Daha çox

9.5: Atomların Quruluşu - Geobilimlər

9.5: Atomların Quruluşu - Geobilimlər


Təlim məqsədləri

  • Üç əsas subatomik hissəciyi təsvir edin.
  • Subatomik hissəciklərin atomlarda necə yerləşdiyini bildirin.

Daltonun atom nəzəriyyəsində bir neçə kiçik, lakin əhəmiyyətli dəyişiklik olmuşdur. Birincisi, Dalton atomları bölünməz hesab edirdi. İndi bilirik ki, atomlar nəinki bölünə bilər, eyni zamanda üç müxtəlif hissəcikdən ibarətdir, subatomik hissəciklər, atomların kimyəvi xüsusiyyətlərindən fərqli öz xüsusiyyətləri ilə.

Subatomik hissəciklər

İlk subatomik hissəcik 1897-ci ildə təsbit edildi və elektron adlandırıldı. Kütləsi 9.109 × 10 olan son dərəcə kiçik bir hissəcikdir−31 Kiloqram. Maqnit sahələri ilə aparılan təcrübələr elektronun mənfi elektrik yükünə sahib olduğunu göstərdi. 1920-ci ilədək eksperimental dəlillər ikinci bir hissəcikin mövcudluğunu göstərirdi. Proton elektronla eyni miqdarda yükə malikdir, lakin yükü mənfi deyil, müsbətdir. Proton ilə elektron arasındakı digər bir böyük fərq kütlədir. Hələ inanılmaz dərəcədə kiçik olsa da, bir protonun kütləsi 1,673 × 10 təşkil edir−27 kq, bu bir elektronun kütləsindən təxminən 2000 dəfə çoxdur. Qarşı yüklər bir-birini cəlb etdiyi üçün (yüklər bir-birini itələdiyi kimi), protonlar elektronları çəkir (və əksinə).

Nəhayət, əlavə təcrübələr üçüncü hissəcikin mövcudluğuna işarə etdi. 1932-ci ildə çıxarılan dəlillər neytronun, yəni bir protonla eyni kütləyə sahib, ancaq elektrik yükü olmayan bir hissəcik varlığını təsbit etdi. neytral. İndi başa düşürük ki, bütün atomlar subatomik hissəciklərə bölünə bilər: protonlar, neytronlar və elektronlar. Cədvəl ( PageIndex {1} ) bəzi vacib xüsusiyyətlərini və hər hissəciyi təmsil etmək üçün istifadə olunan simvolları sadalayır.

Cədvəl ( PageIndex {1} ): Subatomik Hissəciklərin xüsusiyyətləri
HissəcikSimvolKütlə (kq)Nisbi Kütlə (proton = 1)Nisbi ödəniş
protonsəh+1.673 × 10−271+1
neytronn01.675 × 10−2710
elektrone9.109 × 10−310.00055−1

Nüvə

Bu subatomik hissəciklər necə düzülmüşdür? 1909-1911 illəri arasında bir Cambridge fiziki Ernest Rutherford və ortaqları Hans Geiger və Ernest Marsden bir atomun daxili quruluşuna dair güclü dəlillər gətirən təcrübələr etdilər. Qızıl və ya platin kimi çox incə bir metal folqa götürdülər və radioaktiv mənbədən folqa tərəfə müsbət yüklənmiş hissəciklər (alfa hissəciklər adlanır, bunlar iki proton və iki neytronun birləşməsidir). Folqa ətrafında bir detektor var idi - ya bir sintilator (bu cür hissəciklər vurduqda parlayan bir material) ya da bəzi açıq olmayan bir film (hissəciklərin vurduğu yerə məruz qalır). Dedektor alimlərə alfa hissəciklərinin folqa ilə qarşılıqlı təsirindən sonra paylanmasını təyin etməyə imkan verdi. Şəkil ( PageIndex {1} ) eksperimental quraşdırma diaqramını göstərir.

Şəkil ( PageIndex {1} ): Geiger-Marsden Eksperimental Quraşdırma. Atomların quruluşunu araşdırmaq üçün bu quruluşdan istifadə edilən təcrübələrdən istifadə edilmişdir. Bu təcrübədə hissəciklərin çoxu birbaşa folqa boyunca gəzdi, lakin bəzi alfa hissəcikləri bir tərəfə tərəf əyildi. Bəziləri hətta mənbəyə tərəf yönəldildi. Bu gözlənilməz oldu. Rutherford bir dəfə “15 santimetrlik bir mərmi bir parça kağıza atəşə tutduğunuz kimi geri döndü və sizi vurdu sanki inanılmazdı” dedi. (CC SA-BY 3.0; Kurzon).

Rutherford, bu təcrübə nəticələrini izah etmək üçün aşağıdakı modeli təklif etdi. Protonlar və neytronlar nüvə adlandırdığı mərkəzi bölgədə cəmlənmişdir (cəm, nüvələr) atomun. Elektronlar nüvənin xaricindədir və nüvədəki müsbət yükə cəlb olunduqları üçün orbitdə dolaşır. Bir atomun kütləsinin çox hissəsi nüvədədir, orbitdə olan elektronlar isə bir atomun ölçüsünü təşkil edir. Nəticədə atom böyük ölçüdə boş yerdən ibarətdir. Rutherford öz təsvirini atomun “planet modeli” adlandırdı. Şəkil ( PageIndex {2} ) bu modelin təcrübə nəticələrini necə izah etdiyini göstərir.

Şəkil ( PageIndex {2} ): Rutherford’un Metal Folyo Təcrübələri. Rutherford metal folqa təcrübələrinin nəticələrini, atomun kütləsinin və müsbət yükünün çox hissəsinin onun nüvəsində yerləşdiyini, nisbətən az kütləli elektronların nüvə ətrafında döndüyünü irəli sürərək izah etdi. Əksər alfa hissəcikləri düz boşluqdan keçir, bir neçə hissəcik əyilir və mənbəyə doğru daha az səkdirmə aparılır. Nüvə burada göstərildikdən nisbətdə çox kiçikdir.

Atomun planetar modeli, elektronları müsbət yüklənmiş bir “pudinq” içərisində məqsədsiz şəkildə üzən gavalı puding modelini əvəz etdi.

Rutherford modeli, əslində, bu gün atomları təsvir etmək üçün istifadə etdiyimiz, eyni zamanda bir vacib dəyişikliklə eyni modeldir. Planet model elektronların nüvə ətrafında müəyyən spesifik, dairəvi orbitləri tutduğunu göstərir. İndi bu modelin həddindən artıq sadə olduğunu bilirik. Daha yaxşı təsvir elektronların nüvələr ətrafında qeyri-səlis buludlar yaratmasıdır. Şəkil ( PageIndex {3} ) atom quruluşuna dair anlayışımızın daha müasir bir versiyasını göstərir.

Şəkil ( PageIndex {3} ): Atom quruluşunun müasir təsviri. Bir hidrogen atomundakı elektronun bu təsvirlərində əks olunan atomların daha müasir bir anlayışı, elektronların nüvə ətrafında yer bölgələrini tutmasıdır; günəş ətrafındakı planetlər kimi ayrı orbitlərdə deyillər. (a) Rəng nə qədər tünd olarsa, o zaman bir elektronun olma ehtimalı o qədər yüksəkdir. (b) Bir hidrogen atomundakı elektronun iki ölçülü bir kəsiyində nöqtələr nə qədər çox olursa, bir elektronun bu nöqtədə olma ehtimalı o qədər yüksək olur. Həm (a) həm də (b) nüvə diaqramın mərkəzindədir.

Konsepsiya icmal çalışmaları

  1. Üç subatomik hissəciklərin yükləri və nisbi kütlələri nədir?
  2. Bir atomun quruluşunu protonları, neytronları və elektronları baxımından təsvir edin.

Cavablar

  1. proton: +1, böyük; neytron: 0, böyük; elektron: −1, kiçik
  2. Protonlar və neytronlar mərkəzi bir nüvədə yerləşir, elektronlar nüvə ətrafında fırlanır.

Açar paketlər

  • Atomlar üç əsas subatomik hissəcikdən ibarətdir: protonlar, neytronlar və elektronlar.
  • Protonlar və neytronlar bir atomun nüvəsində bir yerə toplanır, elektronlar isə nüvə ətrafında fırlanır.

Videoya baxın: 20 avqust 1-ci qrup Kimya. Qebul imtahani 2020