Quelle est la charge d'un atome. Atome du point de vue des anciens penseurs et scientifiques

Atome (du grec "indivisible") - une fois la plus petite particule de matière de taille microscopique, la plus petite partie élément chimique, qui porte ses propriétés. Les constituants de l'atome - protons, neutrons, électrons - n'ont plus ces propriétés et les forment ensemble. Les atomes covalents forment des molécules. Les scientifiques étudient les caractéristiques de l'atome, et bien qu'ils soient déjà assez bien étudiés, ils ne manquent pas l'occasion de trouver quelque chose de nouveau - en particulier dans le domaine de la création de nouveaux matériaux et de nouveaux atomes (poursuivant le tableau périodique). 99,9% de la masse d'un atome se trouve dans le noyau.

Des scientifiques de l'Université Redbud ont découvert nouveau mécanisme stockage magnétique de l'information dans la plus petite unité de matière : un atome. Bien que la preuve de principe ait été démontrée à très basses températures, ce mécanisme promet de fonctionner même à température ambiante. Ainsi, il sera possible de stocker des milliers de fois plus d'informations que ce qui est actuellement disponible sur les disques durs. Les résultats des travaux ont été publiés dans Nature Communications.

ATOME

(du grec atomos - indivisible), la plus petite particule d'un produit chimique. élément, le porteur de son sv. Chaque chim. un élément correspond à un ensemble de certains A. En se connectant les uns aux autres, A. d'un ou de différents éléments forment plus particules complexes, par exemple. molécules. Toutes les variétés de chem. in-in (solide, liquide et gazeux) dû à la décomp. combinaisons de A. entre eux. A. peut exister dans le libre. état (en gaz, plasma). Saint-va A., y compris la capacité la plus importante pour la chimie A. de former un produit chimique. Comm., sont déterminés par les caractéristiques de sa structure.

Caractéristiques générales de la structure de l'atome. A. consiste en un noyau chargé positivement entouré d'un nuage d'électrons chargés négativement. Les dimensions d'un A. dans son ensemble sont déterminées par les dimensions de son nuage d'électrons et sont grandes par rapport aux dimensions du noyau A^ (les dimensions linéaires d'un A. sont ~ 10-8 cm, ses noyaux sont ~ 10"-10" 13cm). Le nuage électronique de A. n'a pas de frontières strictement définies, donc les dimensions de A. en moyenne. les diplômes sont conditionnels et dépendent de la façon dont ils sont déterminés (voir. rayons atomiques). Le noyau de A. est constitué de protons Z et de neutrons N maintenus ensemble par des forces nucléaires (voir. noyau atomique). Positif charge protonique et négative. la charge de l'électron est la même en abs. la valeur et sont égales à e = 1,60 * 10 -19 C ; n'a pas d'électricité. charger. Charge nucléaire +Ze - principale. caractéristique de A., qui détermine son appartenance à un certain produit chimique. élément. Le nombre ordinal de l'élément dans la période. au système de Mendeleev (numéro atomique) est égal au nombre de protons dans le noyau.

Dans une atmosphère électriquement neutre, le nombre d'électrons dans un nuage est égal au nombre de protons dans le noyau. Cependant, sous certaines conditions, il peut perdre ou gagner des électrons, tournant resp. en position. ou nier. ions, par exemple. Li +, Li 2+ ou O -, O 2-. Lorsqu'ils parlent de A. d'un certain élément, ils entendent à la fois A. neutre et cet élément.

La masse de A. est déterminée par la masse de son noyau ; la masse d'un électron (9,109 * 10 -28 g) est environ 1840 fois inférieure à la masse d'un proton ou d'un neutron (1,67 * 10 -24 g), de sorte que la contribution des électrons à la masse de A. est insignifiante. Nombre total de protons et de neutrons A = Z + N appelé nombre de masse. Le nombre de masse et la charge du noyau sont indiqués respectivement. exposant et indice à gauche du symbole de l'élément, par ex. 23 11 Na. Le type d'atomes d'un élément avec une certaine valeur Nnaz. nucléide. A. le même élément avec le même Z et des Nnaz différents. isotopes de cet élément. La différence de masse des isotopes a peu d'effet sur leur chimie. et physique St. wah. La plupart des différences moyennes ( effets isotopiques) sont observés dans les isotopes de l'hydrogène en raison de la grande relative. différences dans les masses d'un atome ordinaire (protium), du deutérium D et du tritium T. Les valeurs exactes des masses de A. sont déterminées par des méthodes de spectrométrie de masse.

