Atom ?r minsta partikel kemiskt element, sparar allt kemiska egenskaper. En atom best?r av en k?rna som har en positiv elektrisk laddning, och negativt laddade elektroner. Laddning av k?rnan av n?got kemiskt element lika med produkten Z med e, d?r Z ?r serienumret f?r ett givet element i det periodiska systemet av kemiska element, e ?r v?rdet p? den element?ra elektriska laddningen.

Elektron?r den minsta partikeln av ett ?mne med en negativ elektrisk laddning e=1,6·10 -19 coulombs, taget som en element?r elektrisk laddning. Elektroner, som roterar runt k?rnan, finns i elektronskalen K, L, M etc. K ?r skalet n?rmast k?rnan. Storleken p? en atom best?ms av storleken p? dess elektronskal. En atom kan f?rlora elektroner och bli positiv jon eller f? elektroner och bli en negativ jon. Laddningen av en jon best?mmer antalet elektroner som g?r f?rlorade eller vinnas. Processen att f?rvandla en neutral atom till en laddad jon kallas jonisering.

Atomk?rna(den centrala delen av atomen) best?r av element?ra k?rnpartiklar - protoner och neutroner. K?rnans radie ?r ungef?r hundra tusen g?nger mindre ?n atomens radie. Atomk?rnans t?thet ?r extremt h?g. Protoner- dessa ?r stabila elementarpartiklar med en enda positiv elektrisk laddning och en massa som ?r 1836 g?nger st?rre ?n en elektrons massa. En proton ?r k?rnan i en atom av det l?ttaste grund?mnet, v?te. Antalet protoner i k?rnan ?r Z. Neutron?r en neutral (utan elektrisk laddning) elementarpartikel med en massa mycket n?ra en protons massa. Eftersom massan av k?rnan best?r av massan av protoner och neutroner, ?r antalet neutroner i en atoms k?rna lika med A - Z, d?r A ?r masstalet f?r en given isotop (se). Protonen och neutronen som utg?r k?rnan kallas nukleoner. I k?rnan ?r nukleoner f?rbundna med speciella k?rnkrafter.

Atomk?rnan inneh?ller en enorm reserv av energi, som frig?rs n?r k?rnreaktioner. K?rnreaktioner intr?ffar n?r atomk?rnor interagerar med elementarpartiklar eller med k?rnor av andra element. Som ett resultat av k?rnreaktioner bildas nya k?rnor. Till exempel kan en neutron omvandlas till en proton. I detta fall st?ts en beta-partikel, det vill s?ga en elektron, ut fr?n k?rnan.

?verg?ngen av en proton till en neutron i k?rnan kan utf?ras p? tv? s?tt: antingen emitteras en partikel med en massa lika med elektronens massa, men med en positiv laddning, kallad en positron (positrons?nderfall), fr?n k?rnan, eller s? f?ngar k?rnan en av elektronerna fr?n K-skalet n?rmast den (K -capture).

Ibland har den resulterande k?rnan ett ?verskott av energi (?r i ett exciterat tillst?nd) och frig?rs vid ?verg?ng till ett normalt tillst?nd extra energi i formen elektromagnetisk str?lning med mycket kort v?gl?ngd - . Den energi som frig?rs vid k?rnreaktioner anv?nds praktiskt taget inom olika industrier.

En atom (grekiska atomos - odelbar) ?r den minsta partikeln av ett kemiskt grund?mne som har sina kemiska egenskaper. Varje grund?mne ?r uppbyggt av en specifik typ av atom. Atomen best?r av en k?rna, som b?r en positiv elektrisk laddning, och negativt laddade elektroner (se), som bildar dess elektronskal. Storleken p? k?rnans elektriska laddning ?r lika med Z-e, d?r e ?r den element?ra elektriska laddningen, lika stor som elektronens laddning (4,8·10 -10 elektriska enheter), och Z ?r atomnumret f?r detta element i det periodiska systemet av kemiska grund?mnen (se .). Eftersom en icke-joniserad atom ?r neutral ?r antalet elektroner som ing?r i den ocks? lika med Z. K?rnans sammans?ttning (se Atomk?rnan) inkluderar nukleoner, elementarpartiklar med en massa som ?r ungef?r 1840 g?nger st?rre ?n elektronens massa (lika med 9,1 10 - 28 g), protoner (se), positivt laddade och neutroner utan laddning (se). Antalet nukleoner i k?rnan kallas masstalet och betecknas med bokstaven A. Antalet protoner i k?rnan, lika med Z, best?mmer antalet elektroner som kommer in i atomen, strukturen p? elektronskalen och kemikalien atomens egenskaper. Antalet neutroner i k?rnan ?r A-Z. Isotoper ?r varianter av samma grund?mne, vars atomer skiljer sig fr?n varandra i massnummer A, men har samma Z. I k?rnorna av atomer av olika isotoper av samma grund?mne finns det allts? olika antal neutroner vid samma nummer protoner. N?r man betecknar isotoper skrivs masstalet A ovanf?r grund?mnessymbolen, och atomnumret nedan; till exempel ?r isotoper av syre betecknade:

Dimensionerna f?r en atom best?ms av dimensionerna p? elektronskalen och ?r f?r alla Z ett v?rde i storleksordningen 10 -8 cm, eftersom massan av alla elektroner i en atom ?r flera tusen g?nger mindre ?n massan av k?rnan , atomens massa ?r proportionell mot masstalet. Den relativa massan av en atom i en given isotop best?ms i f?rh?llande till massan av en atom i kolisotopen C12, taget som 12 enheter, och kallas isotopmassan. Det visar sig vara n?ra masstalet f?r motsvarande isotop. Den relativa vikten av en atom av ett kemiskt element ?r medelv?rdet (med h?nsyn tagen till den relativa m?ngden isotoper av ett givet element) v?rdet av isotopvikten och kallas atomvikt (massa).

Atomen ?r ett mikroskopiskt system, och dess struktur och egenskaper kan endast f?rklaras med hj?lp av kvantteori, skapad huvudsakligen p? 1900-talets 20-tal och avsedd att beskriva fenomen p? atom?r skala. Experiment har visat att mikropartiklar - elektroner, protoner, atomer etc. - f?rutom korpuskul?ra, har v?gegenskaper, manifesterade i diffraktion och interferens. Inom kvantteorin, f?r att beskriva mikroobjekts tillst?nd, anv?nds ett visst v?gf?lt, k?nnetecknat av v?gfunktion(PS-funktion). Denna funktion best?mmer sannolikheterna f?r ett mikroobjekts m?jliga tillst?nd, d.v.s. karakteriserar de potentiella m?jligheterna f?r manifestationen av vissa av dess egenskaper. Variationslagen f?r funktionen PS i rum och tid (Schrodingers ekvation), som g?r att vi kan hitta denna funktion, spelar samma roll i kvantteorin som Newtons r?relselagar i klassisk mekanik. Att l?sa Schr?dinger-ekvationen leder i m?nga fall till diskreta m?jliga tillst?nd i systemet. S?, till exempel, i fallet med en atom, erh?lls en serie v?gfunktioner f?r elektroner som motsvarar olika (kvantiserade) energiv?rden. Systemet med atomenerginiv?er, ber?knat med kvantteorin metoder, har f?tt lysande bekr?ftelse inom spektroskopi. ?verg?ngen av en atom fr?n grundtillst?ndet motsvarande den l?gsta energiniv?n E 0 till n?got av de exciterade tillst?nden E i sker vid absorption av en viss del av energin E i - E 0 . En exciterad atom g?r till ett mindre exciterat eller grundtillst?nd, vanligtvis genom att s?nda ut en foton. I detta fall ?r fotonenergin hv lika med skillnaden i atomens energier i tv? tillst?nd: hv = E i - E k d?r h ?r Plancks konstant (6,62·10 -27 erg·sek), v ?r frekvensen av ljus.

