Ákvörðun frumeinda og sameinda. Skilgreining á atóms fyrr en 1932

Byrjun frá fornu tímabilinu til um miðja 18. öld, var vísindi einkennist af hugmynd að atóm - ögn efnis sem ekki er hægt skipta. Enska vísindamaður og náttúrufræðingur, og D. Dalton gaf skilgreiningu á atómið sem minnstu hluti af frumefni. MV Lomonosov í lotukerfinu og sameinda kenningu sinni var fær um að gefa skilgreiningu á atómi og sameind. Hann var sannfærður um að sameind, sem hann kallaði "corpuscles", sem samanstendur af "þáttum" - atóm - og eru í stöðugri hreyfingu.

D. I. Mendeljeff talið að þessi undireiningar efni sem gera upp efnisheimsins, heldur allra eiginleika hennar ef hún er ekki háð skiptingu. Í þessari grein, við skilgreinum hlut sem smækkaðri atóm, og læra eiginleika þess.

Background of the kenningar um lotukerfinu uppbyggingu

Á 19. öld, það er almennt viðurkennt sem yfirlýsingu um ódeilanleg atóm. Flestir vísindamenn talið að agnimar sem fara af einum frumefnið hvernig sem á stendur er ekki hægt að breyta í atómunum á öðrum þáttum. Þessar hugmyndir voru á hvaða grundvelli var byggt skilgreiningunni á atóm til ársins 1932. Í lok 19. aldar í vísindum hafa verið gerðar grundvallarbreytingar uppgötvanir sem breytti þessari skoðun. Fyrst af öllu, árið 1897 Bretar eðlisfræðingur J. J. Thomson hafði uppgötvað rafeind. Þessi staðreynd er í grundvallaratriðum breytt hugmyndum vísindamanna um jöfn hluta frumefni.

Hvernig á að sanna að atóm flóknu uppbyggingu

Jafnvel áður en uppgötvun rafeindarinnar , vísindamenn einróma sammála um að atóm hafa enga hleðslu. Þá kom í ljós að rafeindir eru auðveldlega greina frá þeirri frumefni. Þau má finna í loga, þeir eru berar rafstraum, losa þeir efni á x-ray geislun.

En ef rafeindir eru hluti af öllum án undantekninga, og neikvætt hlaðnar frumeindir, þannig í atóm eru nokkur agnir sem eru viss um að hafa jákvæða hleðslu, annars atóm myndi ekki vera rafmagni hlutlaus. Til að hjálpa unravel uppbyggingu atóm hefur hjálpað líkamlega fyrirbæri sem geislavirkni. Það gaf rétta skilgreiningu á atóm í eðlisfræði, og þá efnafræði.

The Invisible geislum

French eðlisfræðingur A. Becquerel var fyrstur til að lýsa fyrirbæri útgeislunar atómum sumra frumefna, sjónrænt ósýnilega geislum. Þeir ionize loftið fara í gegnum efni, sem veldur blackening af ljósmynda plötum. Síðar, Curies og Rutherford komist að því að geislavirk efni er að umbreytt í atóm inniheldur önnur frumefni (ss úran - neptunium).

Geislavirk geislun er nonuniform í samsetningu: alfa ögnum, betaagna, gammageislum. Þannig, fyrirbæri geislavirkni sannað að lotukerfitaflan ögnum hafa flókna byggingu. Þessi staðreynd olli þær breytingar sem gerðar skilgreiningu á atóm. Hvað agnir er atóm, gefið af Rutherford fengin ný vísindalegar staðreyndir? Svarið við þessari spurningu var lagt fræðimaður kjarnorku líkan af atóminu, samkvæmt þeim kringum jákvætt hlaðnar kjarni rafeinda flytja.