États quantiques de l'atome. En raison de sa petite taille et de sa grande masse, le noyau d'un atome peut être approximativement considéré comme un point et reposant au centre de masse d'un atome, et on peut considérer un atome comme un système d'électrons se déplaçant autour d'un centre immobile - le noyau. L'énergie totale d'un tel système est égale à la somme de la cinétique. énergies T de tous les électrons et énergie potentielle U, qui est la somme de l'énergie d'attraction des électrons par le noyau et de l'énergie de répulsion mutuelle des électrons les uns des autres. A. obéit aux lois de la mécanique quantique ; son principal caractéristique en tant que système quantique - énergie totale E- ne peut prendre qu'une seule des valeurs de la série discrète E 1< Е 2 < Е 3 <> ...; int. A. ne peut pas posséder de valeurs énergétiques. Chacune des valeurs "autorisées" de E correspond à une ou plusieurs. états stationnaires (avec une énergie qui ne change pas dans le temps) de A. L'énergie E ne peut changer que par sauts - par une transition quantique de A. d'un état stationnaire à un autre. En utilisant les méthodes de la mécanique quantique, on peut calculer avec précision E pour les atomes à un électron - l'hydrogène et ceux de type hydrogène : E \u003d ChhcRZ 2 / n 2,> où h- Constante de Planck Avec- la vitesse de la lumière, un entier n= 1, 2, 3, ... détermine les valeurs discrètes d'énergie et appelées. nombre quantique principal; Constante R de Rydberg ( hcr = 13,6 eV). Lorsque vous utilisez f-la pour exprimer les niveaux d'énergie discrets d'un électron A. s'écrit sous la forme :

où te -> masse électronique, -électrique constante, Les valeurs "autorisées" possibles de l'énergie des électrons dans A. sont représentées sous la forme d'un diagramme des niveaux d'énergie - des lignes droites horizontales, dont les distances correspondent aux différences de ces valeurs d'énergie (Fig. 1) . max. niveau bas E 1 correspondant à l'énergie la plus faible possible, appelée. le principal, tout le reste - excité. De même appelé. les états (X fondamental et excité en Crimée correspondent aux niveaux d'énergie indiqués. Avec des niveaux croissants, ils se rapprochent et à , l'énergie de l'électron se rapproche de la valeur correspondant à un électron libre (au repos) retiré de A. L'état quantique de A. d'énergie E est complètement décrit par la fonction d'onde, où r est le rayon vecteur de l'électron par rapport au noyau Le produit est égal à la probabilité de trouver l'électron dans le volume dV, c'est-à-dire -densité de probabilité ( Densité d'électron). La fonction d'onde est déterminée par l'équation de Schrödinger =, où R est l'opérateur d'énergie totale (hamiltonien).

Parallèlement à l'énergie, le mouvement d'un électron autour du noyau (mouvement orbital) est caractérisé par un moment cinétique orbital (moment de rotation orbital mécanique) M 1 ; le carré de sa grandeur peut prendre des valeurs déterminées par le nombre quantique orbital l = 0, 1, 2, ... ; , où . Pour et donné, le nombre quantique l peut prendre des valeurs de 0 à (et 1). La projection de la quantité de mouvement orbitale sur un certain axe z prend également une série discrète de valeurs M lz =, où ml est un nombre quantique magnétique ayant des valeurs discrètes de P l à +l(-l,.. . - 1, O, 1, .. . + l), total 2l+ 1 valeurs. Axe z pour A. en l'absence de ext. forces est choisi arbitrairement, et en magn. coïncide avec la direction du vecteur d'intensité de champ. L'électron a aussi son propre moment cinétique - tournoyer et spin magn associé. moment. Faites tourner le carré du robot. moment M S 2 =S(S>+ + 1) est déterminé par le nombre quantique de spin S= 1/2, et la projection de ce moment sur l'axe z sz==-Nombre quantique s,> prendre des valeurs demi-entières s = 1 / 2 > et s=

Riz. 1. Schéma des niveaux d'énergie de l'atome d'hydrogène (lignes horizontales) et optique. transitions (lignes verticales). Vous trouverez ci-dessous une partie du spectre d'émission atomique de l'hydrogène - deux séries de raies spectrales ; la ligne pointillée montre la correspondance des lignes et des transitions électroniques.