F?rutom atomspektra gjorde kvantteorin det m?jligt att f?rklara andra egenskaper hos atomer. I synnerhet f?rklarades valens, kemiska bindningars natur och molekylers struktur, och teorin om grund?mnenas periodiska system skapades.

Moderna m?nniskor h?r st?ndigt fraser som inneh?ller derivator av ordet "atom". Det h?r ?r energi, ett kraftverk, en bomb. Vissa tar det f?r givet, och andra st?ller fr?gan: "Vad ?r en atom?"

Vad betyder detta ord?

Den har antika grekiska r?tter. Kommer fr?n "atomos", som i bokstavlig ?vers?ttning betyder "oskuren".

N?gon som redan ?r lite bekant med atomens fysik kommer att bli indignerad: "Hur ?r den "oskuren" den best?r av n?gon sorts partiklar! Saken ?r den att namnet d?k upp n?r forskare ?nnu inte visste att atomer inte ?r de minsta partiklarna.

Efter experimentellt bevis p? detta, beslutades det att inte ?ndra det vanliga namnet. Och 1860 b?rjade en "atom" kallas den minsta partikeln som har alla egenskaper hos det kemiska elementet som den tillh?r.

Vad ?r st?rre ?n en atom och vad ?r mindre ?n den?

Molekylen ?r alltid st?rre. Den bildas av flera atomer och ?r den minsta partikeln av materia.

Men mindre ?r elementarpartiklar. Till exempel elektroner och protoner, neutroner och kvarkar. Det finns m?nga av dem.

Mycket har redan sagts om honom. Men det ?r fortfarande inte s?rskilt klart vad en atom ?r.

Hur ?r han?

Fr?gan om hur man representerar en modell av en atom har l?nge sysselsatt forskare. Idag har den som f?reslagits av E. Rutherford och slutf?rd av N. Bohr accepterats. Enligt den ?r atomen uppdelad i tv? delar: k?rnan och elektronmolnet.

Det mesta av en atoms massa ?r koncentrerad i dess centrum. K?rnan best?r av neutroner och protoner. Och elektronerna i en atom ligger p? ett ganska stort avst?nd fr?n centrum. Det visar sig n?got liknande solsystemet. Det finns en k?rna i mitten, som solen, och elektroner kretsar runt den i sina banor, som planeter. Det ?r d?rf?r modellen ofta kallas planetarisk.

Intressant nog tar k?rnan och elektronerna v?ldigt lite utrymme j?mf?rt med ?vergripande dimensioner atom. Det visar sig att det finns en liten k?rna i mitten. Sedan tomhet. Ett v?ldigt stort tomrum. Och s? en smal remsa av sm? elektroner.

Forskare kom inte omedelbart fram till denna modell av atomer. Innan detta gjordes m?nga antaganden som motbevisades av experiment.

En s?dan id? var att representera atomen som en fast kropp som har en positiv laddning. Och det f?reslogs att placera elektroner i en atom i hela kroppen. Denna id? lades fram av J. Thomson. Hans modell av atomen kallades ocks? "Raisin Pudding". Modellen liknade v?ldigt mycket denna matr?tt.

Men det var oh?llbart eftersom det inte kunde f?rklara n?gra av atomens egenskaper. Det var d?rf?r hon fick avslag.

Den japanska vetenskapsmannen H. Nagaoka f?reslog en s?dan modell n?r han fr?gades vad en atom ?r. Enligt hans ?sikt har denna partikel en vag likhet med planeten Saturnus. Det finns en k?rna i mitten och elektroner roterar runt den i omloppsbanor kopplade i en ring. ?ven om modellen inte accepterades, anv?ndes n?gra av dess best?mmelser i planetdiagrammet.

Om siffrorna f?rknippade med atomen

F?rst om fysiska m?ngder. Den totala laddningen av en atom ?r alltid noll. Detta beror p? att antalet elektroner och protoner i den ?r detsamma. Och deras laddning ?r av samma storlek och har motsatta tecken.

Situationer uppst?r ofta n?r en atom f?rlorar elektroner eller omv?nt drar till sig extra. I s?dana situationer s?ger de att det har blivit en jon. Och dess laddning beror p? vad som h?nde med elektronerna. Om deras antal minskar ?r jonens laddning positiv. N?r det finns fler elektroner ?n vad som kr?vs blir jonen negativ.

Nu om kemi. Denna vetenskap, som ingen annan, ger den st?rsta f?rst?elsen f?r vad en atom ?r. N?r allt kommer omkring ?r ?ven huvudtabellen som studeras i den baserad p? det faktum att atomerna finns i den i en viss ordning. Det handlar om om det periodiska systemet.

I den tilldelas varje element ett specifikt nummer, som ?r associerat med antalet protoner i k?rnan. Det betecknas vanligtvis med bokstaven z.

N?sta v?rde ?r masstalet. Det ?r lika med summan av protoner och neutroner som finns i en atoms k?rna. Det betecknas vanligtvis med bokstaven A.

De tv? angivna siffrorna ?r relaterade till varandra med f?ljande ekvation:

A = z + N.

H?r ?r N antalet neutroner i atomk?rnan.

En annan viktig kvantitet ?r atomens massa. F?r att m?ta det har ett speciellt v?rde inf?rts. Det ?r f?rkortat: a.e.m. Och den l?ses som en atommassaenhet. Baserat p? denna enhet har de tre partiklarna som utg?r alla atomer i universum massor:

Dessa v?rden beh?vs ofta n?r man l?ser kemiska problem.

En atom ?r en unik partikel i universum. Den h?r artikeln kommer att f?rs?ka f?rmedla information till l?saren om detta element av materia. H?r kommer vi att ?verv?ga f?ljande fr?gor: vad ?r diametern p? en atom och dess dimensioner, vilka kvalitativa parametrar har den, vad ?r dess roll i universum.

Introduktion till atomen

En atom ?r en sammansatt partikel av ?mnen som har mikroskopisk storlek och massa. Detta ?r den minsta delen av elementen av kemisk natur med otroligt liten storlek och massa.

Atomer ?r byggda av tv? grundl?ggande strukturella element, n?mligen fr?n elektroner och atomk?rnan, som i sin tur bildas av protoner och neutroner. Antalet protoner kan skilja sig fr?n antalet neutroner. Inom b?de kemi och fysik kallas atomer d?r antalet protoner ?r j?mf?rbart med antalet elektroner elektriskt neutrala. Om antalet protoner ?r h?gre eller l?gre, blir atomen, som f?r en positiv eller negativ laddning, en jon.

