تعریف اتم را بیان کنید. دنیا زیباست

دنیای ما مملو از رازهای فراوان و حل نشده است، زیرا فیزیکی و فرآیندهای شیمیاییواقعا شگفت انگیز اما دانشمندان دائماً در تلاش برای درک جوهر ماده بودند که زندگی در جهان از آن بافته شده است. این سوال اغلب برای مدت طولانی در بین بشریت مطرح شد. این مقاله به شما می گوید که یک اتم ساده چیست، از چه ذرات بنیادی تشکیل شده است و چگونه دانشمندان وجود کوچکترین قسمت را کشف کردند. عنصر شیمیایی.

اتم چیست و چگونه کشف شد؟

اتم کوچکترین قسمت یک عنصر شیمیایی است. اتم ها عناصر مختلفاز نظر تعداد پروتون و نوترون متفاوت است.

اندازه مقایسه ای اتم هلیوم و هسته آن

اولین کسانی که به طور جدی شروع به فکر کردن در مورد اینکه همه اشیا از چه چیزی تشکیل شده اند، یونانیان باستان بودند. به هر حال، کلمه "اتم" از آن آمده است یونانیو در ترجمه به معنی «تقسیم ناپذیر» است. یونانیان معتقد بودند که دیر یا زود چنین ذره ای وجود خواهد داشت که قابل تقسیم نیست. اما استدلال آنها بیشتر حدس و گمان بود تا علمی، بنابراین نمی توان گفت که این قوم باستان اولین کسانی بودند که در مورد وجود ذرات کوچک اکتشافات بزرگ انجام دادند.

بیایید اولین ایده ها را در مورد چیستی اتم در نظر بگیریم.

فیلسوف یونان باستان دموکریتوسفرض بر این است که پارامترهای اصلی هر ماده شکل و جرم است و هر ماده ای از ذرات کوچک تشکیل شده است. دموکریتوس با آتش مثالی زد: اگر بسوزد، پس ذراتی که از آن تشکیل شده تیز هستند. از سوی دیگر، آب صاف است، زیرا قابلیت جاری شدن دارد. و وضعیت ذرات اجسام جامد، به نظر او، خشن است، زیرا آنها می توانند کاملاً به یکدیگر بچسبند. دموکریتوس همچنین متقاعد شده بود که روح انسان از اتم تشکیل شده است.

یک واقعیت جالب: اگر تا قرن نوزدهم فقط فیلسوفان به مسئله اتم توجه داشتند، پس جان دالتوناولین آزمایش کننده ای بود که ذرات کوچک را مطالعه کرد. در فرآیند آزمایشات، او متوجه شد که اتم ها دارای جرم های مختلف و همچنین خواص متفاوتی هستند. به هر حال، مطالعه آرایش اتم ها در مولکول های مواد خاص بسیار جالب تر است اگر واکنش های شیمیایی را که در طول آزمایش ها رخ می دهد مشاهده کنید. اگرچه آثار دالتون توضیح نداده است که اتم به عنوان یک کل چیست، اما راهنمایی برای برخی از دانشمندان دیگر ارائه کرد.

اتم ها و مولکول های ترسیم شده توسط جان دالتون (1808)

در سال 1904 جان تامسوندر مورد مدل اتم فرضی را مطرح کرد: دانشمند معتقد بود که اتم از ماده ای با بار مثبت تشکیل شده است که درون آن ذرات باردار منفی قرار دارند. مشکل این فرض این است که تامپسون سعی کرد از مدل خود برای مشاهده خطوط طیفی عناصر استفاده کند، اما آزمایشات او چندان موفق نبودند.

در همان زمان، یک فیزیکدان ژاپنی هاتارو ناگائوکااعتراف کرد که اتم شبیه سیاره زحل است: ظاهراً شامل یک هسته با بار مثبت و الکترون هایی است که به دور آن می چرخند. اما مدل او از اتم کاملاً درست نبود.

در سال 1911، دانشمند رادرفوردیک فرض متفاوت در مورد ساختار اتم مطرح کرد. نتیجه فرضیه های او خیره کننده شد: اکنون در علم مدرنبه شدت بر کشف این فیزیکدان تکیه کنید.

در سال 1913 نیلز بوربر اساس آثار رادرفورد، یک نظریه نیمه کلاسیک در مورد ساختار اتم ارائه کرد.

ایجاد مدل اتمی رادرفورد

بیایید نگاهی به این مدل بیندازیم زیرا برخی از خواص اتم را به تفصیل شرح می دهد. همانطور که قبلا گفته شد، ارنست رادرفورد، "پدر" فیزیک هسته ای، کار بر روی مدلی از اتم را در سال 1911 آغاز کرد. فیزیکدان زمانی که شروع به رد مدل تامسون از اتم کرد، به نتیجه مطلوب دست یافت. این دانشمند از طریق آزمایشی بر روی پراکندگی ذرات آلفا توسط گایگر و مارسدن کمک گرفت. این دانشمند پیشنهاد کرد که اتم دارای یک هسته با بار مثبت بسیار کوچک است. این استدلال ها به ایجاد مدلی از اتم که شبیه به منظومه شمسی است کمک کرد و به همین دلیل نام آن را گذاشتند. "مدل سیاره ای اتم".

