Mendeleyevning elementlar davriy tizimi. Atomning tuzilishi.
MENDELEYEV DAVRIY ELMENTLAR TIZIMI - kimyoviy tasnifi. rus tilida yaratilgan elementlar. olim D.I.Mendeleyev tomonidan kashf etilgan davriylik asosida (1869-yil). qonun.
Zamonaviy davriy shakllantirish qonun: elementlarning xossalari (oddiy birikmalar va birikmalarda namoyon bo'ladi) davriy davrlarda topiladi. ularning atomlari yadrolarining zaryadiga qarab.
Z atom yadrosining zaryadi kimyoviy moddaning atom (tartib) raqamiga teng. element P. s. e. M. Agar barcha elementlarni oʻsish tartibida Z. (vodorod H, Z = 1; geliy He, Z = 2; litiy Li, Z == 3; berilliy Be, Z = 4 va boshqalar) joylashtirsangiz, ular hosil bo'ladi. 7 davr. Ushbu davrlarning har birida davrning birinchi elementidan (ishqoriy metall) oxirgi (nobil gaz)gacha bo'lgan elementlar xossalarining muntazam o'zgarishi kuzatiladi. Birinchi davr 2 ta elementdan, 2- va 3-da har biri 8 ta elementdan, 4- va 5-da - 18 ta, 6-da - 32 ta elementdan iborat. 7-davrda 19 ta element ma'lum. 2 va 3 davrlar odatda kichik deb ataladi, keyingi barcha davrlar katta deb ataladi. Agar siz davrlarni gorizontal qatorlar shaklida tartibga solsangiz, natijada paydo bo'ladi jadvalda 8 ta vertikal chiziq ko'rsatiladi. ustunlar; Bu o'z xususiyatlariga ko'ra o'xshash elementlar guruhlari.
Guruhlar ichidagi elementlarning xossalari ham Z ning ortishiga qarab tabiiy ravishda o'zgaradi.Masalan, Li - Na - K - Rb - Cs - Fr guruhida kimyoviy tarkibi ortadi. tomonidan metalning faolligi kuchayadi oksidlar va gidroksidlarning tabiati.
Atom tuzilishi nazariyasidan kelib chiqadiki, elementlar xossalarining davriyligi yadro atrofida elektron qobiqlarning hosil bo`lish qonuniyatlari bilan belgilanadi. Elementning Z ortishi bilan atom murakkablashadi - yadroni o'rab turgan elektronlar soni ko'payadi va bir elektron qobiqning to'lishi tugashi va keyingi, tashqi qobiqning shakllanishi boshlanadigan vaqt keladi. Mendeleyev tizimida bu yangi davrning boshlanishiga to'g'ri keladi. Yangi qobiqdagi 1, 2, 3 va hokazo elektronli elementlar o'z xossalariga ko'ra 1, 2, 3 va hokazo tashqi elektronlarga ega bo'lgan elementlarga o'xshaydi, garchi ularning soni ichki bo'lsa. bitta (yoki bir nechta) elektron qobiqlar kamroq edi: Na Li (bitta tashqi elektron), Mg Be (2 tashqi elektron) ga o'xshaydi; A1 - B ga (3 tashqi elektron) va boshqalar elementning P. sdagi pozitsiyasi bilan. e. M. uning kimyoviy tarkibi bilan bogʻliq. va boshqalar jismoniy St.
Ko'p (taxminan 1000) grafik variantlari taklif qilingan. P. s.ning suratlari. e. M. P. ning eng keng tarqalgan 2 varianti. e. M. - qisqa va uzun stollar; k.-l. ular orasida fundamental farq yo'q. Ilovada qisqa jadval variantlaridan biri mavjud. Jadvalda davr raqamlari birinchi ustunda berilgan (1 - 7 arab raqamlari bilan ko'rsatilgan). Guruh raqamlari yuqori qismida I - VIII rim raqamlari bilan ko'rsatilgan. Har bir guruh ikkita kichik guruhga bo'linadi - a va b. Kichik davrlar elementlari bo'lgan elementlar to'plami, ba'zan deyiladi. asosiy a-m kichik guruhlari va (Li ishqoriy metallar kichik guruhini boshqaradi. F - galogenlar, He - inert gazlar va boshqalar). Bunday holda, katta davrlar elementlarining qolgan kichik guruhlari chaqiriladi. yon ta'siri.
Z = 58 - 71 bo'lgan elementlar atomlari tuzilishining alohida yaqinligi va kimyosining o'xshashligi tufayli. sv bir qismi bo'lgan lantanidlar oilasini tashkil qiladi III guruh, lekin qulaylik uchun stolning pastki qismida joylashgan. Z = 90 - 103 bo'lgan elementlar ko'pincha xuddi shu sabablarga ko'ra aktinidlar oilasiga tasniflanadi. Ulardan keyin Z = 104 bo'lgan element - kurchatovy va Z = 105 bo'lgan element (qarang Nilsborium). 1974 yil iyul oyida Boyqushlar. fiziklar Z = 106 bo'lgan elementning kashf etilishi haqida xabar berishdi va yanvarda. 1976 yil - Z = 107 bo'lgan elementlar. Keyinchalik Z = 108 va 109 bo'lgan elementlar quyida sintez qilindi. P. ning chegarasi. e. M. maʼlum - vodorod bilan beriladi, chunki yadro zaryadi birdan kam boʻlgan element boʻlishi mumkin emas. Savol nimada yuqori chegara P.S. e. M., ya'ni san'at qanday o'ta qadriyatga erisha oladi. elementlarning sintezi hal qilinmagan. (Og'ir yadrolar beqaror, shuning uchun Z = 95 bo'lgan ameritium va undan keyingi elementlar tabiatda topilmaydi, lekin ularda olinadi. yadro reaksiyalari; ammo, mintaqada ko'proq uzoq transuran elementlar, deb atalmish ko'rinishi. barqarorlik orollari, xususan Z = 114 uchun.) San'atda. davriy ravishda yangi elementlarning sintezi. qonun va P. s. e. M. asosiy rol oʻynaydi. Mendeleyev qonuni va tizimi tabiatshunoslikning eng muhim umumlashmalaridan bo‘lib, hozirgi zamon fanining asosini tashkil etadi. orolning tuzilishi haqidagi ta'limotlar.
