Le të shohim se si është ndërtuar një atom. Mbani në mend se do të flasim vetëm për modele. Në praktikë, atomet janë një strukturë shumë më komplekse. Por falë zhvillimeve moderne, ne jemi në gjendje të shpjegojmë dhe madje të parashikojmë me sukses vetitë e elementeve kimike (edhe nëse jo të gjithë). Pra, cila është struktura e një atomi? Nga çfarë është "i përbërë"?
Modeli planetar i atomit
u propozua për herë të parë nga fizikani danez N. Bohr në 1913. Kjo është teoria e parë e strukturës së atomit bazuar në fakte shkencore. Përveç kësaj, ajo hodhi themelet për terminologjinë moderne tematike. Në të, grimcat e elektroneve prodhojnë lëvizje rrotulluese rreth atomit në të njëjtën mënyrë si planetët rreth Diellit. Bohr sugjeroi se ato mund të ekzistojnë vetëm në orbita të vendosura në një distancë të përcaktuar rreptësisht nga bërthama. Pse saktësisht, shkencëtari nga pozita e shkencës nuk mund ta shpjegonte, por një model i tillë u konfirmua nga shumë eksperimente. Numrat e plotë u përdorën për të përcaktuar orbitat, duke filluar me njësinë që numërohej më afër bërthamës. Të gjitha këto orbita quhen gjithashtu nivele. Atomi i hidrogjenit ka vetëm një nivel në të cilin rrotullohet një elektron. Por atomet komplekse kanë më shumë nivele. Ato ndahen në komponentë që bashkojnë elektronet që janë afër potencialit energjetik. Pra, i dyti tashmë ka dy nënnivele - 2s dhe 2p. E treta tashmë ka tre - 3s, 3p dhe 3d. etj. Së pari, "popullohen" nënnivelet më afër bërthamës dhe më pas ato të largëta. Secila prej tyre mund të mbajë vetëm një numër të caktuar elektronesh. Por ky nuk është fundi. Çdo nënnivel ndahet në orbitale. Le të bëjmë një krahasim me jetën e zakonshme. Reja elektronike e një atomi është e krahasueshme me një qytet. Nivelet janë rrugë. Nënniveli - një shtëpi ose apartament privat. Orbital është një dhomë. Secili prej tyre "jeton" një ose dy elektrone. Të gjithë kanë adresa specifike. Ky ishte diagrami i parë i strukturës së atomit. Dhe së fundi, për adresat e elektroneve: ato përcaktohen nga grupe numrash, të cilët quhen "kuantikë".
Modeli valor i atomit
Por me kalimin e kohës, modeli planetar është rishikuar. U propozua një teori e dytë e strukturës së atomit. Është më i përsosur dhe ju lejon të shpjegoni rezultatet e eksperimenteve praktike. Modeli valor i atomit, i propozuar nga E. Schrödinger, zëvendësoi të parin. Atëherë u vërtetua tashmë se një elektron mund të shfaqet jo vetëm si grimcë, por edhe si valë. Çfarë bëri Schrödinger? Ai aplikoi një ekuacion që përshkruan lëvizjen e një valë në hapësirën tre-dimensionale. Kështu, nuk mund të gjendet trajektorja e elektronit në atom, por probabiliteti i zbulimit të tij në një pikë të caktuar. Të dyja teoritë janë të bashkuara nga fakti se grimcat elementare janë të vendosura nënivele specifike, nënnivele dhe orbitale. Këtu përfundon ngjashmëria e modeleve. Unë do të jap një shembull - në teorinë e valës, një orbital është një rajon ku do të jetë e mundur të gjendet një elektron me një probabilitet prej 95%. Pjesa tjetër e hapësirës përbën 5%, por në fund rezultoi se tiparet strukturore të atomeve përshkruhen duke përdorur një model valor, pavarësisht se terminologjia përdoret në mënyrë të përgjithshme.
