معلومات أساسية عن بنية الذرة: الخصائص والميزات والصيغة

الذرة هي أصغر جزيء كيميائيمادة قادرة على الحفاظ على خصائصها. كلمة "ذرة" تأتي من اليونانية "atomos" القديمة ، والتي تعني "غير قابلة للتجزئة". اعتمادا على عدد الجسيمات الموجودة في الذرة ، يمكن تحديد العنصر الكيميائي.

باختصار حول بنية الذرة

كيف يمكنني سرد ​​المعلومات الرئيسية لفترة وجيزةهيكل الذرة؟ الذرة هي جسيم ذو نواة واحدة مشحونة إيجابيا. حول هذه النواة توجد سحابة من الإلكترونات سالبة الشحنة. كل ذرة في حالتها الطبيعية محايدة. يمكن تحديد حجم هذا الجسيم بالكامل بحجم سحابة الإلكترونات المحيطة بالنواة.

النواة نفسها ، بدورها ، تتكون أيضا من أكثرجزيئات صغيرة - البروتونات والنيوترونات. البروتونات مشحونة بشكل إيجابي. النيوترونات لا تحمل أي شحنة. ومع ذلك ، فإن البروتونات ، جنبا إلى جنب مع النيوترونات ، تتحد في فئة واحدة وتسمى nucleons. إذا كانت المعلومات الأساسية عن بنية الذرة مطلوبة لفترة وجيزة ، فيمكن أن تقتصر هذه المعلومات على البيانات المدرجة.

المعلومات الأولى عن الذرة

عن نفسه ، يمكن أن تتكون هذه المسألة من صغيرةالجسيمات ، ويشتبه الإغريق أيضا. كانوا يعتقدون أن كل شيء موجود يتكون من الذرات. ومع ذلك ، فإن مثل هذه النظرة كانت فلسفية بحتة ولا يمكن تفسيرها علميا.

تم الحصول على المعلومات الأساسية الأولى عن هيكل الذرةالعالم الإنجليزي جون دالتون. لقد كان هذا الباحث هو الذي استطاع أن يكتشف أن عنصرين كيميائيتين يمكن أن يدخلا في نسب مختلفة ، وكل تركيبة من هذا القبيل ستكون مادة جديدة. على سبيل المثال ، ثمانية أجزاء من عنصر الأكسجين تولد ثاني أكسيد الكربون. أربعة أجزاء من الأكسجين هي أول أكسيد الكربون.

في عام 1803 ، اكتشف دالتون ما يسمى القانونعلاقات متعددة في الكيمياء. بمساعدة قياسات غير مباشرة (حيث أنه لا يمكن اعتبار أي ذرة تحت المجهرات آنذاك) ، استنتج دالتون عن الوزن النسبي للذرات..

بحث من قبل روثرفورد

وبعد مرور قرن تقريبًا ، تم تأكيد المعلومات الأساسية حول بنية الذرات من قبل كيميائي آخر في اللغة الإنجليزية ، وهو إرنست روثرفورد. اقترح العالم نموذجًا للقشرة الإلكترونية لأصغر الجسيمات.

في ذلك الوقت دعا من قبل رذرفورد "الكواكبكان نموذج الذرة "من أهم الخطوات التي يمكن أن تقوم بها الكيمياء. أظهرت المعلومات الأساسية عن بنية الذرة أنها تشبه النظام الشمسي: حيث تدور إلكترونات الجسيمات حول النواة في مدارات محددة بدقة ، تمامًا كما تفعل الكواكب.

الصدف الإلكتروني للذرات وصيغ ذرات العناصر الكيميائية

يحتوي غلاف الإلكترون لكل من الذراتبالضبط عدد الإلكترونات الموجودة في قلب البروتون. هذا هو السبب في أن الذرة محايدة. في عام 1913 ، تلقى عالم آخر معلومات أساسية عن بنية الذرة. كانت صيغة نيلز بور مشابهة لتلك التي حصلت عليها روثرفورد. ووفقًا لتصوره ، تدور الإلكترونات أيضًا حول نواة موجودة في المركز. نظرية بور راترفورد المكرر ، قدم الوئام في الحقائق.

وقد تم بالفعل صياغة صيغ لبعض المواد الكيميائية. على سبيل المثال ، يرمز تخطيط بنية ذرة النيتروجين إلى 1s²2S²2P³يتم التعبير عن بنية ذرة الصوديوم بواسطة الصيغة 1s²2S²2P⁶3S¹. من خلال هذه الصيغ ، يمكنك معرفة عدد الإلكترونات التي تتحرك على طول كل من مدارات مادة كيميائية.

نموذج شرودنغر

ومع ذلك ، هذا النموذج الذري هو أيضا بالية. أصبحت المعلومات الأساسية عن بنية الذرة ، المعروفة بالعلوم اليوم ، متاحة إلى حد كبير بسبب البحث الذي أجراه الفيزيائي النمساوي E. Schrödinger.

اقترح نموذج جديد لهيكله - موجة. وبحلول هذا الوقت ، أثبت العلماء بالفعل أن الإلكترون لا يتمتع فقط بطبيعة الجسيم ، بل يمتلك خصائص الموجة.

