Химия № Атом молекулалық ілімінің пайда болуы және дамуы туралы жазыңыз. М. В. Ломонсовтың, Дальтонның жұмыстарынан мысалдар жазыңыз
жүктеу/скачать 24,01 Mb.
|
| Химиялық реакциялар- заттардың өзара әрекеттесуі нәтижесінде олардың химиялық құрамы құрылысы өзгнріп, басқа заттарға айналуы. Химиялық реакциялар және олардың әрекеттесушісі заттардың әсерлерінің сипатына орай жіктелуі (алмасу, тотығу тотықсыздану, комплекс түзу). Химиялық реакция түрлері алмасу орынбасу қосылу айырлу.
Алмасу реакциясы- қосылыстардағы атомдарды немесе атомдар тобын басқа атомдарға немесе атомдар тобын басқа атомдарға немесе атомдар тобына ауыстыру арқылы жүретін химияллық реакция. AB+CD = AD+BC Орынбасу реакциясы- бұл реакция типіне жай заттар мен күрделі заттардың әрекеттесіп, жаңа жай жіне күрделі заттар түзуі жатады. А+ВС -> АС+В Қосылу реакциясы- нәтижесінде бірнеше (жай немесе күрделі) заттардан бір күрделі зат түзіледі. А+В->С A+B+C->D Айырылу реакциясы нәтижесінде бір заттан екі немесе одан да көп заттар түзіледі (күрделі немесе жай). АВ--->А+В АВС---> А+В+С №6 Атом құрылысы. Атомның күрделі екендігі жайындағы экспериментальдық негіздеменлерді топтастырыңыз. Электронның ашылуын тұжырымдаңыз. Катод сәулесінің ашуылуын сипаттап жазыңыз. Атом (көне грекше: ἄτομος) - Химиялық элементтерді құрайтын, олардың өзіне тән ерекшеліктерін сақтайтын ең кішкене бөлшек. Күрделі атомдар Жай заттар одан әрі бөлінбейтін, бір біріне ұқсас, басқалардан айырмашылғы бар, жай атомдардан, ал күрделі қосылыстар «күрделі атомдардан» тұрады. Күрделі атомдар реакция кезінде жай заттардың атомдарына ажырайды. Күрделі заттың «күрделі атомдары» әр түрлі жай атомдардың азғана санынан құралады. Мысалы, екі жай заттың (А және В) атомдары қосылып күрделі зат бере алады, ол «күрделі атомдардың» құрамы: АВ, А2В, АВ2, т.т. болуы мүмкін, демек, екі элемент арасында бірнеше қосылыс түзіледі. «Күрделі атомның» массасы оны қоршаушы жай атомдардың массаларының қосындысына тең. Атомдардың массаалары оларды сиппаттаушы қасиеттердің бірі. Сондықтан атомдардың салыстырмалы массасын білу қажет. Электронның ашылуы Электрон (лат. electron, гр. elektron – янтарь) – бірлік теріс электр заряды бар е=(1,6021917x0,0000070)x1019, тыныштықтағы массасы me0= (9,109558x0,000054)x1031 кг-ға тең орнықты элементар бөлшек. Электронды 1897 ж. Дж.Томсон ашты. Ал оның зарядын америкалық ғалым Р.Милликен 1911ж. тікелей дәл өлшеген. Электрон барлық атомдар мен молекулалардың құрамына енеді және заттардың құрылысы мен қасиеттерінде маңызды рөл атқарады. 1879 жылы мұндай тасымалдаушылардың теріс электродтан оң электродқа ұшатын болшектер екені тағайындалды. Оларды кезінде катодтық сәулелер деп аталады. Томсон катодтық сәулелер теріс зарядталған бөлшектердің – электрондардың ағыны болып табылатынын дәлелдеді. Катод саулелери Бул саулелер 1895 жылы неміс физигі Вильгельм Рентген ашкан. Рентген зіне дейінгі кептеген галымдардын ман бермеген жене ангара алмагандарын байкай койды. Осы ерекше кабілеті онын тамаша жаналык ашуына жардемдесті. асырдын аягында аз кысымды газдардаты разряд физиктердін назарын аударды. Бул жадайларда газ- разрядтык тутіктерде оте шапшан электрондардын агыны тугызылан. Сол уакытта оларды катод сеулелері деп атаган. Бул саулелердін табигаты сол кезде сенімді турде тиянактала коймаган еді, тек бул саулелердін шыгатын басы тутіктін катодында екені гана малім болган. №7 Рентгендік сәулені алу. Рентген сәулелері