Diamo un'occhiata a come è costruito l'atomo.Tieni presente che parleremo solo di modelli. In pratica, gli atomi sono una struttura molto più complessa. Ma grazie agli sviluppi moderni, siamo in grado di spiegare e persino prevedere con successo le proprietà degli elementi chimici (anche se non tutti). Allora qual è il diagramma della struttura dell'atomo? Di cosa è "fatto"?
Modello planetario dell'atomo
Fu proposto per la prima volta dal fisico danese N.Bohr nel 1913. Questa è la prima teoria della struttura dell'atomo basata su fatti scientifici. Inoltre, ha gettato le basi per la moderna terminologia tematica. In esso, le particelle di elettroni producono movimenti di rotazione attorno all'atomo secondo lo stesso principio dei pianeti attorno al Sole. Bohr ha suggerito che possono esistere esclusivamente in orbite situate a una distanza rigorosamente definita dal nucleo. Perché sia così, lo scienziato dal punto di vista della scienza non ha potuto spiegare, ma un tale modello è stato confermato da molti esperimenti. I numeri interi venivano usati per denotare le orbite, a partire dall'unità numerata più vicina al nucleo. Tutte queste orbite sono anche chiamate livelli. L'atomo di idrogeno ha un solo livello al quale ruota un elettrone. Ma gli atomi complessi hanno più livelli. Sono divisi in componenti che combinano elettroni vicini nel potenziale energetico. Quindi, il secondo ha già due sottolivelli: 2s e 2p. Il terzo ne ha già tre: 3s, 3p e 3d. Eccetera. In primo luogo, i sottolivelli più vicini al nucleo "popolano", quindi quelli distanti. Su ciascuno di essi può essere posizionato solo un certo numero di elettroni. Ma non è ancora finita. Ogni sottolivello è suddiviso in orbitali. Facciamo un confronto con la vita ordinaria. La nuvola elettronica di un atomo è paragonabile a una città. I livelli sono strade. Un sottolivello è una casa o un appartamento privato. L'orbitale è una stanza. Ognuno di loro "vive" uno o due elettroni. Hanno tutti indirizzi specifici. Questo fu il primo diagramma della struttura dell'atomo. E infine, sugli indirizzi degli elettroni: sono determinati da insiemi di numeri, che sono chiamati "quantum".
Modello ondulatorio dell'atomo
Ma nel tempo, il modello planetario ha subitorevisione. Fu proposta una seconda teoria della struttura dell'atomo. È più perfetto e ti consente di spiegare i risultati di esperimenti pratici. Il primo è stato sostituito dal modello ondulatorio dell'atomo, proposto da E. Schrödinger. Allora era già stabilito che un elettrone può manifestarsi non solo come particella, ma anche come onda. Che cosa ha fatto Schrödinger? Ha applicato un'equazione che descrive il moto di un'onda nello spazio tridimensionale. Pertanto, non puoi trovare la traiettoria dell'elettrone nell'atomo, ma la probabilità del suo rilevamento a un certo punto. Ciò che unisce entrambe le teorie è che le particelle elementari si trovano a livelli, sottolivelli e orbitali specifici. Qui finisce la somiglianza dei modelli. Lascia che ti faccia un esempio: nella teoria delle onde, un orbitale è una regione in cui è possibile trovare un elettrone con una probabilità del 95%. Il resto dello spazio rappresenta il 5%, ma alla fine si è scoperto che le caratteristiche della struttura degli atomi sono rappresentate utilizzando il modello d'onda, mentre la terminologia utilizzata è generale.
Il concetto di probabilità in questo caso
Perché è stato usato questo termine?Heisenberg nel 1927 formulò il principio di indeterminazione, che ora è usato per descrivere il moto delle microparticelle. Si basa sulla loro differenza fondamentale dai corpi fisici ordinari. Che cos'è? La meccanica classica presupponeva che una persona potesse osservare i fenomeni senza influenzarli (osservazione dei corpi celesti). Sulla base dei dati ottenuti, puoi calcolare dove si troverà l'oggetto in un determinato momento. Ma nel microcosmo le cose sono necessariamente diverse. Quindi, ad esempio, è ora impossibile osservare un elettrone senza influenzarlo, a causa del fatto che le energie dello strumento e della particella sono incomparabili. Ciò porta al fatto che la sua posizione di una particella elementare, lo stato, la direzione, la velocità di movimento e altri parametri cambiano. E non ha senso parlare delle caratteristiche esatte. Lo stesso principio di indeterminazione ci dice che è impossibile calcolare l'esatta traiettoria di un elettrone attorno a un nucleo. Puoi solo indicare la probabilità di trovare una particella in una certa area dello spazio. Questa è la particolarità della struttura degli atomi degli elementi chimici. Ma questo dovrebbe essere preso in considerazione esclusivamente dagli scienziati negli esperimenti pratici.
Composizione dell'atomo
Ma concentriamoci sull'intero oggetto.considerazione. Quindi, oltre al ben ponderato guscio di elettroni, il secondo componente dell'atomo è il nucleo. Consiste di protoni carichi positivamente e neutroni neutri. Conosciamo tutti la tavola periodica. Il numero di ogni elemento corrisponde al numero di protoni che contiene. Il numero di neutroni è uguale alla differenza tra la massa di un atomo e il suo numero di protoni. Potrebbero esserci deviazioni da questa regola. Quindi dicono che è presente un isotopo dell'elemento. Il diagramma della struttura dell'atomo è tale da essere "circondato" da un guscio di elettroni. Il numero di elettroni è solitamente uguale al numero di protoni. La massa di quest'ultimo è circa 1840 volte maggiore di quella del primo, ed è approssimativamente uguale al peso del neutrone. Il raggio del nucleo è circa 1/20000 del diametro di un atomo. Di per sé ha una forma sferica. Questa è, in generale, la struttura degli atomi degli elementi chimici. Nonostante la differenza di peso e proprietà, hanno lo stesso aspetto.
orbite
Parlando di quale sia il diagramma della struttura dell'atomo, non si può tacere su di loro. Quindi, ci sono questi tipi:
- S. Sono sferici.