مدل سیاره ای اتم: هسته (قرمز) و الکترون ها (سبز)

در مرکز اتم هسته قرار دارد که تقریباً کل جرم اتم را در بر می گیرد و دارای بار مثبت است. هسته از پروتون و نوترون تشکیل شده است. پروتون ها ذرات بنیادی با بار مثبت و نوترون ها ذرات بنیادی هستند که بار ندارند. در اطراف هسته مانند سیارات منظومه شمسی، الکترون ها می چرخند.

پاسخ تحریریه

در سال 1913 دانمارکی فیزیکدان نیلز بورنظریه خود را در مورد ساختار اتم ارائه کرد. او مدل سیاره ای اتم را که توسط رادرفورد فیزیکدان توسعه داده بود، به عنوان مبنایی در نظر گرفت. در آن، اتم به اجرام کیهان کلان تشبیه شد - یک سیستم سیاره ای که در آن سیارات در مدارهای اطراف یک ستاره بزرگ حرکت می کنند. به طور مشابه، در مدل سیاره‌ای اتم، الکترون‌ها در مدارهایی به دور یک هسته سنگین واقع در مرکز حرکت می‌کنند.

بور ایده کوانتیزاسیون را وارد نظریه اتم کرد. بر اساس آن، الکترون‌ها فقط می‌توانند در مدارهای ثابت مربوط به سطوح انرژی خاص حرکت کنند. این مدل بور بود که مبنای ایجاد یک مدل مکانیکی کوانتومی مدرن از اتم شد. در این مدل، هسته یک اتم، متشکل از پروتون های با بار مثبت و نوترون های بدون بار، توسط الکترون هایی با بار منفی احاطه شده است. با این حال، با توجه به مکانیک کوانتومی، تعیین مسیر دقیق یا مدار حرکت الکترون غیرممکن است - تنها منطقه ای وجود دارد که در آن الکترون هایی با سطح انرژی نزدیک وجود دارد.

داخل یک اتم چیست؟

اتم ها از الکترون، پروتون و نوترون تشکیل شده اند. نوترون ها پس از ابداع یک مدل سیاره ای از اتم توسط فیزیکدانان کشف شدند. تنها در سال 1932، جیمز چادویک با انجام یک سری آزمایش، ذراتی را کشف کرد که بار ندارند. فقدان بار با این واقعیت تأیید شد که این ذرات به هیچ وجه به میدان الکترومغناطیسی واکنش نشان ندادند.

هسته اتم توسط ذرات سنگین - پروتون ها و نوترون ها تشکیل شده است: هر یک از این ذرات تقریباً دو هزار بار سنگین تر از یک الکترون است. پروتون ها و نوترون ها نیز از نظر اندازه مشابه هستند، اما پروتون ها بار مثبت دارند و نوترون ها اصلاً بار ندارند.

به نوبه خود، پروتون ها و نوترون ها از ذرات بنیادی به نام کوارک تشکیل شده اند. در فیزیک مدرن، کوارک ها کوچک ترین و اساسی ترین ذره ماده هستند.

ابعاد خود اتم چندین برابر بزرگتر از ابعاد هسته است. اگر یک اتم به اندازه یک زمین فوتبال بزرگ شود، اندازه هسته آن می تواند با یک توپ تنیس در مرکز چنین زمینی قابل مقایسه باشد.

اتم های زیادی در طبیعت وجود دارند که از نظر اندازه، جرم و سایر خصوصیات متفاوت هستند. مجموعه ای از اتم ها از یک نوع عنصر شیمیایی نامیده می شود. تا به امروز، بیش از صد عنصر شیمیایی شناخته شده است. اتم های آنها از نظر اندازه، جرم و ساختار متفاوت هستند.

الکترون های درون اتم

الکترون های با بار منفی در اطراف هسته اتم حرکت می کنند و نوعی ابر را تشکیل می دهند. هسته عظیم الکترون ها را جذب می کند، اما انرژی خود الکترون ها به آنها اجازه می دهد تا دورتر از هسته "فرار کنند". بنابراین، هر چه انرژی الکترون بیشتر باشد، از هسته دورتر است.

مقدار انرژی الکترون نمی تواند دلخواه باشد؛ این مقدار با مجموعه ای از سطوح انرژی در اتم به وضوح تعریف شده است. یعنی انرژی یک الکترون به طور ناگهانی از یک سطح به سطح دیگر تغییر می کند. بر این اساس، یک الکترون فقط می تواند در یک لایه الکترونی محدود که مربوط به یک سطح انرژی خاص است حرکت کند - این معنای فرضیات بور است.

با دریافت انرژی بیشتر، الکترون به لایه بالاتر از هسته "پرش" می کند و انرژی را از دست می دهد - برعکس، به لایه پایین تر. بنابراین، ابر الکترون ها در اطراف هسته به شکل چندین لایه "برش" مرتب شده اند.

