Belkin I.K. Atom çekirdeğinin yükü ve Mendeleev'in periyodik element sistemi // Kvant. - 1984. - No.3. -S.31-32.
Yayın kurulu ve "Kvant" dergisinin editörleri ile özel anlaşma ile
Atomun yapısı hakkındaki modern fikirler, Rutherford'un alfa parçacıklarının saçılmasıyla ilgili ünlü deneylerinden sonra 1911-1913'te ortaya çıktı. Bu deneylerde gösterildi ki, α - ince bir metal folyo üzerine düşen parçacıklar (yükleri pozitiftir), bazen büyük açılarda saptırılır ve hatta geri fırlatılır. Bu, ancak atomdaki pozitif yükün ihmal edilebilir bir hacimde yoğunlaştığı gerçeğiyle açıklanabilir. Bir top şeklinde hayal edersek, Rutherford'un belirlediği gibi, bu topun yarıçapı yaklaşık 10 -14 -10 -15 m olmalıdır, bu da onlarca ve yüzbinlerce kez daha küçük boyutlar bir bütün olarak atom (~10 -10 m). Sadece bu kadar küçük bir pozitif yükün yakınında olabilir. Elektrik alanı atabilen α - yaklaşık 20.000 km/s hızla hareket eden bir parçacık. Rutherford atomun bu kısmına çekirdek adını verdi.
Herhangi bir maddenin atomunun pozitif yüklü bir çekirdekten ve atomlarda varlığı daha önce kurulmuş olan negatif yüklü elektronlardan oluştuğu fikri bu şekilde ortaya çıktı. Açıkçası, atom bir bütün olarak elektriksel olarak nötr olduğundan, çekirdeğin yükü, atomda bulunan tüm elektronların yüküne sayısal olarak eşit olmalıdır. Elektron yük modülünü harfle gösterirsek e(temel ücret), ardından ücret q i çekirdekleri eşit olmalı q ben = Ze, nerede Z atomdaki elektron sayısına eşit bir tamsayıdır. Ama numara ne Z? ücret nedir qçekirdek mi
Çekirdeğin boyutunu belirlemeyi mümkün kılan Rutherford deneylerinden, prensipte çekirdeğin yükünün değerini belirlemek mümkündür. Sonuçta, reddeden elektrik alan α -parçacık, sadece boyutuna değil, aynı zamanda çekirdeğin yüküne de bağlıdır. Ve Rutherford, çekirdeğin yükünü gerçekten tahmin etti. Rutherford'a göre, bir veya başka bir atomun çekirdeğinin yükü kimyasal element yaklaşık olarak bağıl atom kütlesinin yarısına eşittir ANCAK, temel yük ile çarpılır e, yani
\(~Z = \frac(1)(2)A\).
Ancak, garip bir şekilde, çekirdeğin gerçek yükü Rutherford tarafından değil, makalelerinin ve raporlarının okuyucularından biri olan Hollandalı bilim adamı Van den Broek (1870-1926) tarafından belirlendi. Tuhaf çünkü Van den Broek eğitim ve meslek olarak bir fizikçi değil, bir avukattı.
Rutherford, atom çekirdeklerinin yüklerini değerlendirirken neden onları atom kütleleriyle ilişkilendirdi? Gerçek şu ki, 1869'da D. I. Mendeleev periyodik bir kimyasal element sistemi yarattığında, elementleri göreceli atom kütlelerini artırma sırasına göre düzenledi. Ve son kırk yılda, herkes en çok olduğu gerçeğine alıştı. önemli özellik kimyasal element - bir elementi diğerinden ayıran bağıl atomik kütlesi.
Bu arada, 20. yüzyılın başında, elementler sisteminde zorluklar ortaya çıktı. Radyoaktivite fenomeni çalışmasında, bir dizi yeni radyoaktif element keşfedildi. Ve Mendeleev'in sisteminde onlara yer yok gibiydi. Görünüşe göre Mendeleev'in sisteminin değiştirilmesi gerekiyordu. Van den Broek'in özellikle endişelendiği konu buydu. Birkaç yıl boyunca, genişletilmiş bir element sistemi için, yalnızca hala keşfedilmemiş kararlı unsurlar için değil (D. I. Mendeleev onlar için yerlerle “baktı”), aynı zamanda aynı zamanda yeterli alan olacak birkaç seçenek önerdi. radyoaktif elementler için de Van den Broek'in son versiyonu 1913'ün başlarında yayınlandı, 120 yeri vardı ve uranyum 118 numaralı hücreyi işgal etti.
Aynı yıl 1913 yılında saçılma üzerine yapılan son araştırmaların sonuçları yayınlandı. α - Rutherford'un işbirlikçileri Geiger ve Marsden tarafından gerçekleştirilen geniş açılardaki parçacıklar. Van den Broek, bu sonuçları analiz ederek önemli bir keşif yaptı. Numarayı buldu Z formülde q ben = Ze bir kimyasal elementin atomunun bağıl kütlesinin yarısına değil, seri numarasına eşittir. Ve ayrıca, Mendeleev sistemindeki öğenin sıra numarası ve onun Van den Broek, 120-yerel sisteminde değil. Görünüşe göre Mendeleev'in sisteminin değiştirilmesine gerek yoktu!
Van den Broek fikrinden, her atomun, yükü Mendeleev sistemindeki karşılık gelen elementin seri numarasına eşit olan, temel yük ile çarpılan bir atom çekirdeğinden ve sayı olan elektronlardan oluştuğunu takip eder. atomda bulunan elementin seri numarasına da eşittir. (Örneğin bir bakır atomu, 29 yüklü bir çekirdekten oluşur. e, ve 29 elektron.) D. I. Mendeleev'in kimyasal elementleri sezgisel olarak elementin atomik kütlesine göre değil, çekirdeğinin yüküne göre artan düzende düzenlediği anlaşıldı (bunu bilmemesine rağmen). Sonuç olarak, bir kimyasal element diğerinden atom kütlesine göre değil, atom çekirdeğinin yüküne göre farklılık gösterir. Bir atomun çekirdeğinin yükü ana karakteristik kimyasal element. Tamamen farklı elementlerin atomları var, ancak aynı atomik kütlelere sahipler (özel bir isimleri var - izobarlar).
