هيكل الذرة. الكم الميكانيكية نموذج من الذرة

تصف المقالة التالية ذرةوهيكلها: كيف تم اكتشافها، وكيف تطور النظرية في أذهانها وأثناء التجارب والمفكرين والعلماء. ويصف النموذج الميكانيكي الكمي للذرة كأنها الأكثر حداثة اليوم سلوكها والجسيمات التي تشكل التركيبة. حول لها وميزاتها قراءة أدناه.

مفهوم الذرة

حد أدنى غير قابل للتجزئة كيميائياوالعنصر الكيميائي مع مجموعة من الخصائص المميزة له هو الذرة. ويشمل الإلكترونات ونواة، والتي بدورها تحتوي على البروتونات موجبة الشحنة والنيوترونات دون تغيير. إذا كان يحتوي على نفس عدد البروتونات والإلكترونات، ثم الذرة نفسها ستكون محايدة كهربائيا. خلاف ذلك، لديه تهمة: إيجابية أو سلبية. ثم تسمى الذرة أيون. وهكذا، يتم تصنيفها: يتم تحديد العنصر الكيميائي من قبل عدد من البروتونات، ونظائرها من النيوترونات. الربط مع بعضها البعض على أساس الروابط بين الذرية، الذرات تشكل الجزيئات.

قليلا من التاريخ

لأول مرة، والهندية القديمة والفلاسفة اليونانيين القدماء. وخلال القرنين السابع عشر والثامن عشر، أكد الكيميائيون الفكرة، وأثبتوا تجريبيا أن بعض المواد لا يمكن تقسيمها إلى عناصرها المكونة من خلال التجارب الكيميائية. ومع ذلك، من أواخر التاسع عشر إلى أوائل القرن العشرين، اكتشف الفيزيائيون جزيئات دون الذرية، مما أوضح أن الذرة لم تكن قابلة للتجزئة. في عام 1860، صاغ الكيميائيون مفهومي الذرة والجزيء، حيث أصبحت الذرة أصغر جسيم للعنصر، الذي كان جزءا من كل من المواد البسيطة والمعقدة.

نماذج من هيكل الذرة

1. قطعة من المادة. يعتقد ديموكريتوس أن خصائص المواد يمكن تحديدها من قبل كتلة والشكل وغيرها من المعالم التي تميز الذرات. على سبيل المثال، الحرائق لها ذرات حادة، والتي لديها القدرة على حرق. المواد الصلبة تحتوي على الجسيمات الخام، لذلك فهي مرتبطة جدا بإحكام لبعضها البعض. في الماء أنها على نحو سلس، لذلك لديه القدرة على التدفق. وفقا لديموقراطي، حتى الروح البشرية تتكون من ذرات.
2. نماذج طومسون. واعتبر العالم الذرة بمثابة هيئة مشحونة إيجابيا، حيث توجد إلكترونات. وقد دحضت هذه النماذج من قبل رثرفورد، بعد أن أجرى تجربته الشهيرة.
3. نماذج كوكبية في وقت مبكر من ناغاوكا. في أوائل القرن العشرين، اقترح هانتارو ناغاوكا نماذج النواة الذرية مماثلة لكوكب زحل. في نفوسهم، حول النواة الصغيرة، مشحونة إيجابيا، الإلكترونات في حلقة تدور. هذه الإصدارات، مثل الإصدارات السابقة، ثبت أنها خاطئة.
4. نماذج الكواكب من بوهر روثرفورد. بعد عدة تجارب اقترح إرنست رثرفورد أن الذرة مماثلة لنظام الكواكب. في ذلك، تتحرك الإلكترونات في مدارات حول النواة، والتي يتم فرضها إيجابيا وهي في المركز. لكن الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية تناقض هذا، لأنه، وفقا لذلك، الإلكترون، يتحرك، يشع الموجات الكهرومغناطيسية، وبالتالي يفقد الطاقة. قدم بوهر المفاهيم الخاصة التي الإلكترونات لا تشع الطاقة بينما يجري في بعض الحالات المحددة. اتضح أن الميكانيكا الكلاسيكية لم تكن قادرة على وصف هذه النماذج من بنية الذرة. وأدى ذلك في وقت لاحق إلى ظهور ميكانيكا الكم، مما يجعل من الممكن تفسير كل من هذه الظاهرة وغيرها الكثير.

