Gəlin atomun necə qurulduğuna baxaq. Unutmayın ki, biz yalnız modellər haqqında danışacağıq. Praktikada atomlar daha mürəkkəb bir quruluşdur. Lakin müasir inkişaflar sayəsində biz kimyəvi elementlərin xassələrini (hamısı olmasa belə) izah edə və hətta uğurla proqnozlaşdıra bilirik. Beləliklə, atomun quruluşu nədir? O, nədən "hazırlanıb"?
Atomun planet modeli
ilk dəfə 1913-cü ildə Danimarkalı fizik N. Bor tərəfindən təklif edilmişdir. Bu, atomun quruluşunun elmi faktlara əsaslanan ilk nəzəriyyəsidir. Bundan əlavə, o, müasir tematik terminologiyanın əsasını qoydu. Onda elektron hissəciklər Günəş ətrafındakı planetlər kimi atom ətrafında fırlanma hərəkətləri yaradır. Bohr, onların yalnız nüvədən ciddi şəkildə müəyyən edilmiş məsafədə yerləşən orbitlərdə mövcud ola biləcəyini təklif etdi. Niyə məhz elm mövqeyindən olan alim izah edə bilmədi, lakin belə bir model bir çox təcrübə ilə təsdiqləndi. Nüvəyə ən yaxın nömrələnmiş vahiddən başlayaraq orbitləri təyin etmək üçün tam ədədlərdən istifadə edilmişdir. Bütün bu orbitlərə səviyyələr də deyilir. Hidrogen atomu bir elektronun fırlandığı yalnız bir səviyyəyə malikdir. Lakin mürəkkəb atomlar daha çox səviyyəyə malikdir. Onlar enerji potensialına yaxın olan elektronları birləşdirən komponentlərə bölünürlər. Beləliklə, ikincinin artıq iki alt səviyyəsi var - 2s və 2p. Üçüncüdə artıq üçü var - 3s, 3p və 3d. və s. Birincisi, nüvəyə daha yaxın olan alt səviyyələr "məskunlaşır", sonra isə uzaq olanlar. Onların hər biri yalnız müəyyən sayda elektron saxlaya bilir. Lakin bu son deyil. Hər bir alt səviyyə orbitallara bölünür. Gəlin adi həyatla müqayisə edək. Atomun elektron buludunu şəhərlə müqayisə etmək olar. Səviyyələr küçələrdir. Alt səviyyə - fərdi ev və ya mənzil. Orbital bir otaqdır. Onların hər biri bir və ya iki elektron “yaşayır”. Onların hamısının konkret ünvanları var. Bu, atomun quruluşunun ilk diaqramı idi. Və nəhayət, elektronların ünvanları haqqında: onlar "kvant" adlanan ədədlər toplusu ilə müəyyən edilir.
Atomun dalğa modeli
Lakin zaman keçdikcə planetar modelə yenidən baxıldı. Atomun quruluşunun ikinci nəzəriyyəsi təklif edildi. Daha mükəmməldir və praktiki təcrübələrin nəticələrini izah etməyə imkan verir. E. Şrödingerin təklif etdiyi atomun dalğa modeli birincini əvəz etdi. Sonra artıq müəyyən olundu ki, elektron təkcə hissəcik kimi deyil, həm də dalğa kimi özünü göstərə bilər. Schrödinger nə etdi? O, üçölçülü fəzada dalğanın hərəkətini təsvir edən tənliyi tətbiq etdi. Beləliklə, atomda elektronun trayektoriyasını deyil, müəyyən bir nöqtədə aşkarlanma ehtimalını tapmaq olar. Hər iki nəzəriyyə elementar hissəciklərin üzərində yerləşməsi ilə birləşirxüsusi səviyyələr, alt səviyyələr və orbitallar. Modellərin oxşarlığı burada sona çatır. Bir misal verəcəm - dalğa nəzəriyyəsində orbital 95% ehtimalla elektron tapmaq mümkün olacaq bölgədir. Kosmosun qalan hissəsi 5% təşkil edir. Lakin sonda məlum oldu ki, terminologiyanın ümumi şəkildə istifadə olunmasına baxmayaraq, atomların struktur xüsusiyyətləri dalğa modeli ilə təsvir edilmişdir.
