Տվեք ատոմի սահմանումը: Աշխարհը գեղեցիկ է

Մեր աշխարհը հղի է բազմաթիվ գաղտնիքներով և չլուծված, քանի որ ֆիզիկական և քիմիական գործընթացներիսկապես զարմանալի. Սակայն գիտնականները մշտապես ձգտում էին հասկանալ նյութի էությունը, որից հյուսված է կյանքը տիեզերքում։ Այս հարցը մարդկությանը հաճախ է վաղուց գալիս։ Այս հոդվածը ձեզ կպատմի, թե ինչ է պարզ ատոմը, ինչ տարրական մասնիկներից է այն բաղկացած և ինչպես են գիտնականները հայտնաբերել ամենափոքր մասի գոյությունը։ քիմիական տարր.

Ինչ է ատոմը և ինչպես է այն հայտնաբերվել

Ատոմը քիմիական տարրի ամենափոքր մասն է։ Ատոմներ տարբեր տարրերտարբերվում են պրոտոնների և նեյտրոնների քանակով։

Հելիումի ատոմի և նրա միջուկի համեմատական ​​չափերը

Առաջինը, ով սկսեց լրջորեն մտածել այն մասին, թե ինչից են բաղկացած բոլոր առարկաները, հին հույներն էին: Ի դեպ, «ատոմ» բառը ծագել է հունարենիսկ թարգմանաբար նշանակում է «անբաժանելի»։ Հույները հավատում էին, որ վաղ թե ուշ կլինի այնպիսի մասնիկ, որը հնարավոր չէ բաժանել: Բայց նրանց պատճառաբանությունն ավելի շատ ենթադրական էր, քան գիտական, ուստի չի կարելի ասել, որ այս հին ժողովուրդն առաջինն էր, ով մեծ բացահայտումներ արեց փոքր մասնիկների գոյության մասին:

Դիտարկենք ամենավաղ պատկերացումներն այն մասին, թե ինչ է ատոմը:

Հին հույն փիլիսոփա Դեմոկրիտենթադրվում է, որ ցանկացած նյութի հիմնական պարամետրերն են ձևն ու զանգվածը, և որ ցանկացած նյութ բաղկացած է փոքր մասնիկներից։ Դեմոկրիտը կրակով օրինակ բերեց՝ եթե այն այրվում է, ապա այն մասնիկները, որոնցից կազմված է, սուր են։ Մյուս կողմից, ջուրը հարթ է, քանի որ ընդունակ է հոսել։ Իսկ պինդ առարկաների մասնիկների վիճակը, նրա կարծիքով, կոպիտ է, քանի որ նրանք կարողանում են ամբողջությամբ կպչել միմյանց։ Դեմոկրիտը նույնպես համոզված էր, որ մարդու հոգին բաղկացած է ատոմներից։

Հետաքրքիր փաստ. եթե մինչև 19-րդ դարը միայն փիլիսոփաներին էր վերաբերում ատոմի հարցը, ապա. Ջոն Դալթոնդարձավ առաջին փորձարարը, ով ուսումնասիրեց փոքր մասնիկները: Փորձերի ընթացքում նա պարզել է, որ ատոմներն ունեն տարբեր զանգվածներ, ինչպես նաև տարբեր հատկություններ։ Ի դեպ, կոնկրետ նյութերի մոլեկուլներում ատոմների դասավորությունն ուսումնասիրելը շատ ավելի հետաքրքիր է, եթե դիտարկենք փորձերի ժամանակ տեղի ունեցող քիմիական ռեակցիաները։ Թեև Դալթոնի աշխատությունները չեն բացատրել, թե ինչ է ատոմը որպես ամբողջություն, այն ուղղորդում է որոշ այլ գիտնականների համար:

Ատոմներ և մոլեկուլներ, որոնք պատկերված են Ջոն Դալթոնի կողմից (1808 թ.)

1904 թ Ջոն Թոմսոնենթադրություն առաջ քաշեց ատոմի մոդելի մասին. գիտնականը կարծում էր, որ ատոմը բաղկացած է դրական լիցքավորված նյութից, որի ներսում գտնվում են բացասական լիցքավորված մարմիններ։ Ենթադրման խնդիրն այն է, որ Թոմփսոնը փորձել է օգտագործել իր մոդելը՝ տարրերի սպեկտրային գծերը դիտելու համար, սակայն նրա փորձերը այնքան էլ հաջող չեն եղել։

Միաժամանակ ճապոնացի ֆիզիկոս Հատարո ՆագաոկաՆա խոստովանեց, որ ատոմը նման է Սատուրն մոլորակին. ենթադրաբար բաղկացած է դրական լիցքով միջուկից և դրա շուրջ պտտվող էլեկտրոններից: Բայց ատոմի նրա մոդելը լիովին ճիշտ չէր։

1911-ին գիտնական Ռադերֆորդայլ ենթադրություն առաջ քաշեց ատոմի կառուցվածքի վերաբերյալ։ Նրա վարկածների արդյունքը դարձավ ցնցող ժամանակակից գիտմեծապես ապավինել այս ֆիզիկոսի հայտնագործությանը:

1913 թվականին Նիլս Բորառաջ քաշեց ատոմի կառուցվածքի կիսադասական տեսություն՝ հիմնված Ռադերֆորդի աշխատությունների վրա։

Ռադերֆորդի ատոմի մոդելի ստեղծում

Եկեք նայենք այս մոդելին, քանի որ այն մանրամասնում է ատոմի որոշ հատկություններ: Ինչպես արդեն նշվեց, Էռնեստ Ռադերֆորդը՝ միջուկային ֆիզիկայի «հայրը», սկսեց աշխատել ատոմի մոդելի վրա 1911 թվականին։ Ֆիզիկոսը սկսեց ցանկալի արդյունք ստանալ, երբ սկսեց հերքել Թոմսոնի ատոմի մոդելը։ Գիտնականին օգնել է Ալֆա մասնիկների ցրման վերաբերյալ Գայգերի և Մարսդենի փորձը։ Գիտնականը ենթադրել է, որ ատոմն ունի շատ փոքր դրական լիցքավորված միջուկ։ Այս փաստարկները օգնեցին ատոմի մոդելի ստեղծմանը, որը նման է արեգակնային համակարգին, ինչի պատճառով էլ նրան տրվեց անվանումը. «Ատոմի մոլորակային մոդել».