- P. Sembrano otto volumetrici o un mandrino.
- d e f. Hanno una forma complessa che è difficile da descrivere in un linguaggio formale.
Un elettrone di ogni tipo è possibile con una probabilità del 95%trovare sul territorio dell'orbitale corrispondente. Le informazioni presentate devono essere prese con calma, poiché si tratta piuttosto di un modello matematico astratto, piuttosto che di un reale stato di cose fisico. Ma con tutto questo, ha un buon potere predittivo per quanto riguarda le proprietà chimiche degli atomi e persino delle molecole. Più il livello è lontano dal nucleo, più elettroni possono essere posizionati su di esso. Quindi, il numero di orbitali può essere calcolato utilizzando una formula speciale: x2... Qui x è uguale al numero di livelli. E poiché sull'orbitale possono essere posizionati fino a due elettroni, alla fine la formula per la loro ricerca numerica sarà simile a questa: 2x2.
Orbite: dati tecnici
Se parliamo della struttura dell'atomo di fluoro, alloraavrà tre orbitali. Saranno tutti riempiti. L'energia degli orbitali all'interno di un sottolivello è la stessa. Per indicarli, aggiungi un numero di livello: 2s, 4p, 6d. Torniamo alla conversazione sulla struttura dell'atomo di fluoro. Avrà due sottolivelli s e uno p. Ha nove protoni e lo stesso numero di elettroni. Primo livello s. Questi sono due elettroni. Poi il secondo livello S. Altri due elettroni. E 5 riempire il p-level. Ecco la sua struttura. Dopo aver letto il sottotitolo successivo, puoi eseguire i passaggi necessari con le tue mani e assicurarti di ciò. Se parliamo delle proprietà fisiche degli alogeni, che includono il fluoro, allora va notato che, sebbene nello stesso gruppo, sono completamente diversi nelle loro caratteristiche. Quindi, il loro punto di ebollizione varia da -188 a 309 gradi Celsius. Allora perché sono stati combinati? Tutto grazie alle proprietà chimiche. Tutti gli alogeni, e soprattutto il fluoro, hanno la più alta capacità ossidante. Reagiscono con i metalli e possono accendersi spontaneamente a temperatura ambiente senza problemi.
Come vengono riempite le orbite?
Quali sono le regole e i principi per gli elettroni? Ti suggeriamo di familiarizzare con i tre principali, la cui formulazione è stata semplificata per una migliore comprensione:
- Principio di minima energia. Gli elettroni tendono a riempire gli orbitali in ordine di energia crescente.
- Il principio di Pauli. Non possono esserci più di due elettroni in un orbitale.
- La regola di Hund. All'interno di un sottolivello, gli elettroni prima riempiono gli orbitali liberi e solo dopo formano coppie.
Il sistema periodico aiuterà nel riempimentoMendeleev e la struttura dell'atomo in questo caso diventerà più comprensibile in termini di immagine. Pertanto, nel lavoro pratico con la costruzione di elementi circuitali, è necessario tenerlo a portata di mano.
esempio
Per riassumere tutto ciò che è stato detto in termini diarticolo, puoi trarre un esempio di come gli elettroni di un atomo sono distribuiti sui loro livelli, sottolivelli e orbitali (ovvero, qual è la configurazione dei livelli). Può essere rappresentato come una formula, un diagramma energetico o un diagramma a strati. Ci sono alcune ottime illustrazioni qui che, a un esame più attento, aiutano a comprendere la struttura dell'atomo. Quindi, il primo livello è pieno. Ha un solo sottolivello, in cui c'è un solo orbitale. Tutti i livelli vengono riempiti in sequenza, a partire dal più basso. Innanzitutto, all'interno di un sottolivello, viene posizionato un elettrone su ciascun orbitale. Quindi vengono create le coppie. E se ce ne sono di gratuiti, c'è un passaggio a un altro argomento di riempimento. E ora puoi scoprire in modo indipendente qual è la struttura dell'atomo di azoto o fluoro (che è stato considerato in precedenza). All'inizio potrebbe essere un po' complicato, ma puoi navigare dalle immagini. Consideriamo la struttura dell'atomo di azoto per chiarezza. Ha 7 protoni (insieme ai neutroni che compongono il nucleo) e lo stesso numero di elettroni (che costituiscono il guscio elettronico). Innanzitutto, viene riempito il primo livello s. Ha 2 elettroni. Poi arriva il secondo livello S. Ha anche 2 elettroni. E gli altri tre si trovano al livello p, dove ognuno di essi occupa un orbitale.
conclusione
Come puoi vedere, la struttura dell'atomo non è così complicata.argomento (se lo affronti dal punto di vista di un corso di chimica scolastica, ovviamente). E non è difficile capire questo argomento. Infine, vorrei informarvi su alcune caratteristiche. Ad esempio, parlando della struttura dell'atomo di ossigeno, sappiamo che ha otto protoni e 8-10 neutroni. E poiché tutto in natura tende all'equilibrio, due atomi di ossigeno formano una molecola, dove due elettroni spaiati formano un legame covalente. Un'altra molecola di ossigeno stabile, l'ozono (O
3). Conoscendo la struttura dell'atomo di ossigeno, è possibile formulare correttamente le formule delle reazioni ossidative, a cui partecipa la sostanza più comune sulla Terra.