Elektron tuzilma atom.
Ushbu va keyingi paragraflar atomning elektron qobig'ining modellari haqida gapiradi. Biz gaplashayotganimizni tushunish muhimdir modellar. Haqiqiy atomlar, albatta, murakkabroq va biz hali ham ular haqida hamma narsani bilmaymiz. Biroq, zamonaviy nazariy model atomning elektron tuzilishi kimyoviy elementlarning ko'pgina xususiyatlarini muvaffaqiyatli tushuntirish va hatto taxmin qilish imkonini beradi, shuning uchun u tabiiy fanlarda keng qo'llaniladi.
Boshlash uchun N. Bohr tomonidan taklif qilingan "sayyora" modelini batafsil ko'rib chiqaylik (2-3-rasm, c).
Guruch. 2-3 c. Borning "sayyoraviy" modeli.
Daniya fizigi N. Bor 1913-yilda elektron zarrachalar atom yadrosi atrofida sayyoralar Quyosh atrofida aylanayotgani kabi atom modelini taklif qildi. Bor atomdagi elektronlar faqat yadrodan qat'iy ma'lum masofalarda chiqarilgan orbitalarda barqaror bo'lishi mumkinligini taklif qildi. U bu orbitalarni statsionar deb atagan. Statsionar orbitalardan tashqarida elektron mavjud emas. Nega bunday bo'ldi, Bor o'sha paytda tushuntira olmadi. Ammo u bunday model ko'plab eksperimental faktlarni tushuntirishga imkon berishini ko'rsatdi (bu 2.7-bandda batafsilroq muhokama qilinadi).
Bor modelidagi elektron orbitalar 1, 2, 3, ... butun sonlar bilan belgilanadi. n, yadroga eng yaqin bo'lganidan boshlab. Keyinchalik bunday orbitalarni nima deb ataymiz darajalari. Vodorod atomining elektron tuzilishini tasvirlash uchun faqat darajalar etarli. Ammo murakkabroq atomlarda, ma'lum bo'lishicha, darajalar o'xshash energiyalardan iborat pastki darajalar. Masalan, 2-daraja ikkita kichik darajadan (2s va 2p) iborat. Uchinchi daraja, rasmda ko'rsatilganidek, 3 ta kichik darajadagi (3s, 3p va 3d) iborat. 2-6. To'rtinchi daraja (u rasmga mos kelmadi) 4s, 4p, 4d, 4f pastki darajalaridan iborat. 2.7-bo'limda biz sizga quyi darajalarning ushbu nomlari aynan qayerdan kelganligi va atomlardagi elektron darajalar va pastki darajalarni "ko'rish" imkonini bergan fizik tajribalar haqida aytib beramiz.
Guruch. 2-6. Vodorod atomidan murakkabroq atomlar uchun Bor modeli. Chizma miqyosda emas - aslida bir xil darajadagi pastki darajalar bir-biriga yaqinroq.
Har qanday atomning elektron qobig'ida uning yadrosida proton qancha bo'lsa, shuncha elektron bor, shuning uchun atom umuman elektr neytraldir. Atomdagi elektronlar yadroga eng yaqin darajalar va pastki darajalarni to'ldiradi, chunki bu holda ularning energiyasi uzoqroq sathlarni joylashtirgandan kamroq bo'ladi. Har bir daraja va pastki daraja faqat ma'lum miqdordagi elektronlarni ushlab turishi mumkin.
Pastki darajalar, o'z navbatida, teng energiyadan iborat orbitallar(ular 2-6-rasmda ko'rsatilmagan). Majoziy ma'noda, agar atomning elektron buluti ma'lum bir atomning barcha elektronlari "yashovchi" shahar yoki ko'chaga qiyoslansa, u holda sathni uyga, pastki qavatni kvartiraga va orbitalni - boshqasiga solishtirish mumkin. elektronlar uchun xona. Har qanday pastki darajadagi barcha orbitallar bir xil energiyaga ega. S-pastki sathida faqat bitta "xona" mavjud - orbital. p-pastki sathida 3 ta orbital, d-pastki sathda 5 ta, f-pastki sathda esa 7 ta orbital bor. Har bir "xona" orbitalida bir yoki ikkita elektron "yashashi" mumkin. Bir orbitalda ikkitadan ortiq elektron bo'lishini taqiqlash deyiladi Paulining taqiqi- buni kashf etgan olim nomi bilan atalgan muhim xususiyat atomning tuzilishi. Atomdagi har bir elektron o'z "manziliga" ega bo'lib, u "kvant" deb ataladigan to'rtta raqam to'plami sifatida yoziladi. Kvant raqamlari 2.7-bo'limda batafsil ko'rib chiqiladi. Bu erda biz faqat asosiy kvant sonini eslatib o'tamiz n(2-6-rasmga qarang), bu elektronning "manzilida" bu elektron mavjud bo'lgan darajaning sonini ko'rsatadi.
