Асноўныя звесткі пра будову атама: характарыстыкі, асаблівасці і формула

Атам - гэта драбнюткая часціца хімічнага рэчыва, якая здольная захоўваць яго ўласцівасці. Слова «атам» паходзіць ад старажытнагрэцкага «atomos», што азначае «непадзельны». . У залежнасці ад таго, колькі і якіх часціц знаходзіцца ў атаме, можна вызначыць хімічны элемент.

Коратка пра будову атама

Як можна сцісла пералічыць асноўныя звесткі пра будову атама? Атам з'яўляецца часцінкай з адным ядром, якое зараджана станоўча. Вакол гэтага ядра размешчана адмоўна зараджанае воблака з электронаў. Кожны атам ў сваім звычайным стане з'яўляецца нейтральным. Памер гэтай часціцы цалкам можа быць вызначаны памерам электроннага аблокі, якое акружае ядро.

Само ядро, у сваю чаргу, таксама складаецца з больш дробных часціц - пратонаў і нейтронаў. Пратоны з'яўляюцца станоўча зараджанымі. Нейтроны не нясуць у сабе ніякага зарада. Аднак пратоны разам з нейтронах аб'ядноўваюцца ў адну катэгорыю і носяць назву нуклонов. . Калі неабходныя асноўныя звесткі пра будову атама коратка, то гэтая інфармацыя можа быць абмежаваная пералічанымі дадзенымі.

Першыя звесткі аб атаме

Пра тое ж, што матэрыя можа складацца з дробных часціц, падазравалі яшчэ старажытныя грэкі. Яны меркавалі, што ўсё існае і складаецца з атамаў. Аднак такое меркаванне насіла чыста філасофскі характар і не можа быць трактавана навукова.

Першым асноўныя звесткі пра будову атама атрымаў англійская вучоны Джон Дальтона. Менавіта гэты даследчык здолеў выявіць, што два хімічных элемента могуць уступаць у розныя суадносін, і пры гэтым кожная такая камбінацыя будзе ўяўляць сабой новае рэчыва. Напрыклад, восем частак элемента кіслароду спараджаюць сабой вуглякіслы газ. Чатыры часткі кіслароду - угарны газ.

У 1803 Дальтон адкрыў так званы закон кратных адносін у хіміі. . Пры дапамозе ўскосных вымярэнняў (бо ні адзін атам тады не мог быць разгледжаны пад тагачаснымі мікраскопамі) Дальтон зрабіў выснову аб адносным вазе атамаў.

даследаванні Рэзерфорда

Амаль стагоддзе праз асноўныя звесткі аб будынку атамаў былі пацверджаны яшчэ адным ангельскай хімікам - Эрнэстам Резерфордом. Навуковец прапанаваў мадэль электроннай абалонкі драбнюткіх часціц.

На той момант названая Резерфордом «Планетарная мадэль атама» была адным з найважнейшых крокаў, якія магла зрабіць хімія. Асноўныя звесткі пра будову атама сведчылі пра тое, што ён падобны на Сонечную сістэму: вакол ядра па строга вызначаным арбітах круцяцца часціцы-электроны, падобна таму, як гэта робяць планеты.

Электронная абалонка атамаў і формулы атамаў хімічных элементаў

Электронная абалонка кожнага з атамаў ўтрымлівае роўна столькі электронаў, колькі знаходзіцца ў яго ядры пратонаў. Менавіта таму атам з'яўляецца нейтральным. У 1913 годзе яшчэ адзін навуковец атрымаў асноўныя звесткі пра будову атама. Формула Нільса Бора была падобная на тую, што атрымаў Радэрфорд. Згодна з яго канцэпцыі, электроны таксама круцяцца вакол ядра, размешчанага ў цэнтры. Бор дапрацаваў тэорыю Радэрфорда, унёс складнасць у яе факты.

Ужо тады былі складзеныя формулы некаторых хімічных рэчываў. Напрыклад, схематычна будова атама азоту пазначаецца як 1s ² 2s ² 2p ^3, будынак атама натрыю выяўляецца формулай 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ^1. Праз гэтыя формулы можна ўбачыць, якая колькасць электронаў рухаецца па кожнай з арбіталей таго ці іншага хімічнага рэчыва.

мадэль Шредингера

Аднак затым і гэтая атамная мадэль састарэла. Асноўныя звесткі пра будову атама, вядомыя навуцы сёння, шмат у чым сталі даступныя дзякуючы даследаванням аўстрыйскага фізіка Э. Шредингера.

Ён прапанаваў новую мадэль яго будынка - хвалевую. Да гэтага часу навукоўцы ўжо даказалі, што электрон надзелены не толькі прыродай часціцы, але валодае ўласцівасцямі хвалі.