Mótsagnir Rutherford fyrirmynd

Kenningin vísindamannsins, þrátt fyrir framúrskarandi eðli sínu, gat ekki hlutlægan skilgreina atóm. niðurstöður hennar voru andstæð grundvallar lögum varmafræðinnar, en samkvæmt þeim öllum rafeinda sporbraut kjarna missa orku sína og, eins og það kann að vera, fyrr eða síðar að falla á hann. Atom í þessu tilfelli eytt. Þetta er í raun ekki málið, þar sem efni og agnir sem þær eru gerðar, eru í eðli sínu í langan tíma. Inexplicably atóm taka slíka ákvörðun byggt á kenningu um Rutherford, sem og fyrirbæri sem á sér stað þegar farið er heitt einföld efnin í gegnum diffraction grating. Eftir að lotukerfinu litróf stofnað á sama tíma hafa línulegt lögun. Þessi farið í bága við Rutherford líkan af atóm, en samkvæmt þeim rófið þyrfti að vera samfelld. Samkvæmt um hugtökin skammtafræði, eru rafeindir séu til staðar á kjarnanum ekki einkennast sem benda til hlutum sem auk þess að hafa á formi rafeinda ský.

Flest af þéttleika hennar í ákveðinn sætinu pláss í kringum kjarna, og er talinn vera staðsetning ögn á hverjum tíma. Einnig, kom í ljós að atóm, rafeindir er raðað í lögum. Fjölda af lögum er hægt að ákvarða með því að vita fjölda því tímabili sem frumefni gert með hjálp D. I. Mendeleeva System. Til dæmis, fosfór atóm inniheldur 15 rafeindir og hefur þrjú orku. Vísirinn, sem ákvarðar fjölda af stigum orku er kallað helstu atómsins.

Það var stofnað tilraunum að orkan stig rafeinda, sem staðsett er næst kjarna, með lægstu orku. Hver orka skel er skipt í undir-stigum, og þeir, í snúa, á svigrúm. Rafeindir eru staðsettir á mismunandi og f svigrúm hafa sama form Ský (s, p, d, f).

Byggt á framangreindu, segir það að lögun rafeinda ský getur ekki verið handahófskennt. Það er stranglega ákvörðuð í samræmi við svigrúm atómsins. Við bætum líka að ríkið rafeindarinnar að efnisagna ákvarðast einnig af tveimur gildum - segulmagnaðir og snúast skammtatölunum. Í fyrsta lagi er byggt á Schrödinger jöfnu og einkennir staðbundna stefnumörkun rafeinda ský á grundvelli þriggja dimensionality af heiminum okkar. Annað vísir - fjöldi snúning á það að ákveða snúningi rafeinda er um ás eða rangsælis.

The uppgötvun af nifteind

Með starfi D. Chadwick, hélt þá í 1932, var það gefið nýja skilgreiningu á atóm í efnafræði og eðlisfræði. Í vísindalegum tilraunum sínum að hann sannað að í klofnun á sér stað pólon geislun af völdum ögnum sem ekki þarf að greiða, massa 1.008665. Ný grunn ögn hét nifteind. uppgötvun hennar og rannsókn á eiginleikum sínum gerði sovéskir vísindamenn V. Gapon og Ivanenko búa til nýja kenningu um uppbyggingu lotukerfinu kjarna, sem inniheldur róteindir og nifteindir.

Samkvæmt nýrri kenningu, að ákvarða efnið var með eftirfarandi atóm mynda uppbyggingu einingu af frumefnið, sem samanstendur af kjarna sem inniheldur prótónur, nifteindir og rafeindir að flytja um hana. Fjölda jákvæðra agna í kjarna er alltaf jafn ordinal fjölda frumefnið í reglubundnu kerfi.

Síðar Prófessor Zhdanov í tilraunum sínum staðfest að undir áhrifum harða Cosmic geislun, lotukerfinu kjarnar eru skipt í róteinda og nifteinda. Að auki, það hefur verið sannað að sveitir halda þessar grunn agnir í kjarnanum, það er mjög orkufrek. Þeir starfa á mjög stuttar vegalengdir (af stærðargráðunni 10 ^-23 cm), sem kallast kjarnorku. Eins og fyrr segir með MV Lomonosov var fær um að gefa skilgreiningu á atóm og sameindir á grundvelli vísindalegra staðreynda sem vitað er að honum.

Nú viðurkennt íhuga eftirfarandi líkan: atóm samanstendur af kjarna og rafeindir flytjast í kringum hana í strangt skilgreind leiðum - svigrúm. Rafeindir á sama tíma sýna eiginleika bæði agnir og bylgjur, það er, hafa tvöfalda eðli. Kjarnann atóms er samþjappað nánast allt massa hennar. Það samanstendur af róteinda og nifteinda í tengslum við kjarnorku herafla.

