيفة الإلكترون من كل ذرة على عدد من الإلكترونات كما يوجد في بروتون النواة. هذا هو السبب في الذرة محايدة. في عام 1913 تلقى عالم آخر معلومات أساسية عن بنية الذرة. كانت صيغة نيلز بور مماثلة لتلك التي حصلت على رثرفورد. وفقا لمفهومه، الإلكترونات تدور أيضا حول نواة تقع في المركز. انتهى بور نظرية روثرفورد، وقدم الانسجام في وقائعها.

حتى في ذلك الوقت صيغت بعض الصيغ الكيميائية. على سبيل المثال، تخطيطي هيكل ذرة النيتروجين هو 1s ² 2s ² 2p ³ ، يتم التعبير عن هيكل ذرة الصوديوم بواسطة الصيغة 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ¹ . من خلال هذه الصيغ يمكنك أن ترى كم الإلكترونات تتحرك على طول كل من المدارات من مادة كيميائية.

نموذج سكرودينجر

ومع ذلك، فإن هذا النموذج الذري هو أيضا عفا عليها الزمن. المعلومات الأساسية عن بنية الذرة، والمعروفة للعلم اليوم، أصبحت متاحة إلى حد كبير بسبب بحث من الفيزيائي النمساوي E. شرودنجر.

واقترح نموذجا جديدا لهيكله - الموجة. بحلول هذا الوقت، وقد أثبت العلماء بالفعل أن الإلكترون هو وهبت ليس فقط مع طبيعة الجسيمات، ولكن تمتلك خصائص موجة.

ومع ذلك، فإن نماذج شرودنجر وروثرفورد لها أيضا أحكام عامة. نظرياتها مماثلة في أن الإلكترونات موجودة على مستويات معينة.

وتسمى هذه المستويات أيضا طبقات الإلكترون. باستخدام رقم المستوى، يمكن وصف طاقة الإلكترون. وكلما ارتفعت الطبقة ازدادت الطاقة. يتم احتساب جميع المستويات من أسفل إلى أعلى، وبالتالي فإن عدد مستوى يتوافق مع طاقتها. ولكل طبقة من طبقات الإلكترون من الذرة ذراتها الفرعية. في هذه الحالة، يمكن أن يكون المستوى الأول واحد المستوى الفرعي، والثاني واحد - اثنين، والثالث - ثلاثة، وهلم جرا (انظر الصيغ الإلكترونية أعلاه من النيتروجين والصوديوم).

حتى الجسيمات الصغيرة

في هذه اللحظة، وبطبيعة الحال، حتى الجسيمات أصغر مفتوحة من الإلكترون والبروتون والنيوترون. ومن المعروف أن البروتون يتكون من الكواركات. هناك جسيمات أصغر من الكون - على سبيل المثال، النيوترينوهات، والتي في الحجم هي أصغر مائة مرة من الكوارك و مليار مرة أصغر من البروتون.

النيوترينوات هي صغيرة جدا الجسيمات التي هي 10 مرات في سيبتليون مرات أصغر من، على سبيل المثال، الديناصور. التيرانوسور نفسه هو فقط أصغر بكثير من الكون يمكن ملاحظتها بأكملها.

معلومات أساسية عن بنية الذرة: النشاط الإشعاعي

لقد كان من المعروف دائما أنه لا يمكن لأي تفاعل كيميائي تحويل عنصر واحد إلى عنصر آخر. ولكن في عملية الإشعاع الإشعاعي يحدث هذا بشكل عفوي.

النشاط الإشعاعي هو قدرة النوى الذرية على التحول إلى نوى أخرى - تلك الأكثر استقرارا. عندما يحصل الناس على معلومات أساسية عن بنية الذرات، يمكن النظائر إلى حد ما أن تكون بمثابة تجسيد أحلام الخيميائيين في العصور الوسطى.

أثناء انحلال النظائر، ينبعث الإشعاع الإشعاعي. للمرة الأولى تم اكتشاف هذه الظاهرة من قبل بيكيريل. الشكل الرئيسي للإشعاع الإشعاعي هو تسوس ألفا. مع ذلك، يتم الافراج عن جسيم ألفا. وهناك أيضا تسوس بيتا، ينبعث منه جزيء بيتا من نواة الذرة، على التوالي.

النظائر الطبيعية والاصطناعية

في الوقت الحاضر، حوالي 40 نظائر طبيعية معروفة. ويقع معظمها في ثلاث فئات: اليورانيوم - الراديوم، الثوريوم والاكتنيوم. كل هذه النظائر يمكن العثور عليها في الطبيعة - في الصخور والتربة والهواء. ولكن بغض النظر عن ذلك، هناك أيضا حوالي ألف النظائر المنتجة صناعيا التي يتم الحصول عليها في المفاعلات النووية. . وتستخدم العديد من نظائرها في الطب، وخاصة في التشخيص .

النسب داخل الذرة

إذا كنت تتخيل ذرة، وحجم الذي سيكون مشابها لحجم الملعب الرياضي الدولي، ثم يمكنك الحصول بصريا على النسب التالية. وسوف تكون الإلكترونات من الذرة في مثل هذا "الملعب" في أعلى جدا من المدرجات. كل واحد منهم سيكون أصغر من رأس الدبوس. ثم سوف يكون موجودا جوهر في وسط هذا المجال، وحجمها لن يكون أكثر من حجم البازلاء.

أحيانا يسأل الناس السؤال، كيف تبدو الذرة فعلا. في الواقع، فإنه حرفيا لا تبدو بأي شكل من الأشكال - ليس لسبب أن المجاهر جيدة بما فيه الكفاية تستخدم في العلم. أبعاد الذرة في تلك المناطق حيث مفهوم "الرؤية" ببساطة لا وجود لها.

الذرات لها أبعاد صغيرة جدا. ولكن كيف صغيرة هذه الأبعاد في الواقع؟ والحقيقة هي أن أصغر حبة عينها بالكاد التي يمكن تمييزها تحتوي على حوالي ذرة واحدة من خمسمائة كليون.

إذا كنا نتصور ذرة من هذا الحجم التي يمكن أن تناسب في يد الإنسان، ثم بجانبه سيكون من الفيروسات بطول 300 متر. البكتيريا سيكون طولها 3 كم، وسمك الشعر البشري سيكون مساويا 150 كم. في موقف الكذب، وقال انه يمكن أن تتجاوز حدود الغلاف الجوي للأرض. وإذا كانت هذه النسب حقيقية، ثم الشعر البشري يمكن أن تصل إلى القمر في الطول. هنا هو مثل ذرة غير مستقرة ومثيرة للاهتمام، والدراسة التي لا يزال العلماء لدراسة حتى يومنا هذا.