تاریخچه عقاید در مورد اتم

خود کلمه "اتم" از کلمه یونانی "غیرقابل تقسیم" می آید و به ایده های فیلسوفان یونان باستان در مورد کوچکترین قسمت تقسیم ناپذیر ماده برمی گردد. در قرون وسطی، شیمیدانان متقاعد شدند که برخی از مواد را نمی توان بیشتر به عناصر تشکیل دهنده خود تجزیه کرد. به چنین کوچکترین ذرات ماده اتم می گویند. در سال 1860، در کنگره بین المللی شیمیدانان در آلمان، این تعریف به طور رسمی در علم جهان گنجانده شد.

در اواخر قرن 19 و اوایل قرن 20، فیزیکدانان ذرات زیر اتمی را کشف کردند و مشخص شد که اتم واقعاً تجزیه ناپذیر نیست. نظریه ها در مورد ساختار داخلیاتم که یکی از اولین آنها مدل تامسون یا مدل "پودینگ کشمشی" بود. بر اساس این مدل، الکترون‌های کوچک درون یک جسم پرجرم و با بار مثبت قرار داشتند - مانند کشمش درون یک پودینگ. با این حال، آزمایش های عملی شیمیدان رادرفورد این مدل را رد کرد و او را به ایجاد یک مدل سیاره ای از اتم سوق داد.

توسعه مدل سیاره ای توسط بور، همراه با کشف نوترون ها در سال 1932، پایه و اساس نظریه مدرن ساختار اتم را تشکیل داد. مراحل بعدی در توسعه دانش در مورد اتم قبلاً با فیزیک ذرات بنیادی مرتبط است: کوارک ها، لپتون ها، نوترین ها، فوتون ها، بوزون ها و دیگران.

هر وسیله ای را بردارید، خوب، حداقل یک قاشق. آن را زمین بگذارید - آرام دراز می کشد، حرکت نمی کند. لمس - فلز ثابت سرد.

اما در واقعیت، قاشق، مانند هر چیزی که در اطراف ما وجود دارد، از ذرات ریز - اتم هایی تشکیل شده است که بین آنها شکاف های بزرگی وجود دارد. ذرات دائماً در حال نوسان هستند، ارتعاش دارند.

چرا یک قاشق جامد است، اگر اتم های موجود در آن آزادانه قرار دارند و همیشه حرکت می کنند؟ نکته این است که آنها نیروهای ویژهگویی محکم به هم چسبیده اند. و فواصل بین آنها، اگرچه بسیار بزرگتر از خود اتم ها است، اما هنوز ناچیز است، و ما نمی توانیم آنها را متوجه شویم.

اتم ها متفاوت هستند - 92 نوع اتم در طبیعت وجود دارد. همه آنچه در جهان است از آنها ساخته شده است، مانند 32 حرف - همه کلمات زبان روسی. دانشمندان 12 نوع اتم دیگر را به طور مصنوعی در اتم خود ایجاد کرده اند.

مردم برای مدت طولانی وجود اتم ها را حدس زده بودند. بیش از دو هزار سال پیش در یونان باستاندانشمند بزرگ دموکریتوس در آنجا زندگی می کرد که معتقد بود کل جهان از کوچکترین ذرات تشکیل شده است. او آنها را "اتوموس" نامید که در یونانی به معنای "تقسیم ناپذیر" است.

زمان زیادی طول کشید تا دانشمندان ثابت کنند که اتم ها واقعاً وجود دارند. در پایان قرن گذشته اتفاق افتاد. و سپس معلوم شد که نام آنها اشتباه بوده است. آنها تقسیم ناپذیر نیستند: اتم از ذرات حتی کوچکتر تشکیل شده است. دانشمندان آنها را ذرات بنیادی می نامند.

هنرمندی یک اتم کشیده است. در وسط هسته ای قرار دارد که مانند سیارات اطراف خورشید، توپ های ریز در اطراف آن حرکت می کنند -. هسته نیز جامد نیست. از ذرات هسته ای - پروتون ها و نوترون ها تشکیل شده است.

اخیراً به این فکر می شد. اما پس از آن مشخص شد که ذرات اتمی مانند توپ نیستند. معلوم شد که اتم به روش خاصی مرتب شده است. اگر بخواهیم تصور کنیم که ذرات چه شکلی هستند، می‌توان گفت که الکترون مانند یک ابر است. چنین ابرهایی هسته را به صورت لایه ای احاطه کرده اند. و ذرات هسته ای نیز نوعی ابر هستند.

دارند انواع مختلفاتم تعداد متفاوتی از الکترون، پروتون، نوترون. خواص اتم ها به این بستگی دارد.

اتم به راحتی تقسیم می شود. الکترون ها به راحتی از هسته جدا می شوند و زندگی مستقلی دارند. برای مثال، جریان الکتریکی در یک سیم، حرکت چنین الکترون های مستقلی است.

اما هسته فوق العاده بادوام است. پروتون ها و نوترون های موجود در آن توسط نیروهای ویژه محکم به هم متصل شده اند. بنابراین، شکستن هسته بسیار دشوار است. اما مردم این کار را یاد گرفتند و به آن رسیدند. ما یاد گرفتیم که چگونه تعداد ذرات موجود در هسته را تغییر دهیم و در نتیجه یک اتم را به اتم های دیگر تبدیل کنیم و حتی اتم های جدیدی ایجاد کنیم.

