Mis läheb aatomisse. Mis on aatom: struktuur

ATOM(kreeka keelest atomos - jagamatu), kemikaali väikseim osake. element, selle sv. Iga keemia. element vastab teatud aatomite hulgale. Omavahel sidudes moodustavad ühe või erinevate elementide aatomid näiteks keerukamaid osakesi. . Kõik keemia sordid. in-in (tahke, vedel ja gaasiline) lagunemise tõttu. aatomite kombinatsioonid. Aatomid võivad eksisteerida vabades. olek (in , ). Aatomi pühad saared, sealhulgas kõige olulisemad aatomi võime jaoks moodustada kemikaali. Comm., määratakse selle struktuuri tunnuste järgi.

Aatomi ehituse üldomadused. Aatom koosneb positiivselt laetud tuumast, mida ümbritseb negatiivselt laetud tuumade pilv. Aatomi kui terviku mõõtmed määravad ära tema elektronpilve mõõtmed ja need on suured võrreldes aatomi _tuuma mõõtmetega (aatomi lineaarsed mõõtmed on ~ 10~8 cm, tuumad ~ 10 "-10" 13 cm). Aatomi elektronpilvel ei ole rangelt määratletud piire, seega tähendab aatomi suurus. kraadid on tingimuslikud ja sõltuvad nende määramise viisist (vt.). Aatomi tuum koosneb Z-st ja N-st, mida hoiavad tuumajõud (vt.). Positiivne laeng ja negatiivne. abs on laengud samad. väärtus ja on võrdsed e = 1,60 * 10 -19 C; elektrit ei ole. tasu. Tuumalaeng +Ze – põhi. aatomile iseloomulik, mis määrab selle kuuluvuse konkreetsesse kemikaali. element. element perioodilisuses perioodiline süsteem () võrdub arvuga tuumas.

Elektriliselt neutraalses aatomis on arv pilves võrdne arvuga tuumas. Kuid teatud tingimustel võib see kaduda või kinnituda, keerates resp. asendis. või eitada. nt. Li+, Li 2+ või O-, O2-. Teatud elemendi aatomitest rääkides tähendavad need nii neutraalseid aatomeid kui ka seda elementi.

Aatomi massi määrab selle tuuma mass; mass (9,109 * 10 -28 g) on ​​ligikaudu 1840 korda väiksem kui mass või ( 1,67 * 10 -24 g), seega on osa aatomi massist ebaoluline. Koguarv ja A \u003d Z + N helistati. . ja tuuma laeng on näidatud vastavalt. elemendi sümbolist vasakule jääv üla- ja alaindeks, nt. 23 11 Na. Nimetatud ühe elemendi teatud väärtusega N aatomite tüüp. . Nimetatakse sama elemendi sama Z ja erineva N aatomeid. see element. Masside erinevus mõjutab nende keemilist toimet vähe. ja füüsiline Püha wah. Enamik vahendeid, erinevusi () on täheldatud suure suhte tõttu. erinevused tavalise aatomi massides (), D ja T. Aatomite masside täpsed väärtused määratakse meetoditega.

Üheelektronilise aatomi statsionaarset olekut iseloomustavad unikaalselt neli kvantarvu: n, l, m l ja m s . Aatomi energia sõltub ainult n-st ja antud n-ga tase vastab mitmele olekule, mis erinevad väärtuste l, m l, m s poolest. Antud n ja l olekuid tähistatakse tavaliselt kui 1s, 2s, 2p, 3s jne, kus numbrid tähistavad l väärtusi ning ladinakeelsed tähed s, p, d, f ja edasi vastavad väärtustele. q = 0, 1, 2, 3, ... Diff. olekud antud n ja q korral on 2(2l + 1) väärtuste m l ja m s kombinatsioonide arv. Dets. olekud antud n-ga on , st tasemed väärtustega n = 1, 2, 3, ... vastavad 2, 8, 18, ..., 2n 2 dets. . Tase, millele vastab ainult üks (üks lainefunktsioon), nimetatakse. mitte-mandunud. Kui tase vastab kahele või enamale, nimetatakse seda. degenereerunud (vt ). Aatomis on energiatasemed degenereerunud l ja m l võrra; degenereerumine m s toimub ainult ligikaudselt, kui interaktsiooni ei võeta arvesse. pöörlev magnet. pöördemoment magnetiga elektrilise orbiidi liikumisest tingitud väli. kerneli väli (vt). See on relativistlik efekt, võrreldes Coulombi interaktsiooniga väike, kuid see on põhimõtteliselt oluline, sest toob kaasa täiendavaid energiatasandite lõhenemine, mis väljendub nn. peen struktuur.

