химия. Строение атома
 Скачать 485 Kb.
|
Строение атомаМОДЕЛИ АТОМА Открытие электрона и предположение о существовании протона уже позволяли выдвигать гипотезы о внутреннем устройстве атомов на основе этих "строительных деталей". Именно тогда появилась модель атома, которую предложил Дж. Дж. Томсон («сливовый пудинг»), а чуть позже - модель атома, предложенная Э. Резерфордом («электронный рой»), позже планетарная модель Бора (рис. а, б, в). Модель Томсона«Пудинг с изюмом», «сливовый пудинг» В 1904 году Томсон представил свою модель атома. Она представляла собой также равномерно заряженную положительным электричеством сферу, внутри которой вращались отрицательно заряженные корпускулы, число и расположение которых зависело от природы атома Схема опыта РезерфордаЭксперимент РезерфордаМодель РезерфордаВ этой модели Резерфорд на основании своих экспериментов описывает строение атома, состоящим из крохотного положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома, вокруг которого вращаются электроны, — подобно тому, как планеты движутся вокруг Солнца Модель Нильса БораБольшое значение в развитии представлений о строении атома сыграла модель Н. Бора, которая представляла собой введение квантовых условий в модель Резерфорда, построенную на основе классических представлений. В 1913 г. Н. Бор сформулировал свои знаменитые постулаты. Постулаты БораАтом и атомные системы могут длительно пребывать только в особенных стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия. В стационарном состоянии атом не излучает электромагнитных волн. Излучение света происходит при переходе электрона из стационарного состояния с большей энергией в стационарное состояние с меньшей энергией. Энергия излученного фотона равна разности энергий стационарных состояний. Постулаты БораНедостатки модели БораЭта модель не позволяет объяснить некоторые особенности в спектрах более тяжелых элементов, чем водород Экспериментально не подтверждается, что электроны в атомах вращаются вокруг ядра по круговым орбитам со строго определенным угловым моментом Волновая модель атома де БройляДе Бройль первым понял, что если волны могут вести себя как частицы, то и частицы могут вести себя как волны. Он применил теорию Эйнштейна - Бора о дуализме волна-частица к материальным объектам. По аналогии с соотношением между длиной волны света и энергией фотона де Бройль высказал гипотезу о существовании соотношения между длиной волны и импульсом частицы (массы, умноженной на скорость частицы). Импульс непосредственно связан с кинетической энергией. Таким образом, быстрый электрон соответствует волне с более высокой частотой (более короткой длиной волны), чем медленный электрон. Двойственная природа электронаЕго движение не может быть описано определенной траекторией, траектория размывается, появляется «полоса неопределенности», в которой находится ē. Чем точнее мы будем стараться определить местонахождения электрона, тем менее точно будем знать о его скорости. Второй закон квантовой механики звучит так: «Невозможно одновременно с любой заданной точностью определить координаты и импульс (скорость) движущегося электрона» Квантово-механическая модель Э. ШредингераВ 1926 г. Э. Шредингер предложил для описания движения электрона в атоме волновое уравнение, получившее название уравнения Шредингера. Решением уравнения Шредингера является волновая функция ψ, называемая также орбиталью. Волновая функция может иметь как действительные, так и мнимые решения. Поэтому физический смысл имеет только квадрат модуля волновой функции |ψ|2, который характеризует вероятность нахождения электрона в данном объеме пространства. Термином орбиталь обозначают также область пространства, в которой наиболее вероятно нахождение электрона. Орбиталь может быть представлена, в частности, с помощью так называемых граничных поверхностей, т.е. пространственных фигур, внутри которых вероятность нахождения электрона составляет 95 %. Решение уравнения Шредингера определяется набором четырех чисел, получивших название квантовых чисел. Орбитальная модель атомаОрбиталиs - подоболочка названа по «резкой» s - линии – sharp; p - по «главной» p - линии – principal; d - по «диффузной» d - линии – diffuse; f - по «фундаментальной» f -линии – fundamental Экспериментально было установлено, что s - линия не расщепляется р - линия расщепляется на 3 d - линия – на 5 f - линия – на 7 если атомы элементов помещены во внешнее магнитное поле Кольцегранная модель атома СнельсенаВ кольцегранных моделях пары электронов с различными знаками спин обозначаются парами колец, располагаемыми симметрично, относительно ядра атома. Разные цвета колец обозначают различную ориентацию электронов (их вектора спин) относительно ядра молекула СH3OH ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОНАВ 1897 г. Джозеф Джон Томсон (1856 – 1940) определил заряд и массу отдельного «атома» электричества. В 1906 – 1914г. г. Роберт Милликен (1868 – 1953) провел эксперименты по точному определению массы и заряда электрона. современные данные: me = 9,109389 10-31 кг qе = 1,602177 10-19 Кл Выводы: В центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются по определенным орбитам электроны Основная масса атома сосредоточена в ядре mядра = 99,4 % массы атома Dатома = 10-10 м Dядра 10-14 – 10-15 м Атом электрически нейтрален – абсолютное значение суммарного отрицательного заряда электронов равно положительному значению заряда ядра. Сумму количества протонов (Z) и числа нейтронов (N) в ядре называют массовым числом A: A = Z + N Планетарная модель атома |