مطالعه اتم دشوار است: دانشمندان به نبوغ و تدبیر خارق العاده ای نیاز دارند. از این گذشته، حتی تصور اندازه آن نیز دشوار است: در میکروبی که با چشم نامرئی است، میلیاردها اتم وجود دارد که بیشتر از افراد روی زمین است. و با این حال دانشمندان به هدف خود رسیدند، آنها توانستند وزن تمام اتم ها و ذرات تشکیل دهنده یک اتم را اندازه گیری کنند، مقایسه کنند، متوجه شدند که یک پروتون یا نوترون تقریبا دو هزار برابر جرم تر از یک الکترون است، کشف کردند و به کشف ادامه می دهند. بسیاری از اسرار اتمی دیگر

ترکیب اتم

یک اتم از هسته اتمیو پوسته الکترونیکی.

هسته یک اتم از پروتون تشکیل شده است ( p +) و نوترون ها ( n 0). اکثر اتم های هیدروژن دارای یک هسته پروتون هستند.

تعداد پروتون ها ن(p +) برابر است با بار هسته ای ( ز) و عدد ترتیبی عنصر در سری طبیعی عناصر (و در جدول تناوبی عناصر).

ن(پ +) = ز

مجموع تعداد نوترون ها ن(n 0) که به سادگی با حرف نشان داده می شود نو تعداد پروتون ها زتماس گرفت عدد عظیمو با حرف مشخص می شود آ.

آ = ز + ن

لایه الکترونی یک اتم از الکترون هایی تشکیل شده است که در اطراف هسته حرکت می کنند. ه -).

تعداد الکترون ها ن(ه-) در لایه الکترونی یک اتم خنثی برابر با تعداد پروتون ها است زدر هسته آن.

جرم یک پروتون تقریباً برابر با جرم یک نوترون و 1840 برابر بیشتر از جرم یک الکترون است، بنابراین جرم یک اتم عملاً برابر با جرم یک هسته است.

شکل اتم کروی است. شعاع هسته حدود 100000 برابر کوچکتر از شعاع اتم است.

عنصر شیمیایی- نوع اتم ها (مجموعه ای از اتم ها) با بار یکسان هسته (با همان تعداد پروتون در هسته).

ایزوتوپ- مجموعه ای از اتم های یک عنصر با تعداد نوترون های یکسان در هسته (یا نوع اتم هایی با تعداد پروتون و تعداد نوترون یکسان در هسته).

ایزوتوپ های مختلف از نظر تعداد نوترون ها در هسته اتم هایشان با یکدیگر تفاوت دارند.

تعیین یک اتم یا ایزوتوپ منفرد: (E نماد یک عنصر است)، به عنوان مثال:.

ساختار لایه الکترونی یک اتم

اوربیتال اتمی- وضعیت یک الکترون در یک اتم. نماد مداری -. یک ابر الکترونی مربوط به هر اوربیتال است.

مدارهای اتم های واقعی در حالت زمین (تحریک نشده) چهار نوع هستند: س, پ, دو f.

ابر الکترونیکی- بخشی از فضا که در آن الکترون را می توان با احتمال 90 (یا بیشتر) درصد تشخیص داد.

توجه داشته باشید: گاهی اوقات مفاهیم "مدار اتمی" و "ابر الکترونی" از هم متمایز نمی شوند و هر دو را "اوربیتال اتمی" می نامند.

لایه الکترونی یک اتم لایه لایه است. لایه الکترونیکیتوسط ابرهای الکترونی هم اندازه تشکیل شده است. اوربیتال های یک لایه تشکیل می شوند سطح الکترونیکی ("انرژی").انرژی آنها برای اتم هیدروژن یکسان است، اما برای اتم های دیگر متفاوت است.

اوربیتال های هم نوع از همان سطح به گروه بندی می شوند الکترونیکی (انرژی)سطوح فرعی:
سزیرسطح (شامل یک سمداری) سمبل - .
پزیرسطح (شامل سه سطح است پ
دزیرسطح (شامل پنج د-اوربیتال)، نماد -.
fزیرسطح (شامل هفت f-اوربیتال)، نماد -.

انرژی اوربیتال های یک سطح فرعی یکسان است.

هنگام تعیین سطوح فرعی، تعداد لایه (لایه الکترونیکی) به نماد سطح فرعی اضافه می شود، به عنوان مثال: 2 س, 3پ, 5دبه معنای س-سطح فرعی سطح دوم، پ-سطح فرعی سطح سوم، د-سطح فرعی از سطح پنجم.

تعداد کل سطوح فرعی در یک سطح با تعداد سطح برابر است n... تعداد کل اوربیتال ها در یک سطح است n 2. بر این اساس، تعداد کلابرها در یک لایه نیز هستند n 2 .

نامگذاری ها: - اوربیتال آزاد (بدون الکترون)، - اوربیتال با یک الکترون جفت نشده، - اوربیتال با یک جفت الکترون (با دو الکترون).

