የአተም መዋቅር እቅድ፡ ኒውክሊየስ፣ ኤሌክትሮን ሼል። ምሳሌዎች

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

አተም እንዴት እንደሚገነባ እንመልከት። ስለ ሞዴሎች ብቻ እንደምንነጋገር አስታውስ. በተግባር, አቶሞች በጣም ውስብስብ መዋቅር ናቸው. ግን ለዘመናዊ እድገቶች ምስጋና ይግባውና የኬሚካላዊ ንጥረ ነገሮችን ባህሪያት (ምንም እንኳን ሁሉም ባይሆንም) ማብራራት እና በተሳካ ሁኔታ መተንበይ እንችላለን. ስለዚህ የአቶም መዋቅር ምንድነው? ከምን ነው የተሰራው?

የፕላኔቷ ሞዴል የአተም

ለመጀመሪያ ጊዜ የቀረበው በዴንማርካዊው የፊዚክስ ሊቅ N. Bohr በ1913 ነው። ይህ በሳይንሳዊ እውነታዎች ላይ የተመሰረተው የአቶም አወቃቀር የመጀመሪያው ንድፈ ሐሳብ ነው. በተጨማሪም ለዘመናዊ ቲማቲክ ቃላት መሠረት ጥላለች. በውስጡም የኤሌክትሮን ቅንጣቶች በፀሐይ ዙሪያ ካሉ ፕላኔቶች ጋር ተመሳሳይ በሆነ መንገድ በአቶም ዙሪያ የሚሽከረከሩ እንቅስቃሴዎችን ይፈጥራሉ። ቦህር እነሱ ሊኖሩ የሚችሉት ከኒውክሊየስ በጥብቅ በተገለጸው ርቀት ላይ በሚገኙ ምህዋሮች ውስጥ ብቻ እንደሆነ ጠቁሟል። ለምን በትክክል, የሳይንስ ቦታ ሳይንቲስት ሊገልጽ አልቻለም, ነገር ግን እንዲህ ዓይነቱ ሞዴል በብዙ ሙከራዎች ተረጋግጧል. ኢንቲጀር ቁጥሮች ምህዋሮችን ለመሰየም ጥቅም ላይ ውለው ነበር፣ ከኒውክሊየስ በጣም ቅርብ በሆነ ቁጥር ከተጠቀሰው አሃድ ጀምሮ። እነዚህ ሁሉ ምህዋሮች ደረጃዎች ተብለውም ይጠራሉ. የሃይድሮጅን አቶም አንድ ኤሌክትሮን የሚሽከረከርበት አንድ ደረጃ ብቻ ነው ያለው።ግን ውስብስብ አተሞች የበለጠ ደረጃዎች አላቸው. በሃይል አቅም ቅርበት ያላቸውን ኤሌክትሮኖችን አንድ በሚያደርጋቸው ክፍሎች ተከፋፍለዋል። ስለዚህ, ሁለተኛው አስቀድሞ ሁለት ንዑስ ክፍሎች አሉት - 2s እና 2p. ሶስተኛው ቀድሞውኑ ሶስት - 3s, 3p እና 3d አሉት. ወዘተ. በመጀመሪያ ፣ ወደ ኒውክሊየስ ቅርብ የሆኑት ንዑሳን ክፍሎች “በሕዝብ የተሞሉ” ናቸው ፣ እና ከዚያ ርቀው ያሉት። እያንዳንዳቸው የተወሰኑ ኤሌክትሮኖችን ብቻ ይይዛሉ. ግን ይህ መጨረሻ አይደለም. እያንዳንዱ ንዑስ ክፍል ወደ ምህዋር ይከፈላል. ከተራ ህይወት ጋር እናነፃፅር። የአቶም ኤሌክትሮን ደመና ከከተማ ጋር ሊወዳደር ይችላል። ደረጃዎች ጎዳናዎች ናቸው። ንዑስ ደረጃ - የግል ቤት ወይም አፓርታማ. ኦርቢታል ክፍል ነው። እያንዳንዳቸው አንድ ወይም ሁለት ኤሌክትሮኖች "ይኖራሉ". ሁሉም የተወሰኑ አድራሻዎች አሏቸው። ይህ የአተም አወቃቀር የመጀመሪያ ንድፍ ነበር። እና በመጨረሻም ስለ ኤሌክትሮኖች አድራሻዎች: በቁጥር ስብስቦች ይወሰናሉ, እነሱም "ኳንተም" ይባላሉ.