©2015-2019 sayti
Barcha huquqlar ularning mualliflariga tegishli. Bu sayt mualliflik da'vo qilmaydi, lekin beradi bepul foydalanish.
Sahifaning yaratilgan sanasi: 2016-08-20
Qachondan beri kimyoviy reaksiyalar Reaksiyaga kirishuvchi atomlarning yadrolari o'zgarishsiz qoladi (radiaktiv o'zgarishlardan tashqari), keyin atomlarning kimyoviy xossalari ularning elektron qobig'ining tuzilishiga bog'liq. Nazariya atomning elektron tuzilishi kvant mexanikasi apparati asosida qurilgan. Shunday qilib, atomning energiya darajalarining tuzilishini atom yadrosi atrofidagi bo'shliqda elektronlarni topish ehtimolini kvant mexanik hisob-kitoblari asosida olish mumkin ( guruch. 4.5).
Guruch. 4.5. Energiya darajalarini pastki darajalarga bo'lish sxemasi
Atomning elektron tuzilishi nazariyasining asoslari quyidagi qoidalarga qisqartiriladi: atomdagi har bir elektronning holati to'rtta kvant soni bilan tavsiflanadi: bosh kvant soni. n = 1, 2, 3,; orbital (azimutal) l=0,1,2, n–1; magnit m l –1,0,1, m= –l, magnit ; = -1/2, 1/2 .
aylanish s, bir atomda to'rtta kvant sonining bir xil to'plamiga ega bo'lgan ikkita elektron bo'lishi mumkin emas n, l, m m , m ; ; bir xil asosiy kvant raqamlariga ega bo'lgan elektronlar to'plami n elektron qatlamlarini yoki atomning energiya darajalarini hosil qiladi, yadrodan raqamlangan va quyidagicha belgilanadi. K, L, M, N, O, P, Q, va berilgan qiymat bilan energiya qatlamida n dan ortiq bo'lmasligi mumkin 2n 2 elektronlar. Bir xil kvant raqamlariga ega bo'lgan elektronlar to'plami n Va m, shakl pastki darajalari, ular yadrodan uzoqlashganda belgilanadi s, p, d, f.
Elektronning atom yadrosi atrofidagi fazodagi o'rnini ehtimollik bilan aniqlash Geyzenberg noaniqlik printsipiga mos keladi. Kvant mexanik tushunchalariga ko'ra, atomdagi elektron o'ziga xos harakat traektoriyasiga ega emas va yadro atrofidagi fazoning istalgan qismida joylashishi mumkin va uning turli pozitsiyalari ma'lum bir manfiy zaryad zichligiga ega bo'lgan elektron buluti sifatida qaraladi. Yadro atrofidagi elektronning eng ko'p topilishi mumkin bo'lgan fazo deyiladi orbital. U elektron bulutining taxminan 90% ni o'z ichiga oladi. Har bir kichik daraja 1s, 2s, 2p va hokazo. ma'lum bir shakldagi orbitallarning ma'lum soniga mos keladi. Masalan, 1s- Va 2s- orbitallar sharsimon va 2p-orbitallar ( 2p x , 2p y , 2p z-orbitallar) o'zaro perpendikulyar yo'nalishda yo'naltirilgan va dumbbell shakliga ega ( guruch. 4.6).
Guruch. 4.6. Elektron orbitallarning shakli va orientatsiyasi.
Kimyoviy reaksiyalar jarayonida atom yadrosi o'zgarishlarga uchramaydi, faqat atomlarning elektron qobiqlari o'zgaradi, ularning tuzilishi kimyoviy elementlarning ko'pgina xususiyatlarini tushuntiradi. Atomning elektron tuzilishi nazariyasiga asoslanib, Mendeleyevning kimyoviy elementlar davriy qonunining chuqur jismoniy ma'nosi o'rnatildi va kimyoviy bog'lanish nazariyasi yaratildi.
Kimyoviy elementlarning davriy tizimining nazariy asoslanishi kimyoviy elementlarning xususiyatlarining o'zgarishi davriyligi va ularning atomlarining elektron konfiguratsiyasining o'xshash turlarining davriy takrorlanishi o'rtasidagi bog'liqlik mavjudligini tasdiqlovchi atom tuzilishi haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga oladi.
Atom tuzilishi haqidagi ta'limotdan kelib chiqqan holda, Mendeleevning barcha elementlarni etti davrga bo'lishi oqlanadi: davr soni elektronlar bilan to'ldirilgan atomlarning energiya darajalari soniga to'g'ri keladi. Kichik davrlarda atom yadrolarining musbat zaryadi ortishi bilan tashqi darajadagi elektronlar soni ortadi (birinchi davrda 1 dan 2 gacha, ikkinchi va uchinchi davrlarda 1 dan 8 gacha), bu elementlarning xususiyatlarining o'zgarishi: davr boshida (birinchidan tashqari) ishqoriy metall bor, keyin asta-sekin zaiflashadi. metall xossalari va metall bo'lmaganlarni mustahkamlash. Ushbu naqshni ikkinchi davr elementlari uchun kuzatish mumkin 4.2-jadval.
4.2-jadval.