Atomer och molekyler i fysiken p? l?nge ans?gs vara de minsta "byggstenarna" fr?n vilka universum ?r byggt, och ?ven efter uppt?ckten av ?nnu mindre komponenter f?rblir bland de viktigaste uppt?ckterna i m?nsklighetens historia. Det ?r atomer sammankopplade genom interatom?ra bindningar som bildar molekyler. Huvuddelen av atomens massa ?r koncentrerad i k?rnan, n?mligen i vikten av dess protoner, som utg?r cirka 99,9% av det totala v?rdet.

Historiska data

Tack vare vetenskapens prestationer inom fysik och kemi har m?nga uppt?ckter gjorts ang?ende atomens natur, dess struktur och f?rm?gor. M?nga experiment och ber?kningar utf?rdes, under vilka en person kunde svara p? f?ljande fr?gor: vad ?r diametern p? en atom, dess storlek och mycket mer.

Den uppt?cktes och formulerades f?rst av filosofer antikens Grekland och Rom. Under 1600- och 1700-talen kunde kemister anv?nda experiment f?r att bevisa id?n om en atom som den minsta partikeln av materia. De visade att m?nga ?mnen kan brytas ner upprepade g?nger med hj?lp av kemiska metoder. Senare uppt?ckter av fysiker visade dock att ?ven en atom kan delas, och den ?r byggd av subatom?ra komponenter.

Den internationella kongressen f?r kemiforskare i Karlsruhe, bel?gen i Tyskland, beslutade 1860 om begreppet atomer och molekyler, d?r en atom anses vara den minsta delen av kemiska grund?mnen. F?ljaktligen ing?r det ocks? i ?mnen av enkla och komplexa typer.

V?teatomens diameter var en av de allra f?rsta som studerades. Dess ber?kningar har dock utf?rts m?nga g?nger och den senaste av dem, publicerad 2010, visade att den ?r 4 % mindre ?n vad som tidigare antagits (10 -8). Indikator allm?n betydelse Storleken p? atomk?rnan motsvarar talet 10 -13 -10 -12, och storleksordningen f?r hela diametern ?r 10 -8. Detta orsakade m?nga mots?gelser och problem, eftersom v?te sj?lvt med r?tta tillh?r huvuddelen komponenter hela det observerbara universum, och en s?dan inkonsekvens tvingar fram m?nga omr?kningar i f?rh?llande till grundl?ggande p?st?enden.

Atom och dess modell

F?r n?rvarande ?r fem huvudmodeller av atomen k?nda, som skiljer sig ?t, f?rst och fr?mst i tidsramen och id?er om dess struktur. L?t oss titta direkt p? modellerna:

• Delarna som best?r av spelar roll. Democritus trodde att alla egenskaper hos ?mnen borde best?mmas av dess form, massa och andra serier av praktiska egenskaper. Eld kan till exempel brinna eftersom dess atomer ?r vassa. Enligt Demokrit ?r till och med sj?len bildad av atomer.
• Thomsons atommodell, skapad 1904 av J. J. Thomson sj?lv. Han f?reslog att atomen kan ses som en positivt laddad kropp innesluten i elektroner.
• Nagaokas tidiga planetariska atommodell, skapad 1904, trodde att atomstrukturen liknade Saturnus. K?rnan ?r liten till storleken och har ett positivt laddningsindex, omgiven av elektroner som r?r sig runt ringarna.
• Atomisk planetmodell uppt?ckt av Bohr och Rutherford. 1911 b?rjade E. Rutherford, efter att ha utf?rt ett antal experiment, tro att atomen liknar ett planetsystem, d?r elektroner har banor d?r de r?r sig runt k?rnan. Detta antagande stred dock mot data fr?n klassisk elektrodynamik. F?r att bevisa giltigheten av denna teori introducerade Niels Bohr begreppet postulat som h?vdar och visar att elektronen inte beh?ver f?rbruka energi, eftersom den befinner sig i ett visst, speciellt energitillst?nd. Studiet av atomen ledde senare till framv?xten av kvantmekaniken, som kunde f?rklara m?nga av de mots?ttningar som kunde observeras.
• Den kvantmekaniska atommodellen s?ger att den centrala k?rnan i partikeln i fr?ga best?r av en k?rna som bildas av protoner, samt neutroner och elektroner som r?r sig runt den.

Strukturella egenskaper

Atomens storlek best?mde tidigare att det var en odelbar partikel. Men m?nga tester och experiment har visat oss att den ?r byggd av subatom?ra partiklar. Vilken atom som helst best?r av elektroner, protoner och neutroner, med undantag av v?te - 1, som inte inkluderar den senare.

Standardmodellen visar att protoner och neutroner bildas genom interaktioner mellan kvarkar. De tillh?r fermioner, tillsammans med leptoner. F?r n?rvarande finns det 6 typer av kvarkar. Protoner har sin bildning tack vare tv? u-kvarkar och en d-kvark, och neutronen - till en u-kvark och tv? d-kvarkar. Den starka k?rnkraften som binder kvarkar ?verf?rs genom gluoner.

Elektronernas r?relse i atomrymden ?r f?rutbest?md av deras "?nskan" att vara n?rmare k?rnan, med andra ord, f?r att attraheras, s?v?l som av Coulomb-krafterna f?r interaktion mellan dem. Samma typer av krafter h?ller varje elektron i en potentiell barri?r som omger k?rnan. Elektronr?relsens omloppsbana best?mmer atomens diameter, som ?r lika med en r?t linje som g?r fr?n en punkt i cirkeln till en annan, s?v?l som genom centrum.

En atom har sitt spinn, som representeras av sitt eget momentum och ligger utanf?r f?rst?elsen av materiens allm?nna natur. Beskrivs med hj?lp av kvantmekanik.

M?tt och vikt

Varje atomk?rna med samma antal protoner tillh?r ett gemensamt kemiskt element. Isotoper inkluderar representanter f?r atomer av samma element, men med en skillnad i neutronm?ngd.

Eftersom strukturen hos en atom i fysiken indikerar att huvuddelen av deras massa best?r av protoner och neutroner, har den totala m?ngden av dessa partiklar ett masstal. Uttrycket av atommassa i ett tillst?nd av lugn sker genom anv?ndning av atommassaenheter (a.m.u.), som annars kallas dalton (Da).

Storleken p? en atom har inga tydligt definierade gr?nser. D?rf?r best?ms det genom att m?ta avst?ndet mellan k?rnor av samma typ av atomer som ?r kemiskt bundna till varandra. En annan m?tmetod ?r m?jlig genom att ber?kna varaktigheten av v?gen fr?n k?rnan till n?sta tillg?ngliga elektronbana av stabil typ. element av D.I. Mendeleev arrangerar atomerna i storlek, fr?n minsta till st?rsta, i riktning mot kolonnen fr?n topp till botten, r?relse fr?n v?nster till h?ger ?r ocks? baserad p? en minskning av deras storlekar.

