Келгиле, атомдун кантип курулаарын карап көрөлү. Эсиңизде болсун, биз моделдер жөнүндө гана сүйлөшөбүз. Практикада атомдор бир топ татаал түзүлүш. Бирок заманбап өнүгүүлөрдүн аркасында биз химиялык элементтердин касиеттерин (баары болбосо да) түшүндүрүп, ал тургай ийгиликтүү алдын ала айта алабыз. Демек, атомдун түзүлүшү кандай? Ал эмнеден "жасалган"?
Атомдун планетардык модели
биринчи жолу даниялык физик Н. Бор тарабынан 1913-жылы сунушталган. Бул атомдун түзүлүшүнүн илимий фактыларга негизделген биринчи теориясы. Мындан тышкары, ал заманбап тематикалык терминологияга негиз салган. Анда электрон-бөлүкчөлөр Күндүн айланасындагы планеталардай эле атомдун айланасында айлануу кыймылдарын жасашат. Бор алар ядродон так аныкталган аралыкта жайгашкан орбиталарда гана жашай алат деп сунуш кылган. Эмне үчүн так, илим позициясынан илимпоз түшүндүрө алган жок, бирок мындай модель көптөгөн эксперименттер менен тастыкталган. Орбиталарды белгилөө үчүн ядрого эң жакын номерленген бирдиктен баштап бүтүн сандар колдонулган. Бардык бул орбиталар да деңгээл деп аталат. Суутек атому бир электрон айлана турган бир гана деңгээлге ээ. Ал эми татаал атомдор көбүрөөк деңгээлге ээ. Алар энергетикалык потенциалы боюнча жакын электрондорду бириктирүүчү компоненттерге бөлүнөт. Ошентип, экинчисинде буга чейин эки субдеңгээл бар - 2s жана 2p. Үчүнчүсүндө үчөө бар - 3s, 3p жана 3d. Жана башкалар. Биринчиден, ядрого жакыныраак субдеңгээлдер "элдик", андан кийин алыскылар. Алардын ар бири белгилүү бир сандагы электрондорду гана кармай алат. Бирок бул аягы эмес. Ар бир субдеңгээл орбиталдарга бөлүнөт. Кадимки жашоо менен салыштырып көрөлү. Атомдун электрон булуту шаарга окшош. Деңгээлдер көчөлөр. Sublevel - жеке үй же батир. Орбитал - бул бөлмө. Алардын ар бири бир же эки электронду «жашайт». Алардын бардыгынын конкреттүү даректери бар. Бул атомдун түзүлүшүнүн биринчи диаграммасы болгон. Акырында, электрондордун даректери жөнүндө: алар "квант" деп аталган сандардын топтому менен аныкталат.
Атомдун толкун модели
Бирок убакыттын өтүшү менен планетардык модель кайра каралып чыкты. Атомдун түзүлүшүнүн экинчи теориясы сунушталган. Бул алда канча кемчиликсиз жана практикалык эксперименттердин натыйжаларын түшүндүрүүгө мүмкүндүк берет. Э. Шредингер тарабынан сунушталган атомдун толкун модели биринчисин алмаштырган. Андан кийин электрон бөлүкчө катары гана эмес, толкун катары да өзүн көрсөтө алаары аныкталган. Шредингер эмне кылган? Ал үч өлчөмдүү мейкиндикте толкундун кыймылын сүрөттөгөн теңдемени колдонгон. Ошентип, атомдогу электрондун траекториясын эмес, аны белгилүү бир чекитте табуу ыктымалдыгын табууга болот. Эки теорияны тең элементардык бөлүкчөлөр жайгашкандыгы бириктиретбелгилүү деңгээлдер, субдеңгээлдер жана орбиталдар. Бул жерде моделдердин окшоштугу аяктайт. Мен бир мисал келтирейин - толкун теориясында орбитал 95% ыктымалдык менен электронду табуу мүмкүн болгон аймак. Калган мейкиндик 5% түзөт. Бирок акырында терминология жалпы мааниде колдонулганына карабастан, атомдордун структуралык өзгөчөлүктөрү толкун модели аркылуу сүрөттөлгөн экен.
