Hebu tuangalie jinsi atomi inavyoundwa. Kumbuka kwamba tutazungumzia tu kuhusu mifano. Kwa mazoezi, atomi ni muundo ngumu zaidi. Lakini kutokana na maendeleo ya kisasa, tunaweza kueleza na hata kutabiri kwa mafanikio mali ya vipengele vya kemikali (hata ikiwa sio yote). Kwa hivyo, muundo wa atomi ni nini? "Imetengenezwa" na nini?
Muundo wa sayari wa atomi
ilipendekezwa kwa mara ya kwanza na mwanafizikia wa Denmark N. Bohr mnamo 1913. Hii ni nadharia ya kwanza ya muundo wa atomi kulingana na ukweli wa kisayansi. Kwa kuongezea, aliweka msingi wa istilahi za kisasa za mada. Ndani yake, chembe za elektroni huzalisha harakati za mzunguko karibu na atomi kwa njia sawa na sayari zinazozunguka Jua. Bohr alipendekeza kuwa zinaweza kuwepo tu katika obiti ziko katika umbali uliobainishwa kabisa kutoka kwa kiini. Kwa nini hasa, mwanasayansi kutoka nafasi ya sayansi hakuweza kueleza, lakini mfano huo ulithibitishwa na majaribio mengi. Nambari kamili zilitumiwa kuteua obiti, kuanzia na kitengo ambacho kilihesabiwa karibu na kiini. Njia hizi zote pia huitwa viwango. Atomu ya hidrojeni ina ngazi moja tu ambayo elektroni moja huzunguka. Lakini atomi changamano zina viwango zaidi. Wao umegawanywa katika vipengele vinavyounganisha elektroni ambazo ziko karibu katika uwezo wa nishati. Kwa hivyo, ya pili tayari ina sublevels mbili - 2s na 2p. Ya tatu tayari ina tatu - 3s, 3p na 3d. Na kadhalika. Kwanza, sublevels karibu na kiini "zina watu", na kisha zile za mbali. Kila mmoja wao anaweza tu kushikilia idadi fulani ya elektroni. Lakini huu sio mwisho. Kila ngazi ndogo imegawanywa katika obiti. Wacha tufanye kulinganisha na maisha ya kawaida. Wingu la elektroni la atomi linalinganishwa na jiji. Ngazi ni mitaa. Sublevel - nyumba ya kibinafsi au ghorofa. Orbital ni chumba. Kila mmoja wao "anaishi" elektroni moja au mbili. Wote wana anwani maalum. Huu ulikuwa mchoro wa kwanza wa muundo wa atomi. Na hatimaye, kuhusu anwani za elektroni: zimedhamiriwa na seti za nambari, ambazo huitwa "quantum".
Muundo wa wimbi wa atomi
Lakini baada ya muda, muundo wa sayari ulirekebishwa. Nadharia ya pili ya muundo wa atomi ilipendekezwa. Ni kamili zaidi na inaruhusu kueleza matokeo ya majaribio ya vitendo. Mfano wa wimbi la atomi, uliopendekezwa na E. Schrödinger, ulibadilisha ule wa kwanza. Halafu ilikuwa tayari imeanzishwa kuwa elektroni inaweza kujidhihirisha sio tu kama chembe, bali pia kama wimbi. Schrödinger alifanya nini? Alitumia mlinganyo unaoelezea mwendo wa wimbi katika nafasi ya pande tatu. Kwa hivyo, mtu anaweza kupata sio trajectory ya elektroni kwenye atomi, lakini uwezekano wa kugundua kwake kwa wakati fulani. Nadharia zote mbili zimeunganishwa na ukweli kwamba chembe za msingi zikoviwango maalum, viwango vidogo na obiti. Hapa ndipo kufanana kwa mifano kunaisha. Nitatoa mfano mmoja - katika nadharia ya wimbi, orbital ni eneo ambalo itawezekana kupata elektroni na uwezekano wa 95%. Nafasi iliyobaki inachangia asilimia 5. Lakini mwishowe ikawa kwamba vipengele vya kimuundo vya atomi vinaonyeshwa kwa kutumia modeli ya mawimbi, licha ya ukweli kwamba istilahi inatumika kwa njia ya jumla.
