Struktura atoma. Kvantno-mehanički model atoma

Sljedeći članak opisuje atom i njegovu strukturu: kako je otkriveno, kako se teorija razvila u vlastitim umovima i tijekom eksperimenata od strane 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 minimum kemijski element s nizom karakteristika koje su svojstvene atomu. 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 i drevni grčki filozofi počeli su govoriti o atomima. Tijekom sedamnaestog i osamnaestog stoljeća kemičari su potvrdili tu ideju, eksperimentalno dokazujući da se neke tvari ne mogu podijeliti u njihove sastavne elemente pomoću kemijski eksperimenti. Međutim, od kraja devetnaestog do početka dvadesetog stoljeća, fizičari su otkrili subatomske čestice, zahvaljujući kojoj je postalo jasno da atom nije nedjeljiv. Godine 1860. kemičari su formulirali koncepte atoma i molekule, gdje je atom postao najmanji čestica elementa, koji je bio dio obje jednostavne i složene tvari.

Modeli strukture atoma

1. Komadiće materije. Vjeruje se da su Demokrit svojstva tvari mogu se odrediti masu, oblik i druge parametre koji karakteriziraju atoma. Na primjer, vatra ima oštre atoma, zbog čega ima sposobnost obzhigat- krutine sadrže grube čestice, čime se bavi međusobno vrlo krepko- u vodi, oni su glatke, tako da je u stanju da teče. 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 slavno 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 sugerirao je da je atom poput planetarnog sustava. 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 kasnije dovelo do pojave kvantne mehanike, što omogućuje objašnjenje i ove pojave i mnogih drugih.

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. Oko njega nalaze se negativno napunjeni elektroni. 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 njihovom ljuskom. 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 V. Geyzentberga, 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 određenom vremenu izravno je proporcionalna 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 zamisliti jedna s jedne na drugu, gdje su položaji elektrona fiksni u različitim trenucima vremena. 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 kvantnim elektronskim oblakom. Valna funkcija Elektronski psi ovdje se zove orbital, koji 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 model strukture atoma učinio 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 istovremeno, 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"?