Struktura atoma. Kvantno-mehanički model atoma

Sljedeći članak opisuje atomi njegovu strukturu: kako je otkriveno, kako se teorija razvila u svojim umovima i tijekom eksperimenata, mislilaca i znanstvenika. Kvantno-mehanički model atoma kao najmoderniji danas u potpunosti opisuje svoje ponašanje i čestice koje čine sastav. O njoj i njezinim značajkama pročitajte u nastavku.

Koncept atoma

Kemijski nedjeljivi minimumKemijski element s nizom svojstava karakterističan za to je atom. To uključuje elektrone i jezgru koja zauzvrat sadrži pozitivno nabijene protone i neutrone bez napunjenosti. Ako sadrži isti broj protona i elektrona, atom će biti električki neutralan. Inače, on ima naplatu: pozitivan ili negativan. Zatim se atom naziva ionom. Dakle, njihova klasifikacija se provodi: kemijski element određen je brojem protona, a izotopa neutronima. Povezujući se jedni s drugima na temelju interatomskih veza, atomi formiraju molekule.

Malo povijesti

Po prvi put, drevni indijski idrevni grčki filozofi. I tijekom sedamnaestog i osamnaestog stoljeća, kemičari su potvrdili ideju eksperimentalno dokazano da neke tvari koje je nemoguće razbiti na sastavne elemente hemijskim eksperimentima. Međutim, od kraja devetnaestog do početka dvadesetog stoljeća, fizičari otkrili subatomske čestice, tako da je postalo jasno da je atom nije nedjeljiv. 1860., kemičari formulirati pojmovima atoma i molekula, pri čemu je atom bila najmanja čestica elementa koji je dio jednostavnih i kompleksnih spojeva.

Modeli strukture atoma

1. Komadiće materije. Demokrit je smatrao da svojstva tvari mogu biti određena masom, oblikom i drugim parametrima koji karakteriziraju atome. Na primjer, požar ima oštre atome, zbog čega ima sposobnost paljenja; Krute tvari sadrže grube čestice, tako da su vrlo čvrsto vezane jedna uz drugu; u vodi su glatke, tako da ima sposobnost protjecanja. Prema Democritu, čak i ljudska duša sastoji se od atoma.
2. Thomsonovi modeli. Znanstvenik je smatrao atomom pozitivno nabijenim tijelom unutar kojega postoje elektroni. Ove modele su opovrgnuli Rutherford, nakon što je proveo svoje poznato iskustvo.
3. Rani planetarni modeli Nagaoke. Početkom dvadesetog stoljeća, Hantaro Nagaoka predložio je modele atomskih jezgara sličnih planetu Saturn. U njima, oko male jezgre, pozitivno nabijen, elektroni u prstenu rotirali su. Te verzije, kao i prethodne, pokazale su se pogrešnim.
4. Planetarni modeli Bohr-Rutherforda. Nakon nekoliko eksperimenata, Ernest Rutherford je sugerirao da je atom sličan planetarnom sustavu. U njemu, elektroni se kreću u orbiti oko jezgre, koji se naplaćuje pozitivno i nalazi se u središtu. No, suprotno klasičnim njega elektrodinamike, jer u njemu, elektron, premještanje, emitira elektromagnetske valove i zbog toga gubi energiju. Bohr je uveo posebne postulate na kojima elektroni nisu zračili energiju dok su bili u nekim specifičnim stanjima. Pokazalo se da klasična mehanika nije mogla opisati ove modele strukture atoma. To je dodatno dovelo do pojave kvantne mehanike omogućuje nam objasniti kako ovaj fenomen, i mnogi drugi.

Kvantno-mehanički model atoma

Ovaj model je razvoj prethodnog. Kvantno-mehanički model atoma sugerira da nisu vlasništvo uz naknadu od neutrona i pozitivno nabijeni protoni u atomskoj jezgri. Okružena je negativno nabijenih elektrona. Ali na kvantnoj mehanici, elektroni ne mogu kretati u nekog unaprijed određenog traektoriyam.Tak, 1927., V. izrazio načelo Heisenberg nesigurnost, kojim točno određivanje nije moguće koordinate čestice i njene brzine ili zamah.

Kemijska svojstva elektrona određena su njihovimljuska. U periodnom sustavu atomi su raspoređeni prema električnim nabojima jezgara (govorimo o broju protona), dok neutroni ne utječu na kemijska svojstva. Kvantno-mehanički model atoma pokazao je da je njegova glavna masa u jezgri, dok je udio elektrona ostao beznačajan. Mjeren je u atomskim jedinicama mase, što je jednako 1/12 mase ugljikovog izotopa atoma C12.

Funkcija valova i orbital

Prema principu B. Geyzentberg, s apsolutnom sigurnošću ne možemo reći da je elektron koji ima određenu brzinu na određenoj točki u prostoru. Da bi se opisale svojstva elektrona, koristite valnu funkciju psi.

Vjerojatnost otkrivanja čestice u određenomvrijeme je izravno proporcionalno kvadratu njegovog modula koji se određuje za određeno vrijeme. Psi na trgu naziva se gustoća vjerojatnosti, koja karakterizira elektrone oko jezgre u obliku oblaka elektrona. Što je veća, vjerojatnost elektrona u određenom atomskom prostoru bit će veća.

Za bolje razumijevanje, može se zamislitisložene fotografije jedne na drugu, gdje su položaji elektrona fiksni u različito vrijeme. Na mjestu gdje će bodovi biti veći i oblak će postati najgušći, a vjerojatnost pronalaženja elektrona je najviša.

Izračunato je, na primjer, da kvantno-mehanički model vodikovog atoma uključuje najveću gustoću oblaka elektrona koji se nalazi na udaljenosti od 0,053 nanometara od jezgre.

Orbita klasične mehanike zamijenjena je skvantni elektronski oblak. Valna funkcija psi-elektrona ovdje se naziva orbitalom, koju karakterizira oblik i energija oblaka elektrona u prostoru. U odnosu na atom, označavamo prostor oko jezgre, u kojem je najvjerojatniji nalaz elektrona.

Nemoguće je moguće?

Kao i cijela teorija, kvantno-mehanički modelstruktura atoma učinila je doista revoluciju u znanstvenom svijetu i među stanovnicima. Uostalom, i do danas je teško zamisliti da istu česticu u isto vrijeme ne može biti na jednom mjestu istodobno, već na različitim mjestima! Kako bi zaštitili uspostavljene obrasce, rečeno je da u mikrokozmosu postoje događaji koji su nezamislivi i nisu tako u makrokozmosu. Ali je li doista tako? Ili su ljudi samo uplašili priznati mogućnost da "kap je poput oceana i ocean je kap"?