Ատոմի մոլորակային մոդել՝ միջուկ (կարմիր) և էլեկտրոններ (կանաչ)

Ատոմի կենտրոնում գտնվում է միջուկը, որը պարունակում է ատոմի գրեթե ողջ զանգվածը և ունի դրական լիցք։ Միջուկը կազմված է պրոտոններից և նեյտրոններից։ Պրոտոնները դրական լիցքով տարրական մասնիկներ են, իսկ նեյտրոնները տարրական մասնիկներ են, որոնք լիցք չունեն։ Միջուկի շուրջը մոլորակների նման Արեգակնային համակարգ, էլեկտրոնները պտտվում են։

Խմբագրական արձագանք

1913 թվականին դանի ֆիզիկոս Նիլս Բորառաջարկել է ատոմի կառուցվածքի իր տեսությունը։ Նա հիմք է ընդունել ատոմի մոլորակային մոդելը, որը մշակել է ֆիզիկոս Ռադերֆորդը։ Դրանում ատոմը նմանեցվել է մակրոկոսմի առարկաների՝ մոլորակային համակարգի, որտեղ մոլորակները շարժվում են մեծ աստղի շուրջ ուղեծրերով: Նմանապես, ատոմի մոլորակային մոդելում էլեկտրոնները շարժվում են կենտրոնում գտնվող ծանր միջուկի շուրջ:

Բորը քվանտացման գաղափարը ներմուծեց ատոմի տեսության մեջ: Ըստ դրա՝ էլեկտրոնները կարող են շարժվել միայն որոշակի էներգիայի մակարդակներին համապատասխան ֆիքսված ուղեծրերով։ Հենց Բորի մոդելն էլ հիմք դարձավ ատոմի ժամանակակից քվանտային մեխանիկական մոդելի ստեղծման համար։ Այս մոդելում դրական լիցքավորված պրոտոններից և նեյտրոնների լիցք չունեցող ատոմի միջուկը նույնպես շրջապատված է բացասական լիցքավորված էլեկտրոններով։ Այնուամենայնիվ, ըստ քվանտային մեխանիկայի, անհնար է որոշել էլեկտրոնի շարժման որևէ ճշգրիտ հետագիծ կամ ուղեծիր. կա միայն մի շրջան, որտեղ կան մոտ էներգիայի մակարդակ ունեցող էլեկտրոններ:

Ի՞նչ կա ատոմի ներսում:

Ատոմները կազմված են էլեկտրոններից, պրոտոններից և նեյտրոններից։ Նեյտրոնները հայտնաբերվեցին այն բանից հետո, երբ ֆիզիկոսները մշակեցին ատոմի մոլորակային մոդելը: Միայն 1932 թվականին, մի շարք փորձարկումներ կատարելով, Ջեյմս Չեդվիկը հայտնաբերեց մասնիկներ, որոնք լիցք չունեն։ Լիցքի բացակայությունը հաստատվում էր նրանով, որ այդ մասնիկները ոչ մի կերպ չէին արձագանքում էլեկտրամագնիսական դաշտին։

Ատոմի հենց միջուկը ձևավորվում է ծանր մասնիկներից՝ պրոտոններից և նեյտրոններից. այս մասնիկներից յուրաքանչյուրը գրեթե երկու հազար անգամ ավելի ծանր է, քան էլեկտրոնը: Պրոտոններն ու նեյտրոնները նույնպես չափերով նման են, բայց պրոտոններն ունեն դրական լիցք, իսկ նեյտրոններն ընդհանրապես լիցք չունեն։

Իր հերթին, պրոտոնները և նեյտրոնները կազմված են տարրական մասնիկներից, որոնք կոչվում են քվարկներ։ Ժամանակակից ֆիզիկայում քվարկները նյութի ամենափոքր, ամենահիմնական մասնիկն են։

Բուն ատոմի չափերը մի քանի անգամ ավելի մեծ են, քան միջուկի չափերը։ Եթե ​​ատոմը մեծանում է ֆուտբոլի դաշտի չափով, ապա նրա միջուկի չափը կարող է համեմատվել նման դաշտի կենտրոնում գտնվող թենիսի գնդակի հետ։

Բնության մեջ կան բազմաթիվ ատոմներ, որոնք տարբերվում են չափերով, զանգվածով և այլ բնութագրերով։ Մի տեսակի ատոմների հավաքածուն կոչվում է քիմիական տարր: Մինչ օրս հայտնի է ավելի քան հարյուր քիմիական տարր։ Նրանց ատոմները տարբերվում են չափերով, զանգվածով և կառուցվածքով։

Էլեկտրոններ ատոմի ներսում

Բացասական լիցքավորված էլեկտրոնները շարժվում են ատոմի միջուկի շուրջ՝ ձևավորելով մի տեսակ ամպ։ Զանգվածային միջուկը ձգում է էլեկտրոններ, բայց հենց էլեկտրոնների էներգիան թույլ է տալիս նրանց «փախչել» միջուկից ավելի հեռու: Այսպիսով, որքան մեծ է էլեկտրոնի էներգիան, այնքան այն հեռու է միջուկից։

Էլեկտրոնի էներգիայի արժեքը չի կարող կամայական լինել, այն համապատասխանում է ատոմում էներգիայի մակարդակների հստակ սահմանված շարքին: Այսինքն՝ էլեկտրոնի էներգիան կտրուկ փոխվում է մի մակարդակից մյուսը։ Համապատասխանաբար, էլեկտրոնը կարող է շարժվել միայն էներգիայի որոշակի մակարդակին համապատասխանող սահմանափակ էլեկտրոնային թաղանթում. սա է Բորի պոստուլատների իմաստը:

Ավելի շատ էներգիա ստանալով՝ էլեկտրոնը «ցատկում» է միջուկից ավելի բարձր շերտ՝ կորցնելով էներգիան, ընդհակառակը, դեպի ստորին շերտ։ Այսպիսով, միջուկի շուրջ էլեկտրոնների ամպը դասավորված է մի քանի «կտրված» շերտերի տեսքով։