ترتیب پر شدن اوربیتال های یک اتم با الکترون توسط سه قانون طبیعت تعیین می شود (فرمول بندی ها به روشی ساده آورده شده اند):

1. اصل کمترین انرژی - الکترون ها اوربیتال ها را به ترتیب افزایش انرژی اوربیتال ها پر می کنند.

2. اصل پائولی - در یک اوربیتال بیش از دو الکترون نمی تواند وجود داشته باشد.

3. قانون هوند - در سطح فرعی، الکترون ها ابتدا اوربیتال های آزاد را پر می کنند (یک در یک زمان)، و تنها پس از آن جفت الکترون را تشکیل می دهند.

تعداد کل الکترون ها در سطح الکترونیکی (یا در لایه الکترونی) 2 است n 2 .

توزیع سطوح فرعی بر اساس انرژی به صورت زیر بیان می شود (به ترتیب افزایش انرژی):

1س, 2س, 2پ, 3س, 3پ, 4س, 3د, 4پ, 5س, 4د, 5پ, 6س, 4f, 5د, 6پ, 7س, 5f, 6د, 7پ ...

این دنباله به وضوح در نمودار انرژی بیان شده است:

توزیع الکترون های یک اتم بر روی سطوح، سطوح فرعی و اوربیتال ها (پیکربندی الکترونیکی یک اتم) را می توان در قالب یک فرمول الکترونیکی، یک نمودار انرژی، یا، به سادگی، به شکل نموداری از لایه های الکترونیکی (" مدار الکترونیکی").

نمونه هایی از ساختار الکترونیکی اتم ها:

الکترون های ظرفیت- الکترون های اتم که می توانند در تشکیل پیوندهای شیمیایی شرکت کنند. برای هر اتمی، اینها همه الکترون های خارجی به اضافه آن الکترون های ماقبل خارجی هستند که انرژی آنها از الکترون های خارجی بیشتر است. به عنوان مثال: یک اتم کلسیم دارای الکترون های خارجی است - 4 س 2، آنها همچنین ظرفیت هستند. اتم آهن دارای الکترون های خارجی است - 4 س 2، اما 3 دارد د 6، بنابراین اتم آهن دارای 8 الکترون ظرفیت است. فرمول الکترونیکی ظرفیت اتم کلسیم 4 است س 2 و اتم آهن - 4 س 2 3د 6 .

جدول تناوبی عناصر شیمیایی D.I. مندلیف
(سیستم طبیعی عناصر شیمیایی)

قانون تناوبی عناصر شیمیایی(فرمولاسیون مدرن): خواص عناصر شیمیایی، و همچنین مواد ساده و پیچیده تشکیل شده توسط آنها، به صورت دوره ای به مقدار بار از هسته اتم بستگی دارد.

سیستم دوره ای- بیان گرافیکی قانون تناوبی.

طیف طبیعی عناصر شیمیایی- مجموعه ای از عناصر شیمیایی که بر حسب افزایش تعداد پروتون ها در هسته اتم هایشان چیده شده اند یا با توجه به بارهای فزاینده هسته این اتم ها که یکسان است. شماره ترتیبی عنصر در این ردیف برابر عددپروتون های موجود در هسته هر اتم این عنصر.

جدول عناصر شیمیایی با "برش" سری طبیعی عناصر شیمیایی ساخته شده است دوره ها(ردیف های افقی جدول) و گروه بندی (ستون های عمودی جدول) عناصر با ساختار الکترونیکی مشابه اتم ها.

بسته به روش ترکیب عناصر در گروه ها، جدول ممکن است زمان طولانی(عناصر با تعداد و نوع الکترون ظرفیت یکسان به صورت گروهی جمع آوری می شوند) و دوره کوتاه(عناصر با تعداد الکترون ظرفیت یکسان به صورت گروهی جمع آوری می شوند).

گروه های جدول دوره کوتاه به زیر گروه ها تقسیم می شوند ( اصلیو وثیقه) که با گروه های جدول دوره های بلند مطابقت دارد.

همه اتم های عناصر یک دوره همان تعدادلایه های الکترونیکی برابر با عدد دوره.

تعداد عناصر در دوره ها: 2، 8، 8، 18، 18، 32، 32. بیشتر عناصر دوره هشتم به صورت مصنوعی به دست آمده اند، آخرین عناصر این دوره هنوز سنتز نشده اند. همه دوره ها، به جز دوره اول، با عنصری شروع می شود که یک فلز قلیایی را تشکیل می دهد (Li، Na، K و غیره)، و با عنصری که گاز نجیب را تشکیل می دهد (He، Ne، Ar، Kr و غیره) پایان می یابد. ).

در جدول دوره کوتاه هشت گروه وجود دارد که هر یک به دو زیر گروه (اصلی و فرعی) تقسیم می شوند، در جدول دوره طولانی شانزده گروه وجود دارد که با اعداد رومی با حروف A یا B شماره گذاری شده اند. مثال: IA، IIIB، VIA، VIIB. گروه IA جدول دوره های بلند با زیر گروه اصلی گروه اول جدول دوره کوتاه مطابقت دارد. گروه VIIB - یک زیر گروه جانبی از گروه هفتم: بقیه مشابه هستند.