Katta davrlarda, yadrolarning zaryadi ortib borishi bilan, sathlarni elektronlar bilan to'ldirish qiyinroq kechadi, bu kichik davrlar elementlariga nisbatan elementlarning xususiyatlarining murakkabroq o'zgarishini tushuntiradi.
Kichik guruhlardagi kimyoviy elementlarning xususiyatlarining bir xil tabiati tashqi energiya darajasining o'xshash tuzilishi bilan izohlanadi. stol 4.3, gidroksidi metallarning kichik guruhlari uchun energiya darajalarini elektronlar bilan to'ldirish ketma-ketligini ko'rsatadi.
4.3-jadval.
Guruh raqami odatda atomdagi kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lishida ishtirok eta oladigan elektronlar sonini ko'rsatadi. Bu guruh raqamining jismoniy ma'nosidir. Davriy jadvalning to'rtta joyida elementlar atom massasini ko'paytirish tartibida joylashmagan: Ar Va K,Co Va Ni,Te Va I,Th Va Pa. Ushbu og'ishlar kimyoviy elementlarning davriy jadvalining kamchiliklari deb hisoblangan. Atom tuzilishi haqidagi ta'limot bu og'ishlarni tushuntirdi. Yadro zaryadlarini eksperimental aniqlash shuni ko'rsatdiki, bu elementlarning joylashishi ularning yadrolari zaryadlarining ortishiga mos keladi. Bundan tashqari, atom yadrolarining zaryadlarini eksperimental aniqlash vodorod va uran orasidagi elementlarning sonini, shuningdek, lantanidlar sonini aniqlash imkonini berdi. Endi davriy jadvalning barcha joylari dan oraliqda to'ldiriladi Z=1 uchun Z=114, ammo davriy jadval tugallanmagan bo'lsa, yangi transuran elementlarini topish mumkin.
"Atom" tushunchasi insoniyatga azaldan tanish Qadimgi Gretsiya. Qadimgi faylasuflarning fikriga ko'ra, atom moddaning bir qismi bo'lgan eng kichik zarradir.
Atomning elektron tuzilishi
Atom proton va neytronlarni o'z ichiga olgan musbat zaryadlangan yadrodan iborat. Elektronlar yadro atrofida orbitalar bo'ylab harakatlanadi, ularning har biri to'rtta kvant sonlari to'plami bilan tavsiflanishi mumkin: asosiy (n), orbital (l), magnit (ml) va spin (ms yoki s).
Asosiy kvant soni elektronning energiyasini va elektron bulutlarning hajmini aniqlaydi. Elektronning energiyasi asosan elektronning yadrodan uzoqligiga bog'liq: elektron yadroga qanchalik yaqin bo'lsa, uning energiyasi shunchalik past bo'ladi. Boshqacha qilib aytganda, asosiy kvant soni elektronning ma'lum bir energiya darajasida (kvant qatlami) joylashishini aniqlaydi. Bosh kvant soni 1 dan cheksizgacha bo'lgan butun sonlar qatorining qiymatlariga ega.
Orbital kvant soni elektron bulutning shaklini tavsiflaydi. Har xil shakl elektron bulutlar birida elektron energiyasining o'zgarishini aniqlaydi energiya darajasi, ya'ni. uni energiya pastki darajalariga bo'lish. Orbital kvant soni noldan (n-1) gacha bo'lgan qiymatlarga ega bo'lishi mumkin, jami n ta qiymatga ega. Energiya pastki darajalari harflar bilan belgilanadi:
Magnit kvant soni orbitalning kosmosdagi yo'nalishini ko'rsatadi. U har qanday butun sonni qabul qiladi raqamli qiymat(+l) dan (-l) gacha, shu jumladan nol. Raqam mumkin bo'lgan qiymatlar magnit kvant soni (2l+1) ga teng.
Atom yadrosi sohasida harakatlanayotgan elektron, orbital burchak momentidan tashqari, o'z o'qi atrofida shpindel shaklidagi aylanishini tavsiflovchi o'ziga xos burchak momentiga ham ega. Elektronning bu xossasi spin deb ataladi. Spinning kattaligi va yo'nalishi spin kvant soni bilan tavsiflanadi, u (+1/2) va (-1/2) qiymatlarni qabul qilishi mumkin. Ijobiy va salbiy aylanish qiymatlari uning yo'nalishi bilan bog'liq.
Yuqorida aytilganlarning barchasi ma'lum bo'lishidan va tajribada tasdiqlanishidan oldin, atom tuzilishining bir nechta modellari mavjud edi. Atom tuzilishining dastlabki modellaridan biri E.Rezerford tomonidan taklif qilingan boʻlib, u alfa zarrachalarining tarqalishi boʻyicha oʻtkazilgan tajribalarda atomning deyarli butun massasi juda kichik hajmda - musbat zaryadlangan yadroda toʻplanganligini koʻrsatdi. . Uning modeliga ko'ra, elektronlar yadro atrofida etarlicha katta masofada harakat qiladi va ularning soni, umuman olganda, atom elektr neytral bo'ladi.
Rezerfordning atom tuzilishi modeli N. Bor tomonidan ishlab chiqilgan boʻlib, u ham oʻz tadqiqotlarida Eynshteynning yorugʻlik kvantlari haqidagi taʼlimotini va Plankning nurlanishning kvant nazariyasini birlashtirgan. Biz boshlagan ishimizni yakunladik va dunyoga atom tuzilishining zamonaviy modelini taqdim etdik kimyoviy element Lui de Broyl va Shredinger.