Bir elementin sistemdeki konumunu belirleyenin atomik kütleler olmadığı periyodik tablodan da görülebilir: üç yerde, artan atom kütlesi kuralı ihlal edilir. Dolayısıyla, nikelin bağıl atomik kütlesi (No. 28), kobalttan (No. 27), potasyum için (No. 19) argondan (No. 18), iyottan (No. 27) daha azdır. 53) tellürden daha azdır ( No. 52).
Atom çekirdeğinin yükü ile elementin atom numarası arasındaki ilişkinin varsayımı, aynı 1913'te keşfedilen radyoaktif dönüşümler sırasında yer değiştirme kurallarını kolayca açıkladı ("Fizik 10", § 103). Gerçekten de, çekirdek tarafından yayıldığında α -yükü iki temel yüke eşit olan parçacık, çekirdeğin yükü ve dolayısıyla seri numarası (şimdi genellikle - atom numarası derler) iki birim azalmalıdır. yayarken β -parçacık, yani negatif yüklü bir elektron, bir birim artması gerekir. Yer değiştirme kurallarının konusu budur.
Van den Broek fikri çok yakında (kelimenin tam anlamıyla aynı yıl içinde), dolaylı da olsa ilk deneysel onayı aldı. Bir süre sonra, birçok elementin çekirdeğinin yükünün doğrudan ölçülmesiyle doğruluğu kanıtlandı. oynadığı belli önemli rol içinde Daha fazla gelişme atom fiziği ve atom çekirdeği.
Nükleer yük (), DI tablosundaki kimyasal elementin yerini belirler. Mendeleev. Z sayısı çekirdekteki proton sayısıdır. Cl, büyüklük olarak elektronun yüküne eşit olan protonun yüküdür.
Çekirdeğin yükünün, protonların taşıdığı pozitif temel yüklerin sayısını belirlediğini bir kez daha vurguluyoruz. Ve atom genellikle nötr bir sistem olduğundan, çekirdeğin yükü de atomdaki elektron sayısını belirler. Ve elektronun negatif bir temel yüke sahip olduğunu hatırlıyoruz. Bir atomdaki elektronlar, sayılarına bağlı olarak enerji kabukları ve alt kabukları üzerinde dağılırlar, bu nedenle, çekirdeğin yükü, elektronların durumları üzerindeki dağılımı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Son enerji seviyesindeki elektronların sayısı şuna bağlıdır: Kimyasal özellikler atom. Çekirdeğin yükünün, maddenin kimyasal özelliklerini belirlediği ortaya çıktı.
Artık çeşitli kimyasal elementleri şu şekilde belirtmek gelenekseldir: burada X, periyodik tablodaki bir kimyasal elementin yüküne karşılık gelen sembolüdür.
Aynı Z'ye ancak farklı atomik kütlelere (A) sahip elementler (bu, çekirdeğin aynı sayıda protona sahip olduğu anlamına gelir, ancak farklı miktar nötronlar) izotoplar olarak adlandırılır. Yani hidrojenin iki izotopu vardır: 1 1 H-hidrojen; 2 1 H-döteryum; 3 1 H-trityum
Kararlı ve kararsız izotoplar vardır.
Kütleleri aynı fakat yükleri farklı olan çekirdeklere izobar denir. İzobarlar esas olarak ağır çekirdekler arasında ve çiftler veya üçlüler halinde bulunur. Örneğin ve .
Öncelikle dolaylı ölçüm nükleer yük, 1913'te Moseley tarafından yapıldı. Karakteristik X-ışını radyasyonunun () frekansı ile nükleer yük (Z) arasında bir ilişki kurdu:
burada C ve B, dikkate alınan radyasyon serisi için elemandan bağımsız sabitlerdir.
Çekirdeğin yükü, 1920'de metal filmler üzerinde helyum atomunun çekirdeklerinin saçılmasını incelerken Chadwick tarafından doğrudan belirlendi.
Çekirdek Bileşimi
Bir hidrojen atomunun çekirdeğine proton denir. Bir protonun kütlesi:
Çekirdek, protonlardan ve nötronlardan (toplu olarak nükleonlar olarak adlandırılır) oluşur. Nötron 1932'de keşfedildi. Nötronun kütlesi protonun kütlesine çok yakındır. Nötronun elektrik yükü yoktur.
Çekirdekteki proton sayısı (Z) ile nötron sayısının (N) toplamına kütle numarası A denir:
Nötron ve protonun kütleleri birbirine çok yakın olduğu için her biri neredeyse bir atomik kütle birimine eşittir. Bir atomdaki elektronların kütlesi, çekirdeğin kütlesinden çok daha azdır, bu nedenle, en yakın tam sayıya yuvarlanırsa, çekirdeğin kütle numarasının yaklaşık olarak elementin bağıl atom kütlesine eşit olduğuna inanılmaktadır.