ومع ذلك ، فإن نماذج Schrödinger و Rutherford تحتوي أيضاً على أحكام عامة. نظرياتهم متشابهة في وجود الإلكترونات عند مستويات معينة.

تسمى هذه المستويات أيضًا طبقات الإلكترون. باستخدام رقم المستوى ، يمكن وصف طاقة الإلكترون. كلما زادت الطبقة ، زادت الطاقة المتوفرة لديها. يتم حساب جميع المستويات من أسفل إلى أعلى ، لذا فإن رقم المستوى يتوافق مع طاقته. كل طبقة في طبقة الإلكترون للذرة لها طبقاتها العليا. في هذه الحالة ، يمكن أن يحتوي المستوى الأول على مستوى واحد ، والثاني - الثاني ، والثالث - الثالث ، وهكذا دواليك (انظر الصيغ الإلكترونية المذكورة أعلاه للنيتروجين والصوديوم).

حتى الجسيمات الأصغر

في هذه اللحظة ، بالطبع ، أكثر من ذلكجزيئات صغيرة ، بدلا من الإلكترون ، والبروتون والنيوترون. من المعروف أن البروتون يتكون من الكواركات. هناك جسيمات أصغر من الكون - على سبيل المثال ، نيوترينو ، والتي بحجم أصغر مئة مرة من الكوارك ومليار مرة أصغر من البروتون.

النيوترونات هي عبارة عن جسيم صغير بحيث يكون 10 أضعاف أصغر من نظيره tyrannosaurus. التيرانوصور نفسه أصغر من الكون المرئي بأكمله.

معلومات أساسية عن بنية الذرة: النشاط الإشعاعي

لقد كان معروفًا دائمًا أنه لا يوجد تفاعل كيميائي يمكنه تحويل عنصر إلى آخر. ولكن في عملية الإشعاع الإشعاعي ، يحدث هذا تلقائيًا.

النشاط الإشعاعي هو قدرة النوى الذريةتتحول إلى نوى أخرى - أكثر استقرارا. عندما يحصل الناس على معلومات أساسية عن بنية الذرات ، يمكن أن تكون النظائر إلى حد ما بمثابة تجسيد لأحلام الكيميائيين في العصور الوسطى.

خلال تسوس النظائر المنبعثةإشعاع مشع. لأول مرة تم اكتشاف هذه الظاهرة من قبل Becquerel. والشكل الرئيسي للإشعاع الإشعاعي هو تسوس ألفا. مع ذلك ، يتم تحرير جسيم ألفا. أيضا ، هناك تسوس بيتا ، الذي ينبعث منه جسيم بيتا من نواة الذرة ، على التوالي.

النظائر الطبيعية والاصطناعية

حاليا ، حوالي 40 الطبيعيةالنظائر. يقع معظمها في ثلاث فئات: اليورانيوم - الراديوم والثوريوم والأكتينيوم. يمكن العثور على جميع هذه النظائر في الطبيعة - في الصخور والتربة والهواء. لكن بصرف النظر عنهم ، هناك أيضا حوالي ألف نظائر تستنتج بشكل مصطنع يتم الحصول عليها في المفاعلات النووية. تستخدم العديد من نظائرها في الطب ، خاصة في التشخيص.

النسب داخل الذرة

إذا تخيلنا ذرة ذات أبعادهاسوف تكون قابلة للمقارنة مع حجم الاستاد الرياضي الدولي ، ثم يمكنك الحصول على بصريا النسب التالية. ستكون إلكترونات الذرة في مثل هذا "الاستاد" موجودة في أعلى المدرجات. سيكون كل واحد منهم أصغر من رأس الدبوس. ثم سوف يقع المركز في وسط هذا المجال ، وحجمه لن يزيد عن حجم البازلاء.

أحيانا يسأل الناس سؤالا ، كيف في الواقعيشبه الذرة. في الواقع ، إنه حرفياً لا يبدو بأي حال من الأحوال - ليس السبب في استخدام مجاهر جيدة بشكل غير جيد في العلوم. أبعاد الذرة موجودة في تلك المناطق التي لا يوجد فيها مفهوم "الرؤية" ببساطة.

تحتوي الذرات على أبعاد صغيرة جدًا. لكن ما مدى حجم هذه الأبعاد؟ والحقيقة هي أن أصغر حبة من العين البشرية بالكاد يمكن تمييزها تحتوي على حوالي ذرات كوينتيليون.

إذا تخيلنا ذرة بهذا الحجم ،التي يمكن أن تتناسب مع اليد البشرية ، ثم بجانبها ستكون فيروسات طولها 300 متر. يبلغ طول البكتريا 3 كيلومترات ، وسماكة شعرة الإنسان تساوي 150 كم. في وضعية الكذب ، يمكنه تجاوز حدود الغلاف الجوي للأرض. وإذا كانت هذه النسب حقيقية ، فإن شعرة الإنسان يمكن أن تصل إلى القمر في الطول. هذه ذرة غير مريحة ومثيرة للاهتمام ، وهي الدراسة التي يواصل العلماء دراستها حتى يومنا هذا.</ span </ p>