अणुओं और परमाणुओं का निर्धारण। 1932 तक एक परमाणु की परिभाषा

18 वीं सदी के मध्य तक प्राचीन काल से शुरू, विज्ञान धारणा का प्रभुत्व था कि परमाणु - इस मामले के एक कण है कि विभाजित नहीं किया जा सकता है। अंग्रेजी वैज्ञानिक और प्रकृतिवादी, और डी डाल्टन एक रासायनिक तत्व की सबसे छोटी भाग के रूप में परमाणु की एक परिभाषा दे दी है। अपने परमाणु और आण्विक सिद्धांत में एमवी लोमोनोसोव परमाणु और अणु की एक परिभाषा देने के लिए सक्षम था। वह आश्वस्त था कि अणु, जिसमें उन्होंने "कणों" कहा जाता है, "तत्वों" की रचना - परमाणुओं - और निरंतर गति में हैं।

डी आई मेंडलीव का मानना था कि इस सबयूनिट पदार्थों कि भौतिक संसार को बनाने, अपने सभी गुण केवल अगर यह विभाजन के अधीन नहीं है बरकरार रखती है। इस अनुच्छेद में, हम परमाणु के सूक्ष्म दर्शन एक वस्तु को परिभाषित, और उसके गुणों का अध्ययन।

परमाणु संरचना के सिद्धांत की पृष्ठभूमि

19 वीं सदी में, यह व्यापक रूप परमाणु की अविभाज्यता पर बयान के रूप में मान्यता प्राप्त है। ज्यादातर वैज्ञानिकों का मानना है कि किसी भी परिस्थिति में एक रासायनिक तत्व के कणों अन्य तत्वों के परमाणुओं में तब्दील किया जा सकता। इन विचारों के आधार पर एक परमाणु की परिभाषा आधारित था 1932 तक थे। 19 वीं सदी में विज्ञान के क्षेत्र में मौलिक खोजों है, यह दृश्य बदल किए गए हैं। सबसे पहले, 1897 में ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी जे.जे. थॉमसन इलेक्ट्रॉन की खोज की थी। इस तथ्य को मौलिक रूप से रासायनिक तत्व की अविभाज्य भाग के बारे में वैज्ञानिकों के विचारों को बदला गया है।

साबित करने के लिए कैसे है कि परमाणु जटिल संरचना

यहां तक कि इससे पहले कि इलेक्ट्रॉन की खोज , वैज्ञानिकों ने सर्वसम्मति से सहमत हैं कि परमाणुओं कोई शुल्क नहीं है। फिर, यह पाया गया कि इलेक्ट्रॉनों आसानी से किसी भी वांछित रासायनिक तत्व से प्रतिष्ठित किया जाता है। वे एक लौ में पाया जा सकता है, वे विद्युत प्रवाह के वाहक हैं, वे एक्स-रे विकिरण के दौरान पदार्थों को छोड़ दें।

लेकिन अगर इलेक्ट्रॉनों बिना किसी अपवाद के सभी का हिस्सा है, और नकारात्मक चार्ज परमाणुओं हैं, इस प्रकार, एक परमाणु में वहाँ कुछ कणों को एक सकारात्मक चार्ज करना सुनिश्चित हैं कि कर रहे हैं, अन्यथा परमाणुओं विद्युत तटस्थ नहीं होगा। परमाणु की संरचना को जानने में मदद करने के रेडियोधर्मिता के रूप में एक भौतिक घटना में मदद मिली है। यह भौतिक विज्ञान में परमाणु की सही परिभाषा है, और फिर रसायन शास्त्र दे दी है।

अदृश्य किरणें

फ्रांसीसी भौतिकशास्त्री ए Becquerel पहले कुछ रासायनिक तत्वों, नेत्रहीन अदृश्य किरणों के परमाणुओं के उत्सर्जन की घटना का वर्णन करने के लिए किया गया था। वे सामग्री के माध्यम से हवा पास आयनीकृत, फोटोग्राफिक प्लेटों का काला के कारण। बाद में, क्यूरी और रदरफोर्ड ने पाया है कि रेडियोधर्मी पदार्थ अन्य रासायनिक तत्वों (जैसे यूरेनियम के रूप में - नैप्टुनियम) के परमाणुओं के रूप में तब्दील कर रहे हैं।