የአተም ሞገድ ሞዴል

ነገር ግን ከጊዜ በኋላ የፕላኔቶች ሞዴል ተሻሽሏል። ስለ አቶም አወቃቀር ሁለተኛ ንድፈ ሐሳብ ቀርቧል. የበለጠ ፍፁም ነው እና የተግባር ሙከራዎችን ውጤት ለማስረዳት ያስችላል. በ E. Schrödinger የቀረበው የአቶም ሞገድ ሞዴል የመጀመሪያውን ተተካ. ከዚያም አንድ ኤሌክትሮን እራሱን እንደ ቅንጣት ብቻ ሳይሆን እንደ ሞገድ እራሱን ማሳየት እንደሚችል አስቀድሞ ተረጋግጧል. Schrödinger ምን አደረገ? ባለ ሶስት አቅጣጫዊ ቦታ ላይ የሞገድ እንቅስቃሴን የሚገልጽ ቀመር ተተግብሯል። ስለዚህ, አንድ ሰው በአተም ውስጥ ያለውን የኤሌክትሮን አቅጣጫ ሳይሆን በተወሰነ ቦታ ላይ የመገኘቱን እድል ማግኘት አይችልም. ሁለቱም ንድፈ ሐሳቦች አንድ ሆነዋል የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች በ ላይ ይገኛሉየተወሰኑ ደረጃዎች, ጥቃቅን እና ምህዋሮች. የሞዴሎቹ ተመሳሳይነት የሚያበቃው እዚህ ላይ ነው። አንድ ምሳሌ እሰጣለሁ - በሞገድ ፅንሰ-ሀሳብ ፣ ምህዋር ማለት 95% ዕድል ያለው ኤሌክትሮን ማግኘት የሚቻልበት ክልል ነው ። የተቀረው ቦታ 5% ይሸፍናል ነገር ግን በስተመጨረሻ የአተሞች መዋቅራዊ ባህሪያት የቃላት አገባብ በአጠቃላይ ጥቅም ላይ ቢውልም የሞገድ ሞዴል በመጠቀም ተገለጠ.

በዚህ ጉዳይ ላይ የመሆን እድል ጽንሰ-ሐሳብ

ይህ ቃል ለምን ጥቅም ላይ ዋለ? ሃይዘንበርግ እርግጠኛ ያለመሆን መርህን በ1927 ቀርጿል፣ እሱም አሁን የጥቃቅን ቅንጣቶች እንቅስቃሴን ለመግለጽ ያገለግላል። ከተራ ሥጋዊ አካላት በመሠረታዊ ልዩነት ላይ የተመሰረተ ነው. ምንድን ነው? ክላሲካል ሜካኒኮች አንድ ሰው ምንም ሳይነካቸው ክስተቶችን ማየት ይችላል ብለው ገምተው ነበር (የሰለስቲያል አካላት ምልከታ)። በተቀበለው መረጃ መሰረት, እቃው በተወሰነ ጊዜ ውስጥ የት እንደሚገኝ ማስላት ይቻላል. ነገር ግን በጥቃቅን ነገሮች ውስጥ, ነገሮች የግድ የተለያዩ ናቸው. ስለዚህ, ለምሳሌ, ኤሌክትሮንን ሳይነካው ለመመልከት አሁን የማይቻልበት ምክንያት የመሳሪያው እና የንጥሉ ሃይሎች የማይነፃፀሩ በመሆናቸው ነው. ይህ የአንደኛ ደረጃ ቅንጣት ፣ ሁኔታ ፣ አቅጣጫ ፣ የእንቅስቃሴ ፍጥነት እና ሌሎች መመዘኛዎች መገኛ ቦታው ወደ መቀየሩ እውነታ ይመራል። እና ስለ ትክክለኛዎቹ ባህሪያት ማውራት ምንም ትርጉም የለውም. እርግጠኛ ያለመሆን መርህ ራሱ በኒውክሊየስ ዙሪያ ያለውን የኤሌክትሮን ትክክለኛ አቅጣጫ ለማስላት እንደማይቻል ይነግረናል። በተወሰነ ቦታ ላይ ቅንጣትን የማግኘት እድል ብቻ ነው መግለጽ የሚችሉትክፍተት. ይህ የኬሚካል ንጥረ ነገሮች አተሞች አወቃቀር ልዩነት ነው። ነገር ግን ይህ በተግባራዊ ሙከራዎች ውስጥ በሳይንቲስቶች ብቻ ግምት ውስጥ መግባት አለበት።