Ատոմի մասին պատկերացումների պատմություն

Հենց «ատոմ» բառը գալիս է հունարեն «անբաժանելի» բառից և վերադառնում է հին հույն փիլիսոփաների գաղափարներին նյութի ամենափոքր անբաժանելի մասի մասին: Միջնադարում քիմիկոսները համոզվեցին, որ որոշ նյութեր չեն կարող հետագայում բաժանվել իրենց բաղկացուցիչ տարրերի։ Նյութի այդպիսի ամենափոքր մասնիկները կոչվում են ատոմներ: 1860 թվականին Գերմանիայում քիմիկոսների միջազգային կոնգրեսում այս սահմանումը պաշտոնապես ամրագրվեց համաշխարհային գիտության մեջ։

19-րդ դարի վերջին և 20-րդ դարի սկզբին ֆիզիկոսները հայտնաբերեցին ենթաատոմային մասնիկներ և պարզ դարձավ, որ ատոմն իրականում անբաժանելի չէ: մասին տեսություններ ներքին կառուցվածքըատոմ, որոնցից առաջիններից էր Թոմսոնի մոդելը կամ «չամիչի պուդինգի» մոդելը։ Ըստ այս մոդելի, փոքր էլեկտրոնները գտնվում էին զանգվածային, դրական լիցքավորված մարմնի ներսում, ինչպես չամիչը պուդինգի մեջ: Այնուամենայնիվ, քիմիկոս Ռադերֆորդի գործնական փորձերը հերքեցին այս մոդելը և հանգեցրին նրան ատոմի մոլորակային մոդելի ստեղծմանը:

Բորի կողմից մոլորակային մոդելի մշակումը, 1932 թվականին նեյտրոնների հայտնաբերման հետ մեկտեղ, հիմք հանդիսացան ատոմի կառուցվածքի ժամանակակից տեսության համար։ Ատոմի մասին գիտելիքների զարգացման հաջորդ փուլերն արդեն կապված են տարրական մասնիկների՝ քվարկների, լեպտոնների, նեյտրինների, ֆոտոնների, բոզոնների և այլ ֆիզիկայի հետ։

Վերցրեք ցանկացած առարկա, լավ, գոնե մի գդալ: Դրեք այն, հանգիստ պառկում է, չի շարժվում: Հպում - սառը ստացիոնար մետաղ:

Բայց իրականում գդալը, ինչպես մեզ շրջապատող ամեն ինչ, բաղկացած է մանր մասնիկներից՝ ատոմներից, որոնց միջև կան մեծ բացեր։ Մասնիկներն անընդհատ ճոճվում են, թրթռում։

Ինչու՞ է գդալը պինդ, եթե դրա ատոմներն ազատ տեղակայված են և անընդհատ շարժվում են: Բանն այն է, որ նրանք հատուկ ուժերասես ամուր կպած իրար. Իսկ դրանց միջև եղած միջակայքերը, թեև շատ ավելի մեծ են, քան իրենք ատոմները, այնուամենայնիվ, աննշան են, և մենք չենք կարող դրանք նկատել։

Ատոմները տարբեր են՝ բնության մեջ կա 92 տեսակի ատոմ։ Այն ամենը, ինչ կա աշխարհում, կառուցված է նրանցից, ինչպես 32 տառերից՝ ռուսաց լեզվի բոլոր բառերը։ Գիտնականներն իրենց ատոմներում արհեստականորեն ստեղծել են ևս 12 տեսակի ատոմներ։

Մարդիկ վաղուց էին կռահել ատոմների գոյության մասին։ Ավելի քան երկու հազար տարի առաջ ք Հին Հունաստանայնտեղ ապրում էր մեծ գիտնական Դեմոկրիտը, ով հավատում էր, որ ամբողջ աշխարհը բաղկացած է ամենափոքր մասնիկներից: Նա նրանց անվանել է «ատոմոս», որը հունարեն նշանակում է «անբաժանելի»։

Գիտնականներից երկար ժամանակ պահանջվեց ապացուցելու համար, որ ատոմներն իսկապես գոյություն ունեն: Դա տեղի ունեցավ անցյալ դարի վերջին։ Եվ հետո պարզվեց, որ հենց նրանց անունը սխալ էր։ Նրանք անբաժանելի չեն. ատոմը բաղկացած է նույնիսկ ավելի փոքր մասնիկներից։ Գիտնականները դրանք անվանում են տարրական մասնիկներ։

Ահա մի նկարիչ, ով նկարել է ատոմ. Մեջտեղում այն ​​միջուկն է, որի շուրջը, ինչպես Արեգակի շուրջ մոլորակները, շարժվում են փոքրիկ գնդիկներ. Միջուկը նույնպես ամուր չէ։ Այն բաղկացած է միջուկային մասնիկներից՝ պրոտոններից և նեյտրոններից։

Սա մտածվեց բոլորովին վերջերս։ Բայց հետո պարզ դարձավ, որ ատոմային մասնիկները գնդակների նման չեն։ Պարզվել է, որ ատոմը դասավորված է հատուկ ձևով։ Եթե ​​փորձենք պատկերացնել, թե ինչ տեսք ունեն մասնիկները, ապա կարող ենք ասել, որ էլեկտրոնը նման է ամպի։ Նման ամպերը միջուկը շրջապատում են շերտերով։ Իսկ միջուկային մասնիկները նույնպես մի տեսակ ամպեր են։

Ունենալ տարբեր սորտերատոմներ տարբեր թվով էլեկտրոններ, պրոտոններ, նեյտրոններ: Սրանից են կախված ատոմների հատկությունները։

Ատոմը հեշտ է պառակտվել։ Էլեկտրոնները հեշտությամբ անջատվում են միջուկներից և անկախ կյանք են վարում։ Օրինակ, էլեկտրական հոսանքը մետաղալարում նման անկախ էլեկտրոնների շարժումն է:

Բայց միջուկը չափազանց դիմացկուն է: Նրանում գտնվող պրոտոններն ու նեյտրոնները սերտորեն կապված են հատուկ ուժերի կողմից։ Հետեւաբար, շատ դժվար է կոտրել միջուկը։ Բայց մարդիկ սովորեցին դա անել և ստացան: Մենք սովորեցինք, թե ինչպես փոխել միջուկի մասնիկների քանակը և այդպիսով մի ատոմը վերածել մյուսների և նույնիսկ ստեղծել նոր ատոմներ:

Ատոմն ուսումնասիրելը դժվար է. գիտնականները պահանջում են արտասովոր հնարամտություն և հնարամտություն: Ի վերջո, նույնիսկ դրա չափը դժվար է պատկերացնել. աչքի համար անտեսանելի միկրոբի մեջ կան միլիարդավոր ատոմներ, ավելի շատ, քան մարդիկ Երկրի վրա: Եվ այնուամենայնիվ գիտնականները հասան իրենց նպատակին, նրանք կարողացան չափել, համեմատել բոլոր ատոմների և մասնիկների կշիռները, որոնք կազմում են ատոմը, պարզեցին, որ պրոտոնը կամ նեյտրոնը գրեթե երկու հազար անգամ ավելի զանգված է, քան էլեկտրոնը, հայտնաբերվել և շարունակում են հայտնաբերել: շատ այլ ատոմային գաղտնիքներ:

Ատոմի կազմը.

Ատոմը բաղկացած է ատոմային միջուկև էլեկտրոնային պատյան.

Ատոմի միջուկը բաղկացած է պրոտոններից ( p +) և նեյտրոններ ( n 0): Ջրածնի ատոմների մեծ մասն ունի մեկ պրոտոնի միջուկ:

Պրոտոնների թիվը Ն(p +) հավասար է միջուկային լիցքին ( Զ) և տարրի հերթական համարը տարրերի բնական շարքում (և տարրերի պարբերական համակարգում):

Ն(էջ +) = Զ

Նեյտրոնների քանակի գումարը Ն(n 0), որը նշվում է պարզապես տառով Նև պրոտոնների քանակը Զկանչեց զանգվածային թիվև նշվում է տառով Ա.

Ա = Զ + Ն

Ատոմի էլեկտրոնային թաղանթը բաղկացած է միջուկի շուրջ շարժվող էլեկտրոններից ( ե -).

Էլեկտրոնների թիվը Ն(ե-) չեզոք ատոմի էլեկտրոնային թաղանթում հավասար է պրոտոնների թվին Զիր հիմքում:

Պրոտոնի զանգվածը մոտավորապես հավասար է նեյտրոնի զանգվածին և 1840 անգամ մեծ է էլեկտրոնի զանգվածից, ուստի ատոմի զանգվածը գործնականում հավասար է միջուկի զանգվածին։

Ատոմի ձևը գնդաձև է։ Միջուկի շառավիղը մոտ 100000 անգամ փոքր է ատոմի շառավղից։

Քիմիական տարր- ատոմների տեսակը (ատոմների մի շարք) միջուկի նույն լիցքով (միջուկում նույն քանակությամբ պրոտոններով):

Իզոտոպ- միջուկում միևնույն թվով նեյտրոններով մեկ տարրի ատոմների մի շարք (կամ միջուկում նույն թվով պրոտոններով և նույն թվով նեյտրոններով ատոմների տեսակը):

Տարբեր իզոտոպներ միմյանցից տարբերվում են իրենց ատոմների միջուկներում նեյտրոնների քանակով։

Մեկ ատոմի կամ իզոտոպի նշանակումը (E-ն տարրի խորհրդանիշն է), օրինակ.

Ատոմի էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքը

Ատոմային ուղեծր- ատոմում էլեկտրոնի վիճակը. Ուղեծրային խորհրդանիշ -. Էլեկտրոնային ամպը համապատասխանում է յուրաքանչյուր ուղեծրի:

Իրական ատոմների ուղեծրերը գետնի (չգրգռված) վիճակում չորս տեսակի են. ս, էջ, դև զ.

Էլեկտրոնային ամպ- տարածության մի մասը, որտեղ էլեկտրոնը կարող է հայտնաբերվել 90 (կամ ավելի) տոկոս հավանականությամբ:

ՆշումԵրբեմն «ատոմային ուղեծր» և «էլեկտրոնային ամպ» հասկացությունները չեն տարբերվում՝ երկուսն էլ անվանելով «ատոմային ուղեծիր»։

Ատոմի էլեկտրոնային թաղանթը շերտավորված է։ Էլեկտրոնային շերտձևավորվել են նույն չափի էլեկտրոնային ամպերով: Մեկ շերտի օրբիտալներ էլեկտրոնային («էներգետիկ») մակարդակ, նրանց էներգիաները նույնն են ջրածնի ատոմի համար, բայց տարբեր են մյուս ատոմների համար։

Նույն մակարդակի նման ուղեծրերը խմբավորված են էլեկտրոնային (էներգիա)ենթամակարդակներ.
ս- ենթամակարդակ (բաղկացած է մեկից ս- ուղեծրային), խորհրդանիշ - .
էջ- ենթամակարդակ (բաղկացած է երեքից էջ
դ- ենթամակարդակ (բաղկացած է հինգից դ- ուղեծրեր), խորհրդանիշ -.
զ-ենթամակարդակ (բաղկացած է յոթից զ- ուղեծրեր), խորհրդանիշ -.

Մեկ ենթամակարդակի ուղեծրերի էներգիաները նույնն են։

Ենթամակարդակները նշանակելիս ենթամակարդակի խորհրդանիշին ավելացվում է շերտի թիվը (էլեկտրոնային շերտ), օրինակ՝ 2. ս, 3էջ, 5դնշանակում է ս- երկրորդ մակարդակի ենթամակարդակ, էջ- երրորդ մակարդակի ենթամակարդակ, դ- հինգերորդ մակարդակի ենթամակարդակ:

Մեկ մակարդակում ենթամակարդակների ընդհանուր թիվը հավասար է մակարդակի թվին n... Մեկ մակարդակի ուղեծրերի ընդհանուր թիվը կազմում է n 2. Ըստ այդմ, ընդհանուր թիվըամպերը մեկ շերտով նույնպես n 2 .