Bu halda ehtimal anlayışı
Bu termin nə üçün istifadə edildi? Heisenberg 1927-ci ildə qeyri-müəyyənlik prinsipini formalaşdırdı və indi mikrohissəciklərin hərəkətini təsvir etmək üçün istifadə olunur. Bu, onların adi fiziki cisimlərdən əsas fərqinə əsaslanır. Bu nədir? Klassik mexanika fərz edirdi ki, insan hadisələri onlara təsir etmədən müşahidə edə bilər (göy cisimlərinin müşahidəsi). Alınan məlumatlara əsasən, müəyyən bir zamanda obyektin harada olacağını hesablamaq mümkündür. Lakin mikrokosmosda hər şey mütləq fərqlidir. Beləliklə, məsələn, bir elektrona təsir etmədən müşahidə etmək indi alətin və hissəciyin enerjilərinin müqayisəedilməz olması səbəbindən mümkün deyil. Bu ona gətirib çıxarır ki, onun elementar hissəcik yeri, vəziyyəti, istiqaməti, hərəkət sürəti və digər parametrlər dəyişir. Və dəqiq xüsusiyyətlər haqqında danışmağın mənası yoxdur. Qeyri-müəyyənlik prinsipinin özü bizə deyir ki, elektronun nüvənin ətrafındakı dəqiq trayektoriyasını hesablamaq mümkün deyil. Yalnız müəyyən bir sahədə hissəciyi tapmaq ehtimalını təyin edə bilərsinizboşluq. Bu, kimyəvi elementlərin atomlarının quruluşunun özəlliyidir. Lakin bu, yalnız alimlər tərəfindən praktiki təcrübələrdə nəzərə alınmalıdır.
Atomun tərkibi
Ancaq gəlin bütün mövzuya diqqət yetirək. Beləliklə, yaxşı düşünülmüş elektron qabığından əlavə, atomun ikinci komponenti nüvədir. O, müsbət yüklü protonlardan və neytral neytronlardan ibarətdir. Dövri cədvəllə hamımız tanışıq. Hər bir elementin sayı onun malik olduğu protonların sayına uyğundur. Neytronların sayı atomun kütləsi ilə proton sayı arasındakı fərqə bərabərdir. Bu qaydadan sapmalar ola bilər. Sonra deyirlər ki, elementin izotopu mövcuddur. Atomun quruluşu elədir ki, o, elektron qabığı ilə “ətrafındadır”. Elektronların sayı adətən protonların sayına bərabər olur. Sonuncunun kütləsi birincinin kütləsindən təxminən 1840 dəfə böyükdür və təxminən neytronun çəkisinə bərabərdir. Nüvənin radiusu atomun diametrinin 1/200.000-ə bərabərdir. Özü də sferik formadadır. Bu, ümumiyyətlə, kimyəvi elementlərin atomlarının quruluşudur. Kütlə və xassələrdəki fərqə baxmayaraq, onlar təxminən eyni görünür.
Orbitlər
Atomun quruluşunun sxeminin nə olmasından danışarkən, bunlara səssiz qalmaq olmaz. Beləliklə, bu növlər var:
- s. Onlar sferikdir.
- s. Onlar həcmli səkkizlərə və ya millərə bənzəyirlər.
- d və f. Onların formal dildə təsvir etmək çətin olan mürəkkəb forması var.
Hər növdə elektron 95% ehtimalla ərazidə tapıla bilərmüvafiq orbital. Təqdim olunan məlumat sakit şəkildə qəbul edilməlidir, çünki bu, fiziki real vəziyyətdən daha çox mücərrəd bir riyazi modeldir. Ancaq bütün bunlarla birlikdə, atomların və hətta molekulların kimyəvi xüsusiyyətləri ilə bağlı yaxşı proqnozlaşdırıcı gücə malikdir. Səviyyə nüvədən nə qədər uzaqda yerləşirsə, onun üzərinə bir o qədər çox elektron yerləşdirilə bilər. Beləliklə, orbitalların sayı xüsusi düsturla hesablana bilər: x2. Burada x səviyyələrin sayına bərabərdir. Orbitalda ikiyə qədər elektron yerləşdirilə bildiyi üçün onların ədədi axtarışı üçün son düstur belə olacaq: 2x2.