የአተም ቅንብር

ነገር ግን በአጠቃላይ ርዕሰ ጉዳዩ ላይ እናተኩር። ስለዚህ, በደንብ ከተገመተው የኤሌክትሮን ሼል በተጨማሪ, የአቶም ሁለተኛው አካል ኒውክሊየስ ነው. በአዎንታዊ መልኩ የተሞሉ ፕሮቶኖች እና ገለልተኛ ኒውትሮኖችን ያካትታል. ሁላችንም ወቅታዊውን ሰንጠረዥ እናውቃለን። የእያንዳንዱ ንጥረ ነገር ብዛት ካለው የፕሮቶኖች ብዛት ጋር ይዛመዳል። የኒውትሮን ብዛት በአተም ብዛት እና በፕሮቶኖች ብዛት መካከል ካለው ልዩነት ጋር እኩል ነው። ከዚህ ደንብ ልዩነቶች ሊኖሩ ይችላሉ. ከዚያም የኤለመንቱ isootope አለ ይላሉ። የአቶም መዋቅር በኤሌክትሮን ሼል "የተከበበ" ነው. የኤሌክትሮኖች ብዛት ብዙውን ጊዜ ከፕሮቶኖች ብዛት ጋር እኩል ነው። የኋለኛው ክብደት ከቀዳሚው 1840 እጥፍ ይበልጣል እና በግምት ከኒውትሮን ክብደት ጋር እኩል ነው። የኒውክሊየስ ራዲየስ የአንድ አቶም ዲያሜትር 1/200,000 ያህል ነው። እሱ ራሱ ክብ ቅርጽ አለው. ይህ በአጠቃላይ የኬሚካል ንጥረ ነገሮች አተሞች መዋቅር ነው. ምንም እንኳን የጅምላ እና የንብረቶቹ ልዩነት ቢኖርም ፣ ተመሳሳይ ይመስላሉ።

ኦርቢቶች

የአቶም መዋቅር እቅድ ምን እንደሆነ ሲናገር አንድ ሰው ስለእነሱ ዝም ማለት አይችልም። ስለዚህ፣ እነዚህ ዓይነቶች አሉ፡

1. ሴ። ሉላዊ ናቸው።
2. ገጽ ትልቅ መጠን ያለው ስምንት ወይም ስፒልሎች ይመስላሉ።
3. d እና ረ. በመደበኛ ቋንቋ ለመግለፅ አስቸጋሪ የሆነ ውስብስብ ቅርጽ አላቸው።

የእያንዳንዱ አይነት ኤሌክትሮን በግዛቱ ውስጥ 95% የመሆን እድሉ ሊገኝ ይችላልተጓዳኝ ምህዋር. የቀረበው መረጃ ከአካላዊ ተጨባጭ ሁኔታ ይልቅ ረቂቅ የሂሳብ ሞዴል ስለሆነ በእርጋታ መወሰድ አለበት። ነገር ግን ከዚህ ሁሉ ጋር የአተሞች እና ሞለኪውሎች ኬሚካላዊ ባህሪያትን በተመለከተ ጥሩ የመተንበይ ኃይል አለው. ከኒውክሊየስ በጣም ርቆ የሚገኘው ደረጃው ነው, ብዙ ኤሌክትሮኖች በእሱ ላይ ሊቀመጡ ይችላሉ. ስለዚህ፣ የምሕዋር ብዛት ልዩ ቀመር በመጠቀም ማስላት ይቻላል፡ x²። እዚህ x ከደረጃዎች ብዛት ጋር እኩል ነው። እና እስከ ሁለት ኤሌክትሮኖች ምህዋር ላይ ሊቀመጡ ስለሚችሉ፣ ለቁጥር ፍለጋቸው የመጨረሻው ቀመር ይህን ይመስላል፡- 2x²።