Muammoni hal qilishga misollar
MISOL 1
| Mashq qilish | Azot (atom raqami 14), kremniy (atom raqami 28) va bariy (atom raqami 137) yadrolari tarkibidagi proton va neytronlar sonini sanab bering. |
| Yechim | Kimyoviy element atomining yadrosidagi protonlar soni uning bilan belgilanadi ishlab chiqarish raqami davriy jadvalda va neytronlar soni orasidagi farq massa raqami(M) va yadro zaryadi (Z). Azot: n(N)= M -Z = 14-7 = 7. Silikon: n(Si)= M -Z = 28-14 = 14. Bariy: n (Ba)= M -Z = 137-56 = 81. |
| Javob | Azot yadrosidagi protonlar soni 7 ta, neytronlar soni 7 ta; kremniy atomining yadrosida 14 proton va 14 neytron mavjud; Bariy atomining yadrosida 56 ta proton va 81 ta neytron mavjud. |
2-MISA
| Mashq qilish | Energiya pastki darajalarini elektronlar bilan to'ldirilgan tartibda joylashtiring: a) 3p, 3d, 4s, 4p; b) 4d , 5s, 5p, 6s; c) 4f , 5s , 6r; 4d , 6s; d) 5d, 6s, 6p, 7s, 4f . |
|
| Yechim | Energiya pastki darajalari Klechkovskiy qoidalariga muvofiq elektronlar bilan to'ldiriladi. Majburiy shart- bosh va orbital kvant sonlari yig'indisining minimal qiymati. s-kichik daraja 0, p - 1, d - 2 va f-3 soni bilan tavsiflanadi. Ikkinchi shart - bu pastki daraja bilan eng past qiymat bosh kvant soni. | |
| Javob | a) 3p, 3d, 4s, 4p orbitallari 4, 5, 4 va 5 raqamlariga mos keladi. Shuning uchun elektronlar bilan to'ldirish quyidagi ketma-ketlikda sodir bo'ladi: 3p, 4s, 3d, 4p. b) 4d orbitallar , 5s, 5p, 6s 7, 5, 6 va 6 raqamlariga mos keladi. Shuning uchun elektronlar bilan to'ldirish quyidagi ketma-ketlikda sodir bo'ladi: 5s, 5p, 6s, 4d. c) 4f orbitallari , 5s , 6r; 4d , 6s 7, 5, 76 va 6 raqamlariga to'g'ri keladi. Shuning uchun elektronlar bilan to'ldirish quyidagi ketma-ketlikda sodir bo'ladi: 5s, 4d , 6s, 4f, 6r. d) 5d, 6s, 6p, 7s, 4f orbitallari 7, 6, 7, 7 va 7 raqamlariga mos keladi. Demak, elektronlar bilan toʻldirish quyidagi ketma-ketlikda sodir boʻladi: 6s, 4f, 5d, 6p, 7s. |
Keling, atom qanday qurilganini ko'rib chiqaylik. Shuni yodda tutingki, biz faqat modellar haqida gaplashamiz. Amalda atomlar ancha murakkab tuzilishdir. Ammo zamonaviy ishlanmalar tufayli biz xususiyatlarni (hammasi bo'lmasa ham) tushuntirish va hatto muvaffaqiyatli bashorat qilish imkoniyatiga egamiz. Xo'sh, atomning tuzilishi qanday? U nimadan "yasalgan"?
Atomning sayyoraviy modeli
Birinchi marta daniyalik fizigi N. Bor tomonidan 1913 yilda taklif qilingan. Bu atom tuzilishi haqidagi birinchi nazariyaga asoslanadi ilmiy faktlar. Bundan tashqari, u zamonaviy tematik terminologiyaga asos solgan. Unda elektron zarralar hosil qiladi aylanish harakatlari Quyosh atrofidagi sayyoralar bilan bir xil printsip bo'yicha atom atrofida. Bor ular faqat yadrodan qat'iy belgilangan masofada joylashgan orbitalarda mavjud bo'lishi mumkinligini taklif qildi. Olim buning sababini ilmiy nuqtai nazardan tushuntira olmadi, ammo bu model ko'plab tajribalar bilan tasdiqlangan. Butun sonlar yadroga eng yaqin raqamlangan bittadan boshlab orbitalarni belgilash uchun ishlatilgan. Bu orbitalarning barchasi darajalar deb ham ataladi. Vodorod atomi faqat bitta sathga ega, uning ustida bitta elektron aylanadi. Ammo murakkab atomlar ham darajalarga ega. Ular o'xshash energiya potentsialiga ega bo'lgan elektronlarni birlashtirgan komponentlarga bo'linadi. Shunday qilib, ikkinchisi allaqachon ikkita pastki darajaga ega - 2s va 2p. Uchinchisida allaqachon uchtasi bor - 3s, 3p va 3d. Va hokazo. Birinchidan, yadroga yaqinroq bo'lgan pastki darajalar "aholi", keyin esa uzoq bo'lganlar. Ularning har biri faqat ma'lum miqdordagi elektronni ushlab turishi mumkin. Lekin bu oxiri emas. Har bir kichik daraja orbitallarga bo'linadi. Keling, oddiy hayot bilan taqqoslaylik. Atomning elektron bulutini shahar bilan solishtirish mumkin. Darajalar ko'chalar. Pastki daraja - xususiy uy yoki kvartira. Orbital - xona. Ularning har biri bir yoki ikkita elektronni "yashaydi". Ularning barchasi maxsus manzillarga ega. Bu atom tuzilishining birinchi diagrammasi edi. Va nihoyat, elektronlarning manzillari haqida: ular "kvant" deb ataladigan raqamlar to'plami bilan aniqlanadi.