Hvort sem það er mögulegt að vega atóm

Það kemur í ljós að hver atóm hefur massa. Til dæmis, það er af vetni 1,67h10 ^-24 var jafnvel erfitt að ímynda sér hversu lítið þetta gildi. Til að finna þyngd hlutarins, ekki nota vog, og oscillator, sem er kolefni nanotube. Til að reikna út þyngd atómi og hluta sameindarinnar þægilegra magnið vísi til vægi. Það sýnir hversu oft þyngd af sameind eða fyrir atóm fleiri en 1/12 af kolefnisatóminu, sem er 1,66h10 ^-27 kg. Hlutfallslegur atómmassa eru gefin í lotukerfinu frumefni, og þeir hafa enga vídd.

Vísindamenn eru vel meðvituð um að atómmasi frumefni - er meðaltal massi fjölda samsætur. Það virðist í eðli eina einingu frumefni geta haft mismunandi massa. Þannig algjörðist hleðslna kjarna slíku skipulagi ögn sama.

Vísindamenn hafa komist að því að samsætur eru mismunandi í fjölda nifteinda í kjarnanum og kjörnum hlaða þeim eins. Til dæmis, tll dæmis, klór atóm, sem eru með massa 35 innihélt 18 nifteindir og 17 róteindir, og með massa af 37 - 20 róteinda og 17 nifteindir. Mörg frumefni eru blöndur um samsætur. Til dæmis, einfalt efni eins og kalíum, argon, súrefni sem í samsetningu atómum var fulltrúi 3 mismunandi samsæta.

Ákvörðun atomicity

Það hefur nokkrum túlkanir. Hugleiddu hvað er átt við með þessu hugtaki í efnafræði. Ef atóm frumefni getur að minnsta kosti um stund til í einangrun, ekki tilhneigingu til að mynda flóknari agnir - sameindir, þá við sagt að slík efni hafa lotukerfinu uppbyggingu. Til dæmis, multi-stigi klórun er umbreytt í metanól. Það er mikið notað í lífrænum tilbúinni efnafræði fyrir helstu halogen afleiðum: díklórómetan, kolefni tetraklóríði. Það skiptist klór sameindir að atóm hafa hátt viðbragðshæfni. Þeir eyðileggja Sigma skuldabréfa að metan sameind, providing that a keðju skiptihvarf.

Annað dæmi um efnafræðilegum aðferðum sem hefur mikla þýðingu í greininni - notkun vetnisperoxíði sem sótthreinsiefni og bleikingarefni. Ákvörðun á lotukerfinu súrefni sem klofnunarafurð þegar vetnisperoxíð er á sér stað í báðum úr lifandi frumum (af ensíminu súrvatnskljúfur), og í rannsóknarstofu. Atomic súrefni eðli ræðst af hár eignir andoxunarefni og getu þeirra til að eyða sjúkdómsvaldandi lyf: bakteríur, sveppir og gró þeirra.

Hvernig kjarnorku umslag

Við höfum áður komist að því að uppbyggingu einingu af frumefni hefur flókið uppbyggingu. Around the jákvætt-hlaðinn kjarni agna snúast neikvæð rafeindir. The Nobel Prize Niels Bohr, sem byggist á skammtafræði ljóss, búin kenningu, þar sem eiginleika og auðkenni atóm eru sem hér segir: rafeinda áhrifamikill í kring um kjarnann aðeins á vissum föstum leiðum í þessu tilfelli geislað ekki orku. Bohr, hafa vísindamenn sýnt fram á að agnir af MicroWorld, sem fela í atóm og sameindir hlýða ekki lögum sem gilda fyrir stórum líkama - hlutir macrocosm.

Uppbygging rafeindar skeljum svifryk hefur verið rannsakað í fyrirlestrum á skammtafræði eðlisfræði vísindamanna eins Hund, Pauli Klechkovskii. Þar sem það varð þekkt sem rafeindir gera snúningshreyfingu kringum kjarnann er ekki óskipulegur, en á vissum föstum leiðum. Pauli komist að því að fyrir á einum vettvangi orku í hverjum svigrúmin s þeirra, p, D, F í rafrænum kunna frumur að vera ekki meira en tvo neikvætt hlaðna agnirnar af gagnstæðu spin value + ½ og - 'a.

regla Hunds útskýrði hvernig á að fylla rafeinda svigrúm með sama orku stigi.

