FormasiPendidikan menengah dan sekolah

Atom kimia - a ... Model atom. struktur atom

Pikiran tentang sifat lingkungan mulai mengunjungi umat manusia jauh sebelum masa kejayaan peradaban modern. Pertama, orang telah berspekulasi tentang adanya beberapa kekuatan yang lebih tinggi, yang, mereka percaya, telah ditentukan seluruh makhluk. Tapi segera, filsuf dan imam mulai berpikir tentang fakta dari apa yang, pada kenyataannya, adalah kain yang sangat eksistensi. Teori telah ditetapkan, tetapi dalam perspektif sejarah menjadi dominan atom.

Apa atom dalam kimia? Ini, serta semua topik terkait kita akan membahas dalam artikel ini. Kami berharap bahwa di dalamnya Anda akan menemukan jawaban atas semua pertanyaan Anda.

Pendiri teori atom

Dimana pelajaran kimia pertama dimulai? Struktur atom - adalah tema utama. Anda mungkin ingat bahwa kata "atom" diterjemahkan dari bahasa Yunani sebagai "tak terpisahkan". Sekarang, banyak sejarawan percaya bahwa pertama kali mengajukan teori, yang mengatakan beberapa dari partikel-partikel kecil yang membentuk segala sesuatu yang ada, Democritus. Ia hidup pada abad kelima SM.

Sayangnya, pemikir yang luar biasa ini praktis tidak ada yang diketahui. Ini belum mencapai kami setiap sumber tertulis dari mereka kali. Dan karena para ulama terbesar pada zamannya, ide, kita harus belajar hanya dari karya-karya Aristoteles, Plato dan pemikir Yunani lainnya.

Jadi tema kita - "Struktur atom." Dalam kimia, tidak semua memiliki peringkat tinggi, tetapi banyak ingat bahwa semua kesimpulan dari para ilmuwan kuno dibangun semata-mata pada kesimpulan. Democritus tidak pengecualian.

Seperti yang saya beralasan Democritus?

logikanya sangat sederhana, tetapi pada saat yang sama brilian. Bayangkan bahwa Anda memiliki pisau paling tajam di dunia. Anda mengambil sebuah apel, misalnya, dan kemudian mulai memotongnya: dua bagian menjadi empat, membagi mereka lagi ... Dalam kata, cepat atau lambat Anda akan mendapatkan irisan sedikit ketebalan yang terus membagi mereka akan sudah tidak mungkin. Di sini akan atom terpisahkan. Dalam kimia, pernyataan ini dianggap benar hampir ke akhir abad ke-19.

Dari Democritus dengan ide-ide yang modern

Perlu dicatat bahwa dari konsep Yunani kuno mikrokosmos tetap hanya satu kata "atom". Sekarang setiap anak sekolah tahu bahwa dunia di sekitar kita terdiri dari lebih mendasar dan denda. Selain itu, dari perspektif ilmu pengetahuan modern, teori Democritus tidak lebih dari perhitungan murni hipotetis, tidak didukung oleh sekali tidak ada bukti. Namun, pada hari-hari tidak ada mikroskop elektron, sehingga membuktikannya dengan cara lain di pemikir tidak akan terjadi.

Kecurigaan pertama yang demokratis benar-benar tepat ada di apotek. Mereka dengan cepat menemukan bahwa banyak zat terurai menjadi komponen yang lebih sederhana selama reaksi. Selain itu, membawa keteraturan kimia parah proses ini. Jadi, mereka melihat bahwa dibutuhkan delapan fraksi massa oksigen dan satu untuk air - hidrogen (hukum Avogadro).

Pada Abad Pertengahan, doktrin materialis, termasuk teori Democritus, distribusi dan pembangunan tidak bisa sama sekali. Dan hanya pada abad XVIII, para ilmuwan telah sekali lagi kembali ke teori atom. Pada saat ahli kimia Lavoisier, kami besar M. V. Lomonosov dan berbakat fisikawan Inggris D. Dalton (yang akan kita bahas secara terpisah), telah meyakinkan ditunjukkan kepada rekan-rekan mereka realitas atom. Perlu ditekankan bahwa bahkan di abad ke-18 teori atom tercerahkan untuk waktu yang lama banyak pikiran yang luar biasa saat itu dianggap serius.

Apa pun itu, tapi bahkan ini ilmuwan besar belum mengajukan teori struktur atom, karena ia dianggap sebagai salah satu dan partikel terpisahkan, dasar dari segala sesuatu.

