Lad os tage et kig på, hvordan atomet er bygget.Husk, at vi kun vil tale om modeller. I praksis er atomer en meget mere kompleks struktur. Men takket være moderne udvikling er vi i stand til at forklare og endda med succes forudsige egenskaberne af kemiske elementer (selvom ikke alle). Så hvad er diagrammet over atomets struktur? Hvad er det lavet af"?
Planetarisk model af atomet
Det blev først foreslået af den danske fysiker N.Bohr i 1913. Dette er den første teori om atomets struktur baseret på videnskabelige fakta. Derudover lagde det grundlaget for moderne tematisk terminologi. I den producerer elektron-partikler rotationsbevægelser omkring atomet efter samme princip som planeter omkring Solen. Bohr foreslog, at de udelukkende kan eksistere i baner placeret i en strengt defineret afstand fra kernen. Hvorfor det er sådan, kunne videnskabsmanden ikke forklare fra videnskabens synspunkt, men en sådan model blev bekræftet af mange eksperimenter. Heltal blev brugt til at betegne banerne, startende med den enhed, der var nummereret tættest på kernen. Alle disse baner kaldes også niveauer. Brintatomet har kun ét niveau, hvor en elektron roterer. Men komplekse atomer har flere niveauer. De er opdelt i komponenter, der kombinerer elektroner tæt i energipotentiale. Så den anden har allerede to underniveauer - 2s og 2p. Den tredje har allerede tre - 3s, 3p og 3d. Etc. Først "befolker" underniveauer tættere på kernen og derefter fjerne. Kun et vist antal elektroner kan placeres på hver af dem. Men det er ikke slut endnu. Hvert underniveau er opdelt i orbitaler. Lad os lave en sammenligning med det almindelige liv. Den elektroniske sky af et atom kan sammenlignes med en by. Niveauer er gader. Et underniveau er et privat hus eller lejlighed. Orbital er et rum. Hver af dem "lever" en eller to elektroner. De har alle bestemte adresser. Dette var det første diagram over atomets struktur. Og endelig om adresserne på elektroner: de bestemmes af talsæt, som kaldes "kvante".
Bølgemodel af atomet
Men med tiden gennemgik planetmodellenrevision. En anden teori om atomets struktur blev foreslået. Det er mere perfekt og giver dig mulighed for at forklare resultaterne af praktiske eksperimenter. Den første blev erstattet af atomets bølgemodel, som blev foreslået af E. Schrödinger. Da var det allerede fastslået, at en elektron kan manifestere sig ikke kun som en partikel, men også som en bølge. Hvad gjorde Schrödinger? Han anvendte en ligning, der beskriver en bølges bevægelse i det tredimensionelle rum. Således kan du ikke finde elektronens bane i atomet, men sandsynligheden for dets påvisning på et bestemt tidspunkt. Det, der forener begge teorier, er, at elementarpartikler er placeret på bestemte niveauer, underniveauer og orbitaler. Det er her ligheden mellem modellerne slutter. Lad mig give dig et eksempel - i bølgeteori er en orbital et område, hvor en elektron kan findes med 95 % sandsynlighed. Resten af rummet udgør 5%.Men til sidst viste det sig, at træk ved atomernes struktur er afbildet ved hjælp af bølgemodellen, mens den anvendte terminologi er generel.
Begrebet sandsynlighed i dette tilfælde
Hvorfor blev dette udtryk brugt?Heisenberg formulerede i 1927 usikkerhedsprincippet, som nu bruges til at beskrive mikropartiklers bevægelse. Det er baseret på deres grundlæggende forskel fra almindelige fysiske kroppe. Hvad er det? Klassisk mekanik antog, at en person kan observere fænomener uden at påvirke dem (observation af himmellegemer). Baseret på de opnåede data kan du beregne, hvor objektet vil være på et bestemt tidspunkt. Men i mikrokosmos er tingene nødvendigvis anderledes. Så for eksempel er det nu umuligt at observere en elektron uden at påvirke den, på grund af det faktum, at instrumentets og partiklens energier er uforlignelige. Dette fører til det faktum, at dens placering af en elementær partikel, tilstand, retning, bevægelseshastighed og andre parametre ændres. Og det giver ingen mening at tale om de nøjagtige egenskaber. Selve usikkerhedsprincippet fortæller os, at det er umuligt at beregne den nøjagtige bane for en elektron omkring en kerne. Du kan kun angive sandsynligheden for at finde en partikel i et bestemt område af rummet. Dette er det særlige ved strukturen af atomer af kemiske elementer. Men dette bør udelukkende tages i betragtning af videnskabsmænd i praktiske eksperimenter.
Atomsammensætning
Men lad os koncentrere os om hele objektet.betragtning. Så ud over den velovervejede elektronskal er den anden komponent af atomet kernen. Den består af positivt ladede protoner og neutrale neutroner. Vi er alle bekendt med det periodiske system. Antallet af hvert element svarer til antallet af protoner, det indeholder. Antallet af neutroner er lig med forskellen mellem massen af et atom og dets antal protoner. Der kan være afvigelser fra denne regel. Så siger de, at en isotop af grundstoffet er til stede. Diagrammet over atomets struktur er sådan, at det er "omgivet" af en elektronskal. Antallet af elektroner er normalt lig med antallet af protoner. Massen af sidstnævnte er omkring 1840 gange større end førstnævntes og er omtrent lig med neutronens vægt. Radius af kernen er omkring 1/200000 af diameteren af et atom. Den har i sig selv en sfærisk form. Dette er generelt strukturen af atomerne af kemiske elementer. På trods af forskellen i vægt og egenskaber ser de nogenlunde ens ud.