жылдам электрондармен қатты нысаналарды атқылаған кезде пайда болады. Рентген сәулелерін алу үшін арнаулы рентгендік түтікше қолданылады. Сондай рентгендік түтікшелердің бір түрі 1.11-суретте көрсетілген. Түтікшенің катоды мен аноды арасындағы потенциалдар айырмасын өзгерте отырып, әлгі термоэлектрондардың жылдамдығын, демек кинетикалық энергиясын өзгертуге болады. Сөйтіп түтікшенің жұмыс істеу режимін қалауымызша өзгертіп, рентгендік сәулелерді әр түрлі жағдайларда қоздыруға болады. Қоздырылу жағдайларына қарай рентгендік сәулелер тежеулік (тормозное) рентген сәулелері және сипаттамалық (характеристическое) рентген сәулелері деп екіге бөлінеді. Рентген сәулелерінің спектрі. Рентгендік түтікшенің антикатодын электрондармен атқылағанда пайда болатын рентгендік спектрлер екі түрлі: тұтас және сызықтық болады. Тұтас спектрлер антикатод затында жылдам электрондар тежелген кезде пайда болады және бұлар электрондардың тежеулік сәуле шығаруынан алынады. Осы спектрлердің түрі антикатод затына тәуелді болмайды. Рентгендік түтікшедегі кернеуді өсіргенде тұтас спектрмен қатар сызықтық спектр байқалады. Ол жеке сызықтардан тұрады және анти-катод затына тәуелді. Әрбір элементтің өзіне тән сызықтық спектрі болады. Сондықтан осындай спектрлер сипаттамалық деп аталады. Рентгендік түтікшеде кернеудің өсуімен тұтас спектрдің қысқа толқындық шекарасы ығысады, ал сипаттамалық спектр сызықта-рының орналасуы өзгермейді тек интенсивтіктері өседі. Сипаттамалық рентген сәулесі анодқа соғылатын электрондар энергиясы атомның ішкі қабаттарынан электронды жұлып шығару үшін жеткілікті болғанда байқалады. Бұл сәуленің сипаттамалық деп аталу себебі, ол анод затын сипаттайды, ол зат табиғатына тәуелді, ал үдеткіш потенциалға тәуелді емес. Әрбір элемент жеке, әлде химиялық қосынды түрінде тұрғанына қарамастан нақты, тек өзіне тән спектр береді. Мәселен, 1, йод атомының және 12 йод молекуласының сипаттамалық спектрі бірдей болады. Рентгендік сипаттауыш спектрлер осынысымен оптикалық спектрлерден қатты өзгеше болады, өйткені бір элементтің атомдық күйдегі және молекулалық күйдегі оптикалық спектрлері біріне-бірі тіпті ұқсамайды. Рентген спектрлері оптикалық спектрлер сияқты күрделі емес, қарапайым. Бұлар K, L, M, N және О әріптерімен белгіленетін бірнеше сериялардан тұрады. Әрбір серия бірнеше сызықтан ғана тұрады және бұлар жиіліктің өсу ретіне карай а. β. γ.... (Και Κβ. Κy,...La LB. Ly,...T.T.) индекстерімен белгіленеді. Әр түрлі элементтердің сипаттамалық рентген спектрлері өзара ұксас, бұлар элементтердің 2 атомдық нөмірі артқан сайын рентгендік спектр бүтіндей қысқа толқындар алқабына қарай өз құрылымын өзгертпей тек жылжып отырады. 11.1-суретте кейбір элементтердің К-сериясы келтірілген. Бұл серия ең қарапайым, рентгендік сипаттамалық спектрдің қысқа толқынды сериясы, Ка Кр. Ку үш сызықтан тұрады. Осы серияның Ка-сызығы ең ұзын толқынды, интенсивті және дублеттік кұрылымы бар. Кв, Кусызықтары да дублет, бірақ бұларды ажырату қиынырақ. Элементтердің сипаттамалық рентгендік спектрінің басқа серияларының (L, M, N) құрылымы күрделірек, бірақ бұларда да сызықтар саны аз болады. Рентгендік спектрлердің пайда болу схемасыРентгендік жұтылу спектрінің ерекшіліктері. Рентгендік сызықтық спектр мен оптикалық сызықтық спектр арасындағы түбірлі айырмашылықтың бірі мынау: оптикалық жұтылу спектрлері тиісті элементтердің бас сериясының шығару сызықтарымен дәл келетін жеке сызықтардан