Аднак у мадэлі Шредингера і Рэзерфорда маюцца і агульныя палажэнні. Іх тэорыі падобныя ў тым, што электроны існуюць на пэўных узроўнях.

Такія ўзроўні таксама называюцца электроннымі пластамі. Пры дапамозе нумары ўзроўню можа быць ахарактарызаваная энергія электрона. Чым вышэй пласт, тым большай энергіяй ён валодае. Усе ўзроўні лічацца знізу ўверх, такім чынам, нумар ўзроўню адпавядае яго энергіі. Кожны з пластоў у электроннай абалонцы атама мае свае подуровней. Пры гэтым у першага ўзроўню можа быць адзін падузровень, у другога - два, у трэцяга - тры і гэтак далей (гл. Прыведзеныя вышэй электронныя формулы азоту і натрыю).

Яшчэ больш дробныя часціцы

На дадзены момант, вядома, адкрыты яшчэ больш дробныя часціцы, чым электрон, пратон і нейтрон. Вядома, што пратон складаецца з кваркаў. Існуюць і яшчэ больш дробныя часціцы светабудовы - напрыклад, нейтрына, які па сваіх памерах у сто разоў менш кварка і ў мільярд разоў менш пратона.

Нейтрына - гэта настолькі дробная часціца, што яна ў 10 септиллионов разоў менш, чым, да прыкладу, тыраназаўр. Сам тыраназаўр у столькі ж разоў меншых памераў, чым уся агляднай Сусвет.

Асноўныя звесткі пра будову атама: радыеактыўнасць

Заўсёды было вядома, што ні адна хімічная рэакцыя не можа ператварыць адзін элемент у іншы. Але ў працэсе радыеактыўнага выпраменьвання гэта адбываецца самаадвольна.

Радыеактыўнасць называюць здольнасць ядраў атамаў ператварацца ў іншыя ядра - больш ўстойлівыя. Калі людзі атрымалі асноўныя звесткі аб будынку атамаў, ізатопы ў пэўнай меры маглі служыць ўвасабленнем мар сярэднявечных алхімікаў.

У працэсе распаду ізатопаў выпускае радыёактыўнае выпраменьванне. Упершыню такая з'ява было выяўлена Бекерэлем. Галоўны выгляд радыеактыўнага выпраменьвання - гэта альфа-распад. Пры ім адбываецца выкід альфа-часціцы. Таксама існуе бэта-распад, пры якім з ядра атама выкідваецца, адпаведна, бэта-часціца.

Прыродныя і штучныя ізатопы

У цяперашні час вядома каля 40 прыродных ізатопаў. Іх вялікая частка размешчана ў трох катэгорыях: ўрану-радыя, торыя і актыній. Усе гэтыя ізатопы можна сустрэць у прыродзе - у горных пародах, глебе, паветры. Але апроч іх, вядома таксама парадку тысячы штучна выведзеных ізатопаў, якія атрымліваюць у ядзерных рэактарах. . Шматлікія іх такіх ізатопаў выкарыстоўваюцца ў медыцыне, асабліва ў дыягностыцы.

Прапорцыі ўнутры атама

Калі ўявіць сабе атам, памеры якога будуць супастаўныя з памерамі міжнароднага спартыўнага стадыёна, тады можна візуальна атрымаць наступныя прапорцыі. Электроны атама на такім «стадыёне» будуць размяшчацца на самым версе трыбун. Кожны з іх будзе мець памеры менш, чым шпількавая галоўка. Тады ядро будзе размешчана ў цэнтры гэтага поля, а яго памер будзе не больш, чым памер гарошыны.

Часам людзі задаюць пытанне, як насамрэч выглядае атам. На самай справе ён у літаральным сэнсе слова не выглядае ніяк - не па той прычыне, што ў навуцы выкарыстоўваюцца недастаткова добрыя мікраскопы. Памеры атама знаходзяцца ў тых галінах, дзе паняцце «бачнасці» проста не існуе.

Атамы валодаюць вельмі малымі памерамі. Але наколькі малыя ў рэчаіснасці гэтыя памеры? Факт складаецца ў тым, што самая маленькая, ледзь адрозная чалавечым вокам крупінка солі змяшчае ў сабе парадку аднаго квинтиллиона атамаў.

Калі ж уявіць сабе атам такога памеру, які мог бы змясціцца ў чалавечую руку, то тады побач з ім знаходзіліся б вірусы 300-метровай даўжыні. Бактэрыі мелі б даўжыню 3 км, а таўшчыня чалавечага воласа стала б роўная 150 км. У ляжачым становішчы ён змог бы выходзіць за межы зямной атмасферы. А калі б такія прапорцыі былі сапраўдныя, то чалавечы валасоў у даўжыню змог бы дасягаць Месяца. Вось такі ён няпросты і цікавы атам, вывучэннем якога навукоўцы працягваюць займацца і па гэты дзень.