مخطط هيكل الذرة: نواة، قذيفة الإلكترون. أمثلة

دعونا ننظر في كيفية بناء الذرة. نضع في اعتبارنا أنه سيكون حصريا حول النماذج. في الممارسة العملية، الذرات هي بنية أكثر تعقيدا بكثير. ولكن بفضل التطورات الحديثة لدينا الفرصة لشرح وحتى التنبؤ بنجاح خصائص العناصر الكيميائية (حتى لو لم يكن كل). إذن، ما هو مخطط بنية الذرة؟ ما هي مصنوعة من؟

نموذج كوكبي للذرة

وقد اقترحه لأول مرة الفيزيائي الدنماركي N. بور في عام 1913. هذه هي النظرية الأولى لهيكل الذرة، استنادا إلى الحقائق العلمية. وبالإضافة إلى ذلك، وضعت الأساس للمصطلحات المواضيعية الحديثة. في ذلك، الجسيمات الإلكترونات تنتج حركات التناوب حول الذرة من نفس المبدأ كما الكواكب حول الشمس. واقترح بور أنه يمكن أن توجد حصرا في مدارات على مسافة محددة بدقة من النواة. لماذا هذا هو الحال، فإن العالم من موقف العلم لا يمكن أن يفسر، ولكن مثل هذا النموذج أكدته العديد من التجارب. لتعيين المدارات، تم استخدام الأعداد الصحيحة، بدءا من تلك التي كانت مرقمة، الأقرب إلى جوهر. وتسمى جميع هذه المدارات أيضا المستويات. ذرة الهيدروجين لديها مستوى واحد فقط، الذي يدور الإلكترون واحد. ولكن الذرات المعقدة لديها مستويات أكثر. وهي مقسمة إلى مكونات تجمع بين الإلكترونات القريبة من إمكانات الطاقة. لذلك، والثاني بالفعل اثنين من المستويات الفرعية - 2S و 2 P. والثالثة لديها بالفعل ثلاثة - 3S، 3P و 3D. وهلم جرا. أولا، يتم ملء المناطق الفرعية الأقرب إلى النواة، ومن ثم المناطق البعيدة. على كل واحد منهم يمكن وضعها فقط عدد معين من الإلكترونات. ولكن هذه ليست النهاية. وينقسم كل مستوى من المستويات الفرعية إلى مدارات. دعونا نجعل المقارنة مع الحياة العادية. السحابة الإلكترونية للذرة مماثلة للمدينة. المستويات هي الشوارع. المستوى الفرعي هو منزل خاص أو شقة. المداري هو غرفة. في كل واحد منهم "يعيش" واحد أو اثنين من الإلكترونات. كل منهم له عناوين محددة. وكان هذا أول رسم تخطيطي لهيكل الذرة. وأخيرا عن عناوين الإلكترونات: يتم تحديدها من قبل مجموعات من الأرقام، والتي تسمى "الكم".

نموذج الموجة للذرة

ولكن بمرور الوقت، خضع نموذج الكواكب للمراجعة. واقترحت النظرية الثانية لهيكل الذرة. هو أكثر كمالا ويسمح شرح نتائج التجارب العملية. بدلا من أول جاء نموذج موجة من الذرة، والتي سيقترحها E. شرودنجر. ثم ثبت بالفعل أن الإلكترون يمكن أن يظهر ليس فقط كجسيم، ولكن أيضا كموجة. وماذا فعل شرودنجر؟ وطبق معادلة تصف حركة موجة في الفضاء ثلاثي الأبعاد. وهكذا يمكن للمرء أن يجد ليس مسار حركة الإلكترون في الذرة، ولكن احتمال الكشف عنها في نقطة معينة. الجمع بين النظريات هو أن الجسيمات الأولية هي على مستويات محددة، المستويات الفرعية والمدارات. على هذا التشابه من النماذج تنتهي. وسوف أعطي مثالا واحدا - في نظرية الموجة، المداري هي منطقة حيث يمكن العثور على الإلكترون مع احتمال 95٪. كل ما تبقى من الفضاء هو 5٪، ولكن في النهاية اتضح أن ملامح هيكل الذرات يصور باستخدام نموذج موجة، في حين أن المصطلحات المستخدمة هي مشتركة.