Նշանակումներ՝ - ազատ ուղեծիր (առանց էլեկտրոնների), - ուղեծիր՝ չզույգված էլեկտրոնով, - ուղեծիր՝ էլեկտրոնային զույգով (երկու էլեկտրոններով):

Ատոմի ուղեծրերը էլեկտրոններով լցնելու կարգը որոշվում է բնության երեք օրենքներով (ձևակերպումները տրվում են պարզեցված ձևով).

1. Նվազագույն էներգիայի սկզբունքը - էլեկտրոնները լրացնում են ուղեծրերը ուղեծրերի էներգիայի ավելացման կարգով:

2. Պաուլիի սկզբունքը՝ մեկ ուղեծրում չի կարող լինել երկու էլեկտրոնից ավելի։

3. Հունդի կանոն - ենթամակարդակի շրջանակներում էլեկտրոնները նախ լրացնում են ազատ ուղեծրերը (մեկ առ մեկ), և միայն դրանից հետո ձևավորում են էլեկտրոնային զույգեր:

Էլեկտրոնների ընդհանուր թիվը էլեկտրոնային մակարդակում (կամ էլեկտրոնային շերտում) 2 է n 2 .

Ենթամակարդակների բաշխումն ըստ էներգիայի արտահայտվում է հետևյալ կերպ (էներգիայի աճի կարգով).

1ս, 2ս, 2էջ, 3ս, 3էջ, 4ս, 3դ, 4էջ, 5ս, 4դ, 5էջ, 6ս, 4զ, 5դ, 6էջ, 7ս, 5զ, 6դ, 7էջ ...

Այս հաջորդականությունը հստակ արտահայտված է էներգետիկ դիագրամում.

Ատոմի էլեկտրոնների բաշխումը մակարդակների, ենթամակարդակների և ուղեծրերի վրա (ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա) կարելի է պատկերել էլեկտրոնային բանաձևի, էներգիայի դիագրամի կամ, պարզապես, էլեկտրոնային շերտերի դիագրամի տեսքով (« էլեկտրոնային միացում»):

Ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքի օրինակներ.

Վալենտային էլեկտրոններ- ատոմի էլեկտրոնները, որոնք կարող են մասնակցել քիմիական կապերի առաջացմանը. Ցանկացած ատոմի համար սրանք բոլորը արտաքին էլեկտրոններ են՝ գումարած այն նախածավալ էլեկտրոնները, որոնց էներգիան ավելի մեծ է, քան արտաքինինը: Օրինակ՝ Ca ատոմն ունի արտաքին էլեկտրոններ՝ 4 ս 2, դրանք նաև վալենտ են. Fe-ի ատոմն ունի արտաքին էլեկտրոններ՝ 4 ս 2, բայց ունի 3 դ 6, հետևաբար երկաթի ատոմն ունի 8 վալենտային էլեկտրոն։ Կալցիումի ատոմի վալենտային էլեկտրոնային բանաձևը 4 է ս 2, իսկ երկաթի ատոմը՝ 4 ս 2 3դ 6 .

Դ.Ի.Մենդելեևի քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակ
(քիմիական տարրերի բնական համակարգ)

Քիմիական տարրերի պարբերական օրենքը(ժամանակակից ձևակերպում). Քիմիական տարրերի, ինչպես նաև նրանց կողմից ձևավորված պարզ և բարդ նյութերի հատկությունները պարբերաբար կախված են ատոմային միջուկներից ստացվող լիցքի արժեքից:

Պարբերական համակարգ- պարբերական օրենքի գրաֆիկական արտահայտություն.

Քիմիական տարրերի բնական տեսականի- քիմիական տարրերի շարք, որոնք դասավորված են ըստ իրենց ատոմների միջուկներում պրոտոնների աճող թվի, կամ, որը նույնն է, ըստ այդ ատոմների միջուկների ավելացող լիցքերի։ Այս շարքի տարրի հերթական համարը թվին հավասարպրոտոններ այս տարրի ցանկացած ատոմի միջուկում:

Քիմիական տարրերի աղյուսակը կառուցված է քիմիական տարրերի բնական շարքը «կտրելով»: ժամանակաշրջաններ(աղյուսակի հորիզոնական տողեր) և ատոմների նմանատիպ էլեկտրոնային կառուցվածք ունեցող տարրերի խմբավորումներ (աղյուսակի ուղղահայաց սյունակներ):

Կախված տարրերը խմբերի մեջ միավորելու մեթոդից, աղյուսակը կարող է լինել երկար ժամանակաշրջան(միևնույն թվով և տիպի վալենտային էլեկտրոններով տարրերը հավաքվում են խմբերով) և կարճ ժամանակահատված(նույն թվով վալենտային էլեկտրոններով տարրերը հավաքվում են խմբերով):

Կարճ ժամանակաշրջանի աղյուսակի խմբերը բաժանվում են ենթախմբերի. Գլխավոր հիմնականև գրավի առարկա) որոնք համապատասխանում են երկարաժամկետ աղյուսակի խմբերին:

Միևնույն ժամանակաշրջանի տարրերի բոլոր ատոմները նույն թիվըէլեկտրոնային շերտերը հավասար են ժամանակաշրջանի թվին:

Տարրերի քանակը ժամանակաշրջաններում՝ 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32։ Ութերորդ շրջանի տարրերի մեծ մասը ստացվում է արհեստականորեն, այս շրջանի վերջին տարրերը դեռ չեն սինթեզվել։ Բոլոր ժամանակաշրջանները, բացառությամբ առաջինի, սկսվում են ալկալիական մետաղ ձևավորող տարրով (Li, Na, K և այլն), և ավարտվում են ազնիվ գազ ձևավորող տարրով (He, Ne, Ar, Kr և այլն): ):

Կարճ ժամանակաշրջանի աղյուսակում կան ութ խումբ, որոնցից յուրաքանչյուրը բաժանված է երկու ենթախմբի (հիմնական և երկրորդական), երկարաժամկետ աղյուսակում կան տասնվեց խմբեր, որոնք համարակալված են հռոմեական թվերով A կամ B տառերով. օրինակ՝ IA, IIIB, VIA, VIIB: Երկարաժամկետ աղյուսակի IA խումբը համապատասխանում է կարճ ժամանակահատվածի աղյուսակի առաջին խմբի հիմնական ենթախմբին. VIIB խումբ - յոթերորդ խմբի կողմնակի ենթախումբ. մնացածը նման են:

Քիմիական տարրերի բնութագրերը բնականաբար փոխվում են խմբերով և ժամանակաշրջաններով:

Ժամանակահատվածներում (սերիական համարի աճով)

• միջուկի լիցքը մեծանում է,
• արտաքին էլեկտրոնների թիվը մեծանում է,
• ատոմների շառավիղը նվազում է,
• մեծանում է միջուկի հետ էլեկտրոնների կապի ուժը (իոնացման էներգիա),
• էլեկտրաբացասականությունը մեծանում է,
• ուժեղացված են պարզ նյութերի օքսիդացնող հատկությունները («ոչ մետաղականություն»),
• պարզ նյութերի («մետաղականություն») նվազեցնող հատկությունները թուլանում են,
• թուլացնում է հիդրօքսիդների և համապատասխան օքսիդների հիմնական բնույթը,
• մեծանում է հիդրօքսիդների և համապատասխան օքսիդների թթվային բնույթը։

Խմբերում (աճող սերիական համարով)

• միջուկի լիցքը մեծանում է,
• ատոմների շառավիղը մեծանում է (միայն A-խմբերում),
• էլեկտրոնների կապի ուժը միջուկի հետ նվազում է (իոնացման էներգիա, միայն A-խմբերում),
• նվազեցնում է էլեկտրաբացասականությունը (միայն A-խմբերում),
• պարզ նյութերի օքսիդացնող հատկությունները թուլանում են («ոչ մետաղական», միայն A-խմբերում),
• ուժեղացված են պարզ նյութերի վերականգնող հատկությունները («մետաղականություն», միայն A-խմբերում),
• հիդրօքսիդների և համապատասխան օքսիդների հիմնական բնութագիրը մեծանում է (միայն A-խմբերում),
• թուլանում է հիդրօքսիդների և համապատասխան օքսիդների թթվային բնույթը (միայն A-խմբերում),
• ջրածնի միացությունների կայունությունը նվազում է (նրանց վերականգնողական ակտիվությունը մեծանում է, միայն A-խմբերում):

Առաջադրանքներ և թեստեր «Թեմա 9» թեմայով: Ատոմի կառուցվածքը. Դ.Ի. Մենդելեևի պարբերական օրենքը և քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակը (PSKhE) «.

• Պարբերական օրենք - Պարբերական օրենքը և ատոմների կառուցվածքը 8-9 դասարան
  Դուք պետք է իմանաք՝ ուղեծրերը էլեկտրոններով լցնելու օրենքները (նվազագույն էներգիայի սկզբունք, Պաուլիի սկզբունք, Հունդի կանոն), տարրերի պարբերական համակարգի կառուցվածքը։

  Դուք պետք է կարողանաք՝ որոշել ատոմի բաղադրությունը տարրի դիրքով պարբերական համակարգում և, ընդհակառակը, գտնել տարր պարբերական համակարգում՝ իմանալով դրա բաղադրությունը. պատկերել կառուցվածքի դիագրամը, ատոմի, իոնի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան և, ընդհակառակը, որոշել քիմիական տարրի դիրքը PSCE-ում ըստ դիագրամի և էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիայի. բնութագրել տարրը և նրա կողմից ձևավորված նյութերը՝ ըստ PSCE-ում ունեցած դիրքի. որոշել ատոմների շառավիղի փոփոխությունները, քիմիական տարրերի հատկությունները և նրանց կողմից ձևավորված նյութերը մեկ ժամանակահատվածում և պարբերական համակարգի մեկ հիմնական ենթախմբի ընթացքում.

  Օրինակ 1.Որոշեք ուղեծրերի թիվը երրորդ էլեկտրոնային մակարդակում: Որո՞նք են այս ուղեծրերը:
  Օրբիտալների քանակը որոշելու համար մենք օգտագործում ենք բանաձևը Նուղեծրեր = n 2, որտեղ n- մակարդակի համարը. Նուղեծրեր = 3 2 = 9. Մեկ 3 ս-, երեք 3 էջ- և հինգը 3 դ- ուղեծրեր.

  Օրինակ 2.Որոշեք, թե որ տարրի ատոմն ունի էլեկտրոնային բանաձև 1 ս 2 2ս 2 2էջ 6 3ս 2 3էջ 1 .
  Որոշելու համար, թե որ տարրն է դա, անհրաժեշտ է պարզել նրա հերթական համարը, որը հավասար է ատոմի էլեկտրոնների ընդհանուր թվին։ Այս դեպքում՝ 2 + 2 + 6 + 2 + 1 = 13. Սա ալյումին է:

  Համոզվելով, որ այն ամենը, ինչ ձեզ հարկավոր է, սովորել է, անցեք առաջադրանքներին։ Մաղթում ենք Ձեզ ամենայն հաջողություն։

  
  Առաջարկվող ընթերցում.
  • Օ.Ս.Գաբրիելյան և ուրիշներ.Քիմիա 11 դաս. Մ., Բուստարդ, 2002;
  • G.E.Rudzitis, F.G.Feldman. Քիմիա 11 cl. Մ., Կրթություն, 2001:

Քիմիան գիտություն է նյութերի և դրանց փոխակերպումների մասին։

Նյութերը քիմիապես մաքուր նյութեր են

Քիմիապես մաքուր նյութը մոլեկուլների ամբողջությունն է, որոնք ունեն նույն որակական և քանակական կազմը և նույն կառուցվածքը:

CH 3 -O-CH 3 -

CH 3 -CH 2 -OH

Մոլեկուլ - նյութի ամենափոքր մասնիկները, որոնք ունեն նրա բոլոր քիմիական հատկությունները. մոլեկուլը կազմված է ատոմներից։

Ատոմը քիմիապես անբաժանելի մասնիկ է, որից առաջանում են մոլեկուլներ։ (ազնիվ գազերի համար մոլեկուլը և ատոմը նույնն են, He, Ar)