F?rfallstid

Alla chem. grund?mnen har isotoper av en och h?gre. De inneh?ller en instabil k?rna som uts?tts f?r radioaktivt s?nderfall, vilket resulterar i utsl?pp av partiklar eller elektromagnetisk str?lning. Radioaktivt ?r en isotop vars starka interaktionsradie str?cker sig bortom de l?ngsta punkterna av dess diameter. Om vi betraktar exemplet med aurum, kommer isotopen att vara Au-atomen, bortom vars diameter utstr?lande partiklar "flyger" i alla riktningar. Inledningsvis motsvarar diametern p? en guldatom v?rdet av tv? radier, som var och en ?r lika med 144 pc, och partiklar som str?cker sig bortom detta avst?nd fr?n k?rnan kommer att betraktas som isotoper. Det finns tre typer av s?nderfall: alfa-, beta- och gammastr?lning.

Begreppet valens och n?rvaron av energiniv?er

Vi har redan blivit bekanta med svaren p? s?dana fr?gor: vad ?r diametern p? en atom, dess storlek, vi har blivit bekanta med begreppet atom?rt s?nderfall, etc. Men ut?ver detta finns det ocks? s?dana egenskaper hos atomer som storleken p? energiniv?er och valens.

Elektroner som r?r sig runt atomk?rnan har potentiell energi och ?r i ett bundet tillst?nd, bel?get p? en exciterad niv?. Enligt kvantmodellen upptar en elektron endast ett diskret antal energiniv?er.

Valens ?r den allm?nna f?rm?gan hos atomer som har ett elektronskal ledigt utrymme, skapa kopplingar kemisk typ med andra atomenheter. Genom att etablera kemiska bindningar f?rs?ker atomer fylla sitt lager av det yttre valensskalet.

Jonisering

Som ett resultat av p?verkan av ett h?gsp?nningsv?rde p? en atom kan den genomg? irreversibel deformation, som ?tf?ljs av elektronisk l?sg?ring.

Detta resulterar i jonisering av atomer, under vilken de avger elektron(er) och genomg?r en omvandling fr?n ett stabilt tillst?nd till joner med positiv laddning, ?ven k?nda som katjoner. Denna process kr?ver en viss energi, som kallas joniseringspotential.

Sammanfattningsvis

Studera fr?gor om strukturen, egenskaperna hos interaktion, kvalitetsparametrar, om vad en atoms diameter ?r och vilka dimensioner den har, allt detta gjorde det m?jligt f?r det m?nskliga sinnet att utf?ra otroligt arbete, vilket hj?lpte till att b?ttre inse och f?rst? strukturen av all materia omkring oss. Samma fr?gor gjorde det m?jligt f?r m?nniskan att uppt?cka begreppen om atomens elektronegativitet, dess spridda attraktion, valensm?jligheter, best?mma varaktigheten av radioaktivt s?nderfall och mycket mer.

L?t oss titta p? en annan till?mpning av os?kerhetsprincipen (38.3), men ta inte denna ber?kning alltf?r bokstavligt; den allm?nna id?n ?r korrekt, men analysen gjordes inte s?rskilt noggrant. Denna id? g?ller best?mningen av storleken p? atomer; trots allt, enligt klassiska ?sikter, borde elektroner avge ljus och, snurrande i en spiral, falla p? ytan av k?rnan. Men enligt kvantmekanik, detta ?r om?jligt, f?r annars skulle vi veta var elektronen hamnade och hur snabbt den snurrar.

L?t oss s?ga att det finns en v?teatom och vi m?ter elektronens position; vi f?r inte kunna f?ruts?ga exakt var det kommer att hamna, annars blir spridningen av fart o?ndlig. Varje g?ng vi tittar p? en elektron hamnar den n?gonstans; den har en amplitud av sannolikhet att vara p? olika platser, s? det finns en sannolikhet att hitta den var som helst. Men alla dessa platser beh?ver inte vara n?ra sj?lva k?rnan; L?t oss anta att det finns en spridning i avst?nd i storleksordningen , Dvs avst?ndet fr?n k?rnan till elektronen ?r ungef?r i genomsnitt lika med . L?t oss best?mma , kr?ver att atomens totala energi ?r minimal.

Spridningen i impulser, i enlighet med os?kerhetsrelationen, b?r vara ungef?r lika med ; D?rf?r, n?r vi f?rs?ker m?ta en elektrons r?relsem?ngd p? n?got s?tt (till exempel genom att sprida fotoner p? den och observera dopplereffekten fr?n en r?rlig spridare), kommer vi inte att f? noll hela tiden (elektronen st?r inte stilla), men vi kommer att f? fart i storleksordningen . Den kinetiska energin hos elektroner kommer att vara ungef?r lika med . (Vad vi g?r nu ?r p? s?tt och vis dimensionsanalys: vi r?knar ut hur kinetisk energi kan bero p? Plancks konstant, atomens massa och storlek. Svaret erh?lls upp till numeriska faktorer av typ; etc. Vi har inte ens definierat det ordentligt.) Vidare ?r den potentiella energin lika med kvoten av minus p? avst?ndet fr?n centrum, s?g (som vi minns ?r detta kvadraten p? elektronladdningen dividerat med ). Titta nu: n?r den minskar, minskar ocks? den potentiella energin, men ju mindre, desto st?rre impuls kr?vs av os?kerhetsprincipen och desto st?rre blir den kinetiska energin. Den totala energin ?r

(38.10)

Vi vet inte vad som ?r lika med , men vi vet att atomen, f?r att s?kerst?lla sin existens, tvingas g?ra en kompromiss s? att dess totala energi blir s? l?g som m?jligt. F?r att hitta minimum, differentierar vi det med avseende p? , kr?ver att derivatan ?r lika med noll och hitta . Derivatan ?r lika med

(38.11)

Ekvationen ger f?r kvantiteten

(38.12)

Detta avst?nd kallas Bohr-radien, och vi ser att dimensionerna p? en atom ?r i storleksordningen en ?ngstr?m. Siffran visade sig st?mma. Det h?r ?r v?ldigt bra, det ?r till och med f?rv?nansv?rt bra, f?r vi har hittills inte haft n?gra teoretiska funderingar kring storleken p? en atom. Ur en klassisk synvinkel ?r atomer helt enkelt om?jliga: elektroner m?ste falla p? k?rnor. Genom att ers?tta formel (38.12) med (38.10) finner vi energin. Hon visar sig vara j?mst?lld

(38.(3)

Vad betyder negativ energi? Och faktum ?r att n?r en elektron finns i en atom har den mindre energi ?n n?r den ?r fri. Med andra ord, i en atom ?r den bunden. Och det kr?vs energi f?r att riva det ur atomen; energi kr?vs f?r att jonisera en v?teatom. Det ?r naturligtvis m?jligt att det kommer att ta dubbelt eller tre g?nger s? mycket energi, eller g?nger mindre, eftersom v?ra ber?kningar var v?ldigt slarviga. Vi fuskade dock och valde alla konstanter s? att resultatet blev helt r?tt! Denna m?ngd kallas Rydberg energi; Detta ?r joniseringsenergin f?r v?te.