Бул учурда ыктымалдуулук түшүнүгү
Бул термин эмне үчүн колдонулган? Гейзенберг 1927-жылы белгисиздик принцибин түзгөн, ал азыр микробөлүкчөлөрдүн кыймылын сүрөттөө үчүн колдонулат. Бул алардын кадимки физикалык денелерден принципиалдуу айырмасына негизделген. Бул эмне? Классикалык механика адам кубулуштарга таасирин тийгизбестен байкоого болот деп болжолдогон (асман телолоруна байкоо). Алынган маалыматтардын негизинде белгилүү бир убакытта объект кайда болоорун эсептеп чыгууга болот. Бирок микрокосмодо баары сөзсүз түрдө башкача болот. Ошентип, мисалы, бир электронго таасир этпестен байкоо жүргүзүү азыр аспаптын жана бөлүкчөнүн энергиялары теңдешсиз болгондуктан мүмкүн эмес. Бул анын элементардык бөлүкчөнүн жайгашуусу, абалы, багыты, кыймылынын ылдамдыгы жана башка параметрлеринин өзгөрүшүнө алып келет. Ал эми так мүнөздөмөлөрү жөнүндө сөз кылуунун мааниси жок. Белгисиздик принцибинин өзү бизге ядронун айланасындагы электрондун так траекториясын эсептөө мүмкүн эмес экенин айтат. Белгилүү бир аймакта бөлүкчөлөрдү табуу ыктымалдыгын гана көрсөтө аласызкосмос. Бул химиялык элементтердин атомдорунун түзүлүшүнүн өзгөчөлүгү. Бирок муну илимпоздор гана практикалык эксперименттерде эске алышы керек.
Атомдун курамы
Бирок бүтүндөй темага көңүл буралы. Ошентип, жакшы ойлонулган электрондук кабыктан тышкары, атомдун экинчи компоненти ядро болуп саналат. Ал оң заряддуу протондордон жана нейтралдуу нейтрондордон турат. Мезгилдик таблицаны баарыбыз жакшы билебиз. Ар бир элементтин саны андагы протондордун санына туура келет. Нейтрондордун саны атомдун массасы менен протондордун санынын ортосундагы айырмага барабар. Бул эрежеден четтөөлөр болушу мүмкүн. Анан алар элементтин изотопу бар деп айтышат. Атомдун түзүлүшү электрондук кабык менен «курчалып» тургандай. Электрондордун саны, адатта, протондордун санына барабар. Акыркысынын массасы биринчисинен болжол менен 1840 эсе чоң жана болжол менен нейтрондун салмагына барабар. Ядронун радиусу атомдун диаметринин 1/200 000 бөлүгүн түзөт. Ал өзү сфералык формага ээ. Бул жалпысынан химиялык элементтердин атомдорунун түзүлүшү. Массасы жана касиеттери боюнча айырмачылыктарга карабастан, алар болжол менен бирдей.
Орбита
Атомдун түзүлүшүнүн схемасы эмне экенин айтсак, алар жөнүндө унчукпай коюуга болбойт. Демек, бул түрлөрү бар:
- s. Алар тоголок.
- б. Алар чоң сегиздик фигуралар же шпиндельдерге окшош.
- d жана f. Алар формалдуу тилде сүрөттөп берүү кыйын болгон татаал формага ээ.
Ар бир түрдөгү электронду аймакта 95% ыктымалдуулук менен табууга болоттиешелүү орбитал. Берилген маалыматты сабырдуулук менен кабыл алуу керек, анткени ал физикалык реалдуу абалга караганда абстракттуу математикалык модель. Бирок мунун баары менен атомдордун жана ал тургай молекулалардын химиялык касиеттери жөнүндө жакшы алдын ала айтуучу күчкө ээ. Деңгээл ядродон канчалык алыс болсо, ага ошончолук көп электрон жайгаштырылышы мүмкүн. Ошентип, орбиталдардын санын атайын формула менен эсептөөгө болот: x2. Бул жерде x деңгээлдердин санына барабар. Жана эки электронго чейин орбиталга жайгаштырылышы мүмкүн болгондуктан, аларды сандык издөөнүн акыркы формуласы мындай болот: 2x2.
Орбиталар: техникалык маалыматтар
Фтор атомунун түзүлүшү жөнүндө айта турган болсок, анда анын үч орбитасы болот. Алардын баары толтурулат. Бир эле поддеңгээлдеги орбиталдардын энергиясы бирдей. Аларды белгилөө үчүн катмардын номерин кошуңуз: 2s, 4p, 6d. Фтор атомунун түзүлүшү жөнүндө сөзгө кайтабыз. Анын эки s- жана бир p-кичи деңгээли болот. Анын тогуз протону жана бирдей сандагы электрондору бар. Биринчи s-деңгээл. Бул эки электрон. Андан кийин экинчи s-деңгээл. Дагы эки электрон. Ал эми 5 p-деңгээлин толтурат. Бул жерде анын түзүмү болуп саналат. Төмөнкү бөлүмчөлөрдү окугандан кийин, керектүү аракеттерди өзүңүз жасап, өзүңүз көрө аласыз. Эгерде фторды камтыган галогендердин физикалык касиеттери жөнүндө айта турган болсок, анда алар бир топко киргени менен мүнөздөмөлөрү боюнча толугу менен айырмаланарын белгилей кетүү керек. Ошентип, алардын кайноо температурасы -188ден 309га чейинградус Цельций. Анда эмне үчүн алар бириктирилген? Бардык химиялык касиеттери үчүн рахмат. Бардык галогендер жана эң чоң даражада фтор эң жогорку кычкылдандыруучу күчкө ээ. Алар металлдар менен реакцияга кирет жана бөлмө температурасында эч кандай көйгөйсүз өзүнөн-өзү тутанышы мүмкүн.