अल्फा कण, बीटा कणों, गामा किरणों: रेडियोधर्मी विकिरण संरचना में असमान है। इस प्रकार, रेडियोधर्मिता की घटना ने साबित कर दिया है कि तत्वों कणों की आवर्त सारणी एक जटिल संरचना है। इस तथ्य को परमाणु की परिभाषा में किए गए परिवर्तनों का कारण बना। क्या कणों एक परमाणु, रदरफोर्ड द्वारा दिए गए नए वैज्ञानिक तथ्यों प्राप्त है? इस सवाल का जवाब जिसके अनुसार चारों ओर सकारात्मक चार्ज नाभिक इलेक्ट्रॉनों ले जाते हैं, परमाणु के प्रस्तावित विद्वान परमाणु मॉडल था।

विरोधाभासों रदरफोर्ड मॉडल

वैज्ञानिक के सिद्धांत, अपनी बकाया चरित्र के बावजूद, निष्पक्ष परमाणु परिभाषित नहीं कर सका। उसका निष्कर्ष ऊष्मप्रवैगिकी के मौलिक नियमों के विपरीत थे जो इलेक्ट्रॉनों नाभिक की परिक्रमा के सभी अपनी ऊर्जा खो अनुसार और, के रूप में यह, उतनी ही जल्दी हो या बाद में उस पर गिर पड़ सकता है। इस मामले में एटम नष्ट कर दिया। यह वास्तव में ऐसा नहीं है, के बाद से रसायन और कणों, जहां से वे बना रहे हैं, एक लंबे समय के लिए प्रकृति में मौजूद। बेवजह परमाणु रदरफोर्ड के सिद्धांत है, साथ ही घटना जब विवर्तन झंझरी के माध्यम से गर्म सरल पदार्थों गुजर होता है कि के आधार पर इस तरह के दृढ़ संकल्प। एक ही समय में गठित परमाणु स्पेक्ट्रा के बाद एक रेखीय आकार की है। यह परमाणु के रदरफोर्ड मॉडल के साथ विरोध हुआ, जिसके अनुसार स्पेक्ट्रम के लिए होता है निरंतर किया जाना है। क्वांटम यांत्रिकी की अवधारणाओं के अनुसार, नाभिक में मौजूद इलेक्ट्रॉनों इलेक्ट्रॉन बादल के रूप होने के रूप में रूप में अच्छी तरह बिंदु वस्तुओं के रूप में की विशेषता नहीं कर रहे हैं।

नाभिक के चारों ओर अंतरिक्ष की एक निश्चित ठिकाना में इसका घनत्व से अधिकांश, और एक निश्चित समय पर एक कण के स्थान माना जाता है। इसके अलावा, यह पाया गया कि परमाणु, इलेक्ट्रॉन परतों में व्यवस्थित कर रहे हैं। परतों की संख्या अवधि की संख्या जानने के द्वारा निर्धारित किया जा सकता है, जिसमें समय-समय पर डी आई Mendeleeva प्रणाली में तत्व। उदाहरण के लिए, फास्फोरस परमाणु 15 इलेक्ट्रॉनों होता है और तीन ऊर्जा का स्तर है। सूचक है, जो ऊर्जा के स्तर की संख्या निर्धारित करता है प्रिंसिपल क्वांटम संख्या कहा जाता है।

यह प्रयोगात्मक स्थापित किया गया था कि इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा स्तर, कोर के सबसे करीब स्थित है, सबसे कम ऊर्जा है। प्रत्येक ऊर्जा खोल कक्षाओं पर बदले में सब-स्तरों में बांटा गया है, और वे,,। इलेक्ट्रॉनों अलग कक्षाओं में स्थित हैं उसी रूप बादलों (शे, पी, डी, एफ)।

पूर्वगामी के आधार पर यह इस प्रकार है कि इलेक्ट्रॉन बादल के आकार मनमाना नहीं हो सकता। यह सख्ती कक्षीय के अनुसार निर्धारित किया जाता है क्वांटम संख्या। हम यह भी जोड़ते हैं कि कण के लिए इलेक्ट्रॉन के राज्य भी दो मूल्यों से निर्धारित होता है - चुंबकीय और क्वांटम संख्या स्पिन। पहले श्रोडिंगर समीकरण पर आधारित है और हमारी दुनिया के तीन आयामी स्वरूप के आधार पर इलेक्ट्रॉन बादल के स्थानिक उन्मुखीकरण की विशेषता है। दूसरी सूचक - उस पर स्पिन की संख्या अपनी धुरी या वामावर्त चारों ओर इलेक्ट्रॉन के घूर्णन निर्धारण करते हैं।