ኦርቢቶች፡ ቴክኒካል ውሂብ

ስለ ፍሎራይን አቶም አወቃቀር ከተነጋገርን ሶስት ምህዋር ይኖረዋል። ሁሉም ይሞላሉ. በተመሳሳዩ ንዑስ ክፍል ውስጥ ያሉ የምሕዋር ኃይል ተመሳሳይ ነው። እነሱን ለመሰየም፣ የንብርብሩን ቁጥር ያክሉ፡ 2s፣ 4p፣ 6d ስለ ፍሎራይን አቶም መዋቅር ወደ ውይይቱ እንመለሳለን. ሁለት s- እና አንድ p-sublevel ይኖረዋል። ዘጠኝ ፕሮቶን እና ተመሳሳይ ኤሌክትሮኖች አሉት. የመጀመሪያው አንድ s-ደረጃ. እነዚህ ሁለት ኤሌክትሮኖች ናቸው. ከዚያም ሁለተኛው s-ደረጃ. ሁለት ተጨማሪ ኤሌክትሮኖች. እና 5 የ p-ደረጃውን ይሞላል. የእሱ መዋቅር ይኸውና. የሚከተለውን ንዑስ ርዕስ ካነበቡ በኋላ, አስፈላጊዎቹን ድርጊቶች እራስዎ ማድረግ እና እራስዎን ማየት ይችላሉ. ስለ halogens አካላዊ ባህሪያት ከተነጋገርን, ፍሎራይን የሚያጠቃልሉት, እነሱ ምንም እንኳን በአንድ ቡድን ውስጥ ቢሆኑም, በባህሪያቸው ሙሉ በሙሉ እንደሚለያዩ ልብ ሊባል ይገባል. ስለዚህ የመፍላት ነጥባቸው ከ -188 እስከ 309 ይደርሳልዲግሪ ሴልሺየስ. ታዲያ ለምን ይዋሃዳሉ? ሁሉም ለኬሚካላዊ ባህሪያት ምስጋና ይግባው. ሁሉም halogens እና በከፍተኛ ደረጃ ፍሎራይን ከፍተኛው የኦክሳይድ ኃይል አላቸው። እነሱ በብረታ ብረት ምላሽ ይሰጣሉ እና በክፍል ሙቀት ውስጥ ያለ ምንም ችግር በድንገት ማቀጣጠል ይችላሉ።

ምህዋሮች እንዴት ይሞላሉ?

በየትኞቹ ህጎች እና መርሆዎች ኤሌክትሮኖች ይደረደራሉ? ለተሻለ ግንዛቤ ቀለል ባለ መልኩ ከሦስቱ ዋና ዋናዎቹ ጋር እራስዎን እንዲያውቁ እንመክርዎታለን፡

1. የአነስተኛ ጉልበት መርህ። ኤሌክትሮኖች ጉልበትን ለመጨመር በቅደም ተከተል ኦርቢታሎችን ይሞላሉ።
2. የጳውሎስ መርህ። አንድ ምህዋር ከሁለት በላይ ኤሌክትሮኖችን ሊይዝ አይችልም።
3. የመቶ ደንብ። በአንድ ንዑስ ክፍል ውስጥ ኤሌክትሮኖች መጀመሪያ ነፃ ምህዋሮችን ይሞላሉ እና ከዚያ ብቻ ጥንድ ይመሰርታሉ።

የሜንዴሌቭ ወቅታዊ ስርዓት በመሙላት ላይ ይረዳል, እና በዚህ ጉዳይ ላይ የአቶም መዋቅር በምስሉ ላይ የበለጠ ለመረዳት ያስችላል. ስለዚህ ከኤለመንቶች ዑደቶች ግንባታ ጋር በተግባራዊ ሥራ በእጃቸው እንዲቆይ ማድረግ ያስፈልጋል።