Dhana ya uwezekano katika kesi hii
Kwa nini neno hili lilitumika? Heisenberg aliunda kanuni ya kutokuwa na uhakika mnamo 1927, ambayo sasa inatumika kuelezea mwendo wa chembe ndogo. Inategemea tofauti zao za kimsingi kutoka kwa miili ya kawaida ya kimwili. Ni nini? Mechanics ya kitamaduni ilidhani kuwa mtu anaweza kutazama matukio bila kuyaathiri (uchunguzi wa miili ya mbinguni). Kulingana na data iliyopokelewa, inawezekana kuhesabu mahali ambapo kitu kitakuwa kwa wakati fulani. Lakini katika microcosm, mambo ni lazima tofauti. Kwa hiyo, kwa mfano, kuchunguza elektroni bila kuathiri sasa haiwezekani kutokana na ukweli kwamba nguvu za chombo na chembe hazifananishwi. Hii inasababisha ukweli kwamba eneo lake la chembe ya msingi, hali, mwelekeo, kasi ya harakati na vigezo vingine vinabadilika. Na haina maana kuzungumza juu ya sifa halisi. Kanuni ya kutokuwa na uhakika yenyewe inatuambia kwamba haiwezekani kuhesabu trajectory halisi ya elektroni karibu na kiini. Unaweza tu kutaja uwezekano wa kupata chembe katika eneo fulaninafasi. Huu ni upekee wa muundo wa atomi za vipengele vya kemikali. Lakini hii inapaswa kuzingatiwa na wanasayansi pekee katika majaribio ya vitendo.
Mtungo wa atomi
Lakini tuzingatie mada nzima. Kwa hiyo, pamoja na shell ya elektroni inayozingatiwa vizuri, sehemu ya pili ya atomi ni kiini. Inajumuisha protoni zilizo na chaji chanya na neutroni zisizo na upande. Sote tunaifahamu jedwali la upimaji. Idadi ya kila kipengele inalingana na idadi ya protoni ambayo ina. Idadi ya nyutroni ni sawa na tofauti kati ya wingi wa atomi na idadi yake ya protoni. Kunaweza kuwa na kupotoka kutoka kwa sheria hii. Kisha wanasema kuwa isotopu ya kipengele iko. Muundo wa atomi ni kwamba "imezungukwa" na ganda la elektroni. Idadi ya elektroni kawaida ni sawa na idadi ya protoni. Uzito wa mwisho ni karibu mara 1840 zaidi kuliko ile ya kwanza, na ni takriban sawa na uzito wa neutron. Radi ya kiini ni takriban 1/200,000 ya kipenyo cha atomi. Yeye mwenyewe ana sura ya spherical. Hii ni, kwa ujumla, muundo wa atomi za vipengele vya kemikali. Licha ya tofauti za wingi na mali, zinafanana.
Mizunguko
Tukizungumza kuhusu mpangilio wa muundo wa atomi ni nini, mtu hawezi kukaa kimya kuzihusu. Kwa hivyo, kuna aina hizi:
- sekunde. Ni duara.
- p. Zinafanana na umbo lenye umbo la nane au viunzi.
- d na f. Zina umbo changamano ambalo ni vigumu kulieleza katika lugha rasmi.
Elektroni ya kila aina inaweza kupatikana kwa uwezekano wa 95% katika eneosambamba orbital. Habari iliyowasilishwa lazima ichukuliwe kwa utulivu, kwani ni mfano wa kihesabu wa kihesabu kuliko hali halisi ya mambo. Lakini pamoja na haya yote, ina uwezo mzuri wa kutabiri kuhusu mali ya kemikali ya atomi na hata molekuli. Mbali zaidi kutoka kwa kiini ngazi iko, elektroni zaidi zinaweza kuwekwa juu yake. Kwa hivyo, idadi ya obiti inaweza kuhesabiwa kwa kutumia fomula maalum: x2. Hapa x ni sawa na idadi ya viwango. Na kwa kuwa hadi elektroni mbili zinaweza kuwekwa kwenye obiti, fomula ya mwisho ya utafutaji wao wa nambari itaonekana kama hii: 2x2.