न्यूट्रॉन की खोज

डी चाडविक का काम के माध्यम से, उन्हें 1932 में आयोजित की, यह रसायन शास्त्र और भौतिकी में परमाणु की एक नई परिभाषा दी गई थी। उनके वैज्ञानिक प्रयोगों में उन्होंने साबित कर दिया दरार में कोई शुल्क नहीं है, बड़े पैमाने पर 1.008665 होने कणों की वजह से पोलोनियम विकिरण होता है कि। एक नया प्राथमिक कण न्यूट्रॉन नामित किया गया था। उनकी यह खोज और उसके गुणों के अध्ययन सोवियत वैज्ञानिकों V गैपन और Ivanenko परमाणु नाभिक की संरचना का एक नया सिद्धांत बनाने की अनुमति दी, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से युक्त।

नए सिद्धांत के अनुसार, पदार्थ का निर्धारण निम्नलिखित परमाणु रासायनिक तत्व की एक संरचनात्मक इकाई के रूप में, एक कोर प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन यह इधर-उधर जाने वाले से मिलकर किया था। नाभिक में सकारात्मक कणों की संख्या हमेशा आवधिक प्रणाली में रासायनिक तत्व की क्रमसूचक संख्या के बराबर है।

बाद में अपने प्रयोगों में प्रोफेसर Zhdanov पुष्टि की है कि कठिन ब्रह्मांडीय विकिरण के प्रभाव में, परमाणु नाभिक प्रोटान और न्यूट्रान में विभाजित हैं। इसके अलावा, यह साबित हो चुका है कि बलों नाभिक में इन प्राथमिक कणों पकड़े, यह अत्यंत ऊर्जा प्रधान है। वे (10 ^-23 सेमी के आदेश की) बहुत कम दूरी, कहा जाता परमाणु पर काम करते हैं। जैसा कि पहले उल्लेख, एमवी द्वारा लोमोनोसोव परमाणु की एक परिभाषा और वैज्ञानिक उसे ज्ञात तथ्यों के आधार पर अणु देने के लिए सक्षम था।

वर्तमान में मान्यता प्राप्त करने पर विचार निम्नलिखित मॉडल: परमाणु नाभिक और इलेक्ट्रॉनों एक सख्ती से परिभाषित पथ में यह इधर-उधर जाने के होते हैं - कक्षाओं। एक ही समय में इलेक्ट्रॉनों दोनों कणों और लहरों की गुणों का प्रदर्शन, वह है, एक दोहरे स्वभाव की है। एक परमाणु के नाभिक इसके लगभग सभी बड़े पैमाने पर ध्यान केंद्रित किया है। यह प्रोटान और परमाणु ताकतों के साथ जुड़े न्यूट्रॉन के होते हैं।

चाहे वह परमाणु वजन के लिए संभव है

यह पता चला प्रत्येक परमाणु द्रव्यमान है। उदाहरण के लिए, यह कैसे छोटे इस मूल्य की कल्पना करना भी मुश्किल हाइड्रोजन 1,67h10 ^-24 की है किया गया था। वस्तु का भार लगाने के लिए, तराजू, और दोलक है, जो एक है का उपयोग नहीं करते कार्बन नैनोट्यूब। परमाणु और अणु और अधिक सुविधाजनक मात्रा के वजन की गणना करने के सापेक्ष वजन है। यह कितनी बार एक अणु या अधिक से अधिक कार्बन परमाणु, जो 1,66h10 ^-27 किलो है के 1/12 एक परमाणु के वजन को दर्शाता है। सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी में दिए गए हैं, और वे कोई आयाम है।

आइसोटोप की औसत द्रव्यमान संख्या है - वैज्ञानिकों ने अच्छी तरह से पता है कि एक रासायनिक तत्व की परमाणु वजन रहे हैं। यह एक रासायनिक तत्व की एक इकाई की प्रकृति में प्रकट होता है, अलग अलग आम जनता हो सकता है। इस प्रकार इस तरह के संरचनात्मक कण के नाभिक में एक ही करने के आरोप।

वैज्ञानिकों ने पाया है कि आइसोटोप नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या में मतभेद है और नाभिक उन्हें समान चार्ज करते हैं। 20 प्रोटॉन और न्यूट्रॉन 17 - उदाहरण के लिए, एक क्लोरीन परमाणु, एक जन 35 होने 18 न्यूट्रॉन और 17 प्रोटॉन, और 37 के एक बड़े पैमाने पर के साथ होता है। कई रासायनिक तत्वों आइसोटोप का मिश्रण है। उदाहरण के लिए, जैसे पोटेशियम, आर्गन, ऑक्सीजन 3 अलग आइसोटोप का प्रतिनिधित्व इसकी संरचना परमाणुओं में निहित के रूप में सरल पदार्थों।