F?rst nu blir det klart varf?r vi inte faller genom golvet. N?r vi g?r st?ts hela massan av atomerna i v?ra skor bort fr?n golvet, fr?n hela massan av dess atomer. Atomer krossas, elektroner tvingas tr?nga ihop sig i en mindre volym, och enligt os?kerhetsprincipen ?kar deras r?relsem?ngd i genomsnitt, och en ?kning av r?relsem?ngden inneb?r en ?kning av energin. Atomers motst?nd mot kompression ?r inte en klassisk, utan en kvantmekanisk effekt. Enligt klassiska begrepp skulle man f?rv?nta sig att n?r elektroner och protoner r?r sig n?rmare varandra kommer energin att minska; Det mest gynnsamma arrangemanget av positiva och negativa laddningar i klassisk fysik ?r n?r de sitter ovanp? varandra. Detta var v?lk?nt f?r den klassiska fysiken och presenterade ett mysterium: atomer existerade fortfarande! Naturligtvis kom forskare redan d? p? olika s?tt v?gen ut ur d?dl?get, den korrekta (f?rhoppningsvis!) v?gen har blivit k?nd bara f?r oss!

F?rresten, n?r det finns m?nga elektroner runt k?rnan f?rs?ker de ocks? h?lla sig borta fr?n varandra. Orsaken till detta ?r ?nnu inte klar f?r dig, men det ?r ett faktum att om en elektron upptar en viss plats, s? kommer en annan inte l?ngre att uppta denna plats. Mer exakt, p? grund av att det finns tv? spinnriktningar, kan dessa elektroner sitta ovanp? varandra och snurra: en i en riktning, den andra i den andra. Men du kommer inte att kunna placera n?gon tredje person p? denna plats. Du m?ste s?tta dem p? nya platser, och det ?r vad den verkliga anledningen att ?mnet har elasticitet. Om det var m?jligt att placera alla elektroner p? ett st?lle skulle materia vara ?nnu t?tare ?n vanligt. Och det ?r just f?r att elektroner inte kan sitta p? varandra som bord och andra fasta f?rem?l existerar.

Det ?r d?rf?r naturligt att man, f?r att f?rst? materiens egenskaper, m?ste anv?nda kvantmekanik; klassiskt ?r uppenbarligen inte tillr?ckligt f?r detta.

En atom (av grekiskan atomos - odelbar) ?r den minsta partikeln av ett kemiskt grund?mne som beh?ller alla sina kemiska egenskaper. En atom best?r av en t?t k?rna av positivt laddade protoner och elektriskt neutrala neutroner, som omges av ett mycket st?rre moln av negativt laddade elektroner. N?r antalet protoner matchar antalet elektroner ?r atomen elektriskt neutral, annars ?r det en jon, med en viss laddning. Atomer klassificeras efter antalet protoner och neutroner: antalet protoner best?mmer det kemiska elementet, och antalet neutroner best?mmer elementets nuklid.

Genom att bilda bindningar med varandra kombineras atomer till molekyler och stora fasta ?mnen.

M?nskligheten har misst?nkt existensen av de minsta materiepartiklarna sedan urminnes tider, men bekr?ftelse p? existensen av atomer fick man f?rst i slutet av 1800-talet. Men n?stan omedelbart stod det klart att atomer i sin tur har komplex struktur, som best?mmer deras egenskaper.

Begreppet en atom som den minsta odelbara partikeln av materia f?reslogs f?rst av antika grekiska filosofer. P? 1600- och 1700-talen uppt?ckte kemister det kemikalier reagera i vissa proportioner, som uttrycks med sm? tal. Dessutom identifierade de vissa enkla ?mnen, som kallades kemiska grund?mnen. Dessa uppt?ckter ledde till ?terupplivandet av id?n om odelbara partiklar. Utvecklingen av termodynamik och statistisk fysik visade att kropparnas termiska egenskaper kan f?rklaras av s?dana partiklars r?relse. S? sm?ningom best?mdes storleken p? atomerna experimentellt.

I slutet av 1800-talet och b?rjan av 1900-talet uppt?ckte fysiker den f?rsta av de subatom?ra partiklarna - elektronen, och lite senare atomk?rnan, vilket visar att atomen inte ?r odelbar. Utvecklingen av kvantmekaniken gjorde det m?jligt att f?rklara inte bara atomernas struktur, utan ocks? deras egenskaper: optiska spektra, f?rm?gan att g? in i reaktioner och bilda molekyler, d.v.s.

Allm?nna egenskaper hos atomens struktur

Moderna id?er om atomens struktur bygger p? kvantmekanik.

P? en popul?r niv? kan atomens struktur presenteras i termer av v?gmodellen, som bygger p? Bohr-modellen, men ?ven tar h?nsyn till ytterligare information om kvantmekanik.

Enligt denna modell:

Atomer best?r av elementarpartiklar (protoner, elektroner och neutroner). Massan av en atom ?r huvudsakligen koncentrerad i k?rnan, s? det mesta av volymen ?r relativt tom. K?rnan ?r omgiven av elektroner. Antalet elektroner ?r lika med antalet protoner i k?rnan antalet protoner best?mmer grund?mnets atomnummer i det periodiska systemet. I en neutral atom ?r elektronernas totala negativa laddning lika med protonernas positiva laddning. Atomer av ett element med olika m?ngder neutroner kallas isotoper.
I mitten av atomen finns en liten, positivt laddad k?rna gjord av protoner och neutroner.
En atoms k?rna ?r cirka 10 000 g?nger mindre ?n sj?lva atomen. S?ledes, om du ?kar atomen till storleken p? Boryspil-flygplatsen, kommer storleken p? k?rnan att vara mindre storlek bordtennisboll.
K?rnan ?r omgiven av ett elektronmoln, som upptar de flesta av dess volym. I ett elektronmoln kan skal urskiljas, f?r var och en av dem finns flera m?jliga orbitaler. Fyllda orbitaler utg?r den elektroniska konfigurationen som ?r karakteristisk f?r varje kemiskt element.
Varje orbital kan inneh?lla upp till tv? elektroner, k?nnetecknade av tre kvanttal: fundamental, orbital och magnetisk.
Varje elektron i orbitalen har ett unikt v?rde f?r det fj?rde kvantnumret: spinn.
Orbitaler best?ms av en specifik sannolikhetsf?rdelning av var exakt en elektron kan hittas. Exempel p? orbitaler och deras symboler visas i figuren till h?ger. En orbitals "gr?ns" anses vara det avst?nd d?r sannolikheten f?r att en elektron kan vara utanf?r den ?r mindre ?n 90 %.
Varje skal kan inte inneh?lla mer ?n ett strikt definierat antal elektroner. Till exempel kan skalet n?rmast k?rnan ha maximalt tv? elektroner, n?sta - 8, den tredje fr?n k?rnan - 18, och s? vidare.
N?r elektroner f?ster vid en atom faller de in i en l?genergiomloppsbana. Endast elektroner fr?n det yttre skalet kan delta i bildandet av interatom?ra bindningar. Atomer kan ge upp och f? elektroner och bli positivt eller negativt laddade joner. De kemiska egenskaperna hos ett grund?mne best?ms av hur l?tt k?rnan kan ge upp eller f? elektroner. Detta beror b?de p? antalet elektroner och p? fyllnadsgraden av det yttre skalet.
Atomstorlek