Орбиталар кантип толтурулат?
Электрондор кандай эрежелер жана принциптер боюнча жайгаштырылат? Биз сизге үч негизгиси менен таанышууну сунуштайбыз, алардын сөздөрү жакшыраак түшүнүү үчүн жөнөкөйлөштүрүлгөн:
- Эң аз энергия принциби. Электрондор энергияны көбөйтүү иретинде орбитальдарды толтурушат.
- Паули принциби. Бир орбитал экиден ашык электронду камтышы керек.
- Хунд эрежеси. Бир поддеңгээлдин ичинде электрондор алгач бош орбитальдарды толтуруп, андан кийин гана жуптарды түзөт.
Менделеевдин мезгилдик системасы толтурууга жардам берет жана бул учурда атомдун түзүлүшү сүрөттөлүш жагынан түшүнүктүү болуп калат. Ошондуктан элементтердин схемаларын куруу менен практикалык иште аны колго алуу зарыл.
Мисалы
Макалада айтылгандардын бардыгын жалпылоо үчүн, сиз атомдун электрондору алардын деңгээлдерине, субдеңгээлдерине жана орбиталдарына кантип бөлүштүрүлгөнүн (б.а. деңгээл конфигурациясы кандай) үлгүсүн түзө аласыз. Ал формула, энергетикалык диаграмма же катмар диаграммасы катары көрсөтүлүшү мүмкүн. Бул жерде абдан жакшы иллюстрациялар бар, алар кылдат изилденгенден кийин атомдун түзүлүшүн түшүнүүгө жардам берет. Ошентип, биринчи деңгээл биринчи толтурулат. Бул барбир гана орбитал бар бир гана субдеңгээл. Бардык деңгээлдер эң кичинесинен баштап ырааттуу түрдө толтурулат. Биринчиден, бир субдеңгээлдин ичинде ар бир орбиталга бирден электрон жайгаштырылат. Андан кийин жуптар түзүлөт. Ал эми боштор болсо, башка толтуруу предметине өтөт. Ал эми азыр сиз өз алдынча азот же фтор атомунун түзүлүшү кандай экенин биле алабыз (мурда каралып келген). Башында бул бир аз татаал болушу мүмкүн, бирок сиз сүрөттөрдү карап чабыттасаңыз болот. Түшүнүктүү болуу үчүн азот атомунун түзүлүшүн карап көрөлү. Анын 7 протону (ядрону түзгөн нейтрондор менен бирге) жана бирдей сандагы электрондору (электрондук катмарды түзгөн) бар. Биринчи s-деңгээл биринчи толтурулат. Анын 2 электрону бар. Андан кийин экинчи s-деңгээли келет. Анын 2 электрону да бар. Ал эми калган үчөө ар бири бирден орбиталды ээлеген p-деңгээлинде жайгаштырылат.
Тыянак
Көрүп тургандай, атомдун түзүлүшү анчалык деле татаал тема эмес (эгер сиз ага мектептеги химия курсунун көз карашы менен мамиле кылсаңыз, албетте). Жана бул теманы түшүнүү кыйын эмес. Акыр-аягы, мен кээ бир өзгөчөлүктөрү тууралуу маалымат бергим келет. Мисалы, кычкылтек атомунун түзүлүшүн айтсак, анын сегиз протону жана 8-10 нейтрону бар экенин билебиз. Ал эми табияттагы бардык нерсе тең салмактуулукка умтулгандыктан, эки кычкылтек атому бир молекуланы түзөт, анда эки жупташкан электрон коваленттик байланышты түзөт. Ушул сыяктуу дагы бир туруктуу кычкылтек молекуласы пайда болот - озон (O3). Кычкылтек атомунун түзүлүшүн билүү менен кычкылдануу реакцияларын туура түзүүгө болотЖердеги эң кеңири таралган затты камтыйт.