тұрады. Рентгендік жұтылу спектрі рентгендік шығару спектріне ұқсамайды: бұлар ұзын толқынды айқын шеті бар бірнеше жолақтан тұрады. Сипаттамалық рентгендік спектр сызықтарының нәзік түзілісі. Сипаттамалық спектр сызықтарын егжейтегжейлі зерттегенде бұлардың нәзік түзілісі анықталған. Сонда К-серияның барлық сызықтары дублет, ал басқа сериялар сызықтарының түзілісі күрделірек бола-ды. Сызықтардың осы мультиплеттік түзілісі атомның рентгендік деңгейлерінің (термдерінің) мультиплеттік түзілісінің әсерінен болады Сиретілген газдар немесе кез келген химиялық элементтің буларын қыздырғанда жарық шығара бастайды. Егер осы жарықтың жіңішке шоғын призма арқылы өткізіп, спектрге жіктейтін болса, әр түсті, жіңішке жарқыраған айқын сызықтаркөрінеді (түрлі-түсті қосымадағы 7,8-суреттер). Осындай сызықтардың жиынтығын сызықтық спектр деп атайды. Зерттеулер әр газдың тек өзіне ғана тән сызықтық спектрі болатынын көрсетті. Спектрдің әрбір сызығына қандай да бір нақты толқын ұзындығы, яғни жиілік сәйкес келеді. Олай болса, сиретілген газдар тек толқын ұындықтары (жиіліктері) белгілі бір нақты мәндерге тең электро-магниттік толқындар ғана шығарады. Heгe бұлай? He себепті берілген газдың спектрі жиіліктердің ν1,ν2,ν3... дискретті мәндерінің жиынтығынан тұрады? Бұл мәндер немен анықталады? Бұл маңызды сұрақтарғажауапты атомдардың ішкі құрылымынан іздеу керек. Себебі кез келген сиретілген газ молекулалары жеке атомдардан тұрады, сондықтан сәулелену атомдардың ішінде жүретін процестерге байланысты болуы керек. Барлық сызықтық спектрлердің ішіндегі ең қарапайымы сутегінің спектрі. Спектрдің көрінетін бөлігі небары төрт сызықтан тұрады. Сондықтан тәжірибе жүзінде ең толық зерттелген — осы сутегінің спектрі. Тәжірибелердің нәтижелерін зерделей отырып швейцариялық ғалым Бальмер сутегі спектрінің көрінетін бөлігіндегі барлық сызықтардың жиілігін анықтайтын формуланы тапты: №8. Атом құрылысының модельдері Томсон моделі. 1904 жылы Томсон бірінші болып атом мо- делін ұсынды. Томсонның айтуы бойынша, диаметрі 1 Ангстрем- ге тең шеңбердің ішінде оң заряд бірдей тығыздықпен шашыратылған, ал осы зарядтардың ішінде электрондар бос жүреді. Резерфорд моделі. 1911 жылы ағылшын ғалымы Резерфорд планетарлық модель ұсынды. Резерфорд моделі бойынша атом- ның ішіндегі оң зарядты ядроны теріс зарядты электрондар кор- шап, айналып жүреді. Оң заряд атомның ортасында шоғырлан- ған. Бұл модельдің дұрыс екені мынадай тәжірибемен дәлелден- ді. Бір элементтен алынған а бөлшектердің жолына жұқа металл фольгасы қойылды, оң зарядты а бөлшектердің бір бөлігі фоль- гадан тура өте шықты. Ол жерде теріс зарядты электрондар болғаны, бір бөлігі бағытын аз өзгертті, олар оң зарядты ядроны жа- най өткендері, ал аз мөлшері қайта тебілді, олар оң зарядты ядро- дан тебілгені. Ядро кішкентай болады. Осы модель Томсон моде- 25 лінің дұрыс емес екенін көрсетті. Бірақ электрондар саны жөнін- де мәлімет бере алмады. Мозли заңы. 1912-13 жылдары электрон саны туралы Моз- ли жаңалық ашты. Мозли заңы «Рентген спектрінің белгілі бір толқын ұзындығының кері мәндерінің квадрат түбірі элементтер- дің периодтық жүйесіндегі реттік нөміріне (Z) сызықты тәуелді- лікте боладыСутегі атомының сызықтық спектрлері Разрядталған газдардың (жеке атомдардың) сәуле шығаруының спектрін әкспериментальдық зерттеу әр элементтің сызықтық спектрінің сипаты қарапайым әмпирикалық формуламен бейнеленуі мүмкін жағдайдағы сызықтық серияларын