Storleken p? en atom ?r en storhet som ?r sv?r att m?ta, eftersom den centrala k?rnan ?r omgiven av ett diffust elektronmoln. F?r atomer som bildar fasta kristaller kan avst?ndet mellan angr?nsande platser i kristallgittret tj?na som ett ungef?rligt v?rde p? deras storlek. F?r atomer bildas inte kristaller andra utv?rderingstekniker, inklusive teoretiska ber?kningar. Till exempel, storleken p? en v?teatom uppskattas till 1,2 x 10-10 m. Detta v?rde kan j?mf?ras med storleken p? en proton (som ?r k?rnan i en v?teatom): 0,87 x 10-15 m och verifiera. att k?rnan i en v?teatom ?r 100 000 g?nger mindre ?n sj?lva atomen. Atomerna i andra grund?mnen bibeh?ller ungef?r samma f?rh?llande. Anledningen till detta ?r att grund?mnen med en st?rre, positivt laddad k?rna attraherar elektroner starkare.

En annan egenskap hos en atoms storlek ?r van der Waals-radien - det avst?nd till vilket en annan atom kan n?rma sig en given atom. Interatom?ra avst?nd i molekyler k?nnetecknas av l?ngden p? kemiska bindningar eller kovalent radie.

K?rna

Huvuddelen av atomen ?r koncentrerad i k?rnan, som best?r av nukleoner: protoner och neutroner, sammankopplade av nukle?ra interaktionskrafter.

Antalet protoner i en atoms k?rna best?mmer dess atomnummer och vilket grund?mne atomen tillh?r. Till exempel inneh?ller kolatomer 6 protoner. Alla atomer med ett specifikt atomnummer har samma fysikaliska egenskaper och uppvisar samma kemiska egenskaper. Det periodiska systemet listar grund?mnen i ordning efter ?kande atomnummer.

Det totala antalet protoner och neutroner i ett grund?mnes atom best?mmer dess atommassa, eftersom en proton och en neutron har en massa p? cirka 1 amu atomer med samma antal protoner och olika antal neutroner. S?dana atomer har samma atomnummer men olika atommassa och kallas isotoper av grund?mnet. N?r du skriver namnet p? en isotop, skriv atommassan efter den. Till exempel inneh?ller isotopen kol-14 6 protoner och 8 neutroner, vilket ger en atommassa p? 14. En annan popul?r notationsmetod ?r att atommassa indikeras med en upph?jd f?re elementsymbolen. Till exempel betecknas kol-14 14C.

Atommassan f?r ett grund?mne som anges i det periodiska systemet ?r medelv?rdet av massan av isotoper som finns i naturen. Genomsnittsber?kning utf?rs enligt isotopens ?verfl?d i naturen.

N?r atomnumret ?kar, ?kar den positiva laddningen av k?rnan, och f?ljaktligen ?kar Coulomb-avst?tningen mellan protoner. Det kr?vs allt f?r att h?lla ihop protonerna. fler neutroner. Dock stort antal neutroner ?r instabila, och denna omst?ndighet s?tter en gr?ns f?r k?rnans m?jliga laddning och antalet kemiska grund?mnen som finns i naturen. Kemiska grund?mnen med h?ga atomnummer har en mycket kort livsl?ngd, kan bara skapas genom att bombardera k?rnorna i l?tta grund?mnen med joner, och observeras endast under experiment med acceleratorer. Fr?n och med februari 2008 ?r det tunga syntetiserade kemiska elementet ununoctium

M?nga isotoper av kemiska grund?mnen ?r instabila och s?nderfaller med tiden. Detta fenomen anv?nds av radioelementtestet f?r att best?mma objektens ?lder. stort v?rde f?r arkeologi och paleontologi.

Bohr modell

Bohr-modellen ?r den f?rsta fysiska modellen som korrekt kunde beskriva v?teatomens optiska spektra. Efter utvecklingen av kvantmekanikens exakta metoder har Bohrs modell endast historisk betydelse, men p? grund av sin enkelhet l?rs den fortfarande ut och anv?nds f?r en kvalitativ f?rst?else av atomens struktur.

Bohrs modell bygger p? Rutherfords planetmodell, som beskriver atomen som en liten, positivt laddad k?rna med negativt laddade elektroner som kretsar kring kl. olika niv?er, som liknar strukturen solsystem. Rutherford f?reslog en planetmodell f?r att f?rklara resultaten av hans experiment p? spridningen av alfapartiklar med metallfolie. Enligt planetmodellen best?r en atom av en tung k?rna runt vilken elektroner roterar. Men hur elektroner som roterar runt en k?rna inte faller i en spiral p? den var obegripligt f?r den tidens fysiker. I sj?lva verket, enligt den klassiska teorin om elektromagnetism, b?r en elektron som roterar runt en k?rna str?la ut elektromagnetiska v?gor(ljus), vilket skulle leda till en gradvis f?rlust av energi och falla ner p? k?rnan. D?rf?r, hur kan en atom existera ?verhuvudtaget? Dessutom har studier av det elektromagnetiska spektrumet av atomer visat att elektroner i en atom bara kan avge ljus med en viss frekvens.

Dessa sv?righeter ?vervanns i den modell som f?reslogs av Niels Bohr 1913, som postulerar att:

Elektroner kan bara vara i banor som har diskreta kvantiserade energier. Det vill s?ga att inte alla banor ?r m?jliga, utan bara n?gra specifika. De exakta energierna f?r till?tna banor beror p? atomen.
Den klassiska mekanikens lagar g?ller inte n?r elektroner r?r sig fr?n en till?ten bana till en annan.
N?r en elektron r?r sig fr?n en bana till en annan, s?nds (eller absorberas) skillnaden i energi av ett enda ljuskvantum (foton), vars frekvens direkt beror p? energiskillnaden mellan de tv? banorna.

d?r n ?r fotonens frekvens, E ?r energiskillnaden och h ?r proportionalitetskonstanten, ?ven k?nd som Plancks konstant.
Efter att ha best?mt vad som kan skrivas ner

d?r o ?r fotonens vinkelfrekvens.
De till?tna banorna beror p? de kvantiserade v?rdena f?r r?relsem?ngden L, som beskrivs av ekvationen

d?r n = 1,2,3,...
och kallas vinkelmomentkvanttalet.
Dessa antaganden gjorde det m?jligt att f?rklara resultaten av d?tidens observationer, till exempel varf?r spektrumet best?r av diskreta linjer. Antagande (4) anger att det minsta v?rdet p? n ?r 1. F?ljaktligen ?r den minsta acceptabla atomradien 0,526 ? (0,0529 nm = 5,28 10-11 m). Detta v?rde ?r k?nt som Bohr-radien.