Arvestades n, l ja m l, määrab lainefunktsiooni mooduli ruut elektronpilve keskmise jaotuse aatomis. Diff. aatomid erinevad üksteisest oluliselt jaotuse poolest (joonis 2). Seega l = 0 (s-olekud) korral on see aatomi keskpunktis nullist erinev ja ei sõltu suunast (st on sfääriliselt sümmeetriline), teiste olekute korral on see aatomi keskpunktis võrdne nulliga. ja oleneb suunast.

Riis. 2. Elektronpilvede vorm aatomi erinevate olekute jaoks.

Mitmeelektronilistes aatomites vastastikuse elektrostaatilise toime tõttu. tõrjumine vähendab oluliselt nende ühendust tuumaga. Näiteks He + eraldumise energia on 54,4 eV, neutraalses He aatomis on see palju väiksem - 24,6 eV. Raskemate aatomite puhul on side väline. südamikuga on veelgi nõrgem. Paljude elektronide aatomites mängib olulist rolli spetsiifilisus. , mis on seotud eristamatusega, ja asjaoluga, et nad järgivad Kromi sõnul igas neljas kvantarvus, ei saa olla rohkem kui üks. Mitmeelektronilise aatomi puhul on mõttekas rääkida ainult kogu aatomist tervikuna. Ligikaudu aga nn. üheelektroni lähendus, võib iga üheelektroni olekut (teatud orbitaali, mida kirjeldab vastav funktsioon) käsitleda eraldiseisvana ja iseloomustada neljast kvantarvust n, l, m l ja m s koosneva hulgaga. Hulk 2(2l + 1) antud n ja l-ga olekus moodustab elektronkihi (nimetatakse ka alamtasandiks, alamkihiks); kui kõik need olekud on hõivatud, kutsutakse kest. täidetud (suletud). 2p 2 oleku hulk, millel on sama n, kuid erinev l, moodustab elektroonilise kihi (nimetatakse ka nivooks, kestaks). Kui n = 1, 2, 3, 4, ... kihid on tähistatud sümbolitega K, L, M, N, ... Täielikult täidetud kestade ja kihtide arv on toodud tabelis:

Aatomis on statsionaarsed olekud võimalikud. Üleminekul kõrgemalt energiatasemelt E i madalamale E k annab aatom energiat (E i - E k), vastupidisel üleminekul võtab vastu. Kiirgusülemineku ajal kiirgab või neelab aatom elektromagneti kvanti. kiirgus (footon). Võimalik ja millal aatom interaktsioonis energiat annab või saab. teiste osakestega, millega ta põrkab (näiteks sisse) või on pikaajaliselt seotud (sisse. Keemilised omadused on määratud aatomite välise elektronkestade struktuuriga, milles nad on suhteliselt nõrgalt seotud (seovad energiad mitmest eV kuni mitukümmend eV). Perioodilise süsteemi ühe rühma (või alarühma) keemiliste elementide aatomite väliskestade struktuur on sarnane, mis põhjustab nende elementide keemiliste omaduste sarnasuse. arv täitekestas, nende sidumisenergia reeglina , suureneb, kõrgeim sidumisenergia on suletud kestas.Seetõttu aatomid, millel on üks või mitu osaliselt täidetud väliskest, annavad need keemilistes lahustes ära Aatomid, millest puuduvad üks või mitu suletud väliskesta moodustamiseks, tavaliselt võtavad need sisse. Suletud väliskestaga aatomid ei satu tavatingimustes keemilisse p-siooni.

Sisemise struktuur aatomite kestad, to-rykh on seotud palju tugevamalt (sidumisenergia 10 2 -10 4 eV), ilmneb ainult interaktsiooni korral. kiirete osakeste ja suure energiaga footonitega aatomid. Sellised interaktsioonid määrata röntgenispektrite olemus ja osakeste ( , ) hajumine aatomite kaupa (vt ). Aatomi mass määrab selle füüsikalise. St-va, impulsina, kineetiline. energiat. Alates mehaanilisest ja sellega seotud magn. ja elektriline aatomi tuuma hetked sõltuvad mõnest peenfüüsilisest. mõjud (sõltub kiirguse sagedusest, mis määrab aatomiga seotud aine murdumisnäitaja sõltuvuse sellest. Aatomi optiliste omaduste ja elektriliste omaduste tihe seos tuleb eriti selgelt esile optilistes spektrites.

===
Kasuta kirjandust artikli jaoks "ATOM": Karapetyants M. Kh., Drakin S. I., Struktuur, 3. väljaanne, M., 1978; E. V. Schloeki, Aatomifüüsika, 7. väljaanne, kd 1-2, M., 1984. M. A. Elyaševitš.

Lehekülg "ATOM" materjalidest valmistatud.

Kaasaegne inimene kuuleb pidevalt fraase, mis sisaldavad sõna "aatom" tuletisi. See on energia, elektrijaam, pomm. Keegi peab seda enesestmõistetavaks ja mõni esitab küsimuse: "Mis on aatom?".

Mida see sõna tähendab?

Sellel on Vana-Kreeka juured. See pärineb sõnast "atomos", mis tähendab sõna-sõnalt "lõikamata".

Keegi, kes on aatomi füüsikaga juba veidi kursis, on nördinud: "Kuidas" lõikamata "? See koosneb mingitest osakestest!" Asi on selles, et nimi ilmus siis, kui teadlased veel ei teadnud, et aatomid pole kõige väiksemad osakesed.

Pärast selle fakti eksperimentaalset tõestamist otsustati tavalist nime mitte muuta. Ja 1860. aastal hakati "aatomit" nimetama väikseimaks osakeseks, millel on kõik selle keemilise elemendi omadused, millesse see kuulub.

Mis on aatomist suurem ja sellest väiksem?

Molekul on alati suurem. See moodustub mitmest aatomist ja on aine väikseim osake.

Ja siin on vähem - elementaarosakesed. Näiteks elektronid ja prootonid, neutronid ja kvargid. Neid on palju.

Temast on juba palju räägitud. Kuid siiani pole väga selge, mis on aatom.

Mis ta tegelikult on?

Küsimus, kuidas kujutada aatomimudelit, on teadlasi pikka aega vaevanud. Tänaseks on vastu võetud E. Rutherfordi pakutud ja N. Bori poolt lõplikult vormistatud. Selle järgi jaguneb aatom kaheks osaks: tuumaks ja elektronipilveks.

Suurem osa aatomi massist on koondunud selle keskele. Tuum koosneb neutronitest ja prootonitest. Ja aatomi elektronid asuvad keskpunktist piisavalt kaugel. Selgub midagi päikesesüsteemi sarnast. Keskmes, nagu Päike, tiirleb tuum ja selle ümber elektronid oma orbiitidel nagu planeedid. Seetõttu nimetatakse mudelit sageli planetaarseks.

Huvitaval kombel hõivavad tuum ja elektronid aatomi üldmõõtmetega võrreldes väga väikese ruumi. Selgub, et kesklinnas on väike tuum. Siis tühjus. Väga suur tühimik. Ja siis kitsas riba väikestest elektronidest.

Teadlased ei jõudnud kohe sellise aatomimudelini. Enne seda esitati palju oletusi, mis eksperimentidega ümber lükati.

Üks neist ideedest oli kujutada aatomit tahke kehana, millel on positiivne laeng. Ja aatomi elektronid tehti ettepanek paigutada kogu sellesse kehasse. Selle idee esitas J. Thomson. Tema aatomimudelit nimetati ka Rosinapudingiks. Modell meenutas väga seda rooga.

Kuid ta oli vastuvõetamatu, sest ta ei suutnud selgitada mõningaid aatomi omadusi. Seetõttu lükati ta tagasi.

Jaapani teadlane H. Nagaoka, kui temalt küsiti, mis on aatom, pakkus välja sellise mudeli. Tema arvates on sellel osakesel kaugelt sarnasust planeediga Saturn. Tuum on keskel ja elektronid tiirlevad selle ümber rõngasse ühendatud orbiitidel. Vaatamata asjaolule, et mudelit ei aktsepteeritud, kasutati planeedi skeemis mõningaid selle sätteid.

Aatomiga seotud numbrite kohta

Esiteks füüsikaliste suuruste kohta. Aatomi kogulaeng on alati null. See on tingitud asjaolust, et elektronide ja prootonite arv selles on sama. Ja nende laeng on suuruselt sama ja sellel on vastupidised märgid.

Tihti tekivad olukorrad, kui aatom kaotab elektrone või, vastupidi, tõmbab neid juurde. Sellistes olukordades öeldakse, et temast on saanud ioon. Ja selle laeng sõltub sellest, mis elektronidega juhtus. Kui nende arv on vähenenud, on iooni laeng positiivne. Kui elektrone on rohkem, muutub ioon negatiivseks.

Nüüd keemiast. See teadus, nagu ükski teine, annab ennekõike arusaama sellest, mis on aatom. Lõppude lõpuks põhineb isegi põhitabel, mida selles uuritakse, sellel, et aatomid asuvad selles kindlas järjekorras. Me räägime perioodilisuse tabelist.

Selles on igale elemendile määratud konkreetne number, mis on seotud tuumas olevate prootonite arvuga. Tavaliselt tähistatakse seda tähega z.

Järgmine väärtus on massiarv. See on võrdne aatomi tuumas olevate prootonite ja neutronite summaga. Selle tähistus on aktsepteeritud tähega A.

Kaks näidatud arvu on üksteisega seotud järgmise võrdsusega:

A=z+N.

Siin on N neutronite arv aatomituumas.

Teine oluline suurus on aatomi mass. Selle mõõtmiseks võetakse kasutusele spetsiaalne väärtus. See on lühendatud: a.u.m. Ja seda loetakse aatommassiühikuks. Selle ühiku põhjal on kolmel osakesel, mis moodustavad kõik universumi aatomid, mass:

Neid väärtusi on sageli vaja keemiliste probleemide lahendamisel.

Aatom on keemilise elemendi väikseim osake, mis säilitab kõik selle keemilised omadused. Aatom koosneb positiivselt laetud tuumast ja negatiivselt laetud elektronidest. Mis tahes keemilise elemendi tuuma laeng võrdub Z ja e korrutisega, kus Z on selle elemendi järjekorranumber keemiliste elementide perioodilises süsteemis, e on elementaarelektrilaengu väärtus.

elektron- see on aine väikseim negatiivse elektrilaenguga osake e=1,6·10 -19 kuloni elementaarelektrilaenguna. Ümber tuuma pöörlevad elektronid paiknevad elektronkihtidel K, L, M jne. K on tuumale lähim kest. Aatomi suuruse määrab selle elektronkihi suurus. Aatom võib kaotada elektrone ja muutuda positiivseks iooniks või saada elektrone ja muutuda negatiivseks iooniks. Iooni laeng määrab kaotatud või saadud elektronide arvu. Neutraalse aatomi laetud iooniks muutmise protsessi nimetatakse ionisatsiooniks.

aatomituum(aatomi keskosa) koosneb elementaarsetest tuumaosakestest – prootonitest ja neutronitest. Tuuma raadius on umbes sada tuhat korda väiksem kui aatomi raadius. Aatomituuma tihedus on äärmiselt kõrge. Prootonid- Need on stabiilsed elementaarosakesed, millel on ühik positiivne elektrilaeng ja mass, mis on 1836 korda suurem kui elektroni mass. Prooton on kõige kergema elemendi, vesiniku tuum. Prootonite arv tuumas on Z. Neutron on neutraalne (ilma elektrilaenguta) elementaarosake, mille mass on väga lähedane prootoni massile. Kuna tuuma mass on prootonite ja neutronite masside summa, siis on neutronite arv aatomi tuumas A - Z, kus A on antud isotoobi massiarv (vt.). Prootoneid ja neutroneid, mis moodustavad tuuma, nimetatakse nukleoniteks. Tuumas on nukleonid seotud spetsiaalsete tuumajõududega.

Aatomituumas on tohutu energiavaru, mis vabaneb tuumareaktsioonide käigus. Tuumareaktsioonid tekivad siis, kui aatomituumad interakteeruvad elementaarosakeste või teiste elementide tuumadega. Tuumareaktsioonide tulemusena tekivad uued tuumad. Näiteks neutron võib muutuda prootoniks. Sel juhul paiskub tuumast välja beetaosake, st elektron.

Üleminek prootoni tuumas neutroniks saab toimuda kahel viisil: kas elektroni massiga, kuid positiivse laenguga osake, mida nimetatakse positroniks (positroni lagunemine), emiteeritakse tuum ehk tuum püüab kinni ühe lähimast K-kestast elektronidest (K -püüdmine).

Mõnikord on moodustunud tuumal energia ülejääk (see on ergastatud olekus) ja normaalsesse olekusse minnes vabastab see liigse energia väga lühikese lainepikkusega elektromagnetilise kiirguse kujul. Tuumareaktsioonide käigus vabanevat energiat kasutatakse praktiliselt erinevates tööstusharudes.

Aatom (kreeka keeles atomos – jagamatu) on keemilise elemendi väikseim osake, millel on oma keemilised omadused. Iga element koosneb teatud tüüpi aatomitest. Aatomi struktuur sisaldab positiivset elektrilaengut kandvat tuuma ja negatiivselt laetud elektrone (vt), mis moodustavad selle elektroonilised kestad. Tuuma elektrilaengu väärtus on võrdne Z-e, kus e on elementaarelektrilaeng, mis on suuruselt võrdne elektroni laenguga (4,8 10 -10 e.-st. ühikut) ja Z on aatomnumber selle elemendi keemiliste elementide perioodilises süsteemis (vt .). Kuna ioniseerimata aatom on neutraalne, on ka temas sisalduvate elektronide arv võrdne Z-ga. Tuuma koostis (vt. Aatomituum) sisaldab nukleone, elementaarosakesi massiga ligikaudu 1840 korda suurem kui aatomi mass. elektron (võrdub 9,1 10 - 28 g), prootonid (vt), positiivselt laetud ja laenguta neutronid (vt). Nukleonide arvu tuumas nimetatakse massiarvuks ja seda tähistatakse tähega A. Prootonite arv tuumas, mis võrdub Z-ga, määrab aatomisse sisenevate elektronide arvu, elektronkestade struktuuri ja keemilise aine aatomi omadused. Neutronite arv tuumas on A-Z. Isotoopideks nimetatakse sama elemendi variante, mille aatomid erinevad üksteisest massiarvult A, kuid neil on sama Z. Seega on ühe elemendi erinevate isotoopide aatomite tuumades erinev arv neutroneid, mille aatomite arv on sama elemendiga. sama arv prootoneid. Isotoopide tähistamisel kirjutatakse elemendi tähise ülaossa massiarv A ja alla aatomnumber; Näiteks tähistatakse hapniku isotoope:

Aatomi mõõtmed on määratud elektronkihtide mõõtmetega ja kõigi Z puhul on need umbes 10 -8 cm. Kuna aatomi kõigi elektronide mass on mitu tuhat korda väiksem tuuma massist, siis on ka aatomi mass. aatom on võrdeline massiarvuga. Antud isotoobi aatomi suhteline mass määratakse süsiniku isotoobi C 12 aatomi massi suhtes, võttes 12 ühikut, ja seda nimetatakse isotoobi massiks. Selgub, et see on lähedane vastava isotoobi massinumbrile. Keemilise elemendi aatomi suhteline kaal on isotoobi massi keskmine (arvestades antud elemendi isotoopide suhtelist arvukust) väärtus ja seda nimetatakse aatommassiks.

Aatom on mikroskoopiline süsteem, mille ehitust ja omadusi saab selgitada vaid peamiselt 20. sajandi 20ndatel loodud kvantteooria abil, mis on mõeldud nähtuste kirjeldamiseks aatomiskaalal. Katsed on näidanud, et mikroosakestel – elektronidel, prootonitel, aatomitel jne – on lisaks korpuskulaarsetele lainelised omadused, mis avalduvad difraktsioonis ja interferentsis. Kvantteoorias kasutatakse mikroobjektide oleku kirjeldamiseks teatud lainevälja, mida iseloomustab lainefunktsioon (Ψ-funktsioon). See funktsioon määrab ära mikroobjekti võimalike olekute tõenäosused, st iseloomustab selle ühe või teise omaduse võimalikke avaldumisvõimalusi. Funktsiooni Ψ ruumis ja ajas varieerumisseadus (Schrödingeri võrrand), mis võimaldab seda funktsiooni leida, mängib kvantteoorias sama rolli nagu Newtoni liikumisseadused klassikalises mehaanikas. Schrödingeri võrrandi lahendus viib paljudel juhtudel süsteemi diskreetsete võimalike olekuteni. Nii näiteks saadakse aatomi puhul elektronide jaoks lainefunktsioonide jada, mis vastab erinevatele (kvanteeritud) energiaväärtustele. Aatomi energiatasemete süsteem, mis on arvutatud kvantteooria meetoditega, on saanud spektroskoopias hiilgava kinnituse. Aatomi üleminek madalaimale energiatasemele E 0 vastavast põhiolekust ükskõik millisesse ergastatud olekusse E i toimub siis, kui teatud osa energiast E i - E 0 neeldub. Ergastatud aatom läheb vähem ergastatud või põhiolekusse, tavaliselt koos footoni emissiooniga. Sel juhul on footoni energia hv võrdne aatomi energiate vahega kahes olekus: hv= E i - E k kus h Plancki konstant (6,62·10 -27 erg·sek), v on sagedus valgusest.

Lisaks aatomispektritele on kvantteooria võimaldanud selgitada aatomite muid omadusi. Eelkõige selgitati valentsi, keemilise sideme olemust ja molekulide ehitust ning loodi elementide perioodilise süsteemi teooria.

Aatom on keemilise aine väikseim osake, mis on võimeline säilitama oma omadused. Sõna "aatom" pärineb vanakreeka sõnast "atomos", mis tähendab "jagamatut". Sõltuvalt sellest, kui palju ja milliseid osakesi aatomis on, saate määrata keemilise elemendi.

Lühidalt aatomi ehitusest

Nagu võite lühidalt loetleda, on põhiteave ühe tuumaga osakese kohta, mis on positiivselt laetud. Selle tuuma ümber on negatiivselt laetud elektronide pilv. Iga aatom normaalses olekus on neutraalne. Selle osakese suuruse saab täielikult määrata tuuma ümbritseva elektronpilve suuruse järgi.

Tuum ise koosneb omakorda samuti väiksematest osakestest – prootonitest ja neutronitest. Prootonid on positiivselt laetud. Neutronid ei kanna laengut. Prootonid koos neutronitega on aga ühendatud ühte kategooriasse ja neid nimetatakse nukleoniteks. Kui vajate lühidalt põhiteavet aatomi struktuuri kohta, võib selle teabe piirduda loetletud andmetega..

Esimene teave aatomi kohta

Seda, et aine võib koosneda väikestest osakestest, kahtlustasid isegi vanad kreeklased. Nad uskusid, et kõik, mis eksisteerib, koosneb aatomitest. See seisukoht oli aga oma olemuselt puhtalt filosoofiline ja seda ei saa teaduslikult tõlgendada.

Inglise teadlane sai esimesena põhiteavet aatomi ehituse kohta, just see teadlane suutis avastada, et kaks keemilist elementi võivad olla erinevas vahekorras ja iga selline kombinatsioon kujutab endast uut ainet. Näiteks kaheksa osa elemendist hapnik tekitab süsihappegaasi. Neli osa hapnikust on süsinikmonooksiid.

1803. aastal avastas Dalton keemias nn mitme suhte seaduse. Kaudsete mõõtmiste abil (kuna tolleaegsete mikroskoopidega ei saanud siis uurida ühtegi aatomit) tegi Dalton järelduse aatomite suhtelise massi kohta..

Rutherfordi uuringud

Peaaegu sajand hiljem kinnitas põhiteavet aatomite struktuuri kohta teine ​​inglise keemik - teadlane pakkus välja väikseimate osakeste elektronkihi mudeli.

Sel ajal oli Rutherfordi "Aatomi planeedi mudel" üks olulisemaid samme, mida keemia võiks teha. Põhiteave aatomi ehituse kohta andis tunnistust, et see sarnaneb päikesesüsteemiga: osakesed-elektronid pöörlevad ümber tuuma rangelt määratletud orbiitidel, täpselt nagu planeedid.

Aatomite elektrooniline kest ja keemiliste elementide aatomite valemid

Iga aatomi elektronkiht sisaldab täpselt nii palju elektrone, kui palju on selle tuumas prootoneid. Seetõttu on aatom neutraalne. 1913. aastal sai teine ​​teadlane põhiteavet aatomi ehituse kohta. Niels Bohri valem oli sarnane Rutherfordi omaga. Tema kontseptsiooni kohaselt tiirlevad elektronid ka ümber keskel asuva tuuma. Bohr lõpetas Rutherfordi teooria, tõi selle faktidesse harmoonia.