Mizunguko: data ya kiufundi
Tukizungumza kuhusu muundo wa atomi ya florini, itakuwa na obiti tatu. Wote watajazwa. Nishati ya obiti ndani ya kiwango kidogo sawa ni sawa. Ili kuwateua, ongeza nambari ya safu: 2s, 4p, 6d. Tunarudi kwenye mazungumzo kuhusu muundo wa atomi ya florini. Itakuwa na s- mbili na p-sublevel moja. Ina protoni tisa na idadi sawa ya elektroni. Kiwango cha kwanza cha s. Hizi ni elektroni mbili. Kisha pili s-ngazi. Elektroni mbili zaidi. Na 5 inajaza kiwango cha p. Hapa kuna muundo wake. Baada ya kusoma kichwa kidogo kifuatacho, unaweza kufanya vitendo muhimu mwenyewe na ujionee mwenyewe. Ikiwa tunazungumzia juu ya mali ya kimwili ya halojeni, ambayo ni pamoja na fluorine, basi ni lazima ieleweke kwamba wao, ingawa katika kundi moja, hutofautiana kabisa katika sifa zao. Kwa hivyo, kiwango chao cha kuchemsha ni kati ya -188 hadi 309digrii za Selsiasi. Kwa hivyo kwa nini zimeunganishwa? Shukrani zote kwa mali ya kemikali. Halojeni zote, na kwa kiwango kikubwa zaidi fluorini, zina nguvu ya juu zaidi ya vioksidishaji. Humenyuka pamoja na metali na zinaweza kuwaka moja kwa moja kwenye joto la kawaida bila matatizo yoyote.
Mizunguko hujazwaje?
Elektroni hupangwa kwa kanuni na kanuni zipi? Tunapendekeza ujifahamishe na zile tatu kuu, ambazo maneno yake yamerahisishwa kwa uelewa mzuri zaidi:
- Kanuni ya nishati kidogo. Elektroni huwa na tabia ya kujaza obiti ili kuongeza nishati.
- Kanuni ya Pauli. Obiti moja haiwezi kuwa na zaidi ya elektroni mbili.
- Sheria ya mia. Ndani ya ngazi ndogo moja, elektroni kwanza hujaza obiti zisizolipishwa, na kisha kuunda jozi.
Mfumo wa upimaji wa Mendeleev utasaidia katika kujaza, na muundo wa atomi katika kesi hii utaeleweka zaidi katika suala la picha. Kwa hiyo, katika kazi ya vitendo na ujenzi wa nyaya za vipengele, ni muhimu kuiweka karibu.
Mfano
Ili kufanya muhtasari wa kila kitu kilichosemwa katika makala, unaweza kufanya sampuli ya jinsi elektroni za atomi zinavyosambazwa juu ya viwango vyake, viwango vidogo na obiti (yaani, usanidi wa kiwango ni upi). Inaweza kuonyeshwa kama fomula, mchoro wa nishati, au kama mchoro wa safu. Kuna vielelezo vyema sana hapa, ambavyo, juu ya uchunguzi wa karibu, husaidia kuelewa muundo wa atomi. Kwa hivyo, kiwango cha kwanza kinajazwa kwanza. Inasublevel moja tu, ambayo kuna orbital moja tu. Ngazi zote zinajazwa kwa mfululizo, kuanzia na ndogo zaidi. Kwanza, ndani ya sublevel moja, elektroni moja imewekwa katika kila orbital. Kisha jozi zinaundwa. Na ikiwa kuna za bure, hubadilika kwa somo lingine la kujaza. Na sasa unaweza kujitegemea kujua ni muundo gani wa nitrojeni au atomi ya fluorine (ambayo ilizingatiwa hapo awali). Inaweza kuwa gumu kidogo mwanzoni, lakini unaweza kuabiri kwa kuangalia picha. Kwa uwazi, hebu tuangalie muundo wa atomi ya nitrojeni. Ina protoni 7 (pamoja na neutroni zinazounda kiini) na idadi sawa ya elektroni (ambazo hufanya shell ya elektroni). Kiwango cha kwanza cha s kinajazwa kwanza. Ina elektroni 2. Kisha inakuja s-level ya pili. Pia ina elektroni 2. Na tatu zingine zimewekwa kwenye kiwango cha p, ambapo kila moja yao inachukua obiti moja.
Hitimisho
Kama unavyoona, muundo wa atomi sio mada ngumu sana (ikiwa unaishughulikia kutoka kwa mtazamo wa kozi ya kemia ya shule, bila shaka). Na si vigumu kuelewa mada hii. Hatimaye, ningependa kukujulisha kuhusu baadhi ya vipengele. Kwa mfano, tukizungumza juu ya muundo wa atomi ya oksijeni, tunajua kuwa ina protoni nane na neutroni 8-10. Na kwa kuwa kila kitu katika asili huwa na usawa, atomi mbili za oksijeni huunda molekuli, ambapo elektroni mbili ambazo hazijaunganishwa huunda dhamana ya ushirikiano. Vile vile, molekuli nyingine thabiti ya oksijeni huundwa - ozoni (O3). Kujua muundo wa atomi ya oksijeni, inawezekana kuunda kwa usahihi athari za oxidation, ndaniambayo inahusisha dutu inayojulikana zaidi Duniani.