Sayangnya, percobaan kimia tidak bisa dengan jelas membuktikan realitas konversi dari beberapa atom dalam zat lain. Namun ilmu mendasar dalam mempelajari struktur atom justru kimia. Atom dan molekul telah dipelajari untuk waktu yang lama, seorang ilmuwan Rusia yang cemerlang, tanpa yang tidak mungkin untuk membayangkan ilmu pengetahuan modern.

Doktrin D. I. Mendeleeva

Sebuah peran besar dalam pengembangan doktrin atom dimainkan D. I. Mendeleev, yang pada tahun 1869 menciptakan sistem periodik brilian. Sebuah teori telah disampaikan kepada komunitas ilmiah, yang tidak hanya tidak menolak, tapi asumsi yang wajar melengkapi semua materialis. Sudah di abad ke-19, para ilmuwan mampu membuktikan keberadaan elektron. Semua temuan ini menyebabkan pikiran terbaik dari abad ke-20 untuk serius mempelajari atom. Dalam kimia kali ini juga ditandai dengan banyak penemuan.

Tapi doktrin Mendeleyev berharga tidak hanya untuk ini. Hal ini masih belum jelas bagaimana atom bentuk unsur kimia yang berbeda. Tapi ilmuwan besar Rusia mampu membuktikan secara meyakinkan bahwa mereka semua, tanpa kecuali, terkait erat satu sama lain.

pembukaan Dalton

Tapi untuk dapat menafsirkan beberapa data yang berbeda hanya bisa Dzhon Dalton, yang namanya selamanya tercetak dalam penemuan hukum itu sendiri. Biasanya, para ilmuwan telah mempelajari hanya perilaku gas, tetapi berbagai kepentingan itu jauh lebih luas. Pada tahun 1808 ia mulai menerbitkan karya mendasar barunya.

Hal Dalton diasumsikan bahwa setiap unsur kimia sesuai dengan atom tertentu. Tapi ilmuwan, seperti Democritus berabad-abad sebelum dia, masih percaya bahwa mereka benar-benar tak terpisahkan. Dalam banyak draft-nya gambar diagram, di mana atom direpresentasikan dalam bentuk pelet sederhana. Ide ini, yang berasal lebih dari 2.500 tahun yang lalu, berlangsung hampir sampai sekarang! Namun, hanya relatif baru-baru ini telah ditemukan struktur benar-benar mendalam dari atom. Kimia (Grade 9 khususnya) bahkan hari ini sebagian besar dipandu oleh ide-ide yang pertama kali disuarakan pada abad ke-18.

konfirmasi eksperimental dibagi-atom

Namun, hampir semua ilmuwan percaya bahwa atom hingga akhir abad ke-19 - batas luar yang tidak ada. Mereka berpikir bahwa dasar dari semua ciptaan adalah persis itu. Ini difasilitasi oleh berbagai percobaan: apa pun yang mungkin berkata, tapi apa perubahan hanya molekul, sementara tingkat dengan atom zat tidak terjadi apa-apa yang tidak bisa dijelaskan hanya kimia. Struktur atom karbon, misalnya, tetap benar-benar tidak berubah bahkan di negara-negara allotropic yang berbeda.

Singkatnya, untuk waktu yang lama, ada benar-benar ada data eksperimental yang setidaknya secara tidak langsung membenarkan kecurigaan dari beberapa ilmuwan bahwa ada beberapa partikel yang lebih mendasar. Hanya di abad ke-19 (tidak sedikit berkat pengalaman Curie) itu menunjukkan bahwa dalam kondisi tertentu atom dari satu unsur dapat diubah menjadi yang lain. Penemuan-penemuan ini membentuk dasar dari ide-ide modern tentang dunia di sekitar kita.

Kismis dan puding

Pada tahun 1897, George. Thomson, Fisikawan Inggris, ditemukan bahwa dalam atom setiap ada sejumlah partikel bermuatan negatif, yang juga disebut "elektron". Sudah pada tahun 1904, ilmuwan menciptakan model atom pertama, yang lebih dikenal dengan sebutan "plum pudding". Nama ini cukup akurat mencerminkan esensi. Berdasarkan teori Thomson atom dalam kimia - itu adalah "kapal" dengan merata di dalamnya biaya dan elektron.

