http://poradumo.pp.ua

Online Журнал-Світ порад.
Головна сторінка
» » Будова атома. Квантово-механічна модель атома

Будова атома. Квантово-механічна модель атома

У нижчеподаній статті розповідається про атом і його будову: як його відкривали, як розвивали теорію в своїх думках і при проведенні експериментів мислителі і науковці. Квантово-механічна модель атома як найсучасніша на сьогоднішній день найбільш повно описує його поведінку і частки, що входять до складу. Про неї і її особливості читайте нижче.

Поняття атома

Будова атома. Квантово-механічна модель атома

Хімічно мінімальною неподільною частиною хімічного елемента з набором характерних для нього властивостей є атом. У нього входять електрони і ядро, яке, в свою чергу, містить позитивно заряджені протони і незаряджені нейтрони. Якщо в ньому міститься однакове число протонів і електронів, то сам атом буде електрично нейтральним. В іншому випадку у нього з'являється заряд: позитивний або негативний. Тоді атом називається іоном. Таким чином здійснюється їх класифікація: хімічний елемент визначається кількістю протонів, а його ізотоп — нейтронами. Зв'язуючись один з одним на основі міжатомних зв'язків, атоми утворюють молекули.






Трохи історії

Будова атома. Квантово-механічна модель атома

Вперше про атомах заговорили давньоіндійські і давньогрецькі філософи. А в період сімнадцятого і вісімнадцятого століть хіміки підтвердили ідею, експериментально довівши, що деякі речовини не можна розщеплювати на складові їх елементи допомогою хімічних дослідів. Однак з кінця хіх до початку двадцятого століть фізики відкрили субатомні частинки, завдяки чому стало зрозуміло, що атом не є неподільним. У 1860 році хіміки сформулювали поняття атома і молекули, де атом став найменшою часткою елемента, який входив до складу як простих, так і складних речовин.






Моделі будови атома

  • Шматочки матерії. Демокріт вважав, що властивості речовин можуть бути визначені масою, формою та іншими параметрами, які характеризують атоми. Наприклад, вогонь має гострі атоми, з-за чого має здатність обпалювати; тверді тіла містять шорсткі частинки, завдяки чому зчіплюються один з одним дуже міцно; у воді вони гладкі, тому вона має можливість текти. За Демокріту, навіть людська душа складається з атомів.
  • Моделі Томсона. Вчений розглядав атом як позитивно заряджене тіло, всередині якого знаходяться електрони. Ці моделі спростував Резерфорд, провівши свій знаменитий досвід.
  • Ранні планетарні моделі Нагаоки. На початку двадцятого століття Хантаро Нагаока запропонував моделі ядра атома, подібні планеті Сатурн. В них навколо маленького ядра, зарядженого позитивно, були об'єднані в кільця електрони. Ці версії так само, як і попередні, виявилися помилковими.
  • Планетарні моделі Бора-Резерфорда. Після проведення декількох експериментів Ернест Резерфорд припустив, що атом подібний планетної системи. У ньому електрони рухаються по орбітах навколо ядра, яке заряджене позитивно і знаходиться в центрі. Але класична електродинаміка суперечила цьому, так як, по ній, електрон, рухаючись, випромінює електромагнітні хвилі, а тому втрачає енергію. Бор ввів спеціальні постулати, з яких електрони не випромінювали енергію, перебуваючи при цьому в деяких специфічних станах. Виходило, що класична механіка виявилася нездатною описати ці моделі будови атома. В подальшому це призвело до появи квантової механіки, що дозволяє пояснити дане явище, так і багато інших.
  • Квантово-механічна модель атома

    Будова атома. Квантово-механічна модель атома




    Ця модель є розвитком попередньої. Квантово-механічна модель атома припускає, що в ядрі атома знаходяться не мають заряд нейтрони і позитивно заряджені протони. Навколо нього розташовані негативно заряджені електрони. Але з квантової механіки, електрони не рухаються за заздалегідь заданими певними траєкторіями.Так, у 1927 році Ст. Гейзенберг озвучив принцип невизначеності, за якою видається неможливим точне визначення координати частинки та її швидкості або імпульсу.

    Хімічні властивості електронів визначено їх оболонкою. У таблиці Менделєєва атоми розташовані згідно з електричним зарядам ядер (мова йде про кількість протонів), нейтрони при цьому не впливають на хімічні властивості. Квантово-механічна модель атома довела, що основна його маса припадає на ядро, а частка електронів при цьому залишається незначною. Вона вимірюється в атомних одиницях маси, яка дорівнює 1/12 маси атома ізотопу вуглецю С12.

    Хвильова функція і орбіталь

    Будова атома. Квантово-механічна модель атома

    Згідно з принципом Ст. Гейзентберга, не можна говорити зі стовідсотковою впевненістю про те, що електрон, який має певну швидкість, знаходиться в якій-небудь конкретній точці простору. Для того щоб описати властивості електронів, використовують хвильову функцію псі.

    Ймовірність виявлення частинки в конкретний час прямо пропорційна квадрату її модуля, який обчислений для певного часу. Псі в квадраті називають щільністю ймовірності, яка характеризує електрони навколо ядра у вигляді електронного хмари. Чим вона буде більшою, тим ймовірність електрона в певному просторі атома буде вище.

    Для кращого розуміння можна уявити накладені фотографії одна на іншу, де зафіксовані положення електрона в різні моменти часу. У тому місці, де точок буде більше і хмара стане самим щільним, і найбільш висока імовірність знаходження електрона.




    Розраховано, наприклад, що квантово-механічна модель атома водню включає в себе найбільшу щільність електронного хмари, що знаходиться на відстані 0053 нанометра від ядра.

    Орбіта з класичної механіки замінена в квантової електронним хмарою. Хвильова функція електрона псі тут називається орбиталью, яка характеризується формою і енергією електронного хмари в просторі. Стосовно до атому мається на увазі простір навколо ядра, в якому знаходження електрона є найбільш імовірним.

    Неможливе — можливо?

    Будова атома. Квантово-механічна модель атома

    Як і вся теорія, квантово-механічна модель будови атома зробила воістину революцію в науковому світі і серед обивателів. Адже і донині важко уявити, що одна і та ж частка в один і той же момент часу може перебувати одночасно не в одній, а в різних місцях! Для захисту усталених укладів кажуть, що в мікросвіті відбуваються події, які немислимі і не є такими у макросвіті. Але чи так це насправді? Або люди просто бояться навіть припустити можливість того, що «крапля подібна до океану і океан — краплі»?

    of your page -->

    Популярні поради

    загрузка...