Problem çözme örnekleri
ÖRNEK 1
| Egzersiz yapmak | Çekirdekler çok kararlı sistemlerdir, bu nedenle protonlar ve nötronlar bir tür kuvvetle çekirdeğin içinde tutulmalıdır. Bu güçler hakkında ne söyleyebilirsiniz? |
| Çözüm | Nükleonları bağlayan kuvvetlerin çok zayıf olan yerçekimsel kuvvetlere ait olmadığı hemen not edilebilir. Çekirdeğin kararlılığı elektromanyetik kuvvetlerin varlığıyla açıklanamaz, çünkü aynı işaretin yükünü taşıyan parçacıklar olarak protonlar arasında yalnızca elektriksel itme olabilir. Nötronlar elektriksel olarak nötr parçacıklardır. Nükleonlar arası hareket özel çeşit nükleer kuvvetler olarak adlandırılan kuvvetlerdir. Bu kuvvetler elektriksel kuvvetlerden neredeyse 100 kat daha güçlüdür. Nükleer kuvvetler, doğadaki bilinen tüm kuvvetlerin en güçlüsüdür. Çekirdekteki parçacıkların etkileşimine güçlü denir. Nükleer kuvvetlerin bir sonraki özelliği kısa menzilli olmalarıdır. Nükleer kuvvetler, yalnızca cm mertebesinde, yani çekirdeğin boyutunda bir mesafede fark edilir hale gelir. |
ÖRNEK 2
| Egzersiz yapmak | Bir kafa kafaya çarpışmanınkine eşit kinetik enerjiye sahip bir helyum atomunun çekirdeğinin, bir kurşun atomunun hareketsiz çekirdeğine yaklaşabileceği minimum mesafe nedir? |
| Çözüm | Bir çizim yapalım. Bir kurşun atomunun hareketsiz çekirdeğini oluşturan bir elektrostatik alanda bir helyum atomunun çekirdeğinin ( - parçacıklar) hareketini düşünün. - parçacık, benzer yüklü parçacıklar arasında itici kuvvetler etki ettiğinden, sıfıra düşen bir hızla parçacık kurşun atomunun çekirdeğine doğru hareket eder. Parçacığın sahip olduğu kinetik enerji, potansiyel etkileşim enerjisine - parçacık ve kurşun atomunun çekirdeğini oluşturan alan ()'ya dönüşecektir: Bir elektrostatik alandaki bir parçacığın potansiyel enerjisini şu şekilde ifade ederiz: bir helyum atomunun çekirdeğinin yükü nerede; - kurşun atomunun çekirdeğini oluşturan elektrostatik alanın yoğunluğu.
(2.1) - (2.3)'ten şunu elde ederiz: |
Herhangi bir maddenin atomları elektriksel olarak nötr parçacıklardır. Bir atom, bir çekirdek ve bir elektron koleksiyonundan oluşur. Çekirdek, toplam yükü atomun tüm elektronlarının yüklerinin toplamına eşit olan pozitif bir yük taşır.
Atom çekirdeğinin yükü hakkında genel bilgi
Bir atom çekirdeğinin yükü, elementin D.I.'nin periyodik sistemindeki yerini belirler. Mendeleev ve buna göre, bu atomlardan oluşan bir maddenin kimyasal özellikleri ve bu maddelerin bileşikleri. Nükleer yükün değeri:
burada Z, periyodik tablodaki elementin sayısıdır, e, elektron yükünün veya değeridir.
Z sayısı aynı, atom kütleleri farklı olan elementlere izotop denir. Elementler aynı Z'ye sahipse, çekirdeklerinin eşit sayıda protonu vardır ve atomik kütleler farklıysa, bu atomların çekirdeklerindeki nötronların sayısı farklıdır. Örneğin, hidrojenin iki izotopu vardır: döteryum ve trityum.
Atom çekirdeği proton ve nötronlardan oluştuğu için pozitif yüklüdür. Bir proton, bir hidrojen atomunun çekirdeği olan hadron sınıfına ait kararlı bir parçacıktır. Bir proton pozitif yüklü bir parçacıktır. Yükü, modül olarak temel yüke, yani elektronun yükünün büyüklüğüne eşittir. Bir protonun yükü genellikle olarak gösterilir, o zaman şunu yazabiliriz:
Bir protonun () kalan kütlesi yaklaşık olarak şuna eşittir:
"Protonun Yükü" bölümünü okuyarak proton hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.
nükleer yük deneyleri
Moseley, 1913'te nükleer yükleri ilk ölçen kişiydi. Ölçümler dolaylıydı. Bilim adamı, X-ışını radyasyonunun frekansı () ile Z çekirdeğinin yükü arasındaki ilişkiyi belirledi.
burada C ve B, dikkate alınan radyasyon serisi için elementten bağımsız sabitlerdir.
Chadwick, 1920'de çekirdeğin yükünü doğrudan ölçtü. Parçacıkların metal filmler üzerine saçılmasını gerçekleştirdi ve esasen Rutherford'un atomun nükleer bir modelini oluşturmasına yol açan deneylerini tekrarladı.
Bu deneylerde, parçacıklar ince bir metal folyodan geçirildi. Rutherford, çoğu durumda parçacıkların orijinal hareket yönünden küçük açılarla saparak folyodan geçtiğini buldu. Bu, - parçacıkların - parçacıklardan çok daha küçük bir kütleye sahip olan elektronların elektrik kuvvetlerinin etkisi altında sapması gerçeğiyle açıklanır. Bazen, oldukça nadiren, parçacıklar 90°'yi aşan açılarda saptı. Rutherford bu gerçeği, atomda küçük bir hacimde lokalize olan bir yükün varlığıyla açıkladı ve bu yük, parçacığınkinden çok daha büyük bir kütle ile ilişkilendirildi.
Rutherford, deneylerinin sonuçlarının matematiksel bir açıklaması için, parçacıkların atomlar tarafından dağıldıktan sonra açısal dağılımını belirleyen bir formül türetmiştir. Bilim adamı bu formülü türetirken Coulomb yasasını noktasal yükler için kullandı ve aynı zamanda bir atom çekirdeğinin kütlesinin parçacıkların kütlesinden çok daha büyük olduğuna inanıyordu. Rutherford formülü şu şekilde yazılabilir:
n, folyonun birim alanı başına saçılan çekirdeklerin sayısıdır; N - akış yönüne dik tek bir alandan 1 saniyede geçen parçacıkların sayısı - parçacıklar; - katı açı içinde saçılan parçacıkların sayısı - saçılma merkezinin yükü; - kütle - parçacıklar; - sapma açısı - parçacıklar; v - hız - parçacıklar.