Perhatikan bahwa model ini beredar bahkan di abad ke-20. Kemudian ternyata bahwa itu benar-benar salah. Namun, itu adalah upaya sadar pertama yang manusia (dan secara ilmiah) untuk menciptakan mikrokosmos sekitarnya, menawarkan model atom, cukup sederhana dan jelas.

eksperimen Curie

Hal ini diyakini bahwa pasangan, Pierre dan Mariya Kyuri meletakkan dasar untuk fisika atom. Tentu saja, kontribusi orang-orang ini jenius, sebenarnya dikorbankan kesehatan dan hidupnya, tidak bisa dianggap remeh, tapi pengalaman mereka jauh lebih mendasar. Hampir bersamaan dengan Rutherford mereka membuktikan atom itu - jauh lebih kompleks dan struktur heterogen. Fenomena radioaktivitas, yang mereka dieksplorasi, itu saja dan bicara.

Pada awal 1898 Maria menerbitkan artikel pertama yang ditujukan untuk radiasi. Segera Mary dan Per Kyuri telah menunjukkan bahwa campuran senyawa klor uranium dan radium mulai muncul zat lain, keberadaan yang ia meragukan kimia resmi. Struktur atom sejak mulai mengeksplorasi dengan sungguh-sungguh.

Pendekatan "Planetary"

Akhirnya Rutherford memutuskan untuk membuat logam berat atom pemboman α-partikel (benar-benar terionisasi helium). Seorang ilmuwan pernah mengatakan bahwa elektron cahaya tidak dapat mengubah lintasan gerak partikel. Dengan demikian, dispersi dapat menyebabkan hanya beberapa komponen yang lebih berat yang mungkin terkandung di dalam inti atom. Segera, kami mencatat bahwa Rutherford asli tidak mengklaim untuk mengubah "puding" teori. Model atom itu dianggap sempurna.

Oleh karena itu hasil bahwa hampir semua partikel tanpa masalah melewati lapisan tipis perak, tidak terkejut. Itu hanya segera menjadi jelas bahwa beberapa atom helium yang dibelokkan hanya 30 °. Itu tidak apa yang harus dikatakan pada waktu itu kimia. Komposisi menurut Thomson atom diasumsikan distribusi seragam elektron. Tapi ini jelas bertentangan dengan fenomena yang diamati.

Hal ini sangat jarang, tetapi beberapa partikel terbang pada sudut, bahkan 180 °. Rutherford berada di kebingungan terdalam. Setelah semua, itu tajam bertentangan dengan "puding", biaya yang seharusnya (menurut teori Thomson) merata. Akibatnya, situs bermuatan tidak rata yang bisa mengusir helium terionisasi, tidak hadir.

Kesimpulan apa yang datang Rutherford?

Keadaan ini mendorong para ilmuwan untuk berpikir bahwa atom adalah sebagian besar kosong dan hanya pusat fokus beberapa pendidikan dengan muatan positif - kernel. Dan ada model planet dari atom, yang mendalilkan sebagai berikut:

  • Seperti yang telah kita katakan, itu terletak di bagian tengah inti, dan volume (relatif terhadap ukuran atom itu sendiri) diabaikan.
  • Hampir semua massa atom, serta semua muatan positif ditemukan di inti.
  • Elektron berputar di sekitar itu. Adalah penting bahwa jumlah mereka adalah sama dengan muatan positif.

teori paradoks

Semua akan baik, tetapi model atom tidak menjelaskan ketahanan mereka yang luar biasa. Harus diingat bahwa elektron bergerak dalam orbit dengan akselerasi yang besar. Dengan semua hukum elektrodinamika obyek dari waktu ke waktu, harus kehilangan daya. Jika kita memperhitungkan dalil-dalil Newton dan Maxwell, elektron pada umumnya harus runtuh ke inti, seperti hujan es di tanah.