الكم الميكانيكية نموذج من الذرة

هذا النموذج هو تطوير سابقتها. نموذج ميكانيكا الكم للذرة يوحي بأنهم عدم وجود تهمة من النيوترونات والبروتونات موجبة الشحنة في نواة الذرة. حوله تقع الإلكترونات سالبة الشحنة. ولكن على ميكانيكا الكم والإلكترونات لا يمكن أن تتحرك في traektoriyam.Tak معين محدد سلفا، في عام 1927، أعرب V. هايزنبرج مبدأ عدم اليقين، الذي هو تحديد دقيق الإحداثيات مستحيلة من الجسيمات وسرعتها أو الزخم.

يتم تحديد الخصائص الكيميائية للإلكترونات من قبلقذيفة. في الجدول الدوري، يتم ترتيب الذرات وفقا للرسوم الكهربائية من نوى (نحن نتحدث عن عدد من البروتونات)، في حين أن النيوترونات لا تؤثر على الخصائص الكيميائية. أثبت النموذج الميكانيكي الكمي للذرة أن الكتلة الرئيسية في النواة، في حين أن جزء الإلكترونات لا يزال ضئيلا. ويقاس في الوحدات الذرية من الكتلة، وهو ما يعادل 1/12 من كتلة ذرة نظائر الكربون من C12.

وظيفة الموجة والمدارية

وفقا لمبدأ B. جيزنبرج، لا يمكن للمرء أن يقول بكل تأكيد أن الإلكترون الذي لديه سرعة معينة هو في نقطة معينة في الفضاء. من أجل وصف خصائص الإلكترونات، واستخدام وظيفة موجة يسي.

احتمال الكشف عن جسيم معينالوقت يتناسب طرديا مع مربع وحدة نمطية، والتي يتم احتسابها لفترة معينة. يسي في المربع يسمى كثافة الاحتمال، الذي يميز الإلكترونات حول النواة في شكل سحابة الإلكترون. وكلما كان أكبر، فإن احتمال وجود إلكترون في حيز ذري معين سيكون أعلى.

من أجل فهم أفضل، يمكن للمرء أن يتصورصور منفردة واحدة من جهة أخرى، حيث يتم تحديد مواقع الإلكترون في أوقات مختلفة. في المكان حيث النقاط ستكون أكبر وسوف تصبح سحابة الأكثر كثافة، واحتمال العثور على الإلكترون هو الأعلى.

ويحسب، على سبيل المثال، أن النموذج الميكانيكي الكمومي لذرة الهيدروجين يتضمن أكبر كثافة لسحابة الإلكترون تقع على مسافة 0،053 نانومتر من النواة.

تم استبدال مدار الميكانيكا الكلاسيكية بإلكترون، بقعة داكنة. وتسمى وظيفة موجة الإلكترون يسي هنا المدارية، التي تتميز شكل والطاقة من سحابة الإلكترون في الفضاء. بالإشارة إلى الذرة، فإننا نعني الفضاء حول النواة، حيث العثور على الإلكترون هو الأكثر احتمالا.

من المستحيل ممكن؟

مثل النظرية كلها، والنموذج الميكانيكي الكمجعلت بنية الذرة ثورة حقيقية في العالم العلمي وبين السكان. بعد كل شيء، وحتى يومنا هذا من الصعب أن نتصور أن نفس الجسيمات في نفس الوقت لا يمكن أن يكون في مكان واحد في نفس الوقت، ولكن في أماكن مختلفة! ولحماية الأنماط المستقرة، يقال إن هناك في الأحداث المصغرة أحداث لا يمكن تصورها ولا تكون كذلك في الكارثة. ولكن هل هو حقا ذلك؟ أم أن الناس يخشون أن يعترفوا بإمكانية أن "قطرة مثل المحيط والمحيطات قطرة"؟