L'état stationnaire d'un électron A. est uniquement caractérisé par quatre nombres quantiques : n, l, m l et m s. L'énergie A. l'hydrogène ne dépend que de P, et un niveau avec un p donné correspond à un certain nombre d'états différant par les valeurs l, m l , s. > Les états avec pi l donné sont généralement notés 1s, 2s, 2p, 3s etc., où les chiffres indiquent les valeurs de l, et les lettres s, p, d, f et plus bas alphabet latin correspondent aux valeurs q = 0, 1, 2, 3, ... Nombre de décomp. états avec pi d donné est égal à 2(2l+ 1) le nombre de combinaisons de valeurs m l et m s . Le nombre total de déc. États avec droit donné , c'est-à-dire que les niveaux avec les valeurs n = 1, 2, 3, ... correspondent à 2, 8, 18, ..., 2n 2 déc. états quantiques. Le niveau, auquel un seul correspond (une fonction d'onde), appelé. non dégénéré. Si un niveau correspond à deux états quantiques ou plus, il est appelé. dégénérer (voir dégénérescence des niveaux d'énergie). Dans l'atomisme de l'hydrogène, les niveaux d'énergie sont dégénérés en fonction de l et m l ; la dégénérescence en m s n'a lieu qu'approximativement, si l'on ne tient pas compte de l'interaction. aimant de rotation. le moment d'un électron avec un aimant. champ dû au mouvement orbital d'un électron en électrique. champ noyau (voir interaction spin-orbite). Il s'agit d'un effet relativiste, faible par rapport à l'interaction de Coulomb, mais il est fondamentalement significatif, puisqu'il induit du surcroît. fractionnement des niveaux d'énergie, qui se manifeste dans les spectres atomiques sous la forme de ce qu'on appelle. structure fine.

Étant donné n, l et m l, le carré du module de la fonction d'onde détermine la distribution moyenne de la densité électronique pour le nuage d'électrons dans A. Diff. les états quantiques de l'A. de l'hydrogène diffèrent considérablement les uns des autres dans la distribution de la densité électronique (Fig. 2). Ainsi, pour l = 0 (états s), la densité électronique est non nulle au centre de l'atome et ne dépend pas de la direction (c'est-à-dire qu'elle est à symétrie sphérique); pour les états restants, elle est égale à zéro au centre de l'atome et dépend de la direction.

Riz. 2. Forme des nuages ​​d'électrons pour différents états de l'atome d'hydrogène.

Dans multi-électron A. en raison de l'électrostatique mutuelle. la répulsion des électrons réduit considérablement leur connexion avec le noyau. Par exemple, l'énergie de détachement d'un électron d'un ion He + est de 54,4 eV, dans un atome He neutre, elle est bien inférieure à - 24,6 eV. Pour une connexion plus lourde A. ext. les électrons avec un noyau sont encore plus faibles. Un rôle important dans multi-électron A. joue spécifique. interaction d'échange, associée à l'indiscernabilité des électrons, et au fait que les électrons obéissent principe de Pauli, selon Krom, dans chaque état quantique, caractérisé par quatre nombres quantiques, il ne peut y avoir plus d'un électron. Pour A. à plusieurs électrons, il est logique de ne parler que des états quantiques de l'ensemble de A. dans son ensemble. Cependant, environ, dans le soi-disant. approximation à un électron, on peut considérer les états quantiques des électrons individuels et caractériser chaque état à un électron (un certain orbital, décrit par la fonction correspondante) par un ensemble de quatre nombres quantiques n, l, m l et s.> Un ensemble de 2(2l + 1) électrons dans un état avec des données pi l forme une couche d'électrons (également appelée sous-niveau, sous-couche) ; si tous ces états sont occupés par des électrons, la coquille est appelée. rempli (fermé). Agrégat des états avec le même n, mais des l différents forment une couche électronique (aussi appelée un niveau, une coquille). Pour n= 1, 2, 3, 4, ... les couches sont désignées par des symboles À, L, M, N,... Le nombre d'électrons dans les coques et les couches à remplissage complet est indiqué dans le tableau :