береді. Сонымен, спектрдің көрінетін бөлігіндегі сутегі атомының сызықтық жағдайы Бальмер формуласымен анықталады: Альфа-ыдырау (-ыдырау) деп ядроның спонтанды өзгеруі, нәтижесінде еркін a-бөлшегі (ядро нуклида ) пайда болады. –ыдыраудың жазылу түрі: А массалық санының өсуі кезінде меншікті байланыс энергиясының кемуі байқалатын ауыр нуклидтерде -ыдырау байқалады. Бұл аймақта нуклондардың ядрода кемуіменшікті байланыс энергиясынның өсуіне әкеледі. Бірақ А бірге кемуі кезінде меншікті байланысэнергиясы ядродағы нуклондар байланыс энергиясынан кем болып, протон немесе нейтронның шығуы мүмкін емес болады. Дегенмен α-бөлшегін шығару энергетикалық жағынан ұтымды болады, өйткені 4Не ядросының нуклондар байланыс энергиясы 7,1 МэВ шамасында және ауыр нуклондардың меншікті байланыс энергиясына жуык. Массасы орташа -активті ядролар лантаноидтарда бар. Бұл ядроларда нейтрондардың саны нейтрондық қабатты толтыру кезіндегі сиқырлы сан 82-ден үлкен болуыментүсіндіріледі. Мұндай нейтрондарының саны 84-ке тең ядроларға ретінде және болып табылады. Энергетическая возможностьЕгер бастапқы ядро массасы шыққан ядро массаларының қосындысынан үлкен болса альфа –ыдырауэнергетикалық жағынан мүмкін. Бета-ыдырау β-ыдырау — атом ядросының ішінде нейтронның (n) протонға (p) және протонның нейтронға өздігінен айналу процесі. Процесс кезінде ядродан электрон (е–) не позитрон (е+) және электрондық антинейтрино не нейтрино бөлініп шығады. Бета-ыдыраудың екі түрі бар: Электрондық бета-ыдырау cызбанұсқасы. 1)Электрондық бета-ыдырау кезiнде ядро өз бетiнше зарядын бiр бiрлiкке арттыра отырып өзiнен электронды ұшырып шығарады. Бұл құбылыстың негiзiнде протон мен нейтронның бiр-бiрiне айнала алатын қасиетi жатыр. Бос нейтронның массасы бос протон мен электронның массаларының қосындысынан үлкен. Сондықтан энергетикалық тұрғыдан мұндай ыдырау тиым салынбаған. Тәжiрибенәтижелерiн терең талдау бұл ыдырау кезiнде протон мен электронмен қатар заряды мен массалық саны нөлге тең тағы бiр бөлшек бөлiнетiнiн көреттi. Э.Фермидiң ұсынысы бойынша нейтрино деп аталған бұл бөлшектi 1956 жылы тәжiрибеден байқады. Гамма-ыдырау 1900 жылы Вилaрд ядролық сәуле шығарудың құрамындағы үшінші компоненттің бар екенінтапты, оны гамма (у)- сәуле шығару деп атаған. Гамма-сәуле шығару магнит өрісіндеауытқымайды, демек, оның заряды жоқ. Гаммасәуле шығару радиоактивтік ыдыраудың жеке біртүрі емес, ол альфа және бетаыдырауларменқабаттаса өтетін процесс. Жоғарыдаайтқанымыздай, туынды ядро қозған күйдеболады. Қозған күйдегі ядро атом сияқты, жоғарғы энергетикалық деңгейден төменгі энергетикалық деңгейге өткенде, энергиясы бар гамма-квантыншығарады, мұндағы —қозған, — қалыптыкүйдегі энергиялар (8.10- сурет). Ядроданшығатын ү-сәулелері дегеніміз — фотондарағыны болып шықты. Гамма-ыдыраудың формуласын жазайық: мұндағы — қозған аналық ядро, — оныңқалыпты күйдегі нуклиді. бор ядросынық βыдырауынық сызбасы көрсетілген. γ-сәулесінің толқын ұзындығы өте қысқа болыпкеледі: λ = 10-8 / 10- 11 см. Сондықтан радиоактивтісәулелердің ішінде γ-сәулесінің өтімділік қабілетіең жоғары, ол 8.11- суретте көрсетілгендейқалыңдығы 10 см қорғасын қабатынан өтіпкетеді. №9.Атомның Томсон ұсынған моделі. α- бөлшектерінің сейілуі бойынша жүргізілген Резерфордтың тәжірибелерін түсіндіріңіз. Атом планетарлық моделі, оның жетістіктері және кемшіліктері жайында жазыңыз. жүктеу/скачать 24,01 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|