Cấu trúc của nguyên tử. Các mô hình cơ học lượng tử của nguyên tử

Bài viết sau đây mô tả cấu trúc của nguyên tử và làm thế nào nó mở ra như một lý thuyết phát triển trong tâm trí của họ và tiến hành thí nghiệm các nhà khoa học và nhà tư tưởng. Các mô hình cơ học lượng tử của nguyên tử là tiên tiến nhất đến nay là mô tả đầy đủ hầu hết các hành vi của nó, và các hạt tạo nên. Về nó và các tính năng của nó, xem dưới đây.

Khái niệm về nguyên tử

Hóa một phần bất khả phân thấp nhất của một nguyên tố hóa học với một tập hợp các thuộc tính đặc trưng của nó là nguyên tử. Nó bao gồm các electron và hạt nhân, do đó có chứa một proton tích điện dương và neutron là không tích điện. Nếu nó có chứa cùng số proton và electron, nguyên tử chính nó là trung hòa về điện. Nếu không, anh ấy có một lần sạc: tích cực hay tiêu cực. Sau đó các nguyên tử được gọi là ion. Như vậy phân loại của họ được thực hiện: nguyên tố hóa học xác định bởi số proton, và đồng vị của nó - neutron. Giao tiếp với nhau trên cơ sở các liên kết giữa các nguyên tử, các nguyên tử tạo thành phân tử.

Một chút lịch sử

Đây là lần đầu tiên nói về nguyên tử nhà triết học cổ đại Ấn Độ và Hy Lạp. Và trong suốt thế kỷ XVII và XVIII, các nhà hóa học đã xác nhận ý tưởng thực nghiệm chứng minh rằng một số chất nó là không thể vỡ thành các yếu tố cấu thành bởi các thí nghiệm hóa học. Tuy nhiên, từ cuối XIX đến thế kỷ XX, các nhà vật lý đã phát hiện ra các hạt hạ nguyên tử, để nó trở nên rõ ràng rằng các nguyên tử là không thể tách rời. Trong năm 1860, các nhà hóa học hình thành khái niệm nguyên tử và phân tử, trong đó nguyên tử là hạt nhỏ nhất của các yếu tố đó là một phần của cả hai hợp chất đơn giản và phức tạp.

mô hình cấu trúc nguyên tử

1. Bit của vật chất. Demokrit tin rằng các đặc tính của chất này có thể được xác định trọng lượng, hình dạng và các thông số khác mà đặc trưng cho nguyên tử. Ví dụ, hỏa hoạn có nguyên tử sắc nét, bởi vì trong đó có khả năng đốt cháy; chất rắn chứa các hạt thô, qua đó gắn kết với nhau rất mạnh; trong nước, họ được mịn màng, vì vậy nó được phép lưu thông. Theo Democritus, ngay cả những linh hồn con người được cấu tạo của các nguyên tử.
2. mô hình của Thomson. nguyên tử khoa học coi là một cơ thể tích điện dương, bên trong đó có các electron. Những mô hình này bị từ chối Rutherford dành kinh nghiệm nổi tiếng của ông.
3. mô hình Nagaoka hành tinh sớm. Trong những năm đầu thế kỷ XX Hantaro Nagaoka đã đề xuất một mô hình của các hạt nhân nguyên tử, giống như hành tinh sao Thổ. Trong họ xung quanh một hạt nhân nhỏ, tích điện dương, các electron được kết hợp trong vòng quay. Những phiên bản đều giống nhau như những người trước đó, nó đã sai.
4. mô hình hành tinh của Bohr-Rutherford. Sau nhiều thí nghiệm Ernest Rutherford cho rằng nguyên tử là tương tự như hệ thống hành tinh. Nó electron chuyển động trong quỹ đạo xung quanh hạt nhân, được tích điện dương và lưu trữ trong trung tâm. Nhưng trái với điện động lực học cổ điển nó, bởi vì, trong đó, electron, di chuyển, phát ra sóng điện từ và do đó mất năng lượng. Boron giới thiệu định đề đặc biệt mà trên đó các electron không phát ra năng lượng, trong khi được ở một số điều kiện cụ thể. Hóa ra là cơ học cổ điển đã không thể diễn tả theo mô hình cấu trúc nguyên tử. Điều này tiếp tục dẫn đến sự xuất hiện của cơ học lượng tử cho phép chúng ta giải thích thế nào hiện tượng này, và nhiều người khác.