Koncepti i probabilitetit në këtë rast
Pse u përdor ky term? Heisenberg formuloi parimin e pasigurisë në vitin 1927, i cili tani përdoret për të përshkruar lëvizjen e mikrogrimcave. Ai bazohet në ndryshimin e tyre themelor nga trupat e zakonshëm fizikë. Çfarë është ajo? Mekanika klasike supozoi se një person mund të vëzhgojë fenomene pa i ndikuar ato (vëzhgimi i trupave qiellorë). Bazuar në të dhënat e marra, është e mundur të llogaritet se ku do të jetë objekti në një moment të caktuar kohor. Por në mikrokozmos, gjërat janë domosdoshmërisht të ndryshme. Kështu, për shembull, të vëzhgosh një elektron pa ndikuar tani nuk është e mundur për faktin se energjitë e instrumentit dhe grimcës janë të pakrahasueshme. Kjo çon në faktin se vendndodhja e saj e një grimce elementare, gjendja, drejtimi, shpejtësia e lëvizjes dhe parametrat e tjerë ndryshojnë. Dhe nuk ka kuptim të flasim për karakteristikat e sakta. Vetë parimi i pasigurisë na tregon se është e pamundur të llogaritet trajektorja e saktë e elektronit rreth bërthamës. Ju mund të specifikoni vetëm probabilitetin e gjetjes së një grimce në një zonë të caktuarhapësirë. Kjo është veçantia e strukturës së atomeve të elementeve kimike. Por kjo duhet të merret parasysh ekskluzivisht nga shkencëtarët në eksperimentet praktike.
Përbërja e një atomi
Por le të përqendrohemi në të gjithë temën. Pra, përveç shtresës elektronike të mirë-konsideruar, përbërësi i dytë i atomit është bërthama. Ai përbëhet nga protone të ngarkuar pozitivisht dhe neutrone neutrale. Të gjithë jemi të njohur me tabelën periodike. Numri i secilit element korrespondon me numrin e protoneve që ai ka. Numri i neutroneve është i barabartë me ndryshimin midis masës së një atomi dhe numrit të protoneve të tij. Mund të ketë devijime nga ky rregull. Pastaj ata thonë se një izotop i elementit është i pranishëm. Struktura e një atomi është e tillë që "rrethohet" nga një shtresë elektronike. Numri i elektroneve zakonisht është i barabartë me numrin e protoneve. Masa e këtij të fundit është rreth 1840 herë më e madhe se ajo e së parës dhe është afërsisht e barabartë me peshën e neutronit. Rrezja e bërthamës është rreth 1/200,000 e diametrit të një atomi. Ai vetë ka një formë sferike. Kjo është, në përgjithësi, struktura e atomeve të elementeve kimike. Pavarësisht ndryshimit në masë dhe veti, ato duken pothuajse të njëjta.
Orbitat
Duke folur se cila është skema e strukturës së atomit, nuk mund të heshtësh për to. Pra, ka këto lloje:
- s. Ato janë sferike.
- fq. Ato duken si tetë ose gishta voluminoze.
- d dhe f. Ata kanë një formë komplekse që është e vështirë të përshkruhet në gjuhën zyrtare.
Elektroni i çdo lloji mund të gjendet me një probabilitet prej 95% në territororbitale përkatëse. Informacioni i paraqitur duhet të merret me qetësi, pasi është më tepër një model matematikor abstrakt sesa një gjendje reale fizike. Por me gjithë këtë, ai ka fuqi të mirë parashikuese në lidhje me vetitë kimike të atomeve dhe madje edhe të molekulave. Sa më larg nga bërthama të jetë niveli, aq më shumë elektrone mund të vendosen në të. Pra, numri i orbitaleve mund të llogaritet duke përdorur një formulë të veçantë: x2. Këtu x është e barabartë me numrin e niveleve. Dhe meqenëse deri në dy elektrone mund të vendosen në orbitale, formula përfundimtare për kërkimin e tyre numerik do të duket kështu: 2x2.
