Atóm je najmenšia častica chemickej látky, ktorá si môže zachovať svoje vlastnosti. Slovo "atóm" pochádza zo starogréckeho "atomos", čo znamená "nedeliteľný". Podľa toho, koľko a akých častíc je v atóme, možno určiť chemický prvok.

Stručne o štruktúre atómu

Ako stručne uviesť základné informácie o častici s jedným jadrom, ktorá je kladne nabitá. Okolo tohto jadra je záporne nabitý oblak elektrónov. Každý atóm vo svojom normálnom stave je neutrálny. Veľkosť tejto častice môže byť úplne určená veľkosťou elektrónového oblaku, ktorý obklopuje jadro.

Samotné jadro sa zasa skladá aj z menších častíc – protónov a neutrónov. Protóny sú kladne nabité. Neutróny nenesú žiadny náboj. Protóny a neutróny sú však spojené do jednej kategórie a nazývajú sa nukleóny. Ak sú stručne potrebné základné informácie o štruktúre atómu, potom sa tieto informácie môžu obmedziť na uvedené údaje.

Prvé informácie o atóme

Starí Gréci tušili, že hmota môže pozostávať z malých častíc. Verili, že všetko, čo existuje, sa skladá z atómov. Takýto názor mal však čisto filozofický charakter a nemožno ho vedecky interpretovať.

Ako prvý získal základné informácie o štruktúre atómu anglický vedec, ktorému sa podarilo zistiť, že dva chemické prvky môžu vstupovať do rôznych pomerov a každá takáto kombinácia bude predstavovať novú látku. Napríklad z ôsmich dielov prvku kyslík vzniká oxid uhličitý. Štyri časti kyslíka sú oxid uhoľnatý.

V roku 1803 Dalton objavil v chémii takzvaný zákon viacerých pomerov. Pomocou nepriamych meraní (keďže vtedy nebolo možné pod mikroskopmi skúmať ani jeden atóm) Dalton dospel k záveru o relatívnej hmotnosti atómov..

Rutherfordov výskum

Takmer o storočie neskôr základné informácie o štruktúre atómov potvrdil ďalší anglický chemik – Vedec navrhol model elektrónového obalu najmenších častíc.

V tom čase bol Rutherfordov „Planetárny model atómu“ jedným z najdôležitejších krokov, ktoré mohla chémia urobiť. Základné informácie o štruktúre atómu naznačovali, že je podobný slnečnej sústave: častice elektrónov rotujú okolo jadra po presne definovaných dráhach, rovnako ako to robia planéty.

Elektrónový obal atómov a vzorce atómov chemických prvkov

Elektrónový obal každého atómu obsahuje presne toľko elektrónov, koľko je protónov v jeho jadre. To je dôvod, prečo je atóm neutrálny. V roku 1913 iný vedec získal základné informácie o štruktúre atómu. Vzorec Nielsa Bohra bol podobný tomu, ktorý získal Rutherford. Podľa jeho koncepcie elektróny tiež obiehajú okolo jadra umiestneného v strede. Bohr zdokonalil Rutherfordovu teóriu a vniesol harmóniu do jej faktov.

Už vtedy boli zostavené vzorce pre niektoré chemické látky. Napríklad, schematicky je štruktúra atómu dusíka označená ako 1s 2 2s 2 2p 3, štruktúra atómu sodíka je vyjadrená vzorcom 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1. Prostredníctvom týchto vzorcov môžete vidieť, koľko elektrónov sa pohybuje v každom z orbitálov konkrétnej chemickej látky.

Schrödingerov model

Neskôr sa však aj tento atómový model stal zastaraným. Základné informácie o štruktúre atómu, ktoré dnes veda pozná, sa z veľkej časti sprístupnili vďaka výskumu rakúskeho fyzika

Navrhol nový model jej štruktúry – vlnový model. V tom čase už vedci dokázali, že elektrón je vybavený nielen povahou častice, ale má aj vlastnosti vlny.

Schrödingerov a Rutherfordov model má však aj všeobecné ustanovenia. Ich teórie sú podobné v tom, že elektróny existujú na určitých úrovniach.

Takéto úrovne sa tiež nazývajú elektronické vrstvy. Pomocou čísla hladiny možno charakterizovať energiu elektrónu. Čím vyššia je vrstva, tým viac energie má. Všetky úrovne sa počítajú zdola nahor, takže číslo úrovne zodpovedá jej energii. Každá z vrstiev v elektrónovom obale atómu má svoje vlastné podúrovne. V tomto prípade môže mať prvá úroveň jednu podúroveň, druhá - dve, tretia - tri atď. (pozri vyššie uvedené elektronické vzorce pre dusík a sodík).

Ešte menšie častice

V súčasnosti boli, samozrejme, objavené ešte menšie častice ako elektrón, protón a neutrón. Je známe, že protón pozostáva z kvarkov. Existujú ešte menšie častice vesmíru – napríklad neutríno, ktoré je stokrát menšie ako kvark a miliardukrát menšie ako protón.

Neutríno je taká malá častica, že je 10 septiliónkrát menšia ako napríklad tyranosaurus rex. Samotný tyranosaurus je mnohonásobne menší ako celý pozorovateľný vesmír.

Základné informácie o štruktúre atómu: rádioaktivita

Vždy bolo známe, že žiadna chemická reakcia nedokáže premeniť jeden prvok na iný. Ale v procese rádioaktívneho žiarenia sa to deje spontánne.

Rádioaktivita je schopnosť atómových jadier premeniť sa na iné jadrá – stabilnejšie. Keď ľudia dostali základné informácie o štruktúre atómov, izotopy mohli do určitej miery slúžiť ako stelesnenie snov stredovekých alchymistov.

Pri rozpade izotopov sa uvoľňuje rádioaktívne žiarenie. Prvýkrát tento jav objavil Becquerel. Hlavným typom rádioaktívneho žiarenia je alfa rozpad. Keď k nemu dôjde, uvoľní sa alfa častica. Existuje aj beta rozpad, pri ktorom je beta častica vyvrhnutá z jadra atómu.

Prírodné a umelé izotopy

V súčasnosti je známych asi 40 prírodných izotopov. Väčšina z nich sa nachádza v troch kategóriách: urán-rádium, tórium a aktínium. Všetky tieto izotopy možno nájsť v prírode – v horninách, pôde, vzduchu. No okrem nich je známych aj asi tisíc umelo odvodených izotopov, ktoré sa vyrábajú v jadrových reaktoroch. Mnohé z týchto izotopov sa využívajú v medicíne, najmä v diagnostike..

Proporcie v rámci atómu

Ak si predstavíme atóm, ktorého rozmery sú porovnateľné s rozmermi medzinárodného športového štadióna, potom môžeme vizuálne získať nasledujúce proporcie. Elektróny atómu na takomto „štadióne“ budú umiestnené na samom vrchu stojanov. Každý z nich bude menší ako hlavička špendlíka. Potom bude jadro umiestnené v strede tohto poľa a jeho veľkosť nebude väčšia ako veľkosť hrachu.

Niekedy sa ľudia pýtajú, ako atóm v skutočnosti vyzerá. V skutočnosti to doslova nevyzerá ako nič - nie preto, že by mikroskopy používané vo vede nie sú dosť dobré. Rozmery atómu sú v tých oblastiach, kde pojem „viditeľnosť“ jednoducho neexistuje.

Atómy majú veľmi malú veľkosť. Aké malé sú však tieto veľkosti v skutočnosti? Faktom je, že najmenšie zrnko soli, sotva viditeľné ľudským okom, obsahuje asi jeden kvintilión atómov.

Ak si predstavíme atóm takej veľkosti, ktorý by sa zmestil do ľudskej ruky, tak vedľa neho by boli vírusy dlhé 300 metrov. Baktérie by boli dlhé 3 km a hrúbka ľudského vlasu by bola 150 km. V polohe na chrbte by dokázal prejsť za hranice zemskej atmosféry. A ak by boli takéto proporcie platné, potom by ľudský vlas mohol dosiahnuť dĺžku Mesiaca. Ide o taký zložitý a zaujímavý atóm, ktorý vedci študujú dodnes.

> Koľko atómov je vo vesmíre?

Zistiť, koľko atómov je vo vesmíre: ako to bolo vypočítané, veľkosť viditeľného vesmíru, história zrodu a vývoja s fotografiami, počet hviezd, hmotnosť, výskum.

Každý určite vie, že vesmír je veľké miesto. Podľa všeobecných odhadov je pred nami otvorený iba 93 miliárd svetelných rokov („Viditeľný vesmír“). To je obrovské číslo, najmä ak nezabudneme, že ide len o časť, ktorá je prístupná našim zariadeniam. A vzhľadom na takéto objemy by nebolo zvláštne predpokladať, že množstvo látky by malo byť tiež významné.

Je zaujímavé začať študovať túto problematiku v malom meradle. Koniec koncov, náš vesmír obsahuje 120-300 sextilión hviezd (1,2 alebo 3 x 10 23). Ak všetko zvýšime na atómovú úroveň, potom sa tieto čísla zdajú jednoducho nemysliteľné. Koľko atómov je vo vesmíre?

Podľa výpočtov sa ukazuje, že vesmír je naplnený 10 78 -10 82 atómami. Ale ani tieto ukazovatele presne neodrážajú, koľko látky obsahuje. Vyššie bolo spomenuté, že môžeme pochopiť 46 miliárd svetelných rokov v akomkoľvek smere, čo znamená, že nemôžeme vidieť celý obraz. Navyše sa Vesmír neustále rozširuje, čím sa predmety od nás vzďaľujú.

Nie je to tak dávno, čo nemecký superpočítač priniesol výsledok naznačujúci, že v dohľade je 500 miliárd galaxií. Ak sa obrátime na konzervatívne zdroje, dostaneme 300 miliárd. Jedna galaxia pojme 400 miliárd hviezd, takže celkový počet vo vesmíre môže dosiahnuť 1,2 x 10 23 – 100 sextiliónov.

Priemerná hmotnosť hviezdy je 10 35 gramov. Celková hmotnosť - 1058 gramov. Výpočty ukazujú, že každý gram obsahuje 10 24 protónov alebo rovnaký počet atómov vodíka (jeden vodík obsahuje jeden protón). Celkovo získame 10 82 vodíka.

Viditeľný vesmír berieme ako základ, v rámci ktorého by sa toto množstvo malo rozložiť rovnomerne (viac ako 300 miliónov svetelných rokov). Ale v menšom meradle hmota vytvorí zhluky svietivej hmoty, o ktorej všetci vieme.

Aby sme to zhrnuli, väčšina atómov Vesmíru je sústredená vo hviezdach, čím vznikajú galaxie, ktoré sa spájajú do zhlukov, ktoré následne vytvárajú superkopy a toto všetko završujú vytvorením Veľkého múru. Toto je so zväčšením. Ak pôjdete opačným smerom a vezmete si menšiu mierku, potom sú zhluky naplnené oblakmi s prachom, plynom a inou hmotou.

Hmota má tendenciu šíriť sa izotropne. To znamená, že všetky nebeské oblasti sú rovnaké a každá obsahuje rovnaké množstvo. Priestor je nasýtený vlnou silného izotropného žiarenia, ktoré sa rovná 2,725 K (mierne nad absolútnou nulou).

Kozmologický princíp hovorí o homogénnom vesmíre. Na jej základe možno tvrdiť, že fyzikálne zákony budú rovnako platné kdekoľvek vo vesmíre a nemali by sa vo veľkom porušovať. Túto myšlienku podporujú aj pozorovania demonštrujúce vývoj štruktúry vesmíru po Veľkom tresku.

Výskumníci sa zhodujú, že väčšina hmoty vznikla v čase Veľkého tresku a expanzia nepridáva novú hmotu. Mechanizmy posledných 13,7 miliardy rokov sú expanzia a rozptyl hlavných hmôt.

Ale teóriu komplikuje Einsteinova ekvivalencia hmotnosti a energie, ktorá vyplýva zo všeobecnej teórie relativity (pridávanie hmotnosti postupne zvyšuje množstvo energie).

Hustota vesmíru však zostáva stabilná. Moderné dosahuje 9,9 x 1030 gramov na cm3. Je tu sústredených 68,3 % tmavej energie, 26,8 % tmavej hmoty a 4,9 % svietivej hmoty. Ukazuje sa, že hustota je jeden atóm vodíka na 4 m3.

Vedci stále nedokážu rozlúštiť vlastnosti, takže sa nedá s istotou povedať, či sú rozložené rovnomerne alebo tvoria husté zhluky. Ale verí sa, že temná hmota spomaľuje expanziu, ale temná energia ju urýchľuje.

Všetky uvedené čísla týkajúce sa počtu atómov vo vesmíre sú hrubé odhady. Nezabudnite na hlavnú myšlienku: hovoríme o výpočtoch viditeľného vesmíru.

DEFINÍCIA

Atom– najmenšia chemická častica.

Rozmanitosť chemických zlúčenín je spôsobená rôznymi kombináciami atómov chemických prvkov na molekuly a nemolekulárne látky. Schopnosť atómu vstúpiť do chemických zlúčenín, jeho chemické a fyzikálne vlastnosti sú určené štruktúrou atómu. V tomto ohľade je pre chémiu najdôležitejšia vnútorná štruktúra atómu a predovšetkým štruktúra jeho elektronického obalu.

Modely atómovej štruktúry

Začiatkom 19. storočia D. Dalton oživil atómovú teóriu, pričom sa opieral o základné zákony chémie známe v tej dobe (stálosť zloženia, viacnásobné pomery a ekvivalenty). Prvé experimenty sa uskutočnili na štúdium štruktúry hmoty. Napriek uskutočneným objavom (atómy toho istého prvku majú rovnaké vlastnosti a atómy iných prvkov majú odlišné vlastnosti, bol zavedený koncept atómovej hmotnosti) bol atóm považovaný za nedeliteľný.

Po získaní experimentálnych dôkazov (koniec XIX - začiatok XX storočia) o zložitosti štruktúry atómu (fotoelektrický efekt, katóda a röntgenové žiarenie, rádioaktivita) sa zistilo, že atóm pozostáva z negatívne a pozitívne nabitých častíc, ktoré interagujú s navzájom.

Tieto objavy dali impulz k vytvoreniu prvých modelov atómovej štruktúry. Bol navrhnutý jeden z prvých modelov J. Thomson(1904) (obr. 1): atóm si predstavovali ako „more pozitívnej elektriny“, v ktorom oscilujú elektróny.

Po experimentoch s α-časticami v roku 1911. Rutherford navrhol tzv planetárny model atómová štruktúra (obr. 1), podobná štruktúre slnečnej sústavy. Podľa planetárneho modelu sa v strede atómu nachádza veľmi malé jadro s nábojom Z e, ktorého rozmery sú približne 1 000 000-krát menšie ako rozmery samotného atómu. Jadro obsahuje takmer celú hmotnosť atómu a má kladný náboj. Elektróny sa pohybujú okolo jadra po dráhach, ktorých počet je určený nábojom jadra. Vonkajšia dráha elektrónov určuje vonkajšie rozmery atómu. Priemer atómu je 10 -8 cm, zatiaľ čo priemer jadra je oveľa menší -10 -12 cm.

Ryža. 1 Modely atómovej štruktúry podľa Thomsona a Rutherforda

Experimenty so štúdiom atómových spektier ukázali nedokonalosť planetárneho modelu štruktúry atómu, pretože tento model je v rozpore s čiarovou štruktúrou atómových spektier. Na základe Rutherfordovho modelu, Einsteinovej doktríny svetelných kvánt a Planckovej kvantovej teórie žiarenia Niels Bohr (1913) formulované postuláty, ktorý pozostáva teória atómovej štruktúry(obr. 2): elektrón sa môže otáčať okolo jadra nie po žiadnych, ale len po niektorých špecifických dráhach (stacionárnych), pohybom po takejto dráhe nevyžaruje elektromagnetickú energiu, žiarenie (absorpcia alebo emisia kvanta elektromagnetickej energie ) nastáva počas prechodu (skokového) elektrónu z jednej dráhy na druhú.

Ryža. 2. Model štruktúry atómu podľa N. Bohra

Nahromadený experimentálny materiál charakterizujúci štruktúru atómu ukázal, že vlastnosti elektrónov, ako aj iných mikroobjektov, nemožno opísať na základe konceptov klasickej mechaniky. Mikročastice sa riadia zákonmi kvantovej mechaniky, ktoré sa stali základom pre vznik moderný model atómovej štruktúry.

Hlavné tézy kvantovej mechaniky:

- energia je emitovaná a absorbovaná telesami v oddelených častiach - kvantá, preto sa energia častíc prudko mení;

- elektróny a iné mikročastice majú dvojakú povahu - prejavujú vlastnosti častíc aj vĺn (dualita vlna-častica);

— kvantová mechanika popiera prítomnosť určitých dráh pre mikročastice (pre pohybujúce sa elektróny nie je možné určiť presnú polohu, keďže sa pohybujú v priestore blízko jadra, môžete určiť len pravdepodobnosť nájdenia elektrónu v rôznych častiach vesmíru).

Priestor v blízkosti jadra, v ktorom je pravdepodobnosť nájdenia elektrónu pomerne vysoká (90%), sa nazýva orbitálny.

Kvantové čísla. Pauliho princíp. Klechkovského pravidlá

Stav elektrónu v atóme možno opísať pomocou štyroch kvantové čísla.

n– hlavné kvantové číslo. Charakterizuje celkovú energetickú rezervu elektrónu v atóme a číslo energetickej hladiny. n nadobúda celočíselné hodnoty od 1 do ∞. Elektrón má najnižšiu energiu, keď n=1; so zvyšujúcou sa n – energiou. Stav atómu, keď sú jeho elektróny na takých energetických úrovniach, že ich celková energia je minimálna, sa nazýva základný stav. Stavy s vyššími hodnotami sa nazývajú vzrušené. Energetické hladiny sú označené arabskými číslicami podľa hodnoty n. Elektróny môžu byť usporiadané do siedmich úrovní, preto n v skutočnosti existuje od 1 do 7. Hlavné kvantové číslo určuje veľkosť elektrónového oblaku a určuje priemerný polomer elektrónu v atóme.

l– orbitálne kvantové číslo. Charakterizuje energetickú rezervu elektrónov v podúrovni a tvar orbitálu (tab. 1). Prijíma celočíselné hodnoty od 0 do n-1. l závisí od n. Ak n=1, potom l=0, čo znamená, že na 1. úrovni je 1. podúroveň.

m e– magnetické kvantové číslo. Charakterizuje orientáciu orbitálu v priestore. Prijíma celočíselné hodnoty od –l cez 0 po +l. Keď teda l=1 (p-orbitál), m e nadobúda hodnoty -1, 0, 1 a orientácia orbitálu môže byť rôzna (obr. 3).

Ryža. 3. Jedna z možných orientácií v priestore p-orbitálu

s– spinové kvantové číslo. Charakterizuje vlastnú rotáciu elektrónu okolo jeho osi. Akceptuje hodnoty -1/2(↓) a +1/2(). Dva elektróny v rovnakom orbitále majú antiparalelné spiny.

Stanovuje sa stav elektrónov v atómoch Pauliho princíp: atóm nemôže mať dva elektróny s rovnakou sadou všetkých kvantových čísel. Stanoví sa postupnosť plnenia orbitálov elektrónmi Klechkovský vládne: orbitály sú pre tieto orbitály zaplnené elektrónmi v stúpajúcom poradí podľa súčtu (n+l), ak je súčet (n+l) rovnaký, potom sa najskôr vyplní orbitál s menšou hodnotou n.

Atóm však zvyčajne neobsahuje jeden, ale niekoľko elektrónov, a aby sa zohľadnila ich vzájomná interakcia, používa sa koncept efektívneho jadrového náboja - elektrón vo vonkajšej úrovni je vystavený náboju, ktorý je menší ako náboj. jadra, v dôsledku čoho vnútorné elektróny clonia vonkajšie.

Základné charakteristiky atómu: atómový polomer (kovalentný, kovový, van der Waalsov, iónový), elektrónová afinita, ionizačný potenciál, magnetický moment.

Elektrónové vzorce atómov

Všetky elektróny atómu tvoria jeho elektrónový obal. Je znázornená štruktúra elektrónového obalu elektronický vzorec, ktorá ukazuje distribúciu elektrónov cez energetické úrovne a podúrovne. Počet elektrónov v podúrovni je označený číslom, ktoré je napísané vpravo hore od písmena označujúceho podúroveň. Napríklad atóm vodíka má jeden elektrón, ktorý sa nachádza v s-podúrovni 1. energetickej hladiny: 1s 1. Elektrónový vzorec hélia obsahujúci dva elektróny je napísaný takto: 1s 2.

Pre prvky druhej periódy napĺňajú elektróny 2. energetickú hladinu, ktorá nemôže obsahovať viac ako 8 elektrónov. Najprv elektróny naplnia s-podúroveň, potom p-podúroveň. Napríklad:

5 B 1s 2 2s 2 2p 1

Vzťah medzi elektrónovou štruktúrou atómu a pozíciou prvku v periodickej tabuľke

Elektronický vzorec prvku je určený jeho pozíciou v periodickej tabuľke D.I. Mendelejev. Číslo periódy teda zodpovedá V prvkoch druhej periódy elektróny napĺňajú 2. energetickú hladinu, ktorá môže obsahovať najviac 8 elektrónov. Najprv vypĺňajú elektróny V prvkoch druhej periódy plnia elektróny 2. energetickú hladinu, ktorá nemôže obsahovať viac ako 8 elektrónov. Najprv elektróny naplnia s-podúroveň, potom p-podúroveň. Napríklad:

5 B 1s 2 2s 2 2p 1

V atómoch niektorých prvkov sa pozoruje fenomén „skoku“ elektrónov z vonkajšej energetickej hladiny na predposlednú. K úniku elektrónov dochádza v atómoch medi, chrómu, paládia a niektorých ďalších prvkov. Napríklad:

24 Kr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1

energetická hladina, ktorá nemôže obsahovať viac ako 8 elektrónov. Najprv elektróny naplnia s-podúroveň, potom p-podúroveň. Napríklad:

5 B 1s 2 2s 2 2p 1

Skupinové číslo prvkov hlavných podskupín sa rovná počtu elektrónov na vonkajšej energetickej hladine, takéto elektróny sa nazývajú valenčné elektróny (podieľajú sa na tvorbe chemickej väzby). Valenčnými elektrónmi pre prvky vedľajších podskupín môžu byť elektróny vonkajšej energetickej hladiny a d-podúrovne predposlednej hladiny. Skupinový počet prvkov sekundárnych podskupín III-VII skupín, ako aj pre Fe, Ru, Os, zodpovedá celkovému počtu elektrónov v s-podúrovni vonkajšej energetickej hladiny a d-podúrovni predposlednej hladiny.

Úlohy:

Nakreslite elektrónové vzorce atómov fosforu, rubídia a zirkónu. Označte valenčné elektróny.

odpoveď:

15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 Valenčné elektróny 3s 2 3p 3

37 Rb 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 5s 1 Valenčné elektróny 5s 1

40 Zr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 2 5s 2 Valenčné elektróny 4d 2 5s 2

Túžba po stave s najnižšou energiou je všeobecnou vlastnosťou hmoty. O horských lavínach a skalách určite viete. Ich energia je taká veľká, že dokáže zmiesť mosty, domy a iné veľké a odolné stavby. Dôvodom tohto impozantného prírodného javu je, že masa snehu alebo kameňov má tendenciu zaberať štát s najnižšou energiou a potenciálna energia fyzického tela na úpätí hory je menšia ako na svahu alebo na vrchole.

Atómy vytvárajú väzby medzi sebou z rovnakého dôvodu: celková energia spojených atómov je menšia ako energia tých istých atómov vo voľnom stave. To je pre vás a pre mňa veľmi šťastná okolnosť - koniec koncov, ak by pri spájaní atómov do molekúl nedochádzalo k prírastku energie, potom by bol vesmír naplnený iba atómami prvkov a objavením sa jednoduchých a zložitých molekúl nevyhnutných pre existencia života by bola nemožná.

Atómy sa však nemôžu navzájom náhodne viazať. Každý atóm je schopný viazať sa so špecifickým počtom iných atómov a viazané atómy sú umiestnené v priestore presne definovaným spôsobom. Dôvod týchto obmedzení treba hľadať vo vlastnostiach elektrónových obalov atómov, presnejšie vo vlastnostiach externé elektrónové obaly, s ktorými atómy navzájom interagujú.

Dokončený vonkajší elektrónový obal má menšiu (t. j. priaznivejšiu pre atóm) energiu ako neúplný. Podľa oktetového pravidla obsahuje dokončený obal 8 elektrónov:

Sú to vonkajšie elektrónové obaly atómov vzácnych plynov, s výnimkou hélia (n = 1) , ktorého celý obal pozostáva z dvoch s elektrónov (1s 2 ) iba pretože p -na 1. stupni nie je podúroveň.

Vonkajšie obaly všetkých prvkov, okrem vzácnych plynov, sú NEÚPLNÉ a v procese chemickej interakcie sú DOPLNENÉ vždy, keď je to možné.

Aby k takémuto „dokončeniu“ došlo, musia atómy buď preniesť elektróny medzi sebou, alebo ich sprístupniť na bežné použitie. To núti atómy byť blízko seba, t.j. byť spojené chemickou väzbou.

Existuje niekoľko výrazov pre typy chemickej väzby: kovalentný, polárny kovalentný, iónový, kovový, donor-akceptor, vodík a niektoré ďalšie. Ako však uvidíme, všetky spôsoby vzájomného viazania častíc hmoty majú spoločnú povahu - ide o poskytovanie vlastných elektrónov pre bežné použitie (prísnejšie - socializácia elektróny), ktorý je často doplnený elektrostatickou interakciou medzi odlišnými nábojmi, ktoré vznikajú pri prechodoch elektrónov. Niekedy môžu byť príťažlivé sily medzi jednotlivými časticami čisto elektrostatické. Nejde len o príťažlivosť medzi iónmi, ale aj o rôzne medzimolekulové interakcie.

V procese rozvoja vedy bola chémia konfrontovaná s problémom výpočtu množstva látky na vykonávanie reakcií a látok získaných v ich priebehu.

Dnes sa na takéto výpočty chemických reakcií medzi látkami a zmesami používa hodnota relatívnej atómovej hmotnosti zahrnutá v periodickej tabuľke chemických prvkov od D. I. Mendelejeva.

Chemické procesy a vplyv podielu prvku v látkach na priebeh reakcie

Moderná veda podľa definície „relatívnej atómovej hmotnosti chemického prvku“ znamená, koľkokrát je hmotnosť atómu daného chemického prvku väčšia ako jedna dvanástina atómu uhlíka.

S príchodom éry chémie vzrástla potreba presného určovania priebehu chemickej reakcie a jej výsledkov.

Preto sa chemici neustále pokúšali vyriešiť problém presných hmotností interagujúcich prvkov v látke. Jedným z najlepších riešení v tej dobe bolo viazať sa na najľahší prvok. A hmotnosť jeho atómu bola braná ako jedna.

Historický priebeh počítania hmoty

Najprv sa použil vodík, potom kyslík. Tento spôsob výpočtu sa však ukázal ako nepresný. Dôvodom bola prítomnosť izotopov s hmotnosťou 17 a 18 v kyslíku.

Preto sa zmesou izotopov technicky vyrobilo iné číslo ako šestnásť. Dnes sa relatívna atómová hmotnosť prvku vypočítava na základe hmotnosti atómu uhlíka, ktorý sa berie ako základ, v pomere 1/12.

Dalton položil základy relatívnej atómovej hmotnosti prvku

Až o nejaký čas neskôr, v 19. storočí, Dalton navrhol vykonať výpočty pomocou najľahšieho chemického prvku - vodíka. Na prednáškach svojim študentom demonštroval na postavách vyrezaných z dreva, ako sa spájajú atómy. Pre ďalšie prvky použil údaje, ktoré predtým získali iní vedci.

Podľa Lavoisierových experimentov voda obsahuje pätnásť percent vodíka a osemdesiatpäť percent kyslíka. S týmito údajmi Dalton vypočítal, že relatívna atómová hmotnosť prvku, ktorý tvorí vodu, v tomto prípade kyslíka, je 5,67. Chyba v jeho výpočtoch pramení zo skutočnosti, že nesprávne veril, pokiaľ ide o počet atómov vodíka v molekule vody.

Podľa jeho názoru na každý atóm kyslíka pripadal jeden atóm vodíka. Pomocou údajov chemika Austina, že amoniak obsahuje 20 percent vodíka a 80 percent dusíka, vypočítal relatívnu atómovú hmotnosť dusíka. Týmto výsledkom dospel k zaujímavému záveru. Ukázalo sa, že relatívna atómová hmotnosť (vzorec amoniaku bol omylom braný s jednou molekulou vodíka a dusíka) bola štyri. Vo svojich výpočtoch sa vedec spoliehal na Mendelejevov periodický systém. Podľa analýzy vypočítal, že relatívna atómová hmotnosť uhlíka je 4,4 namiesto predtým akceptovaných dvanástich.

Napriek svojim vážnym chybám to bol Dalton, kto ako prvý vytvoril tabuľku niektorých prvkov. Počas života vedca prešiel opakovanými zmenami.

Izotopová zložka látky ovplyvňuje hodnotu presnosti relatívnej atómovej hmotnosti

Pri zvažovaní atómových hmotností prvkov si všimnete, že presnosť pre každý prvok je iná. Napríklad pre lítium je štvorciferný a pre fluór osemmiestny.

Problém je v tom, že izotopová zložka každého prvku je iná a nie konštantná. Napríklad obyčajná voda obsahuje tri typy izotopov vodíka. Patria sem okrem bežného vodíka aj deutérium a trícium.

Relatívna atómová hmotnosť izotopov vodíka je dva a tri. „Ťažká“ voda (tvorená deutériom a tríciom) sa odparuje menej ľahko. Preto je v parnom stave menej izotopov vody ako v kvapalnom stave.

Selektivita živých organizmov na rôzne izotopy

Živé organizmy majú selektívnu vlastnosť voči uhlíku. Na vytvorenie organických molekúl sa používa uhlík s relatívnou atómovou hmotnosťou dvanásť. Preto látky organického pôvodu, ako aj množstvo minerálov ako uhlie a ropa, obsahujú menší obsah izotopov ako anorganické materiály.
Mikroorganizmy, ktoré spracovávajú a akumulujú síru, zanechávajú za sebou izotop síry 32. V oblastiach, kde baktérie nespracúvajú, je podiel izotopu síry 34, teda oveľa vyšší. Práve na základe pomeru síry v pôdnych horninách dochádzajú geológovia k záveru o povahe pôvodu vrstvy – či má magmatický alebo sedimentárny charakter.

Zo všetkých chemických prvkov iba jeden nemá žiadne izotopy - fluór. Preto je jeho relatívna atómová hmotnosť presnejšia ako u iných prvkov.

Prítomnosť nestabilných látok v prírode

Pre niektoré prvky je relatívna hmotnosť uvedená v hranatých zátvorkách. Ako vidíte, ide o prvky nachádzajúce sa po uráne. Faktom je, že nemajú stabilné izotopy a rozpadajú sa s uvoľňovaním rádioaktívneho žiarenia. Preto je najstabilnejší izotop uvedený v zátvorkách.

Postupom času sa ukázalo, že z niektorých z nich je možné získať stabilný izotop v umelých podmienkach. Bolo potrebné zmeniť atómové hmotnosti niektorých transuránových prvkov v periodickej tabuľke.

V procese syntézy nových izotopov a meraní ich životnosti bolo niekedy možné objaviť nuklidy s polčasmi miliónkrát dlhšími.

Veda nestojí, neustále sa objavujú nové prvky, zákony a vzťahy medzi rôznymi procesmi v chémii a prírode. Preto je nejasné a neisté, v akej forme sa chémia a Mendelejevov periodický systém chemických prvkov objaví v budúcnosti, o sto rokov. Ale rád by som veril, že diela chemikov nahromadené za posledné storočia poslúžia novým, pokročilejším poznatkom našich potomkov.