Лематизована версія

будова атом
атом від неподільний або буквально тіло який не можна розсікти навпіл з хімічний точка зір найменший електронейтральний хімічно неподільний частинка речовина
фізичний модель атом загалом докладніше розкривати подробиця він будова
відповідно до вона атом складатися зі щільний ядро з позитивно заряджений протон та електрично нейтральний нейтрон
ядро оточений набагато більший за розмір оболонка з негативно заряджений електрон
кількість протон дорівнювати кількість електрон і той атом бути електрично нейтральний
в інший випадок при втрата чи набуття один або кілька електрон атом перетворюватися на іон що мати певний позитивний чи негативний електричний заряд у раз нестача електрон такий іон називатися катіон а у раз надлишок аніон
свій черга склад ядро атом визначати себе тип атом та він ізотоп заряд ядро Z визначатися кількість протон у ядро а він масовий число а сумарний кількість нейтрон та протон
такий чин атом динамічний й складний система субатомний частинка урівноважений електростатичний взаємодія та ядерний сила
денситометрія електронний хмарка із схематичний зображення ядро
два внутрішній електрон створювати електронний хмарка у вигляд куля рожевий колір
від атом тягнутися чотири валентний електронний хмарка
два з вони утворювати сильний σ-зв'язка зелений колір з сусідній атом вуглець що розташований в один шар кристал графіт
другий два хмарка створювати слабкий π-зв'язка між шар блакитний колір
прямий зображення атом загально відомий бути факт що отримати зображення електронний хмарка атом за допомога фотон неможливо через великий довжина хвиля світло
отримати зображення електрон шлях бомбардування він зовнішній електрон теж неможливо
це принцип фізичний заборона
вирішити цей проблема вдатися О. П. Кучеров який виходячи з фундаментальний основа квантовий механіка довести існування ефект зсув траєкторія зовнішній електрон хмарка атом
сутність ефект полягати в той що величина зсув траєкторія електрон прямо пропорційний густина електронний хмарка який визначатися як квадрат модуль хвильовий функція
на фото навести прямий зображення атом вуглець із схематичний зображення ядро
зображення отриманий шлях денситометрія електронний хмарка з роздільний здатність 10 пікометрів
атом вуглець C6 знаходитися в склад кристалічний решітка графіт і мати вигляд який повністю відповідати періодичний закон Д. І. Мендєлєєва
внутрішній оболонка складатися з два електрон рожевий коло
чотири зовнішній валентний електрон створювати чотири витягнутий хмарка
перший два хмарка створювати сильний σ-зв'язка з сусідній атом вуглець
це два гібридизація sp² орбіталь зелений колір
другий два хмарка створювати слабкий π-зв'язка з атом верхній та нижній шар графіт блакитний колір π-зв'язка мати вигляд циліндр діаметр 100 пм і довжина 200 пм
також можна подивитися прямий зображення атом в наступний речовина вуглець нанотрубка руденіт пентан графіт
в робота навести прямий зображення атом кремній та германій
загальний характеристика будова атом
атомний модель Бор сучасний уявлення про будова атом загалом базуватися на уявлення квантовий механіка
на популярний рівень будова атом можна викласти у рамка так званий планетарний модель запропонований Ернест Резерфорд у 1911 рік як результат він експеримент з розсіяння альфа-частинка атом золото та модель Бор
згідно модель Резерфорд атом складатися з масивний важкий ядро і електрон що обертатися навколо ядро
такий модель нагадувати свій будова сонячний система що й слугувати при вибір назва модель
однак сьогодні модель атом Резерфорд мати лише історичний цінність
проблема цей модель полягати у вона нестабільність
відповідно до теорія Максвел заряджений частинка що рухатися з прискорення повинний випромінювати
відповідно електрон обертаючись навколо ядро рухатися із доцентровий прискорення а отже мати випромінювати і гублячи кінетичний енергія падати на ядро
такий атом повинний існувати протягом неймовірно малий проміжок час близько 10 мільярдний доля секунда
Хвильовий функція орбіталь електрон в атом
планетарний модель змінити модель Бор ставши етап у розвиток квантовий механіка
за цей модель атом складатися з елементарний частинка протон електрон та нейтрон