Rutherford formülü (3), bir atomun çekirdeğinin yükünü (Z) bulmak için kullanılabilir, eğer gelen parçacıkların sayısını (N) bir açıyla dağılmış parçacıkların sayısıyla (dN) karşılaştırırsak, o zaman fonksiyon sadece saçılma çekirdeğinin yüküne bağlı olacaktır. Chadwick, deneyler yaparak ve Rutherford'un formülünü uygulayarak platin, gümüş ve bakır çekirdeklerinin yüklerini buldu.
Problem çözme örnekleri
ÖRNEK 1
| Egzersiz yapmak | Metal bir plaka, yüksek hıza sahip parçacıklarla ışınlanır. Bu parçacıkların bir kısmı, metal atomlarının çekirdekleri ile elastik etkileşim sırasında hareketlerinin yönünü tersine değiştirir. Parçacık ve çekirdek arasındaki minimum mesafe r ise, metal atomlarının çekirdeğinin yükü (q) nedir? Bir parçacığın kütlesi, hızına v eşittir. Problemi çözerken göreceli etkiler ihmal edilebilir. Parçacıklar nokta olarak kabul edilir, çekirdek hareketsizdir ve noktadır. |
| Çözüm | Bir çizim yapalım. Bir atomun çekirdeğine doğru hareket eden parçacık, parçacık ve çekirdek pozitif yüklere sahip olduğundan, onu çekirdekten iten Coulomb kuvvetinin üstesinden gelir. Hareket eden bir parçacığın kinetik enerjisi, metal atomunun çekirdeği ile parçacık arasındaki potansiyel etkileşim enerjisine dönüştürülür. Problemin çözümünde enerjinin korunumu yasası esas alınmalıdır.: Nokta yüklü parçacıkların potansiyel enerjisini şu şekilde buluruz:
burada parçacıkların yükü: , çünkü ve - parçacıklar, deneyin havada yapıldığını varsaydığımız için iki proton ve iki nötrondan oluşan helyum atomunun çekirdeğidir. Kinetik enerji - bir atomun çekirdeği ile çarpışmadan önceki parçacıklar şuna eşittir:
(1.1)'e göre, (1.2) ve (1.3) ifadelerinin doğru kısımlarını eşitleriz, elde ederiz:
Formül (1.4)'ten çekirdeğin yükünü ifade ediyoruz:
|
| Cevap |  |
Yapı atom- bu, "D.I. Mendeleev'in kimyasal elementlerinin periyodik sistemi" tablosunu kullanma bilgisine dayanan kimya dersinin temel konularından biridir. Bunlar sadece belirli yasalara göre sınıflandırılmış ve yerleştirilmiş kimyasal elementler değil, aynı zamanda yapı hakkında da dahil olmak üzere bir bilgi deposudur. atom. Bu eşsiz okumanın özelliklerini bilmek referans malzemesi, bir atoma tam kalite ve kantitatif harmanlama yapmasına izin verilir.
İhtiyacın olacak
- Tablo DI Mendeleev
Talimat
1. D.I. Mendeleev'in tablosunda, çok katlı olduğu gibi apartman binası hepsi kendi dairelerini işgal eden "canlı" kimyasal elementler. Böylece, elemanların her birinin tabloda belirtilen belirli bir seri numarası vardır. Kimyasal elementlerin numaralandırılması soldan sağa ve yukarıdan başlar. Tabloda yatay sıralara nokta, dikey sütunlara grup adı verilir. Grup veya dönem sayısına göre bazı parametrelere bir harmanlama yapmak da mümkün olduğundan bu önemlidir. atom .
2. Bir atom, kimyasal olarak bölünemez bir parçacıktır, ancak aynı zamanda protonları (doğru yüklü parçacıklar), elektronları (negatif yüklü) ve nötronları (nötr parçacıklar) içerebilen daha küçük birleşik parçalardan oluşur. Yığın atom elektronların etrafında döndüğü çekirdeğe (protonlar ve nötronlar nedeniyle) odaklanır. Toplamda, atom elektriksel olarak nötrdür, yani doğru sayıdadır. masraflar negatif sayısı ile çakışır, bu nedenle proton ve elektron sayısı aynıdır. Uygun nükleer yük atom sadece protonların pahasına gerçekleşir.
3. Bir kimyasal elementin seri numarasının nicel olarak çekirdeğin yüküyle çakıştığı unutulmamalıdır. atom. Bu nedenle, çekirdeğin yükünü belirlemek için atom bu kimyasal elementin hangi sayının altında olduğunu görmeniz gerekiyor.
4. Örnek 1. Nükleer yükü belirleyin atom karbon (C). D.I. Mendeleev'in tablosuna odaklanarak karbon kimyasal elementini keşfetmeye başlıyoruz. Karbon 6 numaralı "daire"dedir. Sonuç olarak, çekirdekte bulunan 6 proton (doğru yüklü parçacıklar) nedeniyle +6 nükleer yüküne sahiptir. Atomun elektriksel olarak nötr olduğu düşünülürse, bu aynı zamanda 6 elektron olacağı anlamına gelir.
5. Örnek 2: Nükleer yükü belirleyin atom alüminyum (Al). Alüminyumun bir seri numarası vardır - No. 13. Sonuç olarak, çekirdeğin yükü atom alüminyum +13 (13 proton nedeniyle). Ayrıca 13 elektron olacak.
6. Örnek 3. Nükleer yükü belirleyin atom gümüş (Ag). Gümüşün bir seri numarası vardır - No. 47. Dolayısıyla, çekirdeğin yükü atom gümüş + 47 (47 proton nedeniyle). Ayrıca 47 elektron vardır.
Bir kimyasal elementin atomu aşağıdakilerden oluşur: çekirdekler ve elektronik kabuk. çekirdek Merkezi kısmı yaklaşık olarak her kütlesinin yoğunlaştığı bir atom. Elektron kabuğunun aksine, çekirdek doğru şarj .
