Основы общей химии

1. СТРОЕНИЕ АТОМА

Химия – фундаментальная отрасль естествознания, наука о веществах и законах их превращения, при которых молекулы одного соединения обмениваются атомами с молекулами других соединений, распадаются на молекулы с меньшим числом атомов, а также вступают в химические реакции, в результате которых образуются новые вещества. Атомы претерпевают в химических процессах некоторые изменения лишь в наружных электронных оболочках; ядро и внутренние оболочки при этом не изменяются, поэтому для курса химии теория строения атома есть в первую очередь рассмотрение способов описания состояния электронов в атоме (энергия и нахождение электрона в пространстве).

1.1. Предпосылки возникновения волновой механики

К началу XIX века окончательно утвердилось понятие, что атом представляет наименьшую частицу элемента, являющуюся носителем его свойств. Именно на анализе изменения свойств атомов был основан целый ряд таблиц элементов, а в 1869 г. Д. И. Менделеевым сформулирован Периодический закон.

Начиная с середины XIX века росло число экспериментальных фактов, свидетельствовавших прямо или косвенно о сложном характере строения атома.
Уильям Крукс (Crookes) и позднее Джозеф Томсон (Thomson) обнаружили катодные лучи – поток электронов, возникающий между двумя электродами в вакууме при приложении к ним разности потенциалов.
Анри Беккерель (Becquerel) открыл явление естественной радиоактивности солей урана (-, - и -излучение). Впоследствии было показано, что -частицы представляют собой положительно заряженные ядра атомов гелия (+2), -частицы – поток электронов, аналогичный катодным лучам Крукса, -излучение аналогично X-лучам Рентгена.
Спектры излучения не взаимодействующих друг с другом свободных атомов представляют собой серии линий (узких полос) с определенными длинами волн (или соответственно частот), характерными для каждого атома. Для атомов водорода спектр излучения наиболее прост и состоит из ряда серий (Лаймана, Бальмера, Пашена, Брэкетта, Пфунда) в видимой, УФ- и ИК-областях спектра. Причем была обнаружена эмпирическая формула зависимости, связывающей частоты излучения линий между собой:
,
где =1/ волновое число (характеристика, обычно используемая в спектроскопии); n_i = 1,2,3 ,... (целые числа); R = 109677,58 см^-1 – постоянная величина (постоянная Ридберга).
Эрнест Резерфорд (Rutherford) экспериментально установил, что атом представляет собой систему, состоящую из малого по размеру положительно заряженного ядра, содержащего практически всю массу атома и расположенных вокруг него электронов, и предложил так называемую планетарную модель атома.
Работы Генри Мозли (Moseley) по изучению характеристических рентгеновских спектров различных элементов позволили доказать, что порядковый номер элемента в Периодической системе совпадает с зарядом ядра атома.
Совокупность экспериментальных фактов свидетельствовала о том, что атом представляет собой сложную систему, состоящую из положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена практически вся масса атома, и отрицательно заряженных электронов, движущихся вокруг него.
Заряд ядра атома (выраженный в единицах элементарного электрического заряда) соответствует порядковому номеру элемента в Периодической таблице и, в силу электронейтральности атома, равен числу электронов в нем.

жүктеу/скачать 2,31 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: