Pin
Send
Share
Send


Ан атом (Грек άτομον бастап ά: емес және τομον: бөлінген) барлық қарапайым заттарда кездесетін субмикроскопиялық құрылым. Бастапқыда атом материяның ең аз бөлінетін бөлшегі деп есептелген. Кейінірек атомдар одан да кіші субатомды бөлшектерден тұратындығы анықталды. Теріс зарядталған электрондар бұлтымен қоршалған оң зарядталған ядродан тұратын атомдар барлық бар тіршілік иелеріне тән позитивтілік пен негативтің қосарлануын көрсетеді. Атомдар материяның негізгі құрылыс материалы. Оларды элементтерге жіктеуге болады және белгілі бір арақатынаста біріктіріп, иондық немесе ковалентті байланыс арқылы қосылыстар түзуге болады. Химиялық реакциялар кезінде олар құрылмайды немесе жойылмайды және олар сақталатын болады деп айтылады.

Атом теориясы

Атом құрылысы

Атомдар субатомдық бөлшектердің үш негізгі түрінен тұрады:

  • теріс заряды бар электрондар;
  • оң заряды бар протондар; және
  • заряды жоқ нейтрондардан тұрады.

Протондар мен нейтрондар бірігіп атом ядросын құрайды; атомның центріндегі кішкентай, тығыз, оң зарядталған аймақ, онда атомның көп бөлігі тұрады. Протондар мен нейтрондар өздері кварк деп аталатын ұсақ бөлшектерден тұрады. Кварктар мен ядроның өзі күшті өзара әсерлеседі. Бұл физикалық ғаламның төрт әрекеттесуінің бірі. Электрон ядродан гөрі үлкен және атомның мөлшері үшін жауап беретін теріс зарядтың диффузиялық аймағында ядроны қоршайды. Кванттық механикалық есептеулер осы электрондардың атомның физикалық және химиялық қасиеттеріне жауап беретін орбиталық құрылымға ие екендігін көрсетеді.

Сонымен қатар элементар бөлшектердің әр түріне сәйкес антиквариат бар (бөлшектер физикасы бөлімін қараңыз). Сонымен антимонтер атомдары потенциал түзе алады, олар антиэлектрондардан, антипротондардан және антинейтрондардан тұрады.

Атом мөлшері

Атомның мөлшері оңай анықталмайды, өйткені электрон орбиталдары ядродан қашықтық ұлғайған сайын біртіндеп нөлге түседі. Қатты кристаллдар құра алатын атомдар үшін көрші ядролар арасындағы қашықтық атом мөлшерін бағалауға мүмкіндік береді. Қатты кристалды құрмайтын атомдар үшін теориялық есептеулерді қосқанда, басқа әдістер қолданылады. Мысал ретінде, сутегі атомының мөлшері шамамен 1,2 × 10 құрайды-10м. Мұны шамамен 0,87 × 10 болатын сутегі атомының ядросының жалғыз бөлшегі болып табылатын протон мөлшерімен салыстырыңыз.-15м. Сонымен, сутегі атомының ядросына қатынасы шамамен 100 000 құрайды. Әр түрлі элементтердің атомдарының мөлшері әр түрлі, бірақ өлшемдері шамамен 2 немесе одан да көп факторлармен бірдей. Мұның себебі ядрода үлкен оң заряды бар элементтер электронды атомның ортасына неғұрлым күшті тартады.

Элементтер мен изотоптар

Атомдар жалпы алғанда олардың атом саны бойынша жіктеледі, бұл атомдағы протондардың санына сәйкес келеді. Атом саны атомның қандай элемент екенін анықтайды. Мысалы, көміртегі атомдары - 6 протоннан тұратын атомдар. Бір атомдық нөмірі бар барлық атомдар әр түрлі физикалық қасиеттерге ие және бірдей химиялық әрекетке ие. Периодтық кестеде атомдардың санының өсуіне байланысты әр түрлі атомдар келтірілген.

Элементтің массалық саны, атомдық массасы немесе нуклон саны - бұл элементтің атомындағы протондар мен нейтрондардың жалпы саны, өйткені әр протон немесе нейтронның мәні 1 аму болады. Атомдағы нейтрондар саны оның қандай элементке әсер етпейді. Әр элементтің құрамында протондар мен электрондардың саны бірдей, бірақ нейтрондардың саны әртүрлі болатын көптеген атомдар болуы мүмкін. Олардың әрқайсысында бірдей атом нөмірі бар, бірақ басқа массалық сан бар. Оларды элементтің изотоптары деп атайды. Изотоптың атауын жазу кезінде элементтің аты массалық саннан кейін болады. Мысалы, көміртегі-14 құрамында әр атомда 6 протон және 8 нейтрон болады, олардың жалпы массасы 14-ке тең.