atomicity का निर्धारण

यह कई व्याख्याएं है। विचार करें कि रसायन शास्त्र में इस शब्द का क्या मतलब है। एक रासायनिक तत्व के परमाणुओं में कम से कम क्षण भर के अलगाव में मौजूद कर सकते हैं, और अधिक जटिल के कण बनाते जाते हैं नहीं करता है - अणु, तो हम कहते हैं कि इस तरह के पदार्थ एक परमाणु संरचना की है। उदाहरण के लिए, मीथेन की बहुमंज़िला क्लोरीनीकरण प्रतिक्रिया। क्लोराइड, कार्बन टेट्राक्लोराइड: यह व्यापक रूप से प्रमुख हलोजन डेरिवेटिव के लिए जैविक सिंथेटिक रसायन शास्त्र में प्रयोग किया जाता है। यह उच्च प्रतिक्रियात्मकता होने परमाणुओं को क्लोरीन अणुओं विभाजित है। वे एक श्रृंखला प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया उपलब्ध कराने मीथेन अणु में सिग्मा बांड को नष्ट,।

एक निस्संक्रामक और विरंजन एजेंट के रूप में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के उपयोग - एक रसायन उद्योग में काफी महत्व होने की प्रक्रिया का एक और उदाहरण। हाइड्रोजन पेरोक्साइड की एक दरार उत्पाद के रूप में परमाणु ऑक्सीजन का निर्धारण (एंजाइम केटालेज़ द्वारा) दोनों जीवित कोशिकाओं में होता है और प्रयोगशाला में। परमाणु ऑक्सीजन बैक्टीरिया, कवक और उनके बीजाणुओं: गुणात्मक इसकी उच्च एंटीऑक्सीडेंट गुण और उनके रोगजनक एजेंट को नष्ट करने की क्षमता से निर्धारित।

कैसे परमाणु लिफाफा

हम पहले से मिला एक रासायनिक तत्व की संरचनात्मक इकाई एक जटिल संरचना मौजूद है। सकारात्मक चार्ज नाभिक कणों के आसपास नकारात्मक इलेक्ट्रॉनों घूमते हैं। नोबेल पुरस्कार नील्स बोह्र, प्रकाश की क्वांटम सिद्धांत पर आधारित है,, एक शिक्षण बनाया जिसमें लक्षण वर्णन और परमाणुओं की पहचान इस प्रकार हैं: इलेक्ट्रॉनों केवल इस मामले में कुछ निश्चित पथ पर नाभिक के चारों ओर घूम रहा है ऊर्जा विकीर्ण नहीं है। बोह्र, वैज्ञानिकों से पता चला है कि microworld के कणों, जो अणुओं और परमाणुओं कानूनों बड़े निकायों के लिए मान्य पालन नहीं करते हैं शामिल है - ब्रह्माण्ड वस्तुओं।

कण की इलेक्ट्रॉन गोले की संरचना इस तरह के Hund, पाउली Klechkovskii के रूप में क्वांटम भौतिकी वैज्ञानिकों पर कागजात में अध्ययन किया गया। चूंकि यह ज्ञात हो गया कि इलेक्ट्रॉनों बनाने के नाभिक के चारों ओर घूर्णन गति अराजक नहीं है, लेकिन कुछ निश्चित पथ पर। पाउली पाया कि उसकी कक्षाओं रों, पी, डी के प्रत्येक, इलेक्ट्रॉनिक कोशिकाओं में च में एक ही ऊर्जा के स्तर के भीतर से अधिक नहीं दो विपरीत स्पिन मूल्य + साढ़े और की ऋणात्मक आवेश वाले कण हो सकता है - आधा।

Hund के शासन बताया कि कैसे एक ही ऊर्जा के स्तर के साथ इलेक्ट्रॉन कक्षाओं को भरने के लिए।

Aufbau सिद्धांत, यह भी नियम n + l कहा जाता है, की व्याख्या कैसे भरा कक्षाओं multielectron परमाणुओं (तत्वों 5, 6, 7 चक्र)। ऊपर regularities के सभी Dmitriem Mendeleevym द्वारा बनाई रासायनिक तत्वों का सैद्धांतिक आधार के रूप में कार्य किया।

ऑक्सीकरण डिग्री

यह रसायन शास्त्र में एक मौलिक अवधारणा है और एक अणु में एक परमाणु के राज्य का वर्णन है। परमाणुओं के ऑक्सीकरण की डिग्री के आधुनिक परिभाषा इस प्रकार है: प्रभारी वातानुकूलित है अणु है, जो अवधारणाओं है कि एक अणु केवल आयनिक रचना के आधार पर की गणना में परमाणुओं।