Tentu saja, tidak ada hal seperti itu terjadi dalam kenyataan. Setiap atom tidak hanya cukup tahan, tapi mungkin ada waktu cukup terbatas, dimana tidak ada radiasi tidak akan pergi. Perbedaan ini dijelaskan oleh fakta bahwa untuk microworld kita mencoba untuk menerapkan hukum yang berlaku hanya dalam hal mekanika klasik. Mereka ternyata skala atom fenomena yang tidak berlaku sama sekali. Dan karena struktur atom (Kimia, kelas 11) penulis buku mencoba untuk menjelaskan sebanyak mungkin dalam kata-kata sederhana.

doktrin Bohr

Fisikawan Denmark Niels Bohr telah terbukti bahwa dalam mikrokosmos tidak dapat tunduk pada hukum yang sama, ketentuan yang berlaku untuk benda makroskopik. Itu idenya bahwa mikrokosmos "dipandu" semata-mata oleh hukum kuantum. Tentu saja, maka tidak ada teori kuantum itu sendiri, tetapi Bor benar-benar dimulai nenek moyang nya, mengungkapkan pikiran mereka dalam bentuk tiga postulat bahwa "diselamatkan" atom, itu akan pasti dibunuh, jika dia "hidup" menurut teori Rutherford. Hal ini teori ini Dane adalah dasar dari semua mekanika kuantum.

postulat Bohr

  • Yang pertama berbunyi setiap sistem atom dapat hanya di negara-negara atom tertentu, dan untuk masing-masing nilai karakteristik tertentu dari energi (E). Jika keadaan stasioner atom (tenang), kemudian memancarkan tidak bisa.
  • Postulat kedua mengatakan bahwa emisi energi cahaya hanya terjadi dalam kasus transisi dari negara dengan lebih banyak energi dalam lebih moderat. Dengan demikian, energi yang dilepaskan adalah sama dengan perbedaan nilai antara dua negara stasioner.

Model Niels Bohr dari atom

Ilmuwan disarankan pada tahun 1913 oleh teori semiklasik. Perlu dicatat bahwa dalam berdirinya ia meletakkan model planet dari Rutherford, yang tak lama sebelum ia menggambarkan atom zat. Kami telah mengatakan bahwa perhitungan mekanika klasik Rutherford sebaliknya: atas dasar itu, diasumsikan bahwa dengan waktu elektron yakin untuk jatuh pada permukaan atom.

Dalam rangka untuk "berkeliling" kontradiksi ini, ilmuwan telah memperkenalkan masuk khusus. Esensinya terletak pada kenyataan bahwa memancarkan energi (yang seharusnya menyebabkan kejatuhan mereka), elektron hanya dapat bergerak dalam orbit tertentu. Ketika bergerak sebagai lintasan mereka lainnya atom kimia diduga tetap dalam keadaan pasif. Menurut teori Bohr, orbit tersebut adalah yang gerakan titik kuantitatif yang sama dengan konstanta Planck.

Teori kuantum struktur atom

Seperti yang telah kami katakan, sampai saat ini, dalam perjalanan dari teori kuantum struktur atom. Kimia tahun terakhir semata-mata dibimbing oleh dia. Hal ini didasarkan pada empat aksioma fundamental.

1. Pertama, dualitas (sel hidup-gelombang alam) dari elektron itu sendiri. Sederhananya, partikel berperilaku dan bagaimana objek material (sel darah), dan sebagai sebuah gelombang. Sebagai partikel memiliki muatan dan massa tertentu. Kemampuan elektron untuk difraksi kesamaan dengan gelombang klasik. Panjang ini sama gelombang (λ) dan kecepatan partikel (v) dapat dihubungkan satu sama lain dengan khusus de Broglie hubungan: λ = h / mv. Seperti yang Anda duga, m - massa elektron.

2. koordinat dan kecepatan dari partikel-partikel untuk mengukur dengan presisi mutlak benar-benar mustahil. Semakin akurat ditentukan koordinat, semakin besar ketidakpastian dalam kecepatan. Seperti, bagaimanapun, dan sebaliknya. Fenomena ini disebut Heisenberg ketidakpastian, yang dapat dinyatakan dengan hubungan berikut: Δx ∙ m ∙ Δv> ž / 2. Delta X (Δh) menyatakan koordinat posisi ketidakpastian dalam ruang. Dengan demikian, delta V (Δv) merupakan kesalahan kecepatan.

3. Bertentangan dengan semua keyakinan sebelumnya populer, elektron tidak melewati orbit didefinisikan secara ketat sebagai kereta di atas rel. teori kuantum mengatakan bahwa sebuah elektron dapat berada di setiap titik dalam ruang, tapi kemungkinan ini berbeda untuk setiap segmen.

Itu bagian dari ruang langsung di sekitar inti atom di mana probabilitas ini maksimal, disebut orbital. Struktur kimia modern dari kulit elektron dari atom penelitian dari sudut pandang ini. Tentu saja, sekolah diajarkan distribusi yang benar dari elektron melalui tingkat, namun, kemungkinan besar, dalam kenyataannya, mereka berbeda cukup berbeda.