ویژگی های عناصر شیمیایی به طور طبیعی در گروه ها و دوره ها تغییر می کند.

در دوره ها (با افزایش شماره سریال)

• بار هسته افزایش می یابد،
• تعداد الکترون های خارجی افزایش می یابد،
• شعاع اتم ها کاهش می یابد،
• قدرت پیوند بین الکترون ها و هسته (انرژی یونیزاسیون) افزایش می یابد،
• الکترونگاتیوی افزایش می یابد،
• خواص اکسید کننده مواد ساده افزایش می یابد ("غیر فلزی")،
• خواص کاهنده مواد ساده ("فلزی") ضعیف می شود،
• ویژگی اصلی هیدروکسیدها و اکسیدهای مربوطه را تضعیف می کند.
• خاصیت اسیدی هیدروکسیدها و اکسیدهای مربوطه افزایش می یابد.

در گروه (با افزایش شماره سریال)

• بار هسته افزایش می یابد،
• شعاع اتم ها افزایش می یابد (فقط در گروه های A)
• قدرت پیوند الکترون ها با هسته کاهش می یابد (انرژی یونیزاسیون؛ فقط در گروه های A)
• الکترونگاتیوی را کاهش می دهد (فقط در گروه های A)،
• خواص اکسید کننده مواد ساده ضعیف می شود ("غیر فلزی"؛ فقط در گروه های A)
• خواص کاهشی مواد ساده افزایش می یابد ("فلزی"؛ فقط در گروه های A)
• ویژگی اصلی هیدروکسیدها و اکسیدهای مربوطه افزایش می یابد (فقط در گروه های A)،
• ماهیت اسیدی هیدروکسیدها و اکسیدهای مربوطه ضعیف می شود (فقط در گروه های A)،
• پایداری ترکیبات هیدروژنی کاهش می یابد (فعالیت کاهشی آنها افزایش می یابد؛ فقط در گروه های A).

مسائل و تست های مبحث نهم ساختار اتم. قانون تناوبی مندلیف و جدول تناوبی عناصر شیمیایی (PSKhE) "."

• قانون دوره ای - قانون تناوبی و ساختار اتم ها درجه 8-9
  باید بدانید: قوانین پر کردن اوربیتال ها با الکترون (اصل کمترین انرژی، اصل پائولی، قانون هوند)، ساختار جدول تناوبی عناصر.

  شما باید بتوانید: ترکیب یک اتم را با موقعیت یک عنصر در سیستم تناوبی تعیین کنید، و برعکس، با دانستن ترکیب آن، عنصری را در سیستم تناوبی بیابید. برای به تصویر کشیدن نمودار ساختار، پیکربندی الکترونیکی یک اتم، یون، و برعکس، تعیین موقعیت یک عنصر شیمیایی در PSCE با توجه به نمودار و پیکربندی الکترونیکی؛ برای مشخص کردن عنصر و مواد تشکیل شده توسط آن با توجه به موقعیت آن در PSCE. تعیین تغییرات در شعاع اتم ها، خواص عناصر شیمیایی و مواد تشکیل شده توسط آنها در یک دوره و یک زیرگروه اصلی سیستم تناوبی.

  مثال 1.تعداد اوربیتال ها را در سطح سوم الکترونیکی تعیین کنید. این اوربیتال ها چیست؟
  برای تعیین تعداد اوربیتال ها از فرمول استفاده می کنیم ناوربیتال = n 2، کجا n- شماره سطح ناوربیتال = 3 2 = 9. یک 3 س-، سه 3 پ- و پنج 3 د-اوربیتال ها

  مثال 2.تعیین کنید کدام اتم از کدام عنصر فرمول الکترونیکی 1 دارد س 2 2س 2 2پ 6 3س 2 3پ 1 .
  برای تعیین اینکه کدام عنصر است، باید شماره سریال آن را که برابر با تعداد کل الکترون های اتم است، دریابید. در این مورد: 2 + 2 + 6 + 2 + 1 = 13. این آلومینیوم است.

  بعد از اینکه مطمئن شدید همه چیزهایی را که نیاز دارید یاد گرفته اید، به سراغ کارها بروید. برای شما آرزوی موفقیت داریم.

  
  خواندن توصیه می شود:
  • OS Gabrielyan و دیگران کلاس شیمی 11. M., Bustard, 2002;
  • G.E. Rudzitis، F.G. Feldman. شیمی 11 cl. م.، آموزش و پرورش، 1380.

شیمی علم مواد و تبدیل آنها به یکدیگر است.

مواد از نظر شیمیایی مواد خالص هستند

یک ماده شیمیایی خالص مجموعه ای از مولکول ها است که ترکیب کمی و کیفی یکسان و ساختار یکسانی دارند.

CH 3 -O-CH 3 -

CH 3 -CH 2 -OH

مولکول - کوچکترین ذرات یک ماده که تمام خواص شیمیایی آن را دارد. یک مولکول از اتم ساخته شده است.