Atomning to'lqinli modeli
Ammo vaqt o'tishi bilan sayyora modeli qayta ko'rib chiqildi. Atom tuzilishining ikkinchi nazariyasi taklif qilindi. U yanada rivojlangan va amaliy tajribalar natijalarini tushuntirishga imkon beradi. Birinchisi E. Shredinger tomonidan taklif qilingan atomning to'lqin modeli bilan almashtirildi. Keyin elektron nafaqat zarracha, balki to'lqin sifatida ham o'zini namoyon qilishi mumkinligi allaqachon aniqlangan. Shredinger nima qildi? U to'lqinning harakatini tavsiflovchi tenglamani qo'lladi Shunday qilib, atomdagi elektronning traektoriyasini emas, balki uni ma'lum bir nuqtada aniqlash ehtimolini topish mumkin. Ikkala nazariyani birlashtiradigan narsa shundaki, elementar zarralar ma'lum darajalarda, pastki darajalarda va orbitallarda joylashgan. Bu modellar orasidagi o'xshashlik tugaydi. Sizga bitta misol keltiraman: to'lqinlar nazariyasida orbital 95% ehtimollik bilan elektronni topish mumkin bo'lgan mintaqadir. Qolgan bo'shliq 5% ni tashkil qiladi, ammo oxirida ma'lum bo'ldiki, ishlatiladigan atamalar umumiy bo'lishiga qaramay, atomlarning strukturaviy xususiyatlari to'lqin modeli yordamida tasvirlangan.
Bu holatda ehtimollik tushunchasi
Nima uchun bu atama ishlatilgan? Heisenberg 1927 yilda noaniqlik printsipini ishlab chiqdi, u hozirda mikrozarrachalarning harakatini tasvirlash uchun ishlatiladi. Bu ularning oddiy jismoniy jismlardan tub farqiga asoslanadi. Bu nima? Klassik mexanika inson hodisalarni ularga ta'sir qilmasdan kuzatishi mumkin deb faraz qilgan (kuzatish). samoviy jismlar). Olingan ma'lumotlarga asoslanib, ob'ektning ma'lum bir vaqtda qaerda bo'lishini hisoblash mumkin. Ammo mikrokosmosda hamma narsa boshqacha. Demak, masalan, asbob va zarrachaning energiyalari tengsiz bo'lganligi sababli, hozir elektronni unga ta'sir qilmasdan kuzatish mumkin emas. Bu uning joylashuvini o'zgartirishga olib keladi elementar zarracha, holati, yo'nalishi, harakat tezligi va boshqa parametrlar. Va aniq xususiyatlar haqida gapirishning ma'nosi yo'q. Noaniqlik printsipining o'zi bizga elektronning yadro atrofidagi aniq traektoriyasini hisoblash mumkin emasligini aytadi. Siz faqat ma'lum bir fazoda zarrachani topish ehtimolini ko'rsatishingiz mumkin. Bu kimyoviy elementlar atomlari tuzilishining o'ziga xos xususiyati. Ammo buni faqat olimlar amaliy tajribalarda hisobga olishlari kerak.
Atom tarkibi
Ammo keling, butun mavzuga e'tibor qarataylik. Shunday qilib, yaxshi ko'rib chiqilgan elektron qobiqdan tashqari, atomning ikkinchi komponenti yadrodir. U musbat zaryadlangan protonlar va neytral neytronlardan iborat. Biz hammamiz davriy jadval bilan tanishmiz. Har bir elementning soni uning tarkibidagi protonlar soniga mos keladi. Neytronlar soni atom massasi va protonlar soni o'rtasidagi farqga teng. Ushbu qoidadan chetga chiqishlar bo'lishi mumkin. Keyin ular elementning izotopi borligini aytishadi. Atomning tuzilishi shundayki, u elektron qobiq bilan "o'ralgan". odatda protonlar soniga teng. Ikkinchisining massasi birinchisinikidan taxminan 1840 marta katta va taxminan neytronning og'irligiga teng. Yadro radiusi atom diametrining 1/200 000 ga teng. Uning o'zi sharsimon shaklga ega. Bu, umuman olganda, kimyoviy elementlar atomlarining tuzilishi. Massa va xususiyatlarning farqiga qaramay, ular taxminan bir xil ko'rinadi.
Orbitalar
Atom strukturasi diagrammasi nima ekanligi haqida gapirganda, ular haqida jim turish mumkin emas. Shunday qilib, bunday turlar mavjud:
- s. Ular sharsimon shaklga ega.
- p. Ular uch o'lchamli sakkiz figuraga yoki shpindelga o'xshaydi.
- d va f. Ular rasmiy tilda tasvirlash qiyin bo'lgan murakkab shaklga ega.
Har bir turdagi elektronni mos keladigan orbitalda 95% ehtimollik bilan topish mumkin. Taqdim etilgan ma'lumotlarga xotirjam munosabatda bo'lish kerak, chunki u juda mavhum matematik model, vaziyatning jismoniy haqiqatidan ko'ra. Ammo bularning barchasi bilan u atomlar va hatto molekulalarning kimyoviy xossalari haqida yaxshi bashorat qilish kuchiga ega. Yadrodan sath qanchalik uzoqda joylashgan bo'lsa, unga shunchalik ko'p elektronlar joylashtirilishi mumkin. Shunday qilib, orbitallar sonini maxsus formula yordamida hisoblash mumkin: x 2. Bu erda x darajalar soniga teng. Va orbitalga ikkitagacha elektron joylashtirilishi mumkinligi sababli, oxir-oqibat ularni raqamli qidirish formulasi quyidagicha ko'rinadi: 2x 2.