маса атом в основний зосереджений в ядро той більший частина об'єм відносно порожній
ядро оточений електрон
кількість електрон дорівнювати кількість протон у ядро кількість протон визначати порядковий номер елемент в періодичний система
у нейтральний атом сумарний негативний заряд електрон дорівнювати позитивний заряд протон
атом один елемент з різний кількість нейтрон називатися ізотоп
у центр атом знаходитися крихітний позитивно заряджений ядро що складатися з протон та нейтрон
ядро атом приблизно в 100 000 раз менше ніж сам атом
такий чин якщо збільшити атом до розмір аеропорт Бориспіль розмір ядро бути менший від розмір кулька для настільний теніс
ядро оточений електронний хмарка який посідати більший частина він об'єм
в електронний хмара можна виділити оболонка для кожний з який існувати кілька можливий орбіталь
заповнений орбіталь складати електронний конфігурація властивий для кожний хімічний елемент
кожний орбіталь могти містити до два електрон що характеризуватися три квантовий число головний орбітальний і магнітний
кожний електрон на орбіталь мати унікальний значення четвертий квантовий число спін
орбіталь визначатися специфічний розподіл ймовірність той де сам можна знайти електрон
приклад орбіталь та їхній позначення наведений на малюнок праворуч
межа орбіталь вважатися відстань на який імовірність той що електрон могти перебувати поза вона бути менший 90
кожний оболонка могти містити не більше від суворо визначений число електрон
наприклад найближчий до ядро оболонка могти мати найбільший два електрон наступний 8 третій від ядро 18
коли електрон приєднуватися до атом вони посідати орбіталь із найнижчий енергія
лише електрон зовнішній оболонка могти брат участь в утворення міжатомний зв'язок
атом могти віддавати та приєднувати електрон стаючи позитивно або негативно заряджений іон
хімічний властивість елемент визначатися той з який легкість ядро могти віддавати або здобувати електрон
це залежати як від число електрон так і від ступінь заповненість зовнішній оболонка
електронний оболонка та орбіталь
складний атом мати десяток а для дуже важкий елемент навіть сотня електрон
згідно з принцип нерозрізнюваності частинка електронний стан атом утворюватися весь електрон й неможливо визначити де перебувати кожний із вони
однак у так званий одноелектронний наближення можна говорити про певний енергетичний стан окремий електрон
згідно з цей уявлення існувати певний набір орбіталь який заповнюватися електрон атом
цей орбіталь утворювати певний електронний конфігурація
на кожний орбіталь могти знаходитися не більше як двоє електрон принцип виключення Паулі
орбіталь групуватися в оболонка кожний з який могти мати лише певний фіксований кількість орбіталь 1 4 10 тощо
орбіталь поділяти на внутрішній й зовнішній
в основний стан атом внутрішній оболонка повністю заповнений електрон
на внутрішній орбіталь електрон дуже зв'язаний з ядро
щоби вирвати електрон з внутрішній орбіталь потрібно надати він великий енергія до кілька тисяча електронвольт
такий енергія електрон на внутрішній оболонка могти отримати лише поглинувши квант рентгенівський випромінювання
енергія внутрішній оболонка атом індивідуальний для кожний хімічний елемент отже за спектр рентгенівський поглинання можна ідентифікувати атом
цей індивідуальність використовувати в деякий метод рентгенівський спектроскопія зокрема в рентгенофлуоресцентний аналіз рентгенівський спектроскопія поглинання рентгенівський фотоелектронний спектроскопія та оже-спектроскопія
на зовнішній оболонка електрон на більший відстань від ядро і слабше зв'язаний з він
сам цей електрон брати участь у формування хімічний зв'язок через це зовнішній оболонка називати валентний а електрон зовнішній оболонка валентний електрон
властивість
ядерний властивість
основний маса атом зосередити у ядро який складатися з нуклон протон і нейтрон зв'язаний між себе сила ядерний взаємодія
кількість протон у ядро атом визначати він атомний номер і той який елемент належати атом
наприклад атом вуглець містити 6 протон
весь атом із певний атомний номер мати однаковий фізичний характеристика й проявляти однаковий хімічний властивість
в періодичний таблиця елемент перелічений в порядок зростання вони атомний номер
