Låt oss ta en titt på hur atomen är byggd.Tänk på att vi bara kommer att prata om modeller. I praktiken är atomer en mycket mer komplex struktur. Men tack vare modern utveckling kan vi förklara och till och med framgångsrikt förutsäga egenskaperna hos kemiska element (även om inte alla). Så vad är diagrammet för atomens struktur? Vad är den gjord av"?
Planetmodell av atomen
Det föreslogs först av den danska fysikern N.Bohr 1913. Detta är den första teorin om atomens struktur baserat på vetenskapliga fakta. Dessutom lade den grunden för modern tematisk terminologi. I den producerar elektronpartiklar rotationsrörelser runt atomen enligt samma princip som planeterna runt solen. Bohr föreslog att de kan existera exklusivt i banor som ligger på ett strikt definierat avstånd från kärnan. Varför detta är så kunde vetenskapsmannen ur vetenskaplig synpunkt inte förklara, men en sådan modell bekräftades av många experiment. Heltals användes för att beteckna banorna, med början med den enhet som var numrerad närmast kärnan. Alla dessa banor kallas också nivåer. Väteatomen har bara en nivå vid vilken en elektron roterar. Men komplexa atomer har fler nivåer. De är uppdelade i komponenter som kombinerar elektroner nära energipotential. Så den andra har redan två undernivåer - 2s och 2p. Den tredje har redan tre - 3s, 3p och 3d. Etc. Först, subnivåer närmare kärnan "fylla", och sedan avlägsna sådana. Endast ett visst antal elektroner kan placeras på var och en av dem. Men det är inte över ännu. Varje undernivå är indelad i orbitaler. Låt oss göra en jämförelse med det vanliga livet. En atoms elektroniska moln kan jämföras med en stad. Nivåer är gator. En delnivå är ett privat hus eller lägenhet. Orbital är ett rum. Var och en av dem "lever" en eller två elektroner. De har alla specifika adresser. Detta var det första diagrammet över atomens struktur. Och slutligen, om adresserna till elektroner: de bestäms av siffror, som kallas "kvant".
Vågmodell av atomen
Men över tiden genomgick den planetariska modellenrevision. En andra teori om atomens struktur föreslogs. Det är mer perfekt och låter dig förklara resultaten av praktiska experiment. Den första ersattes av vågmodellen för atomen, som föreslogs av E. Schrödinger. Då var det redan fastställt att en elektron inte bara kan manifestera sig som en partikel utan också som en våg. Vad gjorde Schrödinger? Han applicerade en ekvation som beskriver en vågs rörelse i ett tredimensionellt utrymme. Således kan du inte hitta elektronens bana i atomen utan sannolikheten för dess detektering vid en viss punkt. Det som förenar båda teorierna är att elementära partiklar ligger på specifika nivåer, undernivåer och orbitaler. Det är här likheten mellan modellerna slutar. Låt mig ge dig ett exempel - i vågteori är en orbital en region där en elektron kan hittas med 95% sannolikhet. Resten av utrymmet står för 5%, men i slutändan visade det sig att egenskaperna hos atomernas struktur visas med hjälp av vågmodellen, medan den använda terminologin är allmän.
Begreppet sannolikhet i detta fall
Varför användes denna term?Heisenberg formulerade 1927 osäkerhetsprincipen, som nu används för att beskriva rörelsen hos mikropartiklar. Det bygger på deras grundläggande skillnad från vanliga fysiska kroppar. Vad är det? Klassisk mekanik antog att en person kan observera fenomen utan att påverka dem (observation av himmellegemer). Baserat på erhållna data kan du beräkna var objektet kommer att vara vid en viss tidpunkt. Men i mikrokosmos är saker nödvändigtvis annorlunda. Så till exempel är det nu omöjligt att observera en elektron utan att påverka den, på grund av att instrumentets och partikelns energier är ojämförliga. Detta leder till det faktum att dess placering av en elementär partikel, tillstånd, riktning, rörelseshastighet och andra parametrar ändras. Och det är ingen mening att prata om de exakta egenskaperna. Osäkerhetsprincipen säger oss att det är omöjligt att beräkna den exakta banan för en elektron runt en kärna. Du kan bara ange sannolikheten för att hitta en partikel i ett visst utrymme. Detta är den speciella strukturen hos atomer av kemiska element. Men detta bör uteslutande beaktas av forskare i praktiska experiment.
Atomsammansättning
Men låt oss koncentrera oss på hela objektet.hänsyn. Så förutom det väl genomtänkta elektronskalet är atomens andra komponent kärnan. Den består av positivt laddade protoner och neutrala neutroner. Vi känner alla till det periodiska systemet. Antalet för varje element motsvarar antalet protoner som det innehåller. Antalet neutroner är lika med skillnaden mellan massan av en atom och dess antal protoner. Det kan finnas avvikelser från denna regel. Sedan säger de att en isotop av elementet är närvarande. Diagrammet för atomens struktur är sådan att den "omges" av ett elektronskal. Antalet elektroner är vanligtvis lika med antalet protoner. Massan av den senare är ungefär 1840 gånger större än den förra och är ungefär lika med vikten av en neutron. Kärnans radie är ungefär 1/200000 av en atoms diameter. Själva har en sfärisk form. Detta är i allmänhet strukturen för atomerna hos kemiska element. Trots skillnaden i vikt och egenskaper ser de ungefär ut.