Aufbau meginreglu, einnig kallað regluna n + L, útskýra hvernig fyllt svigrúm multielectron atoms (Elements 5, 6, 7 umferðir). Allar ofangreindar reglufestu starfaði sem fræðilegum grundvelli frumefni búin til af Dmitriem Mendeleevym.

oxun gráðu

Það er grundvallaratriði hugtak í efnafræði og lýsir stöðu atóms í sameind. The nútíma Skilgreiningin á því hversu oxun atómin er sem hér segir: Gjaldið er hann meðhöndlaður frumeindir í sameindinni, sem er reiknað út frá hugtök sem jafngildir sameind hefur einungis jónandi samsetningu.

Oxunin unnt að lýsa með heiltala eða brotin númer eru tengd viðkomandi jákvæð, neikvæð eða núll gildi í. Í flestum atómum frumefna hafa nokkrir hafa oxunarstig. Til dæmis, köfnunarefni er -3, -2, 0, 1, 2, 3, 4, 5. En slík þáttur, á borð við flúor, í öllum samböndum þess hefur aðeins eitt oxunarstig jafnt og -1. Ef það er kynnt einföld efni, oxunarstig þess núll. Þetta efni magni þægilegt að nota fyrir flokkun efna og til að lýsa eiginleika þeirra. Í flestum tilvikum er oxun gráðu í efnafræði sem notuð eru í að setja upp jöfnur redoxhvörfum.

Eiginleikar atómum

Þökk sé uppgötvunum skammtafræði eðlisfræði, nútíma skilgreiningu á atóm, sem er byggt á kenningu Ivanenko og Gapon E, bætast eftirfarandi vísindalegum staðreyndum. Uppbygging atómkjarna er ekki breytt meðan með efnahvörfunum. Breytingin hefur aðeins áhrif á kyrrstæða rafeind svigrúm. uppbyggingu þeirra má rekja til fullt af eðlis- og efnafræðilega eiginleika efna. Ef rafeinda skilur kyrrstöðu sporbraut og ávinningi til augntótt með hærri orku slíkri atóm er kallað spenntur.

Það skal tekið fram að rafeindir geta ekki verið löngu á þessum utan kjarnastarfsemi svigrúm. Aftur til kyrrstöðu sporbraut sinni, rafeinda gefur skammtafræði af orku. Rannsóknin slíkra einkennum uppbyggingu einingar af frumefnum sem Rafeindadrægni, rafdrægni, jónunarorku, hefur gert vísindamenn ekki aðeins að skilgreina atóm sem ómissandi ögn microcosm, en einnig leyft þeim að útskýra getu milliatómunum til að mynda stöðuga og mikilli atorku hagstæðari sameindarmassa ástand efnis, geta afleiðingar af að búa til hvaða gerð af stöðugum efnatengi: jónandi, samgildistengsla-skautuðu og óskautuðum, gjafa-viðtakatengi (sem samgild skuldabréf tegunda) og m etallicheskoy. Síðarnefnda ákvarðar mikilvægasta eðlis- og efnafræðilega eiginleika málma.

Það var stofnað á með tilraun að stærð atóms getur verið breytilegt. Allt mun ráðast á sameindinni sem hún er. Með X-ray diffraction greining er hægt reikna út fjarlægð á milli atóma í kemísku efnasamband, sem og að læra geislann uppbyggingu þáttur eining. Eiga munstur breytinga á radíusi atómunum sem er að finna á tímabilinu eða hópinn af frumefni, það er hægt að spá fyrir eðlis- og efnafræðilega eiginleika þeirra. Til dæmis, í tímabil með vaxandi lotukerfinu kjarna hlaða radíusi lækkun þeirra ( "samþjöppun atom"), og því veikja málmi eiginleikar efnasambandanna, og nonmetallic magnað.

Þannig, þekkingu á módelinu atómsins geta nákvæmlega ákvarða eðlis- og efnafræðilega eiginleika um alla þætti sem eru hluti af reglubundnu kerfi þætti.