загальний кількість протон та нейтрон в атом елемент називатися масовий число і визначати він атомний маса оскільки протон та нейтрон мати маса приблизно рівний 1 а о. м. нейтрон в ядро не впливати на той який елемент належати атом але хімічний елемент могти мати атом з однаковий кількість протон і різний кількість нейтрон
такий атом мати однаковий атомний номер але різний маса й називатися ізотоп елемент
наприклад атом водень завжди містити один протон але існувати ізотоп без нейтрон водень-1 який іноді називати протій найпоширеніший форма з один нейтрон дейтерій і два нейтрон тритій
відомий елемент складати безперервний натуральний ряд за число протон у ядро починаючи з атом водень з один протон і закінчуючи атом Оганесона в ядро який 118 протон
коли писати назва ізотоп після вона писати масовий число
наприклад ізотоп вуглець-14 містити 6 протон та 8 нейтрон що в сума становити масовий число 14
інший поширений метод нотація полягати в той що атомний маса позначатися верхній індекс перед символ елемент
наприклад вуглець-14 позначатися як 14C
атомний маса елемент наведений в періодичний таблиця бути усереднений значення маса ізотоп що зустрічатися у природа
усереднення проводитися відповідно до поширеність ізотоп в природа
зі збільшення атомний номер зростати додатний заряд ядро а отже кулонівський відштовхування між протон
щоби втримати протон вкупі необхідно дедалі більше нейтрон
проте великий кількість нейтрон нестабільний і цей обставина накладати обмеження на можливий заряд ядро і кількість хімічний елемент що існувати в природа
усі ізотоп елемент періодичний система починаючи з номер 83 бісмут радіоактивний
хімічний елемент з великий атомний номер мати дуже малий час життя та могти бути створений лише при бомбардування ядро легший елемент іон й спостерігатися лише під час дослід з використання прискорювач
стан на липень 2017 рік найважчий синтезований хімічний елемент бути Оганесон
чимало ізотоп хімічний елемент нестабільний й розпадатися з час
це явище використовуватися радіоелементний аналіз для визначення вік об'єкт що мати великий значення для археологія та палеонтологія
маса
оскільки найбільший внесок в маса атом вносити протон і нейтрон повний число цей частинка у нуклід називати масовий число
значення масовий число близький до атомний маса нуклід
маса спокій нуклід часто наводити в атомний одиниця маса а о. м або Дальтонах да
цей одиниця визначатися як 1 12 частина маса спокій нейтральний атом Карбону-12 який приблизно дорівнювати 1,66 г
Водень-1 або протій найлегший ізотоп гідроген і атом з найменший маса мати маса близько 1,007825 а о. м
маса атом приблизно дорівнювати добуток масовий число на атомний одиниця маса
найважчий стабільний ізотоп Плюмбум-208 з маса 207,9766521 а о. м
через той що маса навіть найважчий атом у звичайний одиниця наприклад в грам дуже малий в хімія для вимірювання кількість речовина використовувати міль
в один міль будь-який речовина міститися один й той сам число атом приблизно 6,022
це число число Авогадро вибраний такий чин що якщо маса елемент дорівнювати 1 а о. м то моль атом це елемент бути мати маса 1 г
наприклад атом Карбону-12 мати маса 12 а о. м той 1 моль вуглець мати маса 12 г
форма і розмір розмір атом бути величина що важко піддаватися вимірювання адже центральний ядро оточувати розмитий електронний хмарка
для атом що утворювати твердий кристал відстань між суміжний вузол кристалічний ґратка могти слугувати наближений значення їхній розмір
для атом що кристал не формувати використовувати інший техніка оцінка разом з теоретичний розрахунок
наприклад розмір атом гідроген оцінювати як 1,2×10−10 м
це значення можна порівняти з розмір протон що бути ядро атом водень 0,87×10−15 м і переконатися в той що ядро атом водень в 100 000 раз менше за сам атом
атом інший елемент зберігати приблизно той сам співвідношення
причина це бути той що елемент із більший позитивно заряджений ядро притягувати електрон дужче
ще один характеристика розмір атом бути радіус Ван дер Ваальса віддаль на який до один атом могти наблизитися інший атом
міжатомний віддаль в молекула характеризуватися довжина хімічний зв'язок або ковалентний радіус
енергетичний рівень
значення енергія який могти мати атом обчислюватися й інтерпретуватися виходячи з положення квантовий механіка