Banor
På tal om vad diagrammet för atomens struktur är, kan man inte vara tyst om dem. Så det finns sådana typer:
- s. Är sfäriska.
- sid. De ser ut som volymetriska åttor eller en spindel.
- d och f. De har en komplex form som knappast kan beskrivas på formellt språk.
En elektron av varje typ är möjlig med en sannolikhet på 95%hitta på motsvarande omlopps territorium. Den information som presenteras måste tas lugnt, eftersom den snarare är en abstrakt matematisk modell snarare än en fysisk verklig situation. Men med allt detta har den god prediktiv kraft när det gäller de kemiska egenskaperna hos atomer och till och med molekyler. Ju längre nivån är från kärnan, desto fler elektroner kan placeras på den. Så antalet orbitaler kan beräknas med en speciell formel: x2... Här är x lika med antalet nivåer. Och eftersom upp till två elektroner kan placeras på banan kommer i slutändan formeln för deras numeriska sökning att se ut så här: 2x2.
Banor: tekniska data
Om vi pratar om fluoratomens struktur, så är detkommer att ha tre orbitaler. De kommer alla att fyllas. Orbitalernas energi inom samma undernivå är densamma. För att beteckna dem, lägg till ett lagernummer: 2s, 4p, 6d. Vi återvänder till konversationen om fluoratomens struktur. Det kommer att ha två s och en p undernivåer. Den har nio protoner och samma antal elektroner. Först en s-nivå. Dessa är två elektroner. Sedan den andra s-nivån. Ytterligare två elektroner. Och 5 fyll p-nivån. Här är hans struktur. Efter att ha läst nästa underrubrik kan du göra de nödvändiga stegen med egna händer och se till detta. Om vi pratar om de fysiska egenskaperna hos halogener, som inkluderar fluor, bör det noteras att, även om de är i samma grupp, är de helt olika i sina egenskaper. Så deras kokpunkt sträcker sig från -188 till 309 grader Celsius. Så varför kombinerades de? Allt tack vare de kemiska egenskaperna. Alla halogener, och framför allt fluor, har den högsta oxidationsförmågan. De reagerar med metaller och kan antändas spontant vid rumstemperatur utan problem.
Hur fylls banorna?
Vilka är reglerna och principerna för elektroner? Vi föreslår att du bekantar dig med de tre huvudsakliga, vars ordalydelse har förenklats för bättre förståelse:
- Minsta energiprincip. Elektroner tenderar att fylla orbitalerna i ordning för att öka energi.
- Paulis princip. Det kan inte finnas mer än två elektroner i en orbital.
- Hunds regel. Inom ett undernivå fyller elektroner först fria orbitaler och bildar först sedan par.
Det periodiska systemet hjälper till att fyllaMendeleev, och atomens struktur i detta fall kommer att bli mer förståelig när det gäller bilden. Därför är det nödvändigt att hålla det nära till hands i praktiskt arbete med konstruktionen av kretselement.
exempel
För att sammanfatta allt som har sagts i termer avartikel, kan du göra ett exempel på hur elektronerna i en atom fördelas över deras nivåer, undernivåer och orbitaler (det vill säga vad är nivåernas konfiguration). Det kan avbildas som en formel, ett energidiagram eller som ett skiktdiagram. Det finns några mycket bra illustrationer här som, efter noggrann undersökning, hjälper till att förstå atomens struktur. Så första nivån är fylld. Den har bara ett undernivå, där det bara finns en omloppsbana. Alla nivåer fylls sekventiellt och börjar med den lägsta. Först, inom ett undernivå, placeras en elektron på varje omlopp. Sedan skapas par. Och om det finns fria, byter man till ett annat fyllnadsämne. Och nu kan du självständigt ta reda på vad som är strukturen för kväve- eller fluoratomen (som ansågs tidigare). Det kan vara lite knepigt först, men du kan navigera från bilderna. Låt oss överväga kväveatomens struktur för tydlighetens skull. Den har 7 protoner (tillsammans med neutronerna som utgör kärnan) och samma antal elektroner (som utgör elektronskalet). Först fylls den första s-nivån. Den har 2 elektroner. Sedan kommer den andra s-nivån. Den har också 2 elektroner. Och de andra tre ligger på p-nivån, där var och en av dem upptar en omlopp.
slutsats
Som du kan se är atomens struktur inte så komplicerad.ämne (om du närmar dig det ur en kemikurs i skolan, förstås). Och det är inte svårt att förstå detta ämne. Slutligen vill jag informera dig om några av funktionerna. När vi till exempel talar om syreatomen, vet vi att den har åtta protoner och 8-10 neutroner. Och eftersom allt i naturen strävar efter balans bildar två syreatomer en molekyl, där två oparade elektroner bildar en kovalent bindning. En annan stabil syremolekyl, ozon (O
3). Genom att känna till syreatomen kan man formulera formlerna för oxidativa reaktioner, där den vanligaste substansen på jorden deltar.