Bohrs modell kallas ibland f?r den semiklassiska modellen eftersom den, ?ven om den inneh?ller n?gra id?er fr?n kvantmekaniken, inte ?r en fullst?ndig kvantmekanisk beskrivning av v?teatomen. Bohrs modell var dock ett betydande steg mot att skapa en s?dan beskrivning.

Med en strikt kvantmekanisk beskrivning av v?teatomen hittas energiniv?erna fr?n l?sningen station?r ekvation Schr?dinger. Dessa niv?er k?nnetecknas av de tre kvanttalen som anges ovan, formeln f?r att kvantisera r?relsem?ngd ?r annorlunda, kvanttalet f?r r?relsem?ngd ?r noll f?r sf?riska s-orbitaler, enhet f?r l?ngstr?ckta hantelformade p-orbitaler, etc. (se bilden ovan).

Atomenergi och dess kvantisering

Energiv?rdena som en atom kan ha ber?knas och tolkas utifr?n kvantmekanikens best?mmelser. I det h?r fallet beaktas faktorer som den elektrostatiska interaktionen av elektroner med k?rnan och elektroner med varandra, elektronspinn och principen om identiska partiklar. Inom kvantmekaniken beskrivs tillst?ndet i vilket en atom befinner sig av en v?gfunktion, som kan hittas fr?n l?sningen av Schr?dinger-ekvationen. Det finns en specifik upps?ttning tillst?nd, som var och en har ett specifikt energiv?rde. Tillst?ndet med l?gst energi kallas grundtillst?nd. Andra stater kallas upphetsade. Atomen ?r i ett exciterat tillst?nd under en begr?nsad tid, s?nder ut ett kvantum av det elektromagnetiska f?ltet (fotonen) f?rr eller senare och g?r ?ver till grundtillst?ndet. En atom kan f?rbli i grundtillst?ndet under l?ng tid. F?r att bli upphetsad beh?ver han extern energi, som bara kan komma till honom fr?n yttre milj?. En atom avger eller absorberar ljus endast vid vissa frekvenser som motsvarar energiskillnaden mellan dess tillst?nd.

De m?jliga tillst?nden f?r en atom indexeras med kvanttal, s?som spinn, orbital vinkelmomentum kvanttal och totalt vinkelmomentum kvanttal. Mer information om deras klassificering finns i artikeln elektroniska termer

Elektroniska skal av komplexa atomer

Komplexa atomer har tiotal, och f?r mycket tunga element, till och med hundratals elektroner. Enligt principen om identiska partiklar bildas atomernas elektroniska tillst?nd av alla elektroner, och det ?r om?jligt att best?mma var var och en av dem ?r bel?gen. Men i den s? kallade en-elektronapproximationen kan vi tala om vissa energitillst?nd f?r enskilda elektroner.

Enligt dessa id?er finns det en viss upps?ttning orbitaler som ?r fyllda av atomens elektroner. Dessa orbitaler bildar en specifik elektronisk konfiguration. Varje orbital f?r inte inneh?lla mer ?n tv? elektroner (Pauli-uteslutningsprincipen). Orbitaler ?r grupperade i skal, som vart och ett endast kan ha ett visst fast antal orbitaler (1, 4, 10, etc.). Orbitaler ?r indelade i inre och yttre. I en atoms grundtillst?nd ?r de inre skalen helt fyllda med elektroner.

I inre orbitaler ?r elektroner mycket n?ra k?rnan och ?r starkt f?sta vid den. F?r att ta bort en elektron fr?n den inre orbitalen m?ste du f?rse den med h?g energi, upp till flera tusen elektronvolt. En elektron p? det inre skalet kan erh?lla s?dan energi endast genom att absorbera ett kvantum r?ntgenstr?lning. Energierna hos atomernas inre skal ?r individuella f?r varje kemiskt element, och d?rf?r kan en atom identifieras av r?ntgenabsorptionsspektrumet. Denna omst?ndighet anv?nds vid r?ntgenanalys.

I det yttre skalet finns elektroner l?ngt fr?n k?rnan. Det ?r dessa elektroner som ?r involverade i bildandet av kemiska bindningar, varf?r det yttre skalet kallas valens, och elektronerna i det yttre skalet kallas valenselektroner.

Kvant?verg?ngar i atomen

?verg?ngar mellan olika tillst?nd av atomer ?r m?jliga orsakade av yttre st?rningar, oftare elektromagnetiskt f?lt. P? grund av kvantiseringen av atomtillst?nd best?r atomernas optiska spektra av individuella linjer om ljuskvantets energi inte ?verstiger joniseringsenergin. Vid h?gre frekvenser blir atomernas optiska spektra kontinuerliga. Sannolikheten f?r excitation av en atom av ljus minskar med en ytterligare ?kning av frekvensen, men ?kar kraftigt vid vissa frekvenser som ?r karakteristiska f?r varje kemiskt element i r?ntgenomr?det.

Exciterade atomer avger ljuskvanta vid samma frekvenser som absorption sker.

?verg?ngar mellan olika tillst?nd av atomer kan ocks? orsakas av interaktioner med snabbt laddade partiklar.

Atomens kemiska och fysikaliska egenskaper

En atoms kemiska egenskaper best?ms fr?mst av valenselektroner - elektroner i det yttre skalet. Antalet elektroner i det yttre skalet best?mmer valensen av en atom.

Atomerna i den sista kolumnen i det periodiska systemet har ett helt fyllt yttre skal, och f?r att elektronen ska flytta till n?sta skal m?ste atomen f?rses med mycket h?g energi. D?rf?r ?r dessa atomer inerta och tenderar inte att komma in i kemiska reaktioner. Inerta gaser tunnas ut och kristalliseras endast vid mycket l?ga temperaturer.

Atomer i den f?rsta kolumnen periodiska systemet grund?mnen har en elektron i sitt yttre skal och ?r kemiskt aktiva. Deras valens ?r 1. Karakteristisk typ Den kemiska bindningen f?r dessa atomer i kristalliserat tillst?nd ?r en metallbindning.

Atomer i den andra kolumnen i det periodiska systemet i grundtillst?ndet har 2 s elektroner i sitt yttre skal. Deras yttre skal ?r fyllt, s? de m?ste vara inerta. Men f?r att g? fr?n grundtillst?ndet med elektronskalskonfigurationen s2 till tillst?ndet med s1p1-konfigurationen kr?vs v?ldigt lite energi, s? dessa atomer har en valens p? 2, men de uppvisar mindre aktivitet.

Atomer i den tredje kolumnen i det periodiska systemet har elektronkonfigurationen s2p1 i sitt grundtillst?nd. De kan uppvisa olika valenser: 1, 3, 5. Den sista m?jligheten uppst?r n?r en atoms elektronskal kompletteras med 8 elektroner och blir st?ngt.

Atomer i den fj?rde kolumnen i det periodiska systemet av element har valensen 4 (till exempel, koldioxid CO2), ?ven om valens 2 ocks? ?r m?jlig (t.ex. kolmonoxid CO). Innan denna kolumn tillh?r kol, ett grund?mne som bildar en m?ngd olika kemiska f?reningar. En speciell gren av kemi ?gnas ?t kolf?reningar - organisk kemi. De andra elementen i denna kolumn ?r kisel, och germanium ?r en halvledare i fast tillst?nd under normala f?rh?llanden.