Juba siis koostati mõne kemikaali valemid. Näiteks skemaatiliselt on lämmastikuaatomi struktuur tähistatud kui 1s 2 2s 2 2p 3, naatriumi aatomi struktuur on väljendatud valemiga 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1. Nende valemite kaudu näete, kui palju elektrone liigub konkreetse kemikaali igal orbitaalil.

Schrödingeri mudel

Siis aga muutus see aatomimudel aegunuks. Tänapäeval teadusele tuntud põhiteave aatomi ehituse kohta on suuresti kättesaadavaks saanud tänu Austria füüsiku uurimistööle.

Ta pakkus välja selle struktuuri uue mudeli – lainelise. Selleks ajaks olid teadlased juba tõestanud, et elektronil ei olnud mitte ainult osakese olemus, vaid ka laine omadused.

Kuid Schrödingeri ja Rutherfordi mudelil on ka mõned üldised sätted. Nende teooriad on sarnased selle poolest, et elektronid eksisteerivad teatud tasemetel.

Selliseid tasemeid nimetatakse ka elektroonilisteks kihtideks. Tasemenumbrit saab kasutada elektroni energia iseloomustamiseks. Mida kõrgem on kiht, seda rohkem energiat sellel on. Kõiki tasemeid loetakse alt üles, nii et taseme number vastab selle energiale. Igal aatomi elektronkihi kihil on oma alamtasandid. Sellisel juhul võib esimesel tasemel olla üks alamtase, teisel - kaks, kolmandal - kolm ja nii edasi (vt ülaltoodud lämmastiku ja naatriumi elektroonilisi valemeid).

Isegi väiksemad osakesed

Hetkel on muidugi avastatud isegi väiksemaid osakesi kui elektron, prooton ja neutron. On teada, et prooton koosneb kvarkidest. Universumis on isegi väiksemaid osakesi – näiteks neutriino, mis on sada korda väiksem kui kvark ja miljard korda väiksem kui prooton.

Neutriino on nii väike osake, et see on 10 septiljonit korda väiksem kui näiteks Tyrannosaurus rex. Türannosaurus ise on sama mitu korda väiksem kui kogu vaadeldav universum.

Põhiteave aatomi ehituse kohta: radioaktiivsus

Alati on teada, et ükski keemiline reaktsioon ei saa muuta üht elementi teiseks. Kuid radioaktiivse emissiooni käigus juhtub see spontaanselt.

Radioaktiivsuseks nimetatakse aatomite tuumade võimet muutuda teisteks tuumadeks – stabiilsemaks. Kui inimesed said põhiteavet aatomite struktuuri kohta, võisid isotoobid teatud määral olla keskaegsete alkeemikute unistuste kehastuseks.

Isotoopide lagunemise käigus eraldub radioaktiivne kiirgus. Selle nähtuse avastas esmakordselt Becquerel. Radioaktiivse kiirguse peamine liik on alfa-lagunemine. See vabastab alfaosakese. Samuti on beeta-lagunemine, mille käigus aatomi tuumast väljutatakse vastavalt beetaosake.

Looduslikud ja kunstlikud isotoobid

Praegu on teada umbes 40 looduslikku isotoopi. Enamik neist jaguneb kolme kategooriasse: uraan-raadium, toorium ja aktiinium. Kõiki neid isotoope leidub looduses – kivimites, pinnases, õhus. Kuid peale nende on teada ka umbes tuhat kunstlikult saadud isotoopi, mida saadakse tuumareaktorites. Paljusid neist isotoopidest kasutatakse meditsiinis, eriti diagnostikas..

Proportsioonid aatomi sees

Kui kujutame ette aatomit, mille suurus on võrreldav rahvusvahelise spordistaadioni suurusega, saame visuaalselt järgmised proportsioonid. Aatomi elektronid sellisel "staadionil" asuvad tribüünide ülaosas. Igaüks neist on väiksem kui nööpnõelapea. Siis asub tuum selle välja keskel ja selle suurus ei ole suurem kui herne suurus.

Mõnikord küsitakse, kuidas aatom tegelikult välja näeb. Tegelikult ei näe see sõna otseses mõttes välja nagu midagi – mitte sel põhjusel, et teaduses ei kasutata piisavalt häid mikroskoope. Aatomi mõõtmed on nendes piirkondades, kus mõistet "nähtavus" lihtsalt ei eksisteeri.

Aatomid on väga väikesed. Aga kui väikesed need mõõtmed tegelikult on? Fakt on see, et väikseim inimsilmale vaevu nähtav soolatera sisaldab umbes ühte kvintiljonit aatomit.

