Структурата на атома. Кванто-механичен модел на атом

Следната статия описва структурата на атома и как да го отвори като теория, разработена в съзнанието им и в провеждането на експерименти учени и мислители. Кванто-механичният модел на атома като най-модерен днес напълно описва своето поведение и частиците, които съставляват състава. За нея и нейните функции прочетете по-долу.

Понятието атом

Химически неделим минимум химически елемент с набор от характеристики, характерни за него, е атом. Тя включва електрони и ядро, което на свой ред съдържа положително заредени протони и незаредени неутрони. Ако съдържа същото количество протони и електрони, тогава самият атом ще бъде електрически неутрален. В противен случай той има такса: положителна или отрицателна. Тогава атомът се нарича йон. По този начин се извършва тяхната класификация: химичният елемент се определя от броя на протоните и неговия изотоп от неутроните. Свързвайки се един с друг въз основа на междуатомични връзки, атомите образуват молекули.

Малко история

За пръв път древните индийски и древногръцки философи започнаха да говорят за атоми. През седемнадесети и осемнадесети век химиците потвърждават идеята, като експериментално доказват, че някои вещества не могат да бъдат разделени на съставните им елементи чрез химични експерименти. От края на деветнадесети до началото на ХХ век обаче физиците откриха субатомни частици, благодарение на което стана ясно, че атомът не е неделим. През 1860 г. химиците формулират понятията атом и молекула, където атомът се превръща в най-малката частица на елемента, който е част от прости и сложни вещества.

Модели на структурата на атома

1. Части от материята. Демокрит вярва, че свойствата на веществата могат да бъдат определени от масата, формата и други параметри, които характеризират атомите. Например, пожар има остри атома, поради което има способността obzhigat- твърди вещества съдържат груби частици, като по този начин ангажирани с друг много krepko- във вода, те са гладки, така че е в състояние да тече. Според Демокрит дори човешката душа се състои от атоми.
2. Моделите на Томсън. Ученият счита атома за положително заредено тяло, вътре в което има електрони. Тези модели са опровергани от Ръдърфорд, след като са проявили известния си опит.
3. Ранни планетарни модели на Nagaoka. В началото на ХХ век Хантаро Нагаока предложи модели на атомно ядро, подобни на планетата Сатурн. В тях, около малките ядра, положително заредени, електроните в пръстена се завъртяха. Тези версии, както и предишните, се оказаха грешни.
4. Планетарни модели на Бор-Ръдърфорд. След няколко опита Ърнест Ръдърфорд че атомът е като планетарна система. В него електроните се движат в орбити около ядрото, което се зарежда позитивно и е в центъра. Но класическата електродинамика противоречи на това, защото според него електронът, който се движи, излъчва електромагнитни вълни и затова губи енергия. Бор въвежда специални постулати, върху които електроните не излъчват енергия, докато са в някои специфични състояния. Оказа се, че класическата механика не е в състояние да опише тези модели на структурата на атома. Това по-късно доведе до появата на квантовата механика, което дава възможност да се обясни както този феномен, така и много други.

Кванто-механичен модел на атом

Този модел е развитието на предишния. Квантовият механичен модел на атома приема, че неутроните и положително заредените протони са в ядрото на атома. Около него се намират отрицателно заредени електрони. Но на квантовата механика, електроните не могат да се движат в предварително определен traektoriyam.Tak, през 1927 г., В. принцип несигурност на Хайзенберг, с което точно определяне е невъзможно координати на частицата и нейната скорост или инерцията изрази.

Химичните свойства на електроните се определят от обвивката им. В периодичната таблица атомите са подредени според електрическите заряди на ядрата (говорим за броя на протоните), докато неутроните не влияят върху химическите свойства. Кванто-механичният модел на атома доказва, че основната му маса е в ядрото, докато фракцията от електрони остава незначителна. Измерва се в атомни единици от масата, което е равно на 1/12 от масата на въглеродния изотопен атом на С12.

Функция на вълната и орбита

Според принципа V. Geyzentberga, не можем да кажем с абсолютна сигурност, че електронът, който разполага с определена скорост, се намира в определена точка в пространството. За да опишете свойствата на електроните, използвайте вълновата функция на psi.

Вероятността за откриване на частици в определено време е директно пропорционална на квадрата на нейния модул, който се изчислява за определено време. Пси в квадрата се нарича вероятностна плътност, която характеризира електроните около ядрото под формата на електрон облак. Колкото по-голямо е, вероятността за наличие на електрона в определено атомно пространство ще бъде по-висока.

За по-добро разбиране можем да си представим насложени фотографии един върху друг, където позициите на електроните са фиксирани в различни моменти от времето. На мястото, където точките ще бъдат по-големи и облакът ще стане най-плътният и вероятността за намиране на електрона е най-висока.

Изчислено например, че квантово-механичен модел на водороден атом включва най-високата плътност на електронен облак на разстояние от 0053 пМ от ядрото.

Орбитата на класическата механика се заменя в квантов облак от електрони. Функция на вълната Електронният пси тук се нарича орбитал, който се характеризира с формата и енергията на електронния облак в пространството. По отношение на атом имаме предвид пространството около ядрото, в което намирането на електрона е най-вероятно.

Невъзможно ли е възможно?

Подобно на цялата теория, кванто-механичният модел на структурата на атома е направил истинска революция в научния свят и сред жителите. В крайна сметка и до днес е трудно да си представим, че същата частица в същото време не може да бъде на едно място по едно и също време, но на различни места! За да се защитят утвърдените модели, се казва, че в микрокосмоса има събития, които са немислими и не са в макрокосмоса. Но наистина ли е така? Или просто се страхуват хората да признаят, че "капката е като океана и океана е капка"?