4. Inti mencakup atom nukleon (proton dan neutron). Nomor seri dari elemen dalam tabel periodik menunjukkan jumlah proton dalam inti nya, dan jumlah proton dan neutron sama dengan massa atom. Berikut adalah cara untuk menjelaskan struktur kimia atom inti hari ini.

Para pendiri mekanika kuantum

Perhatikan ilmuwan yang membuat kontribusi terbesar terhadap pengembangan sektor penting ini: fisikawan Perancis Louis de Broglie, Heisenberg Jerman, Austria, Schrodinger, orang Inggris Dirac. Semua orang ini kemudian dianugerahi Hadiah Nobel.

Sejauh dalam rencana ini pergi kimia? struktur kimia dari atom, sebagian besar tahun-tahun dianggap cukup sederhana: banyak hanya pada tahun 1947 akhirnya mengakui realitas keberadaan partikel elementer.

beberapa kesimpulan

Secara umum, ketika Anda membuat teori kuantum bukan tanpa matematikawan, karena semua proses ini dapat dihitung hanya dengan menggunakan perhitungan yang rumit. Tapi kesulitan utama adalah bukan itu intinya. Proses yang dijelaskan oleh teori ini, tersedia tidak hanya untuk indera kita, meskipun semua teknologi ilmiah modern, tetapi juga imajinasi.

Tidak ada orang, bahkan beberapa tidak bisa membayangkan proses dalam mikrokosmos, karena mereka tidak suka semua fenomena yang kita amati di makrokosmos. Hanya berpikir: penemuan terbaru memberikan alasan untuk menganggap bahwa quark, neutrino dan partikel fundamental lainnya ada di sembilan dimensi (!). Sebagai seseorang hidup dalam ruang tiga-dimensi, bahkan sekitar menggambarkan perilaku mereka?

Pada saat ini, kami hanya bisa mengandalkan matematika dan kekuatan komputer modern, yang, mungkin, akan digunakan untuk simulasi mikro-dunia. Secara signifikan membantu dan kimia: atom struktur pasti akan direvisi, setelah baru-baru ini ilmuwan yang bekerja di bidang ini, melaporkan penemuan jenis baru ikatan kimia.

Konsep modern struktur atom

Jika Anda hati-hati membaca semua hal di atas, Anda mungkin dirinya akan dapat mengatakan apa hari ini gambar struktur atom materi. Tapi kami akan menjelaskan: itu agak dimodifikasi teori Rutherford, dilengkapi dengan ajaran yang sangat berharga dari Niels Bohr. Sederhananya, hari itu dianggap bahwa elektron bergerak di kacau, jalur kabur sekitar inti, yang terdiri dari neutron dan proton. Itu bagian dari ruang sekitarnya, di mana elektron kemungkinan besar terjadinya disebut orbital.

Meskipun tidak mungkin untuk mengatakan dengan tepat bagaimana akan mengubah pemahaman kita tentang struktur atom di masa depan. Setiap hari, para ilmuwan bekerja pada penetrasi ke dalam misteri mikrokosmos: LHC (Large Hadron Collider), Hadiah Nobel dalam fisika - semua ini adalah hasil dari data survei.

Tetapi bahkan sekarang kita tidak bisa membayangkan dan gambar perkiraan apa yang masih menyembunyikan atom. Hal ini jelas hanya bahwa atom itu sendiri pada skala mikrokosmos - sebuah gedung apartemen besar, di mana kita diperiksa kecuali lantai pertama, dan bahkan kemudian tidak sepenuhnya. Hampir setiap tahun ada laporan tentang kemungkinan pembukaan lebih banyak dan lebih partikel dasar baru. Ketika proses studi atom akan benar-benar selesai, tidak akan melakukan untuk memprediksi satu hari.

Cukuplah untuk mengatakan bahwa konsepsi kita dari mereka mulai berubah hanya pada tahun 1947 ketika disebut V-partikel ditemukan. Sebelum ini, orang hanya sedikit diperdalam teori yang abad ke-19 didasarkan kimia. Struktur Atom - sebuah memecahkan teka-teki yang menarik yang menduduki pikiran terbaik manusia.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 delachieve.com. Theme powered by WordPress.