Kui kujutada ette sellise suurusega aatomit, mis mahuks inimese kätte, siis selle kõrval oleks 300 meetri pikkused viirused. Bakterite pikkus oleks 3 km ja juuksekarv 150 km paksune. Lamavas asendis suutis ta maakera atmosfääri piiridest väljuda. Ja kui sellised proportsioonid oleksid tõelised, võiks inimese juuksekarva pikkus ulatuda kuuni. See on nii keeruline ja huvitav aatom, mille uurimist teadlased jätkavad tänapäevani.

Iga päev kasutame mõnda eset: võtame need kätte, teeme nendega mis tahes manipuleerimisi - pöörame ümber, uurime ja lõpuks lõhume. Kas olete kunagi mõelnud, millest need esemed tehtud on? "Mida siin mõelda on? Metallist/puidust/plastikust/kangast!" - vastavad paljud meist hämmeldunult. See on osaliselt õige vastus. Ja millest need materjalid koosnevad - metallist, puidust, plastikust, riidest ja paljudest muudest ainetest? Täna arutame seda küsimust.

Molekul ja aatom: määratlus

Teadliku inimese jaoks on vastus sellele lihtne ja banaalne: aatomitest ja molekulidest. Kuid mõned inimesed lähevad hämmingusse ja hakkavad esitama küsimusi: "Mis on aatom ja molekul? Kuidas nad välja näevad?" jne. Vastame neile küsimustele järjekorras. Esiteks, mis on aatom ja molekul? Ütleme kohe, et need määratlused ei ole samad. Pealegi on need täiesti erinevad terminid. Niisiis on aatom keemilise elemendi väikseim osa, mis on selle omaduste kandja, napi massi ja suurusega aineosake. Molekul on elektriliselt neutraalne osake, mille moodustavad mitmed ühendatud aatomid.

Mis on aatom: struktuur

Aatom koosneb elektronkihist ja (fotol). Tuum koosneb omakorda prootonitest ja neutronitest ning kest elektronidest. Aatomis on prootonid positiivselt laetud, elektronid negatiivselt laetud ja neutronid ei ole üldse laetud. Kui prootonite arv vastab, siis on aatom elektriliselt neutraalne, s.t. kui puudutame selliste aatomitega molekulidest moodustunud ainet, ei tunne me vähimatki elektriimpulssi. Ja isegi raskeveokite arvutid ei saa seda viimase puudumise tõttu kinni. Kuid juhtub, et prootoneid on rohkem kui elektrone ja vastupidi. Siis oleks õigem selliseid aatomeid nimetada ioonideks. Kui selles on rohkem prootoneid, siis on see elektriliselt positiivne, aga kui ülekaalus on elektronid, siis elektriliselt negatiivne. Igal konkreetsel aatomil on range arv prootoneid, neutroneid ja elektrone. Ja seda saab arvutada. Nende osakeste arvu leidmise probleemide lahendamise mall näeb välja järgmine:

Chem. element – ​​R (sisesta elemendi nimi)
Prootonid (p) - ?
Elektronid (e) - ?
Neutronid (n) - ?
Otsus:
p = keemia seerianumber. element R D.I järgi nimetatud perioodilises süsteemis. Mendelejev
e = p
n \u003d A r (R) – nr R

Mis on molekul: struktuur

Molekul on keemilise aine väikseim osake, see tähendab, et see sisaldub juba otseselt selle koostises. Teatud aine molekul koosneb mitmest identsest või erinevast aatomist. Molekulide struktuursed omadused sõltuvad aine füüsikalistest omadustest, milles need esinevad. Molekulid koosnevad elektronidest ja aatomitest. Viimase asukoha leiab struktuurvalemi abil. võimaldab määrata keemilise reaktsiooni kulgu. Tavaliselt on need neutraalsed (ei ole elektrilaengut) ja neil pole paarituid elektrone (kõik valentsid on küllastunud). Kuid neid saab ka laadida, sel juhul on nende õige nimetus ioonid. Molekulidel võib olla ka paarituid elektrone ja küllastumata valentse – antud juhul nimetatakse neid radikaalideks.

Järeldus

Nüüd teate, mis on aatom ja Kõik ained koosnevad eranditult molekulidest ja viimased omakorda aatomitest. Aine füüsikalised omadused määravad aatomite ja molekulide paigutuse ja sideme selles.