مفهوم الاحتمال في هذه الحالة

لماذا تم استخدام هذا المصطلح؟ صاغ هيزنبرغ في عام 1927 مبدأ عدم اليقين، والذي يستخدم الآن لوصف حركة الجسيمات الدقيقة. لأنه يقوم على الاختلاف الأساسي من الهيئات المادية العادية. ما هو؟ اقترح الميكانيكا الكلاسيكية أن الشخص يمكن أن نلاحظ الظواهر دون التأثير عليها (مراقبة الأجرام السماوية). استنادا إلى البيانات التي تم الحصول عليها، يمكنك حساب حيث الكائن سيكون في نقطة معينة في الوقت المناسب. ولكن في صورة مصغرة من الأعمال، والأشياء يجب أن تكون مختلفة. لذلك، على سبيل المثال، لمراقبة الإلكترون دون التأثير عليه، والآن فإنه ليس من الممكن لأن طاقة الصك والجسيمات ليست قابلة للمقارنة. وهذا يؤدي إلى تغيير في موقعها من الجسيمات الأولية، والدولة، والاتجاه، والسرعة، وغيرها من المعالم. ومن غير المجدي الحديث عن الخصائص الدقيقة. مبدأ عدم اليقين نفسه يخبرنا أنه من المستحيل حساب المسار الدقيق لرحلة الإلكترون حول النواة. يمكنك فقط الإشارة إلى احتمال العثور على الجسيمات في منطقة معينة من الفضاء. هذه الميزة لديها هيكل ذرات العناصر الكيميائية. ولكن هذا ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار فقط من قبل العلماء في التجارب العملية.

تكوين الذرة

ولكن دعونا نركز على موضوع كامل للنظر. لذلك، بالإضافة إلى قذيفة الإلكترونية مدروسة جيدا، والمكون الثاني من الذرة هو النواة. وهو يتألف من البروتونات ذات الشحنة الموجبة والنيوترونات المحايدة. نحن جميعا على دراية طاولة مندليف. ويقابل عدد كل عنصر عدد البروتونات التي يحتوي عليها. عدد النيوترونات يساوي الفرق بين كتلة الذرة وعدد البروتونات. قد تكون هناك انحرافات عن هذه القاعدة. ثم يقولون أن هناك نظير العنصر. مخطط هيكل الذرة هو أن "محاطة" من قبل قذيفة الإلكترون. وعادة ما يساوي عدد الإلكترونات عدد البروتونات. كتلة هذا الأخير هو حوالي 1840 مرات أكبر من تلك الأولى، ويساوي تقريبا وزن النيوترون. نصف قطر النواة حوالي 1/200000 من قطر الذرة. وهو في حد ذاته شكل كروي. هذا، بشكل عام، هو هيكل ذرات العناصر الكيميائية. على الرغم من الفرق في الكتلة والممتلكات، فإنها تبدو عن نفسه.

مدارات

الحديث عن ما مخطط من هيكل الذرة، لا يمكنك السكوت عنها. لذلك، هناك مثل هذه الأنواع:

1. الصورة. يكون شكل كروية.
2. ص. هي مماثلة لأرقام ضخمة أو المغزل.
3. D و f. يكون لها شكل معقد، يصعب وصف لغة رسمية.

ويمكن العثور على إلكترون من كل نوع باحتمال قدره٪ 95 في أراضي المدارات المناظرة. وينبغي التعامل مع المعلومات المقدمة بهدوء، لأنه، بدلا من ذلك، نموذج رياضي مجرد، بدلا من الحالة الفعلية المادية. ولكن مع كل هذا، لديها قوة تنبؤية جيدة فيما يتعلق بالخصائص الكيميائية للذرات وحتى الجزيئات. وعلاوة على جوهر يقع المستوى، ويمكن وضع المزيد من الإلكترونات على ذلك. لذلك، يمكن حساب عدد المدارات باستخدام صيغة خاصة: x ² . هنا x يساوي عدد من المستويات. وبما أن ما يصل إلى اثنين من الإلكترونات يمكن وضعها على المدارات، في التحليل النهائي الصيغة لبحثها العددي سوف تبدو كما يلي: 2x2.