Element i den femte kolumnen har en valens p? 3 eller 5.

Elementen i den sj?tte kolumnen i det periodiska systemet i sitt grundtillst?nd har konfigurationen s2p4 och ett totalt spinn p? 1. D?rf?r ?r de tv?v?rda. Det finns ocks? m?jligheten att en atom ?verg?r till det exciterade s2p3s"-tillst?ndet med spin 2, d?r valensen ?r 4 eller 6.

Element i den sjunde kolumnen i det periodiska systemet saknar en elektron i sitt yttre skal f?r att fylla den. De ?r mestadels monovalenta. D?remot kan de ing? i kemiska f?reningar i exciterade tillst?nd, som uppvisar valenser p? 3,5,7.

?verg?ngselement fyller vanligtvis det yttre s-skalet innan d-skalet ?r helt fyllt. D?rf?r har de oftast en valens p? 1 eller 2, men i vissa fall deltar en av d-elektronerna i bildandet av kemiska bindningar, och valensen blir lika med tre.

Under utbildningen kemiska f?reningar atom?ra orbitaler modifieras, deformeras och blir molekyl?ra orbitaler. I det h?r fallet sker hybridiseringsprocessen av orbitaler - bildandet av nya orbitaler, som en specifik summa av bas.

Historien om begreppet atom

Mer detaljer i artikeln atomism
Begreppet atom, liksom ordet sj?lvt, ?r av antikt grekiskt ursprung, ?ven om sanningen i hypotesen om atomernas existens bekr?ftades f?rst p? 1900-talet. Huvudid?n som stod bakom detta koncept genom ?rhundradena var id?n om v?rlden som en upps?ttning av ett stort antal odelbara element som ?r mycket enkla i struktur och har funnits sedan tidernas begynnelse.

De f?rsta f?rkunnarna av atomistisk l?ra

Den f?rsta som predikade atomistiska l?ror var filosofen Leucippus p? 500-talet f.Kr. Sedan tog hans elev Demokritus upp stafettpinnen. Endast isolerade fragment av deras arbete har ?verlevt, fr?n vilka det blir tydligt att de utgick fr?n ett litet antal ganska abstrakta fysiska hypoteser:

"S?tma och bitterhet, v?rme och kyla ?r inneb?rden av definitionen, men i sj?lva verket [bara] atomer och tomhet."

Enligt Demokrit best?r hela naturen av atomer, de minsta partiklarna av materia som ?r i vila eller r?r sig i ett helt tomt utrymme. Alla atomer har enkel form, och atomer av samma typ ?r identiska; Naturens m?ngfald ?terspeglar m?ngfalden av atom?ra former och m?ngfalden av s?tt p? vilka atomer kan f?sta vid varandra. B?de Demokritos och Leucipus trodde att atomer, efter att ha b?rjat r?ra sig, forts?tter att r?ra sig enligt naturlagarna.

Den sv?raste fr?gan f?r de gamla grekerna var den fysiska verkligheten av atomismens grundl?ggande begrepp. I vilken mening skulle vi kunna tala om tomhetens verklighet om den, utan n?gon materia, inte kan ha n?gon fysiska egenskaper? Leucipus och Demokritos id?er kunde inte tj?na som en tillfredsst?llande grund f?r materieteorin i fysiskt, eftersom de inte f?rklarade vad atomer ?r gjorda av, inte heller varf?r atomer ?r odelbara.

En generation efter Demokritos f?reslog Platon sin l?sning p? detta problem: ”de minsta partiklarna tillh?r inte materiens rike, utan till geometrins rike; de representerar olika kroppsliga geometriska former, avgr?nsad av platta trianglar."

Begreppet atom i indisk filosofi

Tusen ?r senare tr?ngde de antika grekernas abstrakta resonemang in i Indien och antogs av vissa skolor inom indisk filosofi. Men om v?sterl?ndsk filosofi ans?g att atomteorin borde bli en konkret och objektiv grund f?r teorin om den materiella v?rlden, har den indiska filosofin alltid uppfattat den materiella v?rlden som en illusion. N?r atomismen d?k upp i Indien tog den formen av teorin att verkligheten i v?rlden ?r av process och inte av substans, och att vi ?r n?rvarande i v?rlden som l?nkar i en process och inte som klumpar av substans.

Det vill s?ga, b?de Platon och indiska filosofer t?nkte ungef?r s? h?r: om naturen best?r av sm?, men ?ndliga till storlek, andelar, varf?r kan de d? inte delas upp, ?tminstone i fantasin, i ?nnu mindre partiklar, vilket blev ?mnet av ytterligare ?verv?ganden?

Atomistisk teori i romersk vetenskap

Den romerske poeten Lucretius (96 - 55 f.Kr.) var en av f? romare som visade intresse f?r ren vetenskap. I sin dikt Om sakernas natur (De rerum natura) redogjorde han i detalj f?r de fakta som vittnar till f?rm?n f?r atomteori. Till exempel ?r en vind som bl?ser med stor kraft, ?ven om ingen kan se den, troligen sammansatt av partiklar som ?r f?r sv?ra att se. Vi kan k?nna saker p? avst?nd genom lukt, ljud och v?rme som f?rdas samtidigt som de f?rblir osynliga.

Lucretius kopplar ihop sakers egenskaper med egenskaperna hos deras komponenter, d.v.s. atomer: atomer i en v?tska ?r sm? och runda till formen, varf?r v?tska flyter s? l?tt och sipprar genom ett por?st ?mne, medan atomer fasta ?mnen ha krokar med vilka de ?r f?rbundna med varandra. Likas? ?r olika smakf?rnimmelser och ljud av olika volym sammansatta av atomer med motsvarande former - fr?n enkla och harmoniska till slingrande och oregelbundna.

Men Lucretius l?ror f?rd?mdes av kyrkan eftersom han gav en ganska materialistisk tolkning av dem: till exempel tanken att Gud, efter att ha lanserat en atommekanism, inte l?ngre st?r dess arbete, eller att sj?len d?r tillsammans med kropp.

De f?rsta teorierna om atomens struktur

En av de f?rsta teorierna om atomens struktur, som redan har moderna konturer, beskrevs av Galileo (1564-1642). Enligt hans teori best?r materia av partiklar som inte ?r i vila, utan r?r sig i alla riktningar under inverkan av v?rme; v?rme ?r inget annat ?n partiklars r?relse. Strukturen av partiklarna ?r komplex, och om du ber?var n?gon del av dess materiella skal, kommer ljuset att st?nka inifr?n. Galileo var den f?rsta som presenterade, om ?n i en fantastisk form, atomens struktur.

Vetenskapliga grunder

P? 1800-talet fick John Dalton bevis p? att atomer fanns, men antog att de var odelbara. Ernest Rutherford visade experimentellt att en atom best?r av en k?rna omgiven av negativt laddade partiklar – elektroner.