اتم یک ذره شیمیایی غیر قابل تقسیم است که مولکول ها از آن تشکیل می شوند. (برای گازهای نجیب، مولکول و اتم یکسان هستند، He، Ar)

اتم یک ذره خنثی الکتریکی است که از یک هسته با بار مثبت تشکیل شده است که الکترون های دارای بار منفی بر اساس قوانین کاملاً تعریف شده خود در اطراف آن توزیع می شوند. علاوه بر این، بار کل الکترون ها برابر با بار هسته است.

هسته اتم ها از پروتون های با بار مثبت (p) و نوترون ها (n) تشکیل شده است که باری ندارند. نام رایج نوترون ها و پروتون ها نوکلئون است. جرم پروتون و نوترون عملاً یکسان است.

الکترون ها (e -) بار منفی برابر با بار یک پروتون دارند. جرم e - تقریباً 0.05 درصد از جرم پروتون و نوترون است. بنابراین، کل جرم یک اتم در هسته آن متمرکز است.

عدد p در یک اتم، برابر با بار هسته، عدد ترتیبی (Z) نامیده می شود، زیرا اتم از نظر الکتریکی خنثی است، عدد e برابر با عدد p است.

عدد جرمی (A) یک اتم مجموع پروتون ها و نوترون های هسته است. بر این اساس، تعداد نوترون های یک اتم برابر است با اختلاف A و Z. (عدد جرمی اتم و شماره سریال) (N = A-Z).

17 35 کلر p = 17، N = 18، Z = 17. 17p +، 18n 0، 17e -.

نوکلئون ها

خواص شیمیایی اتم ها با ساختار الکترونیکی آنها (تعداد الکترون ها) که برابر با تعداد ترتیبی اتم ها (بار هسته ای) است تعیین می شود. در نتیجه، همه اتم‌های دارای بار هسته‌ای یکسان از نظر شیمیایی یکسان رفتار می‌کنند و به عنوان اتم‌های یک عنصر شیمیایی محاسبه می‌شوند.

یک عنصر شیمیایی مجموعه ای از اتم ها با بار هسته ای یکسان است. (110 عنصر شیمیایی).

اتم ها که بار هسته ای یکسانی دارند، می توانند از نظر تعداد جرمی متفاوت باشند که با تعداد متفاوتی از نوترون ها در هسته آنها مرتبط است.

به اتم هایی که Z یکسان اما اعداد جرمی متفاوت دارند ایزوتوپ می گویند.

17 35 Cl 17 37 Cl

ایزوتوپ های هیدروژن H:

نامگذاری: 1 1 N 1 2 D 1 3 T

نام: پروتیوم دوتریوم تریتیوم

ترکیب هسته: 1p 1p + 1n 1p + 2n

پروتیوم و دوتریوم پایدار هستند

تجزیه تریتیوم (رادیواکتیو) در بمب های هیدروژنی استفاده می شود.

واحد جرم اتمی شماره آووگادرو خال

جرم اتم ها و مولکول ها بسیار کوچک است (تقریباً 28-10 تا 24-10 گرم)، برای نمایش عملی این جرم ها، توصیه می شود واحد اندازه گیری خود را معرفی کنید که منجر به مقیاس مناسب و آشنا می شود.

از آنجایی که جرم یک اتم در هسته آن متشکل از پروتون ها و نوترون های تقریباً یکسان متمرکز است، منطقی است که جرم یک نوکلئون را به عنوان واحد جرم اتم ها در نظر بگیریم.

ما موافقت کردیم که یک دوازدهم ایزوتوپ کربن را که ساختار متقارن هسته دارد (6p + 6n) به عنوان یک واحد جرم از اتم ها و مولکول ها در نظر بگیریم. این واحد واحد جرم اتمی (amu) نامیده می شود که از نظر عددی برابر با جرم یک نوکلئون است. در این مقیاس، جرم اتم ها نزدیک به مقادیر صحیح هستند: He-4; ال-27; Ra-226 amu ……

بیایید جرم 1 amu را بر حسب گرم محاسبه کنیم.

1/12 (12 C) = = 1.66 * 10 -24 گرم / آمو

بیایید محاسبه کنیم که چه مقدار آمو در 1 گرم وجود دارد.

ن آ = 6.02 * -شماره آووگادرو

نسبت به دست آمده عدد آووگادرو نامیده می شود که نشان می دهد چند آمو در 1 گرم وجود دارد.

جرم های اتمی ارائه شده در جدول تناوبی بر حسب amu بیان می شود

جرم مولکولی جرم یک مولکول است که بر حسب آمو بیان می شود و به صورت مجموع جرم تمام اتم هایی که یک مولکول معین را تشکیل می دهند، یافت می شود.

m (1 مولکول H 2 SO 4) = 1 * 2 + 32 * 1 + 16 * 4 = 98 amu

برای انتقال از amu به 1 گرم، که عملاً در شیمی استفاده می شود، یک محاسبه نسبی از مقدار یک ماده معرفی شد و هر قسمت حاوی عدد N A واحدهای ساختاری (اتم ها، مولکول ها، یون ها، الکترون ها) است. در این حالت، جرم چنین قسمتی که 1 مول نامیده می شود، بر حسب گرم بیان می شود، از نظر عددی برابر با وزن اتمی یا مولکولی است که بر حسب amu بیان می شود.