Orbitalar: texnik ma'lumotlar
Agar ftor atomining tuzilishi haqida gapiradigan bo'lsak, unda uchta orbital bo'ladi. Ularning barchasi to'ldiriladi. Bir pastki darajadagi orbitallarning energiyasi bir xil. Ularni belgilash uchun qatlam raqamini qo'shing: 2s, 4p, 6d. Ftor atomining tuzilishi haqidagi suhbatga qaytaylik. U ikkita s- va bitta p-kichik darajaga ega bo'ladi. U to'qqizta proton va bir xil miqdordagi elektronga ega. Birinchi s-daraja. Bu ikkita elektron. Keyin ikkinchi s-daraja. Yana ikkita elektron. Va 5 p-darajasini to'ldiradi. Bu uning tuzilishi. Quyidagi kichik sarlavhani o'qib bo'lgach, kerakli amallarni o'zingiz bajarishingiz va bunga ishonch hosil qilishingiz mumkin. Agar qaysi ftor ham tegishli ekanligi haqida gapiradigan bo'lsak, shuni ta'kidlash kerakki, ular bir guruhda bo'lsa-da, ularning xususiyatlarida butunlay boshqacha. Shunday qilib, ularning qaynash nuqtasi Selsiy bo'yicha -188 dan 309 darajagacha. Xo'sh, nega ular birlashdilar? Hammaga rahmat kimyoviy xossalari. Barcha halogenlar va ftor eng yuqori darajada oksidlanish qobiliyatiga ega. Ular metallar bilan reaksiyaga kirishadi va xona haroratida hech qanday muammosiz o'z-o'zidan yonishi mumkin.
Orbitalar qanday to'ldiriladi?
Elektronlar qanday qoidalar va tamoyillar asosida joylashtirilgan? Yaxshiroq tushunish uchun soddalashtirilgan uchta asosiy narsa bilan tanishishingizni tavsiya qilamiz:
- Eng kam energiya printsipi. Elektronlar orbitallarni energiyani oshirish tartibida to'ldirishga intiladi.
- Pauli printsipi. Bitta orbitalda ikkitadan ortiq elektron bo'lishi mumkin emas.
- Hund qoidasi. Bir pastki sathda elektronlar avval bo'sh orbitallarni to'ldiradi va shundan keyingina juftlik hosil qiladi.
Atomning tuzilishi uni to'ldirishga yordam beradi va bu holda tasvir nuqtai nazaridan u yanada tushunarli bo'ladi. Shuning uchun elektr sxemalarini qurish bilan amaliy ishlaganda uni qo'lda ushlab turish kerak.
Misol
Maqola doirasida aytilganlarning barchasini umumlashtirish uchun siz atom elektronlari ularning darajalari, pastki darajalari va orbitallari (ya'ni, darajalar konfiguratsiyasi qanday) o'rtasida qanday taqsimlanganligi namunasini tuzishingiz mumkin. U formula, energiya diagrammasi yoki qatlam diagrammasi sifatida tasvirlanishi mumkin. Bu erda juda yaxshi rasmlar mavjud bo'lib, ular diqqat bilan o'rganib chiqqach, atomning tuzilishini tushunishga yordam beradi. Shunday qilib, birinchi daraja birinchi bo'lib to'ldiriladi. U faqat bitta pastki darajaga ega, unda faqat bitta orbital mavjud. Barcha darajalar eng kichigidan boshlab ketma-ket to'ldiriladi. Birinchidan, bitta pastki daraja ichida har bir orbitalda bitta elektron joylashadi. Keyin juftliklar yaratiladi. Va agar bepul bo'lsa, boshqa to'ldirish mavzusiga o'tish sodir bo'ladi. Va endi siz azot yoki ftor atomining tuzilishi nima ekanligini o'zingiz bilib olishingiz mumkin (ilgari ko'rib chiqilgan). Avvaliga bu biroz qiyin bo'lishi mumkin, lekin sizga yo'l-yo'riq ko'rsatish uchun rasmlardan foydalanishingiz mumkin. Aniqlik uchun azot atomining tuzilishini ko'rib chiqamiz. Unda 7 ta proton (yadroni tashkil etuvchi neytronlar bilan birga) va bir xil miqdordagi elektronlar (elektron qobig'ini tashkil etuvchi) mavjud. Birinchi s-daraja birinchi bo'lib to'ldiriladi. U 2 ta elektronga ega. Keyin ikkinchi s-daraja keladi. Shuningdek, u 2 ta elektronga ega. Qolgan uchtasi esa p-darajada joylashgan bo'lib, ularning har biri bitta orbitalni egallaydi.