İhtiyacın olacak
- Bir kimyasal elementin atom numarası, Moseley yasası
Talimat
1. Bir atomun çekirdeği 2 tür parçacıktan oluşur - protonlar ve nötronlar. Nötronlar elektriksel olarak nötr parçacıklardır, yani elektriksel olarak şarj sıfıra eşittir. Protonlar pozitif yüklü parçacıklardır ve elektriksel şarj+1'dir.
2. Böylece, şarj çekirdekler sayıya eşittir protonlar. Buna karşılık, çekirdekteki protonların sayısı, kimyasal elementin nükleer sayısına eşittir. Örneğin, hidrojenin çekirdek sayısı 1'dir, yani hidrojenin çekirdeği bir protondan oluşur ve şarj+1. Sodyumun nükleer sayısı 11'dir, şarj onun çekirdekler+11'e eşittir.
3. alfa bozunmasında çekirdekler nükleer sayısı bir alfa parçacığı yayarak ikiye düşürülür ( çekirdekler helyum atomu). Böylece alfa bozunmasına uğramış bir çekirdekteki proton sayısı da iki azalır.Beta bozunması 3'te gerçekleşebilir. farklı şekiller. Beta-eksi bozunma durumunda, nötron bir elektron ve bir antinötrino yayarak bir protona dönüşür. O zamanlar şarj çekirdekler beta artı bozunma durumunda, proton bir nötron, bir pozitron ve bir nötrinoya dönüşür, şarj çekirdekler bir azalır Elektronik yakalama durumunda şarj çekirdekler da birer birer azalır.
4. Şarj çekirdekler bir atomun karakteristik radyasyonunun spektral çizgilerinin frekansından belirlemek de mümkündür. Moseley yasasına göre: sqrt(v/R) = (Z-S)/n, burada v, karakteristik radyasyonun spektral frekansı, R, Rydberg sürekliliği, S, tarama sürekliliği, n, ana kuantum sayısıdır. Z = n*kare( v/r)+s.
İlgili videolar
Bir atom, kimyasal özelliklerini taşıyan bütün bir elementin en küçük parçacığıdır. Atomun hem varlığı hem de yapısı eski çağlardan beri tartışma ve anlayış konusu olmuştur. Atomların yapısının Berrak Sistemin yapısına benzer olduğu bulundu: merkezde, oldukça fazla yer kaplayan, ancak yaklaşık olarak tüm kütleye odaklanan çekirdek; "gezegenler" onun etrafında döner - negatif taşıyan elektronlar masraflar. Şarj nasıl tespit edilebilir? çekirdekler atom?
Talimat
1. Her atom elektriksel olarak nötrdür. Ancak, elektronların negatif taşıması gerçeğinden masraflar, zıt yüklerle dengelenmeleri gerekir. Ve orada. Pozitif masraflar atom çekirdeğinde bulunan proton adı verilen parçacıkları taşırlar. Proton elektrondan çok daha hantaldır: 1836 elektron ağırlığındadır!
2. En ilkel durum, Periyodik Tablonun ilk elementinin hidrojen atomudur. Tabloya baktığınızda, ilk sırada yer aldığını ve çekirdeğinin, istisnai bir elektronun etrafında döndüğü istisnai bir protondan oluştuğunu göreceksiniz. Bundan şu sonuç çıkıyor ki, ücret çekirdekler hidrojen atomu +1'dir.
3. Diğer elementlerin çekirdekleri sadece protonlardan değil, aynı zamanda sözde "nötronlardan" da oluşur. Adından da kolayca anlayabileceğiniz gibi, nötronlar herhangi bir yük taşımazlar - ne negatif ne de doğru. Bu nedenle, unutmayın: nükleere kaç tane nötron dahil edilirse edilsin çekirdekler, sadece kütlesini etkilerler, yükünü etkilemezler.
4. Sonuç olarak, pozitif yükün büyüklüğü çekirdekler bir atom yalnızca içerdiği proton sayısına bağlıdır. Ancak, daha yakından belirtildiği gibi, atomun elektriksel olarak nötr olduğu gerçeğinden hareketle, çekirdeği, etrafında dönen elektronlar kadar çok proton içermelidir. çekirdekler. Proton sayısı, elementin periyodik tablodaki seri numarası ile belirlenir.
5. Birkaç unsuru düşünün. Diyelim ki ünlü ve acilen ihtiyaç duyulan oksijen 8 numaradaki "hücre"dedir. Dolayısıyla çekirdeğinde 8 proton bulunur ve yükü çekirdekler+8 olacak Çelik, 26 numaralı bir “hücreyi” kaplar ve buna göre bir yükü vardır. çekirdekler+26. Ve düzgün bir metal - seri numarası 79 olan altın - tam olarak aynı yüke sahip olacak çekirdekler(79), + işaretli. Buna göre, bir oksijen atomu 8 elektron içerir, bir demir atomu 26 ve bir altın atomu 79'a sahiptir.
İlgili videolar
AT olağan koşullar atom elektriksel olarak nötrdür. Bu durumda, proton ve nötronlardan oluşan bir atomun çekirdeği pozitif yüklüdür ve elektronlar negatif bir yük taşır. Elektron fazlalığı veya eksikliği ile, bir atom bir iyona dönüşür.
Talimat
1. Her kimyasal elementin kendine özgü nükleer yükü vardır. Periyodik sistemdeki element sayısını belirleyen yüktür. Böylece, hidrojen çekirdeğinin yükü +1, helyum +2, lityum +3, berilyum +4 vb. Böylece, bir elementi elimizde tutarsak, atomunun çekirdeğinin yükü periyodik tablodan belirlenebilir.
2. Sıradan koşullar altında atomun elektriksel olarak nötr olması gerçeğinden yola çıkarak, elektronların sayısı atom çekirdeğinin yüküne karşılık gelir. Elektronların negatif yükü, çekirdeğin pozitif yükü ile dengelenir. Elektrostatik kuvvetler, kararlılığını sağlayan elektron bulutlarını atomun yakınında tutar.
