Съвременният модел на структурата на атома - Студопедия

В основата на съвременната теория за структурата на атома е работата на J. Thomson (който открива електрона през 1897 г. и през 1904 г. предлага модел на структурата на атома, според който атомът е заредена сфера с разпръснати електрони (модел „торта със стафиди“)), E. Rutherford (който през 1910 г. открива ядрото и предлага ядрен планетарен модел на атома), M. Planck (който през 1900 г. предлага веществата да излъчват и предават енергия в дискретни пропорции, наречени от него кванти), Н. Бор (който през 1910 г. предлага модел на структурата на водородния атом), А. Айнщайн (който през 1905 г. прогнозира, че всяко лъчение е поток от енергийни кванти, които той нарича фотони), Луи дьо Брайл (който през 1924 г. излага предложението, че електронът също се характеризира с корпускулярна вълна ализъм), В. Хайзенберг (който през 1927 г. постулира принципа на несигурността), Е. Шрьодингер (който през 1926 г. извежда математическо описание на поведението на електрона в атома) и много други. Трудовете на тези учени поставиха основата на квантовата механика, която изучава движението и взаимодействието на микрочастиците.

Съвременният модел на структурата на атома се основава на четири положения:

1. В центъра на атома има положително заредено ядро, което заема незначителна част от пространството вътре в атома (например радиусът на водородния атом е 0,046 nm, а радиусът на протона или ядрото на водородния атом е 6.5.10 -7 nm).

2. Положителният заряд и почти цялата маса на атома са концентрирани в ядрото на атома.

3. Ядрата на атомите се състоят от протони и неутрони (общо наименованиенуклони ). Броят на протоните в ядрото е равен на атомния номер на елемента, а сумата от броя на протоните (p) и неутроните (n) съответства на неговото масово число.

4. Около сърцевинатаорбиталите въртят електрони. Броят на електроните в невъзбудено (основно) състояние. е равен на ядрения заряд (Таблица 1).

Различните видове атоми имат общо наименование -нуклиди.Нуклиди с еднакъв заряд, различно масово число и брой неутрони в ядрото се наричат ​​изотопи. Нуклиди с еднакви масови числа, но различни ядрени заряди и брой неутрони в ядрото се наричат ​​изобари. Нуклиди с еднакъв брой неутрони, но различен заряд и масово число се наричат ​​изотони.

В съответствие с концепциите на квантовата механика електронът има двойна природа, т.е. корпускулярно-вълновдуализъм : от една страна, електронът е частица, която има маса, заряд и скорост на движение; и от друга страна, електронът проявява вълнови свойства, като способност за дифракция, смущения и характеристики на движение. Според принципа на неопределеността на В. Хайзенберг е невъзможно да се определи точно енергията и позицията на електрона, следователно в квантово-механичния модел на атома се използва вероятностен подход за характеризиране на позицията на електрона.Вероятността за намиране на електрон в определен регион на пространството се описва от квадрата на вълновата функция Ψ 2 (psi), която характеризира амплитудата на вълната като функция от координатите на електрона. Електронът може да бъде във всяка част на ядреното пространство, но вероятността той да бъде в различни части на това пространство не е еднаква.

Свойства на електронните частици, образуващи атоми

частици	Обозначаване	маса на покой	Зареждане
Ж	а. Яжте.	В единици маса на електрона	кл	В единици заряд на електрона
Електрон	- 0 e или e	9.110*10 -28	0,000549	-1,6*10 -19	-1
Протон	1 p или p	1,673*10 -24	1,007276	1,6*10 -19	+1
Неутрон	1n или n	1,675*10 -24	1,008665

Пространството около ядрото, в което вероятността за намиране на електрон е достатъчно голяма, се наричаорбитала.

Орбитала характеризира вероятността за намиране на електрон в определено пространство около ядрото. Тя е ограничена в триизмерното пространство от повърхности с една или друга форма. Вероятността за намиране на електрон в дадена област от пространството е най-малко 95%.

Вълновата функция е включена в уравнението на Шрьодингер, чието решение позволява да се опише поведението на електрона в атома. Точно това уравнение се решава за Н атома и He + , Li 2+ , H2 + йони. Той има безкраен брой решения, тъй като енергията на един електрон може да приеме безкраен брой квантови стойности, но всички решения могат да бъдат разделени на три серии и ограничени само до тези енергийни стойности, които един електрон може да вземе в полето на ядрото на водороден атом (протон). Три серии от решение на уравнението са обединени от стойностите на взаимосвързани квантови числа, т.е. Позицията на електрона в атома се описва с четири квантови числа.

Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката:

---