Xulosa
Ko'rib turganingizdek, atomning tuzilishi unchalik qiyin mavzu emas (agar siz unga maktab kimyo kursi nuqtai nazaridan yondashsangiz, albatta). Va tushuning bu mavzu qiyin emas. Nihoyat, men sizga ba'zi xususiyatlar haqida aytib bermoqchiman. Masalan, kislorod atomining tuzilishi haqida gapiradigan bo'lsak, unda sakkizta proton va 8-10 neytron borligini bilamiz. Tabiatdagi hamma narsa muvozanatga intilayotganligi sababli, ikkita kislorod atomi molekula hosil qiladi, bu erda ikkita juftlashtirilmagan elektron kovalent bog'lanish hosil qiladi. Boshqa barqaror kislorod molekulasi ozon (O3) ham xuddi shunday tarzda hosil bo'ladi. Kislorod atomining tuzilishini bilib, siz Yerdagi eng keng tarqalgan modda ishtirok etadigan oksidlanish reaktsiyalari uchun formulalarni to'g'ri tuzishingiz mumkin.
Har qanday modda juda kichik zarrachalardan iborat atomlar . Atom kimyoviy elementning barcha xarakterli xususiyatlarini saqlab qolgan eng kichik zarrasi. Atomning o'lchamini tasavvur qilish uchun, agar ularni bir-biriga yaqin joylashtirish mumkin bo'lsa, unda bir million atom bor-yo'g'i 0,1 mm masofani egallagan bo'lardi, deb aytish kifoya.
Moddaning tuzilishi haqidagi fanning keyingi rivojlanishi atomning ham murakkab tuzilishga ega ekanligini va elektron va protonlardan iborat ekanligini ko`rsatdi. Materiya tuzilishining elektron nazariyasi shunday paydo bo'ldi.
Qadim zamonlarda elektr tokining ikki turi borligi aniqlangan: ijobiy va salbiy. Tanadagi elektr miqdori zaryad deb atala boshlandi. Tanadagi elektr turiga qarab, zaryad ijobiy yoki manfiy bo'lishi mumkin.
Xuddi shunday zaryadlar qaytaradi va zaryadlardan farqli o'laroq tortadi, deb ham eksperimental tarzda aniqlangan.
Keling, ko'rib chiqaylik atomning elektron tuzilishi. Atomlar o'zlaridan ham kichikroq zarralardan iborat, deyiladi elektronlar.
TA’RIF:Elektron - eng kichik manfiy elektr zaryadiga ega bo'lgan materiyaning eng kichik zarrasi.
Elektronlar bir yoki bir nechtadan tashkil topgan markaziy yadro atrofida aylanadi protonlar Va neytronlar, konsentrik orbitalarda. Elektronlar manfiy zaryadlangan zarralar, protonlar musbat zaryadlangan va neytronlar neytraldir (1.1-rasm).
TA’RIF:Proton eng kichik musbat elektr zaryadiga ega bo'lgan moddaning eng kichik zarrasidir.
Elektron va protonlarning mavjudligi shubhasizdir. Olimlar nafaqat elektronlar va protonlarning massasi, zaryadi va hajmini aniqladilar, balki ularni turli elektrotexnika va radiotexnika qurilmalarida ishlashga majbur qildilar.
Shuningdek, elektronning massasi uning harakat tezligiga bog'liqligi va elektron fazoda nafaqat oldinga siljishi, balki o'z o'qi atrofida aylanishi ham aniqlandi.
Tuzilishi jihatidan eng oddiy vodorod atomidir (1.1-rasm). U proton yadrosi va yadro atrofida katta tezlikda aylanadigan elektrondan iborat bo'lib, atomning tashqi qobig'ini (orbitasini) tashkil qiladi. Murakkabroq atomlar elektronlar aylanadigan bir nechta qobiqlarga ega.
Bu qobiqlar yadrodan elektronlar bilan ketma-ket to'ldiriladi (1.2-rasm).
Endi buni ko'rib chiqaylik . Eng tashqi qobiq deyiladi valentlik, va undagi elektronlar soni deyiladi valentlik. U yadrodan qanchalik uzoqroq bo'lsa valentlik qobig'i, shuning uchun har bir valentlik elektron yadrodan qancha kamroq tortishish kuchiga ega. Shunday qilib, atom valentlik qobig'i to'ldirilmagan va yadrodan uzoqda joylashgan yoki ularni yo'qotgan taqdirda o'ziga elektron biriktirish qobiliyatini oshiradi.
Tashqi qobiq elektronlari energiya olishi mumkin. Valentlik qobig'idagi elektronlar qabul qilsa talab darajasi dan energiya tashqi kuchlar, ular undan ajralib, atomni tark etishi, ya'ni erkin elektronga aylanishi mumkin. Erkin elektronlar tasodifiy ravishda bir atomdan atomga o'tishga qodir. Ko'p miqdordagi erkin elektronlarni o'z ichiga olgan materiallar deyiladi o'tkazgichlar
.
Izolyatorlar
, o'tkazgichlarga qarama-qarshidir. Ular elektr tokining oqishini oldini oladi. Izolyatorlar barqarordir, chunki ba'zi atomlarning valentlik elektronlari boshqa atomlarning valentlik qobig'ini to'ldiradi va ularni birlashtiradi. Bu erkin elektronlarning shakllanishiga to'sqinlik qiladi.
Izolyatorlar va o'tkazgichlar o'rtasida oraliq pozitsiyani egallang yarimo'tkazgichlar
, lekin ular haqida keyinroq gaplashamiz
Keling, ko'rib chiqaylik atomning xossalari. Elektron va protonlarning soni bir xil bo'lgan atom elektr neytral hisoblanadi. Bir yoki bir nechta elektron olgan atom manfiy zaryadlanadi va manfiy ion deb ataladi. Agar atom bir yoki bir nechta elektronni yo'qotsa, u musbat ionga aylanadi, ya'ni musbat zaryadlangan bo'ladi.