до той враховуватися такий фактор як електростатичний взаємодія електрон з ядро та електрон між себе спін електрон принцип нерозрізнюваності частка
у квантовий механіка стан в який перебувати атом описуватися хвильовий функція який можна знайти з розв'язка рівняння Шредінгер
існувати певний набір стан кожний із який мати певний значення енергія
стан із найменший енергія називатися основний стан
інший стан називатися збуджений
атом перебувати у збуджений стан скінченний час випромінюючи рано чи пізно квант електромагнітний поле фотон і переходячи до основний стати
в основний стан атом могти перебувати довго
щоб збудитися він потрібний зовнішній енергія який могти надійти до він тільки із зовнішній середовище
атом випромінювати чи поглинати світло лише певний частота який відповідати різниця енергія він стан
можливий стан атом позначатися квантовий число такий як спін квантовий число орбітальний момент квантовий число повний момент
детальніше про їхній класифікація можна прочитати в стаття електронний терм атом
квантовий перехід в атом між різний стан атом можливий перехід викликаний зовнішній збурення найчастіше електромагнітний поле
внаслідок квантування стан атом оптичний спектр атом складатися з окремий лінія якщо енергія квант світло не перевищувати енергія іонізація
при вищий частота оптичний спектр атом ставати безперервний
ймовірність збудження атом світло знижуватися із подальший ріст частота але різко зростати при певний характерний для кожний хімічний елемент частота в рентгенівський діапазон
збуджений атом випромінювати квант світло з той ж частота на який відбуватися поглинання
перехід між різний стан атом могти викликатися також взаємодія зі швидкий заряджений частинка
хімічний властивість
хімічний властивість атом визначатися в основний валентний електрон електрон на зовнішній оболонка
кількість електрон на зовнішній оболонка визначати валентність атом
атом останній стовпчик періодичний таблиця елемент мати цілком заповнений зовнішній оболонка а для перехід електрон на наступний оболонка потрібно надати атом дуже великий енергія
той цей атом інертний не схильний вступати в хімічний реакція
інертний газ зріджуватися й кристалізуватися лише за дуже низький температура
атом перший стовпчик періодичний таблиця елемент мати на зовнішній оболонка один електрон і бути хімічно активний
їхній валентність дорівнювати 1
характерний тип хімічний зв'язок для цей атом у кристалізований стан бути металічний зв'язок
атом другий стовпчик періодичний таблиця в основний стан мати на зовнішній оболонка 2 s-електрон
їхній зовнішній оболонка заповнений той вони мати б бути інертний
але для перехід з основний стати із конфігурація електронний оболонка s² до стати із конфігурація s¹p¹ потрібно дуже мати енергія тож цей атом мати валентність 2 проте вони проявляти менший активність
атом третій стовпчик періодичний таблиця елемент у короткий форма мати в основний стан електронний конфігурація s²p¹
вони могти проявляти різний валентність 1 3 5
останній можливість виникати тоді коли електронний оболонка атом доповнюватися до 8 електрон і ставати замкнений
атом четвертий стовпчик короткий форма періодичний таблиця елемент здебільшого мати валентність 4 наприклад вуглекислий газ CO2 хоча можливий й валентність 2 наприклад чадний газ CO
до це стовпчик належати вуглець елемент який утворювати найрізноманітніший хімічний сполука
сполука вуглець присвячений особливий розділ хімія органічний хімія
інший елемент це стовпчик кремній германій за звичайний умова бути твердотілий напівпровідник
елемент п'ятий стовпчик мати валентність 3 або 5
приклад гібридизація орбіталь sp³ гібридизація
елемент шостий стовпчик короткий форма періодичний таблиця в основний стан мати конфігурація s²p⁴ і загальний спін 1
той вони двовалентний
починаючи з 3 період існувати також можливість перехід атом в збуджений стан s²p³d та sp³d² в який валентність дорівнювати 4 та 6 відповідно
елемент сьомий стовпчик короткий форма періодичний таблиця не вистачати один електрон на зовнішній оболонка для той щоб вона заповнити
вони здебільшого одновалентний
проте могти вступати в хімічний сполука в збуджений стан проявляючи валентність 3 5 7