بیایید جرم 1 مول H 2 SO 4 را پیدا کنیم:

M (1 مول H 2 SO 4) =

98 amu m * 1.66 ** 6.02 * =

همانطور که می بینید، جرم مولکولی و مولی از نظر عددی برابر هستند.

1 خال- مقدار ماده حاوی تعداد واحدهای ساختاری آووگادرو (اتم ها، مولکول ها، یون ها).

وزن مولکولی (M)- جرم 1 مول از یک ماده، بر حسب گرم بیان می شود.

مقدار ماده V (مول)؛ جرم ماده m (g)؛ جرم مولی M (g / mol) - محدود به نسبت: V =;

2H 2 O + O 2 2H 2 O

2 مول 1 مول

2. قوانین اساسی شیمی

قانون ثبات ترکیب یک ماده - یک ماده شیمیایی خالص، صرف نظر از روش تولید، همیشه دارای یک ترکیب کیفی و کمی ثابت است.

CH3 + 2O2 = CO2 + 2H2O

NaOH + HCl = NaCl + H2O

موادی با ترکیب ثابت دالتونیت نامیده می شوند. به عنوان یک استثنا، موادی با ترکیب ثابت شناخته می شوند - برتولیت ها (اکسیدها، کاربیدها، نیتریدها)

قانون بقای جرم (لومونوسوف) - جرم موادی که وارد واکنش شده اند همیشه برابر با جرم محصولات واکنش است. از این نتیجه می شود که اتم ها در طی واکنش ناپدید نمی شوند و تشکیل نمی شوند؛ آنها از یک ماده به ماده دیگر منتقل می شوند. انتخاب ضرایب در معادله واکنش شیمیایی بر این اساس است، تعداد اتم های هر عنصر در سمت چپ و راست معادله باید برابر باشد.

قانون معادل واکنش های شیمیاییمواد واکنش نشان می دهند و در مقادیری معادل معادل آن تشکیل می شوند (چه مقدار معادل یک ماده مصرف می شود، دقیقاً همان مقدار معادل مصرف می شود یا ماده دیگری تشکیل می شود).

معادل - مقدار ماده ای که در طی واکنش یک مول اتم (یون) H را اضافه، جایگزین و آزاد می کند. جرم معادل که بر حسب گرم بیان می شود، جرم معادل (E) نامیده می شود.

قوانین گاز

قانون دالتون - فشار کل یک مخلوط گاز برابر است با مجموع فشارهای جزئی همه اجزای مخلوط گاز.

قانون آووگادرو حجم مساوی گازهای مختلف در شرایط یکسان حاوی تعداد مساوی مولکول است.

نتیجه: یک مول از هر گاز در شرایط عادی (t = 0 درجه یا 273K و P = 1 اتمسفر یا 101255 پاسکال یا 760 میلی متر جیوه. ستون.) V = 22.4 لیتر می گیرد.

V که یک مول گاز را اشغال می کند، حجم مولی Vm نامیده می شود.

با دانستن حجم گاز (مخلوط گاز) و Vm در شرایط داده شده، محاسبه مقدار گاز (مخلوط گاز) = V / Vm آسان است.

معادله مندلیف-کلاپیرون - مقدار گاز را با شرایطی که در آن قرار دارد متصل می کند. pV = (m / M) * RT = * RT

هنگام استفاده از این معادله، تمام مقادیر فیزیکی باید در SI بیان شوند: فشار گاز p (پاسکال)، حجم V-گاز (لیتر)، m- جرم گاز (کیلوگرم)، M- جرم مولی (kg / mol)، T. - دما در مقیاس مطلق (K)، Nu مقدار گاز (mol)، R ثابت گاز = 8.31 J / (mol * K) است.

D چگالی نسبی یک گاز روی دیگری است، نسبت گاز M به گاز M که به عنوان استاندارد انتخاب شده است، نشان می دهد که چند بار یک گاز از گاز دیگر سنگین تر است D = M1 / ​​M2.

راههای بیان ترکیب مخلوطی از مواد.

کسر جرمی W - نسبت جرم ماده به جرم کل مخلوط W = ((m in-va) / (m محلول)) * 100٪

کسر مولی æ نسبت تعداد جزایر به تعداد کل تمام قرن ها است. در مخلوط

بیشتر عناصر شیمیایی موجود در طبیعت به صورت مخلوطی از ایزوتوپ های مختلف ارائه می شوند. با دانستن ترکیب ایزوتوپی یک عنصر شیمیایی که در کسرهای مولی بیان می شود، مقدار میانگین وزنی جرم اتمی این عنصر محاسبه می شود که به ISCE ترجمه می شود. A = Σ (æi * Ai) = æ1 * A1 + æ2 * A2 +… + æn * An، که در آن æi- کسر مولی ایزوتوپ i-ام است، Ai- جرم اتمی ایزوتوپ i-ام است.

کسر حجمی (φ) نسبت Vi به حجم کل مخلوط است. φi = Vi / VΣ

با دانستن ترکیب حجمی مخلوط گاز، Mav مخلوط گاز محاسبه می شود. Мср = Σ (φi * Mi) = φ1 * М1 + φ2 * М2 + ... + φn * Мn