3. Belirli koşulların etkisi altında, bir atomdan elektron almasına veya ona yenilerini eklemesine izin verilir. Bir atomdan bir elektron alırsanız, atom bir katyona, uygun şekilde yüklü bir iyona dönüşür. Fazla sayıda elektronla, bir atom bir anyon haline gelir - negatif yüklü bir iyon.
4. Kimyasal bileşikler doğada moleküler veya iyonik olabilir. Moleküller ayrıca elektriksel olarak nötrdür ve iyonlar belirli bir yük taşır. Bu nedenle, amonyak molekülü NH3 nötrdür, ancak amonyum iyonu NH4 + doğru şekilde yüklenmiştir. Amonyak molekülündeki atomlar arasındaki bağlar, değişim tipi tarafından oluşturulan kovalenttir. Dördüncü hidrojen atomu verici-alıcı mekanizmasına göre birleşir, bu da bir kovalent bağdır. Amonyak asit çözeltileri ile reaksiyona girdiğinde amonyum oluşur.
5. Anlaşılması gereken en önemli şey, bir elementin çekirdeğinin yükünün kimyasal reenkarnasyonlara bağlı olmadığıdır. Ne kadar elektron eklerseniz veya çıkarırsanız çıkarın, çekirdeğin yükü aynı kalır. Örneğin, bir O atomu, bir O-anyonu ve bir O+ katyonu, aynı nükleer yük +8 ile karakterize edilir. Bu durumda, bir atomun 8 elektronu, bir anyonu 9, bir katyonu - 7 vardır. Çekirdeğin kendisi yalnızca nükleer metamorfozlarla değiştirilebilir.
6. Özellikle sık görülen bir nükleer reaksiyon türü, doğal ortamda oluşabilen radyoaktif bozunmadır. Doğada böyle bir bozunmaya uğrayan elementlerin nükleer kütlesi köşeli parantez içine alınmıştır. Bu, kütle numarasının sabit olmadığı, zamanla değiştiği anlamına gelir.
Periyodik element tablosunda D.I. Mendeleev gümüşünün seri numarası 47 ve adı "Ag" (argentum). Bu metalin adı, "beyaz", "parlak" anlamına gelen Latince "argos" kelimesinden gelmiş olabilir.
Talimat
1. Gümüş, toplum tarafından MÖ 4. binyıl gibi erken bir tarihte biliniyordu. Eski Mısır'da buna "beyaz altın" bile deniyordu. Bu pahalı metal, doğada hem doğal formda hem de bileşikler, örneğin sülfürler formunda bulunur. Gümüş külçeler çok ağırdır ve genellikle altın, cıva, bakır, platin, antimon ve bizmut safsızlıkları içerir.
2. Gümüşün kimyasal özellikleri Gümüş, geçiş metalleri grubuna aittir ve metallerin tüm özelliklerine sahiptir. Bununla birlikte, gümüşün kimyasal aktivitesi düşüktür - metallerin elektrokimyasal voltaj serisinde, hidrojenin sağında, yaklaşık olarak en sonunda bulunur. Bileşiklerde, gümüş çoğunlukla +1'lik bir oksidasyon durumu sergiler.
3. Normal koşullar altında gümüş, oksijen, hidrojen, azot, karbon, silikon ile reaksiyona girmez, ancak kükürt ile etkileşime girerek gümüş sülfür oluşturur: 2Ag+S=Ag2S. Gümüş ısıtıldığında halojenlerle etkileşime girer: 2Ag+Cl2=2AgCl?.
4. Çözünür gümüş nitrat AgNO3, - (Cl-), (Br-), (I-): (Ag+)+(Hal-)=AgHal? çözeltisindeki halojenür iyonlarının iyi kalitede tayini için kullanılır. Örneğin, klor anyonları ile etkileşime girdiğinde gümüş, çözünmeyen beyaz bir çökelti AgCl? verir.
5. Gümüş eşyaların kademeli olarak kararmasının nedeni, gümüşün havada bulunan hidrojen sülfit ile reaksiyona girmesinden kaynaklanmaktadır. Sonuç olarak metal yüzeyde bir Ag2S filmi oluşur: 4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O.
6. Gümüş, bakır gibi, seyreltik hidroklorik ve sülfürik asitlerle etkileşime girmez, çünkü düşük aktiviteli bir metaldir ve onlardan hidrojeni çıkaramaz. Oksitleyici asitler, nitrik ve konsantre sülfürik asitler, gümüşü çözer: 2Ag + 2H2SO4 (kons.) = Ag2SO4 + SO2a + 2H2O; Ag+2HNO3(kons.)=AgNO3+NO2?+H2O; 3Ag + 4HNO3 (razb.) \u003d 3AgNO3 + NO? + 2H2O.
7. Bir gümüş nitrat çözeltisine alkali eklenirse, gümüş oksit Ag2O'nun koyu kestane rengi bir çökeltisi elde edilir: 2AgNO3+2NaOH=Ag2O?+2NaNO3+H2O.
8. Tek değerlikli bakır bileşikleri gibi, çözünmeyen AgCl ve Ag2O çökeltileri amonyak çözeltilerinde çözülerek kompleks bileşikler verir: AgCl + 2NH3 = Cl; Ag2O+4NH3+H2O=2OH. İkinci bağlantı genellikle organik Kimya"gümüş ayna" reaksiyonunda - aldehit grubuna iyi bir reaksiyon.
Karbon, periyodik tabloda sembolü C olan kimyasal elementlerden biridir, seri numarası 6, çekirdek kütlesi 12.0107 g/mol, atom yarıçapı 91 pm'dir. Karbon, adını önce elemente "karbon" adını veren ve daha sonra şimdiki haline dönüşen Rus kimyagerlere borçludur.