La force de la liaison d'un électron dans A., c'est-à-dire l'énergie qu'il faut donner à un électron pour l'enlever de A., diminue avec l'augmentation de n, et à un p - s une augmentation de l. L'ordre dans lequel les coquilles et les couches sont remplies d'électrons dans un atome complexe détermine sa configuration électronique, c'est-à-dire la répartition des électrons sur les coquilles à l'état fondamental (non excité) de cet atome et de ses ions. Avec un tel remplissage, les électrons avec des valeurs croissantes de et et / sont séquentiellement liés. Par exemple, pour A. l'azote (Z \u003d 7) et ses ions N+, N 2+, N 3+, N 4+, N 5+ et N 6+, les configurations électroniques sont respectivement : Is 2 2s 2 2p 3 ; Soit 2 2s 2 2p 2 ; Soit 2 2s 2 2p ; Est 2 2s 2 ; Est 2 2s; Est 2 ; Est (le nombre d'électrons dans chaque couche est indiqué par l'indice en haut à droite). Les mêmes configurations électroniques que celles des ions d'azote ont des éléments neutres A. avec le même nombre d'électrons : C, B, Be, Li, He, H (Z = 6, 5, 4, 3, 2, 1). A partir de n = 4, l'ordre de remplissage de la coque change : électrons de grande taille P, mais un l plus petit s'avère être plus fortement lié que les électrons avec un l plus petit et plus grand (règle de Klechkovsky), par exemple. Les électrons 4s sont liés plus fortement que les électrons 3d, et la coquille 4s est remplie en premier, puis 3d. Lors du remplissage des coquilles 3d, 4d, 5d des groupes d'éléments de transition correspondants sont obtenus ; lors du remplissage 4f- et obus 5f - respectivement. les lanthanides et . L'ordre de remplissage correspond généralement à une augmentation de la somme des nombres quantiques (n + l ); si ces sommes sont égales pour deux coques ou plus, les coques avec u plus petit sont remplies en premier. Il y a une trace. séquence de remplissage des couches d'électrons :

Pour chaque période, configuration électronique gaz rare, max. le nombre d'électrons, et la dernière ligne montre les valeurs de n + l. Il existe cependant des écarts par rapport à cet ordre de remplissage (pour plus de détails sur le remplissage des coques, voir Système périodiqueéléments chimiques).

Entre états stationnaires en A. possible transitions quantiques. Lors du déplacement de plus haut niveauénergie E i à une énergie inférieure E k A. dégage de l'énergie (E i H E k), la reçoit lors de la transition inverse. Lors des transitions radiatives, A. émet ou absorbe un quantum d'électroaimant. rayonnement (photon). C'est également possible lorsque A. donne ou reçoit de l'énergie pendant l'interaction. avec d'autres particules, avec lesquelles il entre en collision (par exemple, dans les gaz) ou est lié de façon permanente (dans les molécules, les liquides et les solides). Dans les gaz atomiques à la suite de la collision de libre. A. avec une autre particule, elle peut passer à un autre niveau d'énergie - subir une collision inélastique ; dans une collision élastique, seule la cinétique change. postuler l'énergie. Les mouvements de A., et son vnutr complet. l'énergie E reste inchangée. Sans collision inélastique. A. avec un électron se déplaçant rapidement, donnant à ce A. sa cinétique. énergie, - excitation de A. par impact électronique - une des méthodes de détermination des niveaux d'énergie de A.