Ատոմը էլեկտրականորեն չեզոք մասնիկ է, որը բաղկացած է դրական լիցքավորված միջուկից, որի շուրջ բացասաբար լիցքավորված էլեկտրոնները բաշխվում են ըստ իրենց խիստ սահմանված օրենքների։ Ընդ որում, էլեկտրոնների ընդհանուր լիցքը հավասար է միջուկի լիցքին։

Ատոմների միջուկը բաղկացած է դրական լիցքավորված պրոտոններից (p) և նեյտրոններից (n), որոնք լիցք չունեն։ Նեյտրոնների և պրոտոնների ընդհանուր անվանումն է նուկլեոններ։ Պրոտոնների և նեյտրոնների զանգվածը գործնականում նույնն է։

Էլեկտրոնները (e -) կրում են բացասական լիցք, որը հավասար է պրոտոնի լիցքին: Զանգվածը e - պրոտոնի և նեյտրոնի զանգվածի մոտավորապես 0,05%-ն է։ Այսպիսով, ատոմի ամբողջ զանգվածը կենտրոնացած է նրա միջուկում։

Ատոմում p թիվը, որը հավասար է միջուկային լիցքին, կոչվում է հերթական թիվ (Z), քանի որ ատոմը էլեկտրականորեն չեզոք է, e թիվը հավասար է p թվին։

Ատոմի զանգվածային թիվը (A) միջուկի պրոտոնների և նեյտրոնների գումարն է։ Համապատասխանաբար, ատոմում նեյտրոնների թիվը հավասար է A-ի և Z-ի տարբերությանը (ատոմի զանգվածային թիվը և սերիական համարը) (N = A-Z):

17 35 Cl p = 17, N = 18, Z = 17: 17p +, 18n 0, 17e -.

Նուկլոններ

Ատոմների քիմիական հատկությունները որոշվում են դրանց էլեկտրոնային կառուցվածքով (էլեկտրոնների քանակով), որը հավասար է ատոմների հերթական թվին (միջուկային լիցք)։ Հետևաբար, նույն միջուկային լիցք ունեցող բոլոր ատոմները քիմիապես նույնն են վարվում և հաշվարկվում են որպես նույն քիմիական տարրի ատոմներ։

Քիմիական տարրը նույն միջուկային լիցքով ատոմների հավաքածու է։ (110 քիմիական տարր):

Միևնույն միջուկային լիցք ունեցող ատոմները կարող են տարբերվել զանգվածային թվով, ինչը կապված է նրանց միջուկներում նեյտրոնների տարբեր քանակի հետ։

Այն ատոմները, որոնք ունեն նույն Z, բայց զանգվածային թվերը տարբեր են, կոչվում են իզոտոպներ:

17 35 Cl 17 37 Cl

Ջրածնի H իզոտոպներ.

Նշանակում՝ 1 1 N 1 2 D 1 3 Տ

Անունը՝ պրոտիում դեյտերիում տրիտիում

Հիմնական կազմը՝ 1p 1p + 1n 1p + 2n

Պրոտիումը և դեյտերիումը կայուն են

Տրիտիում-քայքայված (ռադիոակտիվ) Օգտագործվում է ջրածնային ռումբերում:

Ատոմային զանգվածի միավոր. Ավոգադրոյի համարը. Խլուրդ.

Ատոմների և մոլեկուլների զանգվածները շատ փոքր են (մոտ 10-28-ից 10-24 գ), այս զանգվածների գործնական ցուցադրման համար խորհուրդ է տրվում ներկայացնել ձեր չափման միավորը, որը կհանգեցնի հարմար և ծանոթ սանդղակի:

Քանի որ ատոմի զանգվածը կենտրոնացած է նրա միջուկում, որը բաղկացած է գրեթե նույն զանգվածի պրոտոններից և նեյտրոններից, տրամաբանական է մեկ նուկլոնի զանգվածը վերցնել որպես ատոմների միավոր զանգված։

Մենք պայմանավորվեցինք վերցնել ածխածնի իզոտոպի մեկ տասներկուերորդ մասը, որն ունի միջուկի սիմետրիկ կառուցվածք (6p + 6n), որպես ատոմների և մոլեկուլների միավոր զանգված։ Այս միավորը կոչվում է ատոմային զանգվածի միավոր (amu), այն թվայինորեն հավասար է մեկ նուկլեոնի զանգվածին։ Այս մասշտաբով ատոմների զանգվածները մոտ են ամբողջ թվին. He-4; Ալ-27; Ռա-226 ամու ……

Հաշվենք 1 ամու զանգվածը գրամով։

1/12 (12 C) = = 1,66 * 10 -24 գ / ամու

Հաշվենք, թե որքան ամու է պարունակում 1 գ.

Ն Ա = 6.02 * -Ավոգադրոյի համարը

Ստացված հարաբերակցությունը կոչվում է Ավոգադրոյի թիվ, ցույց է տալիս, թե քանի ամու է պարունակվում 1գ-ում։

Պարբերական աղյուսակում տրված ատոմային զանգվածներն արտահայտված են ամուով

Մոլեկուլային զանգվածը մոլեկուլի զանգվածն է, որն արտահայտված է ամուով, որը գտնվում է որպես տվյալ մոլեկուլ կազմող բոլոր ատոմների զանգվածների գումարը:

մ (1 մոլեկուլ H 2 SO 4) = 1 * 2 + 32 * 1 + 16 * 4 = 98 ամու

Ամուից 1 գ-ին անցնելու համար, որը գործնականում օգտագործվում է քիմիայում, ներդրվել է նյութի քանակի չափաբաժինային հաշվարկ, և յուրաքանչյուր բաժին պարունակում է կառուցվածքային միավորների N A թիվը (ատոմներ, մոլեկուլներ, իոններ, էլեկտրոններ): Այս դեպքում նման մասի զանգվածը, որը կոչվում է 1 մոլ, արտահայտված գրամներով, թվայինորեն հավասար է ատոմային կամ մոլեկուլային քաշին, որն արտահայտված է ամուով։

Գտնենք 1 մոլ H 2 SO 4 զանգվածը.