Orbitlər: texniki məlumat
Ftor atomunun quruluşundan danışsaq, onun üç orbitalı olacaq. Onların hamısı doldurulacaq. Eyni alt səviyyə daxilində orbitalların enerjisi eynidir. Onları təyin etmək üçün təbəqə nömrəsini əlavə edin: 2s, 4p, 6d. Flüor atomunun quruluşu haqqında söhbətə qayıdırıq. Onun iki s- və bir p- alt səviyyəsi olacaq. Onun doqquz protonu və eyni sayda elektronu var. Birinci s-səviyyəsi. Bunlar iki elektrondur. Sonra ikinci s-səviyyəsi. Daha iki elektron. Və 5 p səviyyəsini doldurur. Budur onun quruluşu. Aşağıdakı alt başlığı oxuduqdan sonra lazımi hərəkətləri özünüz edə və özünüz görə bilərsiniz. Flüorun daxil olduğu halogenlərin fiziki xassələri haqqında danışırıqsa, qeyd etmək lazımdır ki, onlar eyni qrupda olsalar da, xüsusiyyətlərinə görə tamamilə fərqlənirlər. Beləliklə, onların qaynama nöqtəsi -188 ilə 309 arasında dəyişirdərəcə Selsi. Bəs niyə birləşirlər? Hamısı kimyəvi xüsusiyyətlər sayəsində. Bütün halogenlər və ən çox flüor ən yüksək oksidləşdirici gücə malikdir. Onlar metallarla reaksiya verir və otaq temperaturunda heç bir problem olmadan öz-özünə alovlana bilər.
Orbitlər necə doldurulur?
Elektronlar hansı qayda və prinsiplərə görə düzülür? Daha yaxşı başa düşmək üçün ifadəsi sadələşdirilmiş üç əsas ilə tanış olmağı təklif edirik:
- Ən az enerji prinsipi. Elektronlar artan enerji ardıcıllığı ilə orbitalları doldurmağa meyllidirlər.
- Pauli prinsipi. Bir orbitalda ikidən çox elektron ola bilməz.
- Hund qaydası. Bir alt səviyyə daxilində elektronlar əvvəlcə sərbəst orbitalları doldurur, sonra isə cütlər əmələ gətirir.
Mendeleyevin dövri sistemi doldurulmağa kömək edəcək və bu halda atomun quruluşu şəkil baxımından daha başa düşüləcək. Buna görə də elementlərin sxemlərinin qurulması ilə praktiki işdə onu əlində saxlamaq lazımdır.
Nümunə
Məqalədə deyilənlərin hamısını ümumiləşdirmək üçün bir atomun elektronlarının səviyyələri, alt səviyyələri və orbitalları (yəni səviyyə konfiqurasiyası nədir) üzərində necə paylanmasına dair bir nümunə hazırlaya bilərsiniz. O, düstur, enerji diaqramı və ya təbəqə diaqramı kimi göstərilə bilər. Burada çox yaxşı təsvirlər var ki, onlar yaxından araşdırıldıqda atomun quruluşunu anlamağa kömək edir. Beləliklə, birinci səviyyə əvvəlcə doldurulur. Bu varyalnız bir orbital olan yalnız bir alt səviyyə. Bütün səviyyələr ən kiçikdən başlayaraq ardıcıl olaraq doldurulur. Birincisi, bir alt səviyyə daxilində hər orbitalda bir elektron yerləşdirilir. Sonra cütlər yaradılır. Və pulsuz olanlar varsa, başqa bir doldurma mövzusuna keçir. İndi azot və ya flüor atomunun quruluşunun nə olduğunu müstəqil olaraq öyrənə bilərsiniz (bu, əvvəllər nəzərdən keçirilmişdir). Əvvəlcə bir az çətin ola bilər, ancaq şəkillərə baxaraq naviqasiya edə bilərsiniz. Aydınlıq üçün azot atomunun quruluşuna nəzər salaq. Onun 7 protonu (nüvəni təşkil edən neytronlarla birlikdə) və eyni sayda elektron (elektron qabığını təşkil edən) var. İlk s-səviyyəsi əvvəlcə doldurulur. Onun 2 elektronu var. Sonra ikinci s-səviyyəsi gəlir. Onun da 2 elektronu var. Digər üçü isə hər birinin bir orbital tutduğu p-səviyyəsində yerləşdirilir.
Nəticə
Gördüyünüz kimi atomun quruluşu elə də çətin mövzu deyil (təbii ki, buna məktəb kimya kursu prizmasından yanaşsanız). Və bu mövzunu başa düşmək çətin deyil. Sonda bəzi xüsusiyyətlər haqqında sizə məlumat vermək istərdim. Məsələn, oksigen atomunun quruluşundan danışarkən onun səkkiz proton və 8-10 neytron olduğunu bilirik. Təbiətdəki hər şey tarazlığa meylli olduğundan, iki oksigen atomu bir molekul meydana gətirir, burada iki qoşalaşmamış elektron kovalent bağ əmələ gətirir. Eynilə, başqa bir sabit oksigen molekulu yaranır - ozon (O3). Oksigen atomunun quruluşunu bilməklə oksidləşmə reaksiyalarını düzgün formalaşdırmaq mümkündüryer üzündə ən çox yayılmış maddəni ehtiva edir.