ምሳሌ

በጽሁፉ ላይ የተነገረውን ሁሉ ለማጠቃለል የአንድ አቶም ኤሌክትሮኖች በደረጃቸው፣ በንዑስ ክፍሎቻቸው እና በምህዋራቸው ላይ (ማለትም የደረጃ ውቅር ምንድ ነው) ላይ እንዴት እንደሚከፋፈሉ የሚያሳይ ናሙና መስራት ይችላሉ። እንደ ቀመር፣ የኢነርጂ ዲያግራም ወይም እንደ ንብርብር ዲያግራም ይታያል። እዚህ በጣም ጥሩ ምሳሌዎች አሉ, በቅርብ ምርመራ, የአቶምን መዋቅር ለመረዳት ይረዳሉ. ስለዚህ, የመጀመሪያው ደረጃ በመጀመሪያ ይሞላል. አለውአንድ ምህዋር ብቻ ያለባት አንድ sublevel ብቻ። ሁሉም ደረጃዎች በቅደም ተከተል ተሞልተዋል, ከትንሽ ጀምሮ. በመጀመሪያ፣ በአንድ ንዑስ ክፍል ውስጥ፣ አንድ ኤሌክትሮን በእያንዳንዱ ምህዋር ውስጥ ይቀመጣል። ከዚያም ጥንዶች ይፈጠራሉ. እና ነፃዎች ካሉ, ወደ ሌላ የመሙያ ርዕሰ ጉዳይ ይቀየራል. እና አሁን የናይትሮጅን ወይም የፍሎራይን አቶም (ቀደም ሲል ይታሰብ የነበረው) አወቃቀር ምን እንደሆነ በተናጥል ማወቅ ይችላሉ። መጀመሪያ ላይ ትንሽ አስቸጋሪ ሊሆን ይችላል, ነገር ግን ስዕሎቹን በማየት ማሰስ ይችላሉ. ግልፅ ለማድረግ የናይትሮጅን አቶም አወቃቀሩን እንመልከት። 7 ፕሮቶኖች አሉት (አስኳል ከሚሆኑት ከኒውትሮን ጋር) እና ተመሳሳይ የኤሌክትሮኖች ብዛት (የኤሌክትሮን ዛጎልን ይፈጥራሉ)። የመጀመሪያው s-ደረጃ በመጀመሪያ ይሞላል. 2 ኤሌክትሮኖች አሉት. ከዚያም ሁለተኛው s-ደረጃ ይመጣል. በተጨማሪም 2 ኤሌክትሮኖች አሉት. እና የተቀሩት ሦስቱ በ p-level ላይ ተቀምጠዋል፣ እያንዳንዳቸው አንድ ምህዋርን ይይዛሉ።

ማጠቃለያ

እንደምታየው የአቱም አወቃቀሩ ያን ያህል አስቸጋሪ ርዕስ አይደለም (በእርግጥ ከትምህርት ቤት ኬሚስትሪ ኮርስ አንፃር ከቀረበው)። እና ይህን ርዕስ ለመረዳት አስቸጋሪ አይደለም. በመጨረሻ ፣ ስለ አንዳንድ ባህሪዎች ላሳውቅዎ እፈልጋለሁ። ለምሳሌ ስለ ኦክሲጅን አቶም አወቃቀሩ ስንናገር ስምንት ፕሮቶኖች እና 8-10 ኒውትሮኖች እንዳሉት እናውቃለን። እና በተፈጥሮ ውስጥ ያለው ነገር ሁሉ ወደ ሚዛናዊነት ስለሚሄድ ሁለት የኦክስጂን አተሞች አንድ ሞለኪውል ይፈጥራሉ፣ እዚያም ሁለት ያልተጣመሩ ኤሌክትሮኖች የኮቫለንት ቦንድ ይፈጥራሉ። በተመሳሳይ ሌላ የተረጋጋ የኦክስጅን ሞለኪውል ተፈጠረ - ኦዞን (O₃)። የኦክስጅን አቶም አወቃቀሩን በማወቅ የኦክሳይድ ምላሾችን በትክክል ማዘጋጀት ይቻላልበምድር ላይ በጣም የተለመደው ንጥረ ነገርን ያካትታል።