Talimat
1. Karbon, demircilerin metallerin eritilmesinde kullandığı eski zamanlardan beri endüstride kullanılmaktadır. Bir kimyasal elementin iki allotropik modifikasyonu yaygın olarak bilinmektedir - kuyumculuk ve endüstriyel sektörlerde kullanılan elmas ve keşfi için yakın zamanda ödüllendirildiği grafit. Nobel Ödülü. Antoine Lavoisier bile ilk becerileri sözde saf kömürle gerçekleştirdi, ardından bir grup bilim adamı - Guiton de Morvo, Lavoisier'in kendisi, Berthollet ve Fourcroix, "Kimyasal adlandırma yöntemi" kitabında becerilerini kısmen inceledi. özellikleri.
2. İlk kez, fosfor buharını sıcak tebeşir üzerinden geçiren ve karbonla birlikte kalsiyum fosfat alan İngiliz Tennant tarafından serbest karbon çıkarıldı. İngiliz personel Fransız Guiton de Morvo'nun becerilerine devam etti. Elması dikkatlice ısıttı, sonunda grafite ve daha sonra karbonik aside dönüştürdü.
3. Karbon oldukça çeşitlidir fiziksel özellikler kimyasal bağların oluşumu nedeniyle farklı tip. Bu kimyasal elementin stratosferin alt katmanlarında sürekli olarak oluştuğu ve sahip olduğu özelliklerin karbona 1950'lerden bu yana nükleer santrallerde ve nükleer hidrojen bombalarında yer sağladığı daha yakından bilinmektedir.
4. Fizikçiler, karbonun birkaç formunu veya yapısını ayırt eder: tetrik, trigonal ve diyagonal. Elmas, grafen, grafit, karbin, lonsdaleit, nanodiamond, fulleren, fullerit, karbon fiber, nanofiber ve nanotüpler gibi çeşitli kristal varyasyonları da vardır. Amorf karbonun ayrıca formları vardır: aktif ve odun kömürü, fosil kömürü veya antrasit, taşkömürü veya petrokok, camsı karbon, karbon karası, karbon karası ve karbon nanofilm. Fizikçiler aynı zamanda kolaster varyasyonlarını da paylaşırlar - astralenler, dikarbonlar ve karbon nanokonlar.
5. Karbon, aşırı sıcaklıkların yokluğunda oldukça inerttir ve üst eşik değerlerine ulaşıldığında, diğer kimyasal elementlerle birleşme olasılığı çok daha yüksektir ve en güçlü indirgeme özelliklerini gösterir.
6. Muhtemelen karbonun özellikle ünlü bir kullanımı, daha az kırılgan hale getirmek için kil ile karıştırıldığı kurşun kalem endüstrisindedir. Ayrıca ağır yüksek veya için bir yağlayıcı olarak kullanılır Düşük sıcaklık, a sıcaklık eritme, metalleri dökmek için karbondan güçlü potalar üretmeyi mümkün kılar. Grafit ayrıca çekici bir şekilde iletkendir elektrik elektronikte kullanımı için büyük umutlar veren.
İlgili videolar
Not!
D.I. Mendeleev'in tablosunda, kimyasal elementin tamamı için bir hücrede iki sayısal değer belirtilmiştir. Sıra ve akrabayı karıştırmayın nükleer kütle eleman
Bir atom, tüm kimyasal özelliklerini koruyan bir kimyasal elementin en küçük parçacığıdır. Bir atom, pozitif olan bir çekirdekten oluşur. elektrik şarjı ve negatif yüklü elektronlar. Herhangi bir kimyasal elementin çekirdeğinin yükü, Z'nin e ile ürününe eşittir; burada Z, bu elementin kimyasal elementlerin periyodik sistemindeki seri numarasıdır, e, temel elektrik yükünün değeridir.
Elektron- bu, temel elektrik yükü olarak alınan negatif elektrik yükü e=1.6·10 -19 coulomb olan bir maddenin en küçük parçacığıdır. Çekirdeğin etrafında dönen elektronlar K, L, M vb. elektron kabukları üzerinde bulunur. K çekirdeğe en yakın kabuktur. Bir atomun boyutu, elektron kabuğunun boyutu ile belirlenir. Bir atom elektron kaybedip pozitif iyon olabilir veya elektron kazanıp negatif iyon olabilir. Bir iyonun yükü, kaybedilen veya kazanılan elektronların sayısını belirler. Nötr bir atomu yüklü bir iyona dönüştürme işlemine iyonlaşma denir.
atom çekirdeği(atomun merkezi kısmı) temel nükleer parçacıklardan oluşur - protonlar ve nötronlar. Çekirdeğin yarıçapı, atomun yarıçapından yaklaşık yüz bin kat daha küçüktür. Atom çekirdeğinin yoğunluğu son derece yüksektir. protonlar- Bunlar, bir birim pozitif elektrik yüküne ve bir elektronun kütlesinden 1836 kat daha büyük bir kütleye sahip kararlı temel parçacıklardır. Proton, atomun kendisinin çekirdeğidir. ışık elemanı- hidrojen. Çekirdekteki proton sayısı Z'dir. Nötron bir protonun kütlesine çok yakın bir kütleye sahip nötr (elektrik yükü olmayan) bir temel parçacıktır. Çekirdeğin kütlesi, protonların ve nötronların kütlesinin toplamı olduğundan, bir atomun çekirdeğindeki nötronların sayısı A - Z'dir, burada A, belirli bir izotopun kütle numarasıdır (bkz.). Çekirdeği oluşturan proton ve nötrona nükleon denir. Çekirdekte, nükleonlar özel nükleer kuvvetlerle bağlanır.
Atom çekirdeği, nükleer reaksiyonlar sırasında salınan büyük bir enerji deposuna sahiptir. Nükleer reaksiyonlar, atom çekirdeği temel parçacıklarla veya diğer elementlerin çekirdekleriyle etkileşime girdiğinde meydana gelir. Nükleer reaksiyonlar sonucunda yeni çekirdekler oluşur. Örneğin, bir nötron bir protona dönüşebilir. Bu durumda çekirdekten bir beta parçacığı yani bir elektron fırlatılır.