Baner
Når man taler om, hvad diagrammet over atomets struktur er, kan man ikke tie om dem. Så der er sådanne typer:
- s. Er sfæriske.
- s. De ligner volumetriske ottere eller en spindel.
- d og f. De har en kompleks form, som er svær at beskrive i formelt sprog.
En elektron af hver type er mulig med en sandsynlighed på 95 %finde på det tilsvarende orbitals territorium. Den præsenterede information skal tages roligt, da det snarere er en abstrakt matematisk model end en fysisk reel tilstand. Men med alt dette har den god forudsigelsesevne med hensyn til de kemiske egenskaber af atomer og endda molekyler. Jo længere niveauet er fra kernen, jo flere elektroner kan der placeres på den. Så antallet af orbitaler kan beregnes ved hjælp af en speciel formel: x2... Her er x lig med antallet af niveauer. Og da der kan placeres op til to elektroner på orbitalen, vil formlen for deres numeriske søgning i sidste ende se sådan ud: 2x2.
Baner: tekniske data
Hvis vi taler om strukturen af fluoratomet, så er detvil have tre orbitaler. De vil alle blive fyldt. Orbitalernes energi inden for samme underniveau er den samme. For at angive dem skal du tilføje et lagnummer: 2s, 4p, 6d. Vi vender tilbage til samtalen om strukturen af fluoratomet. Det vil have to s- og et p-underniveau. Den har ni protoner og det samme antal elektroner. Først et s-niveau. Det er to elektroner. Derefter det andet s-niveau. To elektroner mere. Og 5 udfylder p-niveauet. Her er hans struktur. Efter at have læst den næste undertekst, kan du udføre de nødvendige trin med dine egne hænder og sørge for dette. Hvis vi taler om de fysiske egenskaber af halogener, som inkluderer fluor, så skal det bemærkes, at selvom de er i samme gruppe, er de helt forskellige i deres egenskaber. Så deres kogepunkt varierer fra -188 til 309 grader Celsius. Så hvorfor blev de kombineret? Alt sammen takket være kemiske egenskaber. Alle halogener, og mest af alt fluor, har den højeste oxidationsevne. De reagerer med metaller og kan uden problemer selvantænde ved stuetemperatur.
Hvordan fyldes banerne?
Hvad er reglerne og principperne for elektroner? Vi foreslår, at du gør dig bekendt med de tre vigtigste, hvis ordlyd er blevet forenklet for bedre forståelse:
- Mindste energiprincip. Elektroner har en tendens til at fylde orbitalerne i rækkefølge efter stigende energi.
- Paulis princip. Der kan ikke være mere end to elektroner i en orbital.
- Hunds regel. Inden for et underniveau udfylder elektroner først frie orbitaler og danner først derefter par.
Det periodiske system hjælper med at fyldeMendeleev, og atomets struktur i dette tilfælde bliver mere forståelig i forhold til billedet. Derfor er det i praktisk arbejde med konstruktion af kredsløbselementer nødvendigt at holde det lige ved hånden.
eksempel
For at opsummere alt hvad der er blevet sagt mhtartikel, kan du tegne en prøve af, hvordan elektronerne i et atom er fordelt over deres niveauer, underniveauer og orbitaler (det vil sige, hvad er konfigurationen af niveauerne). Det kan afbildes som en formel, et energidiagram eller som et lagdiagram. Der er nogle meget gode illustrationer her, som ved nærmere undersøgelse hjælper med at forstå atomets struktur. Så første niveau er fyldt. Den har kun ét underniveau, hvor der kun er én orbital. Alle niveauer udfyldes sekventielt, begyndende med det laveste. Først inden for et underniveau placeres en elektron på hver orbital. Derefter oprettes par. Og hvis der er ledige, er der et skifte til et andet emne for påfyldning. Og nu kan du selvstændigt finde ud af, hvad der er strukturen af nitrogen- eller fluoratomet (som blev overvejet tidligere). Det kan være lidt vanskeligt i starten, men du kan navigere fra billederne. Lad os overveje strukturen af nitrogenatomet for klarhed. Den har 7 protoner (sammen med neutronerne, der udgør kernen) og det samme antal elektroner (som udgør elektronskallen). Først udfyldes det første s-niveau. Den har 2 elektroner. Så kommer det andet s-niveau. Den har også 2 elektroner. Og de tre andre er placeret på p-niveau, hvor hver af dem optager en orbital.
konklusion
Som du kan se, er strukturen af atomet ikke så kompliceret.emne (hvis du griber det an fra et skolekemikursus, selvfølgelig). Og det er ikke svært at forstå dette emne. Til sidst vil jeg gerne informere dig om nogle funktioner. Når vi for eksempel taler om strukturen af iltatomet, ved vi, at det har otte protoner og 8-10 neutroner. Og da alt i naturen stræber efter ligevægt, danner to oxygenatomer et molekyle, hvor to uparrede elektroner danner en kovalent binding. Et andet stabilt iltmolekyle, ozon (O
3). Ved at kende strukturen af iltatomet er det muligt korrekt at formulere formlerne for oxidative reaktioner, hvor det mest almindelige stof på Jorden deltager.