المدارات: البيانات التقنية

إذا كنا نتحدث عن بنية ذرة الفلور، سيكون لها ثلاثة مدارات. سيتم ملء كل منهم. طاقة المدارات داخل نفس المستوى الفرعي هي نفسها. لوضع علامة عليها، قم بإضافة رقم طبقة: 2s، 4p، 6d. نعود إلى الحديث عن بنية ذرة الفلور. وسوف يكون اثنين من s- واحدة من مستوى p. لديه تسعة البروتونات ونفس عدد الإلكترونات. أول واحد على مستوى s. هذه هي إلكترونات. ثم الثانية s المستوى. اثنين من الإلكترونات. و 5 ملء مستوى p. هذا هو هيكله. بعد قراءة العنوان الفرعي التالي، يمكنك أن تفعل الإجراءات اللازمة بنفسك وانظر لنفسك. إذا كنا نتحدث عن الخصائص الفيزيائية للهالوجينات، والتي تشمل الفلور، تجدر الإشارة إلى أنها، على الرغم من أن في نفس المجموعة، هي مختلفة تماما في خصائصها. لذلك، تتراوح درجة الغليان من -188 إلى 309 درجة مئوية. فلماذا كانوا متحدين؟ كل ذلك بفضل الخصائص الكيميائية. جميع الهالوجينات، والأهم من ذلك كله الفلورين لديها أعلى قدرة أكسدة. أنها تتفاعل مع المعادن وبدون مشاكل يمكن إشعال الذاتي في درجة حرارة الغرفة.

كيف يتم ملء المدارات؟

ما هي قواعد ومبادئ الإلكترونات؟ نحن نقدم لك التعرف على ثلاثة رئيسية، والتي تم تبسيط صيغتها من أجل فهم أفضل:

1. مبدأ أقل الطاقة. وتميل الإلكترونات إلى ملء المدارات من أجل زيادة طاقتها.
2. مبدأ باولي. في المداري واحد، لا يمكن أن يكون موجودا أكثر من اثنين من الإلكترونات.
3. حكم هوند. في داخل المستوى الفرعي واحد، الإلكترونات ملء المدارات الحرة الأولى، وفقط ثم شكل أزواج.

النظام الدوري من مندليف سوف يساعد في ملء، وهيكل الذرة في هذه الحالة سوف تصبح أكثر وضوحا من حيث الصورة. لذلك، في العمل العملي مع بناء مخططات العناصر، فمن الضروري للحفاظ عليه في متناول اليد.

مثال

ومن أجل تعميم كل ما قيل في إطار المادة، يمكن تقديم عينة عن كيفية توزيع إلكترونات الذرة على مستوياتها ومستوياتها الفرعية ومداراتها (أي ما هو مستوى التكوين). ويمكن وصفها على أنها صيغة، رسم تخطيطي للطاقة أو كمخطط للطبقات. هنا هناك الرسوم التوضيحية جيدة جدا، والتي، عند الفحص الدقيق، تساعد على فهم بنية الذرة. لذلك، أولا يتم شغل المستوى الأول. في ذلك هناك واحد فقط المستوى الفرعي، الذي يوجد فيه مداري واحد فقط. يتم ملء جميع المستويات في تسلسل، بدءا من أصغر واحد. أولا، في أحد المستويات الفرعية، يوضع إلكترون واحد على كل مدار. ثم يتم إنشاء أزواج. وفي وجود مجانا، والتحول إلى موضوع آخر من ملء يحدث. والآن يمكنك أن تعرف بشكل مستقل ما بنية ذرة النيتروجين أو الفلور (الذي كان ينظر في وقت سابق). في البداية، يمكن أن يكون من الصعب قليلا، ولكن يمكنك التنقل من خلال الصور. دعونا ننظر في هيكل ذرة النيتروجين من أجل الوضوح. لديها 7 بروتونات (جنبا إلى جنب مع النيوترونات التي تشكل النواة) ونفس عدد الإلكترونات (التي تشكل قذيفة الإلكترون). أولا، ملء أول مستوى s. لديها 2 الإلكترونات. ثم يأتي الثاني على مستوى S. هناك أيضا 2 الإلكترونات على ذلك. وتوضع الثلاثة الأخرى على مستوى p، حيث يحتل كل واحد منها مدارات واحدة.

استنتاج

كما ترون، بنية الذرة ليست مثل هذا الموضوع الصعب (إذا كان أحد يقترب من وجهة نظر بالطبع الكيمياء المدرسية، بطبيعة الحال). وفهم هذا الموضوع ليس صعبا. وأخيرا أريد أن أبلغكم عن بعض الميزات. على سبيل المثال، يتحدث عن بنية ذرة الأكسجين، ونحن نعلم أن لديها ثمانية البروتونات، و8-10 النيوترونات. وبما أن كل شيء في الطبيعة يميل إلى التوازن، فإن ذرات الأكسجين تشكل جزيئا حيث تشكل إلكترونات غير مزورة رابطا تساهمية. وبالمثل، يتم تشكيل آخر جزيء الأكسجين مستقرة - الأوزون (O ₃ ) -. مع معرفة بنية ذرة الأكسجين، فمن الممكن لصياغة الصيغ رد فعل الأكسدة بشكل صحيح التي تشارك المادة الأكثر وفرة على الأرض.