Bir protonun çekirdeğindeki bir nötrona geçiş iki şekilde gerçekleştirilebilir: ya çekirdekten kütlesi olan bir parçacık yayılır, kütleye eşit elektron, ancak pozitif yüklü, pozitron (pozitron bozunması) olarak adlandırılır veya çekirdek, elektronlardan birini kendisine en yakın K-kabuğundan yakalar (K-yakalama).
Bazen oluşan çekirdeğin fazla enerjisi vardır (uyarılmış durumdadır) ve dönüşerek normal durum, formdaki fazla enerjiyi serbest bırakır Elektromanyetik radyasyonçok kısa dalga boyu ile. Nükleer reaksiyonlar sırasında açığa çıkan enerji pratik olarak çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır.
Bir atom (Yunanca atomos - bölünmez), kimyasal özelliklere sahip bir kimyasal elementin en küçük parçacığıdır. Her element belirli atom türlerinden oluşur. Bir atomun yapısı, pozitif elektrik yükü taşıyan çekirdeği ve elektronik kabuklarını oluşturan negatif yüklü elektronları (bkz.) içerir. Çekirdeğin elektrik yükünün değeri Z-e'ye eşittir, burada e temel elektrik yüküdür, büyüklük olarak elektronun yüküne eşittir (4.8 10 -10 e.-st. birim) ve Z atom numarasıdır kimyasal elementlerin periyodik sistemindeki bu elementin (bakınız .). İyonlaşmamış bir atom nötr olduğu için, içerdiği elektronların sayısı da Z'ye eşittir. Çekirdeğin bileşimi (bkz. Atom çekirdeği), kütlesinden yaklaşık 1840 kat daha büyük bir kütleye sahip temel parçacıklar olan nükleonları içerir. elektron (9,1 10 - 28 g'a eşittir), protonlar (bkz.), pozitif yüklü ve yüksüz nötronlar (bkz.). Çekirdekteki nükleon sayısına kütle numarası denir ve A harfi ile gösterilir. Çekirdekteki Z'ye eşit olan proton sayısı, atoma giren elektronların sayısını, elektron kabuklarının yapısını ve kimyasalı belirler. atomun özellikleri. Çekirdekteki nötronların sayısı A'dan Z'ye kadardır. İzotoplar, aynı elementin atomları kütle numarası A bakımından birbirinden farklı olan ancak aynı Z'ye sahip olan çeşitleri olarak adlandırılır. Böylece, bir elementin farklı izotoplarının atomlarının çekirdeklerinde, farklı sayıda nötron vardır. aynı sayıda proton İzotopları belirlerken, element sembolünün üstüne kütle numarası A, altına ve atom numarası yazılır; örneğin, oksijen izotopları şu şekilde gösterilir: 
Bir atomun boyutları, elektron kabuklarının boyutları tarafından belirlenir ve tüm Z için yaklaşık 10-8 cm'dir.Atomun tüm elektronlarının kütlesi, çekirdeğin kütlesinden birkaç bin kat daha az olduğundan, kütlesi atom kütle numarası ile orantılıdır. bağıl kütle belirli bir izotopun bir atomu, 12 birim olarak alınan C12 karbon izotopunun bir atomunun kütlesine göre belirlenir ve izotopik kütle olarak adlandırılır. Karşılık gelen izotopun kütle numarasına yakın olduğu ortaya çıktı. Bir kimyasal elementin atomunun bağıl ağırlığı, izotopik ağırlığın ortalama değeridir (belirli bir elementin izotoplarının göreli bolluğu hesaba katılarak) ve atom ağırlığı (kütle) olarak adlandırılır.
Bir atom mikroskobik bir sistemdir ve yapısı ve özellikleri ancak esas olarak 20. yüzyılın 20'li yıllarında oluşturulan ve olayları atomik ölçekte tanımlamayı amaçlayan kuantum teorisinin yardımıyla açıklanabilir. Deneyler, mikroparçacıkların -elektronlar, protonlar, atomlar, vb.- tanecikli olanlara ek olarak, dalga özellikleri kırınım ve girişim olarak kendini gösterir. Kuantum teorisinde, mikro nesnelerin durumunu tanımlamak için bir dalga fonksiyonu (Ψ-fonksiyonu) ile karakterize edilen belirli bir dalga alanı kullanılır. Bu işlev, bir mikro nesnenin olası durumlarının olasılıklarını belirler, yani özelliklerinden birinin veya diğerinin tezahürü için potansiyel olasılıkları karakterize eder. Ψ fonksiyonunun uzay ve zamanda değişim yasası (Schrödinger denklemi), bu fonksiyonu bulmayı mümkün kılar, kuantum teorisinde Newton'un klasik mekanikteki hareket kanunları ile aynı rolü oynar. Birçok durumda Schrödinger denkleminin çözümü ayrık yol açar olası durumlar sistemler. Örneğin, bir atom söz konusu olduğunda, elektronlar için farklı (kuantize edilmiş) enerji değerlerine karşılık gelen bir dizi dalga fonksiyonu elde edilir. Kuantum teorisi yöntemleriyle hesaplanan atomun enerji seviyeleri sistemi, spektroskopide mükemmel bir onay aldı. Bir atomun en düşük enerji düzeyine (Eo) karşılık gelen taban durumundan uyarılmış durumların (Ei) herhangi birine geçişi, enerjinin (Ei - E0) belirli bir kısmı emildiğinde gerçekleşir. Uyarılmış bir atom, genellikle bir foton emisyonu ile daha az uyarılmış veya temel duruma geçer. Bu durumda foton enerjisi hv, bir atomun iki durumdaki enerjileri arasındaki farka eşittir: hv= E i - E k burada h Planck sabitidir (6.62·10 -27 erg·sn), v frekanstır ışığın.
Atomik spektrumlara ek olarak, kuantum teorisi atomların diğer özelliklerini açıklamayı mümkün kılmıştır. Özellikle değerlik, kimyasal bağın doğası ve moleküllerin yapısı açıklanmış ve elementlerin periyodik sistemi teorisi oluşturulmuştur.