Қарапайым атом - атомы 1 және бір протон мен бір электроннан тұратын сутегі атомы. Құрамында 1 нейтрон бар сутегі изотопы дептерий немесе сутегі-2 деп аталады; 2 нейтроны бар сутегі изотопы тритий немесе сутегі-3 деп аталады.

Периодтық кестедегі әрбір элемент үшін тізімделген атомдық масса - бұл табиғатта кездесетін изотоптық массалардың орташа мөлшері.

Валенттілік және байланыс

Атомдардың химиялық әрекеті көбінесе электрондардың өзара әрекеттесуіне байланысты. Атомның электрондары белгілі, болжанатын электрондық конфигурацияларда қалады. Электрондар раковиналарға өздерінің энергиясының салыстырмалы деңгейіне қарай түседі, олар әдетте олардың ядродан орташа қашықтығы ретінде көрінеді. Химиялық мінез-құлыққа ең үлкен әсер валенттілік электрондар деп аталатын сыртқы қабықтағы электрондар жатады. Негізгі электрондар (сыртқы қабыққа жатпайтындар) рөл ойнайды, бірақ бұл әдетте атом ядросындағы оң зарядты скринингке байланысты екінші реттік эффектке байланысты болады.

Сутегі атомының орбиталық толқындық функциялары. Негізгі квант нөмірі әр жолдың оң жағында, ал азимуталды квант саны әр бағанның жоғарғы жағында әріппен белгіленеді.

Ядроға жақын орналасқан (энергиясы ең аз) әр қабық, өзінің ішкі және орбитальды сыйымдылығына байланысты белгілі бір электронға дейін ұстай алады:

  • Shell 1: 2 электрон сыйымдылығы - с қосалқы - 1 орбиталь
  • Shell 2: 8 электронды сыйымдылығы - с және б қосалқылар - 4 орбиталь
  • Shell 3: 18 электронды сыйымдылығы - с, б, және д кіші - 9 орбиталь
  • Shell 4: 32 электрон сыйымдылығы - с, б, д, және е кіші - 16 орбиталь

Қабықтың электронды сыйымдылығын анықтау үшін формула 2n ² қолданылады, қайда n қабықша саны немесе негізгі кванттық сан. Электрондар орбитальдар мен снарядтарды ішінен бастап қабықшадан бастайды. Қазіргі уақытта қандай қабықша орналасқан болса, оның тек бір ғана электроны болса да, валентті қабық болып табылады.

Қабырғаларды ретке келтірудің себебі - ішкі қабықтардағы электрондардың энергия деңгейінің сыртқы қабықтағы электрондардың энергия деңгейлерінен едәуір төмен болуы. Егер ішкі қабықтар толығымен толтырылмаса, сыртқы қабықтағы электрон тез ішкі қабыққа «түсіп кетеді» (энергияның айырмашылығын алып тастайтын фотон шығарумен).

Атомның ең жақын валенттік қабығындағы электрондар саны оның байланыс әрекетін реттейді. Сондықтан валенттілік электрондары бірдей элементтер элементтердің периодтық кестесінде топтастырылған. Топ (яғни баған) 1 элемент сыртқы қабығында бір электроннан тұрады; 2-топ, екі электрон; 3-топ, үш электрон; Жалпы ереже бойынша, атомның валенттік қабығындағы электрондар неғұрлым аз болса, соғұрлым реактивті болады. 1-топ металдары өте реактивті, цезий, рубидиум және франкий барлық металдардың ішіндегі ең реактивті.

Толық валентті қабықпен әр атом әлдеқайда тұрақты (яғни, аз энергетикалық). Бұған екі жолмен қол жеткізуге болады: атом электронды көрші атомдармен бөлісе алады (а.) коваленттік байланыс) немесе ол басқа атомдардан электронды алып тастай алады (ан.) иондық байланыс). Иондық байланыстың тағы бір нысаны өз электрондарының бір бөлігін басқа атомға беретін атомды қамтиды; бұл сонымен қатар жұмыс істейді, өйткені ол өзінің сыртқы қабығынан бас тарту арқылы толық валенттілікке жетеді. Қозғалатын электрондар арқылы екі атом байланысады. Бұл химиялық байланыс ретінде белгілі және атомдарды молекулаларға немесе иондық қосылыстарға айналдыруға қызмет етеді. Облигациялардың бес негізгі түрі бар:

  • иондық байланыстар;
  • коваленттік байланыс;
  • коваленттік байланыстарды координаттау;
  • сутегі байланыстары; және
  • металл байланыстары.

Тарих

Тарихи теориялар

Демокрит пен Лейкипп, V ғасырдағы грек философтары Б.Ч.Э атомдардың алғашқы теориясын ұсынды (атомизм). Олар әр атомның атомның қасиеттерін басқаратын тас тәрізді формасы бар деп тұжырымдады. Далтон мен Авогадро Демокрит пен Лейкиппустың еңбектерін қайта ашып, ХІХ ғасырда материя атомдардан тұрады деп ұсынды, бірақ олар өздерінің құрылымынан ештеңе білмеді. Бұл теория шексіз бөліну теориясына қайшы келді, онда материяны әрқашан ұсақ бөліктерге бөлуге болатындығы айтылады.

Қарама-қайшылық 1911 жылы Перрин біз қазір атом деп атайтын мета-бөлшектерді тапқан кезде басталды. Жан Перрин Демокрит айтқан «атомды» тапты деп ойлады, сондықтан оның бөлшектерін атом деп атады.

Осы уақыт ішінде атомдар материяның ең кішкентай бөлігі болып саналды. Алайда, кейінірек атомдар субатомдық бөлшектерден тұратындығы көрсетілді. Томсонның эксперименттері ашылған субатомдық бөлшектердің алғашқысы - электронды. Бұл атомдар нақты бөлінетінін және бөлінбейтін «атомдар» Демокрит туралы емес екенін көрсетті. ХІХ ғасырдың аяғындағы радиоактивтілік бойынша жұмыс атомдардың бөлінуіне де әсер етті. Кейінірек физиктер бөлінбейтін бірліктер үшін жаңа термин ойлап тапты, атап айтсақ элементар бөлшектер, өйткені атом деген сөз қазірдің өзінде-ақ алынып, жалпы қолданысқа енген.

Алдымен, электрондар оң зарядталған теңізде (қара өрік пуддингі моделі) аз немесе аз мөлшерде біркелкі таралады деп есептелген. Алайда, бірнеше жылдан кейін Резерфорд жүргізген эксперимент атомдар бос кеңістікте болатынын, ядрода массасы көп болатындығын көрсетті. Алтын фольга тәжірибесінде алтын парақ арқылы альфа бөлшектерін (полони шығарған) түсірді. Ол бөлшектердің көп бөлігі түзу парақтан ауытқусыз өткенін байқады (екінші жағынан флуоресцентті экранды соғып тұрды), бірақ, таңқаларлығы, аз бөлігі дәл артқа қарай тартылды (ядроға жақын). Бұл атомның планетарлық моделіне әкелді, онда электрондар күнді айналатын планеталар сияқты ядроды айналды.

Кейінірек ядрода протондар бар екендігі анықталды, ал Рутерфордтың одан әрі жүргізген эксперименті көптеген атомдардың ядролық массасы иелік ететін протондар санынан асатындығын анықтады; бұл оның нейтрондардың барын постуляттауға итермеледі, оны 1932 жылы Джеймс Чадвик дәлелдеді.

Кейінірек, Макс Планк пен Альберт Эйнштейннің тәжірибелері энергияның квант деп аталатын белгілі бір мөлшерде аз мөлшерде берілетінін көрсетті. Бұл Бордың жаңартылған модельді ұсынуына алып келді, онда электрондар тіркелген шеңберлерде ядроға айналды. Олардың энергиясы тек белгілі мөлшерде өзгеруі мүмкін болғандықтан, олар спиральдардағы ядроға жақын немесе алыстап бара алмады; олар тек бір шеңберден екінші шеңберге кванттық секірулер жасай алды.

Атомдарды зерттеу

Атомдарды зерттеу негізінен жанама әдістермен ХІХ ғасыр мен ХХ ғасырдың басында жүргізілді. Соңғы жылдары жаңа әдістер атомдарды анықтау мен зерттеуді жеңілдетіп, нақтырақ жүргізді. 1931 жылы ойлап тапқан электронды микроскоп суреттерді нақты, жеке атомдардан алуға мүмкіндік берді. Атомдық күш микроскопиясы - бұл жеке атомдарды визуализациялауға болатын тағы бір әдіс. Атомдар мен қосылыстарды анықтау әдістері де бар. Элементальды талдау заттағы атомдардың түрлері мен мөлшерін дәл анықтауға мүмкіндік береді.

Қатысты тақырыптар

Сыртқы сілтемелер

Барлық сілтемелер 2016 жылғы 27 сәуірде алынды.

  • Барлығы атомдар туралы Джефферсон зертханасы.
  • Атомдар қалай жұмыс істейді.

Pin
Send
Share
Send