Orbitat: të dhëna teknike
Nëse flasim për strukturën e atomit të fluorit, ai do të ketë tre orbitale. Të gjithë do të mbushen. Energjia e orbitaleve brenda të njëjtit nënnivel është e njëjtë. Për t'i caktuar ato, shtoni numrin e shtresës: 2s, 4p, 6d. I kthehemi bisedës për strukturën e atomit të fluorit. Do të ketë dy nënnivele s dhe një p. Ai ka nëntë protone dhe të njëjtin numër elektronesh. Niveli i parë. Këto janë dy elektrone. Pastaj niveli i dytë S. Dy elektrone të tjera. Dhe 5 mbush nivelin p. Këtu është struktura e tij. Pasi të keni lexuar nëntitullin e mëposhtëm, mund të bëni vetë veprimet e nevojshme dhe të shihni vetë. Nëse flasim për vetitë fizike të halogjeneve, të cilat përfshijnë fluorin, atëherë duhet theksuar se ato, edhe pse në të njëjtin grup, ndryshojnë plotësisht në karakteristikat e tyre. Pra, pika e tyre e vlimit varion nga -188 në 309gradë Celcius. Pra, pse janë bashkuar? E gjitha kjo falë vetive kimike. Të gjithë halogjenët, dhe në masën më të madhe fluori, kanë fuqinë më të lartë oksiduese. Ato reagojnë me metalet dhe mund të ndizen spontanisht në temperaturën e dhomës pa asnjë problem.
Si mbushen orbitat?
Me çfarë rregullash dhe parimesh renditen elektronet? Ne sugjerojmë që të njiheni me tre kryesoret, formulimi i të cilave është thjeshtuar për një kuptim më të mirë:
- Parimi i energjisë më të vogël. Elektronet priren të mbushin orbitalet në mënyrë që të rritet energjia.
- Pauli. Një orbital nuk mund të përmbajë më shumë se dy elektrone.
- Rregulli i Hundit. Brenda një nënniveli, elektronet fillimisht mbushin orbitale të lira dhe vetëm atëherë formojnë çifte.
Parimi
Sistemi periodik i Mendelejevit do të ndihmojë në mbushjen, dhe struktura e atomit në këtë rast do të bëhet më e kuptueshme për sa i përket imazhit. Prandaj, në punën praktike me ndërtimin e qarqeve të elementeve, është e nevojshme të mbahet në dorë.
Shembull
Për të përmbledhur gjithçka që thuhet në artikull, mund të bëni një mostër se si shpërndahen elektronet e një atomi mbi nivelet, nënnivelet dhe orbitalet e tyre (d.m.th., cili është konfigurimi i nivelit). Mund të tregohet si një formulë, një diagram energjie ose si një diagram shtresash. Këtu ka ilustrime shumë të mira, të cilat, pas ekzaminimit nga afër, ndihmojnë për të kuptuar strukturën e atomit. Pra, niveli i parë plotësohet i pari. Ajo kavetëm një nënnivel, në të cilin ka vetëm një orbitale. Të gjitha nivelet plotësohen në mënyrë sekuenciale, duke filluar nga më i vogli. Së pari, brenda një nënniveli, një elektron vendoset në secilën orbitale. Më pas krijohen çifte. Dhe nëse ka të lira, kalon në një temë tjetër plotësuese. Dhe tani mund të zbuloni në mënyrë të pavarur se cila është struktura e atomit të azotit ose fluorit (i cili u konsiderua më herët). Mund të jetë pak e ndërlikuar në fillim, por mund të lundroni duke parë fotot. Për qartësi, le të shohim strukturën e atomit të azotit. Ai ka 7 protone (së bashku me neutronet që përbëjnë bërthamën) dhe të njëjtin numër elektronesh (që përbëjnë shtresën e elektroneve). Niveli i parë s plotësohet së pari. Ka 2 elektrone. Pastaj vjen niveli i dytë S. Ai gjithashtu ka 2 elektrone. Dhe tre të tjerët vendosen në nivelin p, ku secila prej tyre zë një orbitale.
Përfundim
Siç mund ta shihni, struktura e atomit nuk është një temë aq e vështirë (nëse i qaseni asaj nga këndvështrimi i një kursi të kimisë shkollore, sigurisht). Dhe nuk është e vështirë të kuptosh këtë temë. Së fundi, dua t'ju informoj për disa veçori. Për shembull, duke folur për strukturën e atomit të oksigjenit, ne e dimë se ai ka tetë protone dhe 8-10 neutrone. Dhe meqenëse gjithçka në natyrë tenton të balancohet, dy atome oksigjeni formojnë një molekulë, ku dy elektrone të paçiftëzuara formojnë një lidhje kovalente. Në mënyrë të ngjashme, formohet një tjetër molekulë e qëndrueshme e oksigjenit - ozoni (O3). Duke ditur strukturën e atomit të oksigjenit, është e mundur të formulohen saktë reaksionet e oksidimit, nëqë përfshin substancën më të zakonshme në Tokë.