ऑक्सीकरण एक पूर्णांक या एक भिन्नात्मक संख्या, एक सकारात्मक, नकारात्मक या शून्य मान द्वारा व्यक्त की जा सकती है। रासायनिक तत्वों की सबसे परमाणुओं में कई ऑक्सीकरण राज्यों की है। उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन -3, -2, 0, 1, 2, 3, 4, 5 है। लेकिन इस तरह के फ्लोरीन के रूप में ऐसी एक तत्व है, इसकी यौगिकों के सभी में, केवल एक ऑक्सीकरण राज्य -1 के बराबर है। यह एक साधारण पदार्थ, शून्य के अपने ऑक्सीकरण राज्य प्रस्तुत किया जाता है तो। इस रसायन मात्रा सुविधाजनक पदार्थों के वर्गीकरण के लिए उपयोग करने के लिए और उनके गुणों का वर्णन करने के। ज्यादातर मामलों में, रसायन शास्त्र के ऑक्सीकरण डिग्री समीकरण रेडोक्स प्रतिक्रियाओं की स्थापना में इस्तेमाल किया।

परमाणुओं के गुण

क्वांटम भौतिकी, परमाणु, जो सिद्धांत Ivanenko और Gapon ई, निम्नलिखित वैज्ञानिक तथ्यों के पूरक पर आधारित है की आधुनिक परिभाषा के खोजों के लिए धन्यवाद। परमाणु नाभिक की संरचना रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान नहीं बदला है। परिवर्तन केवल स्थिर इलेक्ट्रॉन कक्षाओं को प्रभावित करता है। उनकी संरचना पदार्थों के भौतिक और रासायनिक गुणों का एक बहुत के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। इलेक्ट्रॉन एक स्थिर कक्षा छोड़ देता है और एक उच्च ऊर्जा इस तरह के परमाणु के साथ कक्षीय के लिए आगे बढ़ता है, तो उत्साहित कहा जाता है।

यह ध्यान देने योग्य है कि इलेक्ट्रॉनों इन गैर-प्रमुख कक्षाओं पर एक लंबे समय नहीं हो सकता। इसके स्थिर कक्षा में लौटने के बाद इलेक्ट्रॉन ऊर्जा की मात्रा का उत्सर्जन करता है। इलेक्ट्रॉन आत्मीयता, वैद्युतीयऋणात्मकता, आयनीकरण ऊर्जा के रूप में रासायनिक तत्वों की संरचनात्मक इकाइयों के ऐसे विशेषताओं के अध्ययन, वैज्ञानिकों न केवल एक आवश्यक कण सूक्ष्म दर्शन परमाणु परिभाषित करने के लिए अनुमति दी गई है, लेकिन यह भी उन्हें इस मामले के एक स्थिर और उर्जा अधिक अनुकूल आणविक राज्य के रूप में परमाणुओं की क्षमता है, के संभावित परिणाम की व्याख्या करने की अनुमति दी ईओण, सहसंयोजक-ध्रुवीय और अध्रुवी, दाता स्वीकर्ता (सहसंयोजक संबंध प्रजाति के रूप में) और मीटर: स्थिर रासायनिक बंधन में किसी भी प्रकार का निर्माण etallicheskoy। बाद धातुओं के सबसे महत्वपूर्ण भौतिक और रासायनिक गुणों को निर्धारित करता है।

यह प्रयोगात्मक स्थापित किया गया था कि एक परमाणु के आकार भिन्न हो सकते हैं। सभी अणु है जिसमें यह भी शामिल है पर निर्भर करेगा। एक्स-रे के माध्यम से विवर्तन विश्लेषण एक रासायनिक यौगिक में परमाणुओं के बीच दूरी की गणना कर सकते हैं, साथ ही त्रिज्या संरचनात्मक तत्व इकाई सीखते हैं। अवधि या रासायनिक तत्वों के समूह में शामिल परमाणुओं की त्रिज्या के परिवर्तन की पैटर्न मालिक, यह उनकी भौतिक और रासायनिक गुणों की भविष्यवाणी करना संभव है। उदाहरण के लिए, में वृद्धि के साथ समय में परमाणु नाभिक उनके radii कमी ( "संपीड़न परमाणु") चार्ज है, और इसलिए यौगिकों के धातु के गुण को कमजोर और nonmetallic परिलक्षित।

इस प्रकार, परमाणु की संरचना का ज्ञान सही रूप में तत्वों की आवर्त प्रणाली में शामिल सभी तत्वों के भौतिक और रासायनिक गुणों का निर्धारण कर सकते हैं।