Các mô hình cơ học lượng tử của nguyên tử

Mô hình này là một quá trình tiến hóa của tuần trước. Các mô hình cơ học lượng tử của nguyên tử cho thấy rằng họ không có một trách nhiệm neutron và điện tích dương proton trong hạt nhân nguyên tử. Nó được bao quanh bởi các electron tích điện âm. Nhưng trên cơ học lượng tử, các electron không thể di chuyển trong một traektoriyam.Tak định trước nào đó, vào năm 1927, V. bày tỏ nguyên lý bất định Heisenberg, qua đó xác định chính xác là tọa độ không thể của hạt và vận tốc hoặc đà của nó.

Các tính chất hóa học xác định bằng vỏ điện tử của họ. Tại nguyên tử bảng tuần hoàn được sắp xếp theo điện phí của hạt nhân (đề cập đến số lượng proton), neutron do đó không ảnh hưởng đến tính chất hóa học. Các mô hình cơ học lượng tử của nguyên tử đã chứng minh rằng trọng lượng chính của nó rơi vào hạt nhân và electron cổ phiếu, tuy nhiên, vẫn còn thấp. Nó được đo bằng đơn vị khối lượng nguyên tử, tương đương với 1/12 khối lượng của một nguyên tử carbon đồng vị C12.

hàm sóng và quỹ đạo

Theo nguyên tắc V. Geyzentberga, chúng tôi không thể nói một cách chắc chắn tuyệt đối rằng electron, trong đó có một tốc độ nhất định, tọa lạc tại một điểm cụ thể trong không gian. Để mô tả các thuộc tính của electron, sử dụng chức năng sóng psi.

Xác suất của việc tìm kiếm một hạt tại một thời điểm nhất định là tỷ lệ thuận với bình phương của giá trị tuyệt đối của nó, được tính toán trong một thời gian cụ thể. Psi bình phương gọi là mật độ xác suất mà đặc trưng cho các electron xung quanh hạt nhân theo hình thức của một đám mây electron. Hơn nó sẽ được nhiều hơn, xác suất sẽ cao hơn electron trong một không gian nhất định của nguyên tử.

Đối với một sự hiểu biết tốt hơn, bạn có thể gửi hình ảnh chồng lên nhau, nơi vị trí của electron được ghi vào những thời điểm khác nhau. Tại điểm mà sẽ có nhiều điểm hơn và đám mây sẽ là dày đặc nhất, và xác suất cao nhất của việc tìm kiếm electron.

Tính ví dụ, rằng mô hình cơ học lượng tử của một nguyên tử hydro bao gồm mật độ cao nhất của đám mây electron ở khoảng cách 0.053 nm từ hạt nhân.

Quỹ đạo của cơ học cổ điển thay thế trong đám mây điện tử lượng tử. Electron hàm sóng psi được gọi là quỹ đạo, được đặc trưng bởi hình dạng và năng lượng của đám mây electron trong không gian. Với tham chiếu đến một nguyên tử đề cập đến không gian xung quanh hạt nhân, trong đó electron là hầu hết các khả năng tìm thấy.

Những điều không thể - có thể?

Giống như tất cả lý thuyết, mô hình cơ học lượng tử của cấu trúc nguyên tử được thực sự làm một cuộc cách mạng trong thế giới khoa học, và một trong những cư dân. Thật vậy, cho đến ngày nay rất khó để tưởng tượng rằng các hạt giống cùng một lúc có thể cùng một lúc trong một và ở những nơi khác nhau! Để bảo vệ những cách tốt được thành lập của cuộc sống nói rằng trong những sự kiện xảy ra vi đó là không thể và không phải là những người trong thế giới vĩ mô. Nhưng nó thực sự? Hoặc những người chỉ sợ phải thừa nhận ngay cả những khả năng mà "một giọt cũng giống như một đại dương và biển - thả"?