для перехідний елемент характерний заповнення зовнішній s-оболонка перш ніж повністю заповнюватися d-оболонка
той вони здебільшого мати валентність 1 або 2 але в деякий випадок один із d-електрон брати участь в утворення хімічний зв'язок і валентність ставати рівний три
в утворення зв'язок могти взяти участь і більший кількість d-електрон
сам елемент платиновий група притаманний найширший спектр валентність аж до максимальний значення 8
а ось лантаноїд та актиноїд проявляти здебільшого валентність 3 рідше 2 4
при утворення хімічний сполука атомний орбіталь видозмінюватися деформуватися і ставати молекулярний орбіталь
при це відбуватися процес гібридизація орбіталь утворення новий орбіталь як специфічний сума базовий
аналіз і метод візуалізація скануючий тунельний мікроскоп
на зображений видно окремий смужка із кілька атом із заглиблення між вони
такий структура зумовлений перебудова кристалічний ґратка на поверхня
атом надто малий щоб вони можна бути спостерігати за допомога оптичний мікроскоп роздільний здатність який не перевищувати десятий частка мікрон
Роздільна здатність електронний мікроскоп загалом порівняний з розмір атом але все ж отримання зображення атом у вони складний технічний завдання
найкращий окремий атом можна розрізнити за допомога скануючий тунельний мікроскоп
до той той зображення який бачити дослідник бути тільки комп'ютерний реконструкція на монітор
сканувальний тунельний мікроскоп відчувати нерівність на поверхня в той число нерівність атомарний розмір на дотик
у він тонкий щуп сканувати поверхня в горизонтальний напрямок здійснюючи такий рух у вертикальний напрямок щоб підтримувати постійний тунельний струм
сам цей вертикальний зміщення й записуватися електроніка який надалі створювати зображення
історія
визначення атом як і сам слово мати давньогрецький походження хоча істинність гіпотеза про існування атом знайти свій підтвердження лише у 20 століття
основний ідея який стояти за дані поняття протягом весь сторіччя бути уявлення про світ як про набір величезний кількість неподільний елемент який бути дуже простий за свій структура й існувати від початок час
натурфілософський атомізм Демокріт Дальтон
концепція атом як найменший неподільний частинка матерія вперше бути запропонований на початок I тисячоліття до н. е. фінікійський вчений мох
він погляд в 5 століття до наш ера розвинути грецький філософ Левкіпп
потім естафета підхопити учень Левкіппа Демокрит який власне і запровадити в науковий обіг термін атом
зберегтися лише окремий уривок вони робота з який ставати зрозумілий що вони виходити з невеликий кількість досить абстрактний фізичний гіпотеза солодкість і гіркота спека і холод смисл визначення насправді ж тільки атом і порожнеча
за Демокріт весь природа складатися з атом найдрібніший частка речовина який спочивати чи рухатися в абсолютно порожній простір
весь атом мати простий форма а атом один сорт бути тотожний різноманіття природа відбивати строкатість форма атом і різноманіття спосіб в який атом могти зчіплюватися між себе
і Демокріт і Левкіп вважати що атом почавши рухатися продовжувати рухатися за закон природа
найбільш важкий для давній грек бути питання про фізичний реальність основний твердження атомізм
в який розуміння можна бути говорити про реальність пустота якщо вона не маючи матерія не могти мати ніякий фізичний властивість
ідея Левкіпа та Демокріт не могти служити задовільний основа теорія речовина у фізичний план оскільки не пояснювати ні з що складатися атом ні що атом неподільний
через покоління після Демокріт Платон запропонувати свій рішення цей проблема найдрібніший частка належати не царство матерія а царство геометрія вони являти себе різний тілесний геометричний фігура обмежений плоский трикутник
через тисяча рік абстрактний міркування давній грек проникнути в Індія і бути сприйнятий деякий школа індійський філософія
але тоді як західний філософія вважати що атомістичний теорія повинний стати конкретний і об'єктивний основа теорія матеріальний світ індійський філософія завжди сприймати матеріальний світ як ілюзія
коли атомізм з'явитися в Індія то він прийняти форма теорія за який реальність у світ мати процес а не субстанція і що ми присутній у світ як ланка процес а не як згусток речовина
тобто і Платон і індійський філософ вважати приблизно так якщо природа складатися з дрібний але скінченний за розмір частка то що вони не можна розділити хоча б уявно на ще дрібніший часточка який б стати предмет подальший розгляд
римський поет Лукрецій 96 55 рік до н. е. бути один з небагато римлянин який проявляти інтерес до чистий наука
у власний поема про природа річ лати De rerum natura він докладно вибудувати факт який свідчити на користь атомістичний теорія
наприклад вітер який дути з великий сила хоча ніхто не могти він бачити напевне складатися з частка який замалий щоб вони розгледіти
ми могти відчувати річ на відстань за запах звук і тепло який поширюватися залишаючись невидимий
Лукрецій пов'язувати властивість річ з властивість їхній складова тобто атом атом рідина малий й мати округлий форма той рідина текти так легко і просочуватися крізь пористий речовина тоді як атом твердий речовина мати гачок який вони зчеплений між себе
так сам й різноманітний смак відчуття та звук різний гучність складатися з атом відповідний форма від простий і гармонійний до звивистий та нерегулярний
вчення Лукреція бути засуджений церква оскільки він дати досить матеріалістичний їхній інтерпретація наприклад уявлення про той що бог запустивши один раз атомний механізм більше не втручатися в він робота чи той що душа помирати разом з тіло
початок науковий теорія атом один з перший теорія про будова атом який мати вже сучасний обрис бути описаний Галілей 1564 1642
за він теорія речовина складатися з частка який не перебувати у стан спокій а під вплив теплий рухатися на весь бік тепло бути ніщо інший як рух частка
структура частка бути складний і якщо позбавити будь-який частка вона матеріальний оболонка то зсередини бризнути світло
Галілей бути перший хто хоча й у фантастичний форма представити будова атом
у 19 століття Джон Дальтон відкрити закон кратний відношення і виходячи з він розвинути теорія названий він новий система хімічний філософія за який хімічний речовина складатися з атом але він припускати що вони неподільний
новий поштовх у становлення сучасний розуміння атом дати молекулярно-кінетичний теорія
1897 рік Джозеф Джон Томсон вивчаючи катодний промінь відкрити електрон і прийти до висновок що вони бути у кожний атом
такий чин бути спростований припущення що атом бути неподільний складова речовина
він створити перший модель будова атом який отримати назва модель сливовий пудинг де негативно заряджений електрон що плавати в однорідний позитивно заряджений сфера
цей модель бути замінений в 1909 рік
Ганс Гейгер Ернест Резерфорд і Ернест Марсден після дослід із бомбардування золотий фольга альфа-частинка виявити що невеликий частина альфа-частинка відбиватися назад що йти всупереч із прогноз модель Томсон
на підстава цей результат Резерфорд створити новий модель атом котрий отримати назва планетарний
у цей модель додатний заряд і основний маса атом зосередити в невеликий ядро в центр а негативно заряджений електрон обертатися навколо ядро
Нільс Бор побудувати перший квантовий теорія атом водень який отримати назва модель Бор
модель Бор зуміти пояснити оптичний спектр атом
подальший вона вдосконалення призвести до розвиток квантовий механіка
значний внесок у становлення науковий атомістика зробити Жан Батист Перрен експериментально підтвердивши теорія броунівський рух Альберта Ейнштейн
експеримент Генрі Мозлі і встановлений він закон Мозлі дозволити пов'язати атомний номер хімічний елемент з електричний заряд ядро
1913 рік досліджуючи іон неон в канальний промінь Джозеф Джон Томсон вперше відкрити ізотоп
диво також атомний енергія атомний маса атом водень квантовий механіка молекула періодичний система елемент аномалія легкий атом гарячий атом заслонений атом група референтний атом Лігатний атом Спіроатом атом Бор модель занурений атом
примітка
посилання
комп'ютерний модель розвиток уявлення про будова атом водень
джерело Demtröder Wolfgang 2002
Atoms Molecules and Photons An Introduction to Atomic- Molecular- and Quantum Physics 1st ed
Springer
глосарій термін з хімія Й. Опейда О. Швайко
ін-т фізико-органічний хімія та вуглехімія ім. Л. М. Литвиненко НАН Україна донецький національний університет Донецьк Вебер 2008
758 с
ISBN 978-966-335-206-0