M (1 մոլ H 2 SO 4) =

98 ամու մ * 1,66 ** 6,02 * =

Ինչպես տեսնում եք, մոլեկուլային և մոլային զանգվածները թվով հավասար են։

1 խլուրդ- Ավոգադրոյի կառուցվածքային միավորների քանակը (ատոմներ, մոլեկուլներ, իոններ) պարունակող նյութի քանակությունը.

Մոլեկուլային քաշ (M)- նյութի 1 մոլի զանգվածը՝ արտահայտված գրամով.

Նյութի քանակը-V (մոլ); նյութի զանգվածը m (g); մոլային զանգված M (գ / մոլ) - կապված հարաբերակցությամբ. V =;

2H 2 O + O 2 2H 2 O

2 մոլ 1 մոլ

2. Քիմիայի հիմնական օրենքները

Նյութի բաղադրության հաստատունության օրենքը՝ քիմիապես մաքուր նյութ, անկախ արտադրության եղանակից, միշտ ունի մշտական ​​որակական և քանակական բաղադրություն։

CH3 + 2O2 = CO2 + 2H2O

NaOH + HCl = NaCl + H2O

Մշտական ​​բաղադրություն ունեցող նյութերը կոչվում են դալտոնիտներ։ Որպես բացառություն, հայտնի են մշտական ​​բաղադրության նյութեր՝ բերտոլիտներ (օքսիդներ, կարբիդներ, նիտրիդներ)

Զանգվածի պահպանման օրենքը (Լոմոնոսով) - ռեակցիայի մեջ մտած նյութերի զանգվածը միշտ հավասար է ռեակցիայի արտադրանքի զանգվածին: Սրանից հետևում է, որ ատոմները ռեակցիայի ընթացքում չեն անհետանում և չեն առաջանում, անցնում են մի նյութից մյուսը։ Քիմիական ռեակցիայի հավասարման գործակիցների ընտրությունը հիմնված է դրա վրա, յուրաքանչյուր տարրի ատոմների թիվը հավասարման ձախ և աջ կողմերում պետք է հավասար լինի։

Համարժեք օրենք քիմիական ռեակցիաներնյութերը փոխազդում են և ձևավորվում են համարժեքին հավասար քանակությամբ (որքան է սպառվում մի նյութի համարժեքը, սպառվում է ճիշտ նույնքան համարժեք կամ ձևավորվում է մեկ այլ նյութ):

Համարժեք - նյութի քանակությունը, որը ռեակցիայի ընթացքում ավելացնում, փոխարինում, արձակում է մեկ մոլ ատոմ (իոններ) H: Գրամներով արտահայտված համարժեք զանգվածը կոչվում է համարժեք զանգված (E):

Գազի մասին օրենքներ

Դալթոնի օրենքը - գազային խառնուրդի ընդհանուր ճնշումը հավասար է գազային խառնուրդի բոլոր բաղադրիչների մասնակի ճնշման գումարին:

Ավոգադրեի օրենքը Նույն պայմաններում տարբեր գազերի հավասար ծավալները պարունակում են հավասար թվով մոլեկուլներ:

Հետևանք՝ ցանկացած գազի մեկ մոլ նորմալ պայմաններում (t = 0 աստիճան կամ 273K և P = 1 մթնոլորտ կամ 101255 Պասկալ կամ 760 մմ Hg. Սյունակ.) Վերցնում է V = 22,4 լիտր:

V, որը զբաղեցնում է մեկ մոլ գազ, կոչվում է Vm մոլային ծավալ:

Տվյալ պայմաններում իմանալով գազի (գազային խառնուրդի) և Vm-ի ծավալը՝ հեշտ է հաշվարկել գազի (գազային խառնուրդի) քանակը = V/Vm:

Մենդելեև-Կլապեյրոնի հավասարում - գազի քանակը կապում է այն պայմանների հետ, որոնցում այն ​​գտնվում է: pV = (m / M) * RT = * RT

Այս հավասարումն օգտագործելիս բոլոր ֆիզիկական մեծությունները պետք է արտահայտվեն SI-ով՝ p-գազի ճնշում (պասկալ), V-գազի ծավալ (լիտր), m- գազի զանգված (կգ), M-մոլային զանգված (կգ/մոլ), T - ջերմաստիճանը բացարձակ մասշտաբով (K), Nu-ն գազի քանակն է (մոլ), R-ը գազի հաստատունն է = 8,31 Ջ / (մոլ * Կ):

D - մեկ գազի հարաբերական խտությունը մյուսում - M գազի և M գազի հարաբերակցությունը, որպես ստանդարտ ընտրված, ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է մեկ գազը ավելի ծանր, քան մեկ այլ D = M1 / ​​M2:

Նյութերի խառնուրդի բաղադրության արտահայտման ուղիները.

Զանգվածային բաժին W- նյութի զանգվածի հարաբերակցությունը ամբողջ խառնուրդի զանգվածին W = ((m in-va) / (m լուծույթ)) * 100%

Խլուրդային բաժինը æ կղզիների թվի հարաբերակցությունն է բոլոր դարերի ընդհանուր թվին: խառնուրդի մեջ։

Բնության մեջ առկա քիմիական տարրերի մեծ մասը ներկայացված է որպես տարբեր իզոտոպների խառնուրդ. իմանալով քիմիական տարրի իզոտոպային բաղադրությունը՝ արտահայտված մոլային ֆրակցիաներով, հաշվարկվում է այս տարրի ատոմային զանգվածի միջին կշռված արժեքը, որը թարգմանվում է ISCE: A = Σ (æi * Ai) = æ1 * A1 + æ2 * A2 +… + æn * An, որտեղ æi- i-րդ իզոտոպի մոլային բաժինն է, Ai- i-րդ իզոտոպի ատոմային զանգվածն է:

Ծավալային բաժինը (φ) Vi-ի հարաբերակցությունն է ամբողջ խառնուրդի ծավալին: φi = Vi / VΣ

Իմանալով գազային խառնուրդի ծավալային բաղադրությունը՝ հաշվարկվում է գազային խառնուրդի Mav-ն։ Мср = Σ (φi * Mi) = φ1 * М1 + φ2 * М2 + ... + φn * Мn