La structure de l'atome et les propriétés des substances. Chim. Les îles Saintes sont déterminées par la structure de l'extérieur. les couches électroniques de A., dans lesquelles les électrons sont relativement faiblement liés (énergies de liaison de quelques eV à plusieurs dizaines d'eV). La structure de l'extérieur coquilles A. chem. éléments d'un groupe (ou sous-groupe) périodique. systèmes de manière similaire, ce qui détermine la similitude des produits chimiques. St. dans ces éléments. Avec une augmentation du nombre d'électrons dans la coque de remplissage, leur énergie de liaison augmente généralement; max. l'énergie de liaison est possédée par des électrons dans une coquille fermée. Par conséquent, A. avec un ou plusieurs. électrons dans un ext partiellement rempli. coquille leur donner en chem. les quartiers. A., la Crimée en manque un ou plusieurs. électrons pour former un poste fermé. les coquilles les acceptent généralement. A. gaz nobles avec poste fermé. les coquilles, dans des conditions normales, n'entrent pas dans les produits chimiques. les quartiers.

La structure de l'intérieur A. coquilles, les électrons à-rykh sont liés beaucoup plus fortement (énergie de liaison 10 2 -10 4 eV), se manifeste uniquement avec l'interaction. A. avec des particules rapides et des photons de haute énergie. De telles interactions déterminer le caractère des spectres de rayons X et la diffusion des particules (électrons, neutrons) par une onde atomique (voir méthodes de diffraction). La masse de A. détermine tel de son physique. St-va, comme une impulsion, cinétique. énergie. Du magn mécanique et connexe. et électrique les moments du noyau A. dépendent d'une physique subtile. effets (RMN, NQR, structure hyperfine des raies spectrales, cm Spectroscopie).

Plus faible que chem. connexion électrostatique. interaction deux A. se manifestent dans leur polarisabilité mutuelle - le déplacement des électrons par rapport aux noyaux et l'apparition de la polarisation. forces d'attraction entre A. (voir. interactions intermoléculaires). A. est également polarisé en externe. électrique des champs; En conséquence, les niveaux d'énergie sont décalés et, ce qui est particulièrement important, les niveaux dégénérés sont divisés (voir Fig. Effet brut). A. peut également être polarisé sous l'influence de l'électricité. champs d'ondes électromagnétiques. radiation; dépend de la fréquence du rayonnement, qui détermine la dépendance à son égard de l'indice de réfraction de l'îlot, associé à la polarisabilité A. Connexion optique étroite. St. A. avec son électrique. St. vous êtes particulièrement prononcé dans l'optique. spectres.

Ext. Les électrons de A. déterminent et magn. sv-va dans-va. En A. avec ext complété. coquilles de son magn. le moment, ainsi que le moment cinétique total (moment mécanique), est égal à zéro. A. avec partiellement rempli. les coquilles ont, en règle générale, des aimants permanents. moments différents de zéro ; ces substances sont paramagnétiques (voir paramagnétiques). En ext. magn. champ tous les niveaux d'énergie A., pour to-rykh magn. le moment n'est pas égal à zéro, divisé (voir Fig. effet Zeeman). Tous les A. ont du diamagnétisme, qui est dû à l'apparition d'un aimant induit en eux. moment sous l'action de l'extérieur magn. champs (voir diélectriques).

St. A., situé à état lié(par exemple, qui fait partie des molécules), diffèrent du sv-in svob. A. naib. les changements subissent les îles Saint-, déterminés par l'extérieur. électrons impliqués dans la chimie. communications ; sv-va, déterminé par les électrons ext. coquillages, peuvent rester pratiquement inchangés. Certaines propriétés de A. peuvent subir des changements en fonction de la symétrie de l'environnement d'un atome donné. Un exemple est la séparation des niveaux d'énergie A. dans les cristaux et le complexe Comm., une coupure se produit sous l'influence de l'électricité. champs créés par les ions ou ligands environnants.

Litt. : Karapetyants M. Kh., Drakin S. I., Structure, 3e éd., M., 1978 ; Schloekiy E.V., Atomic Physics, 7e éd., volumes 1-2, M., 1984. M. A. Elyashevich.

Encyclopédie chimique. - M. : Encyclopédie soviétique. Éd. IL Knunyants. 1988 .

Voyez ce qu'est "ATOM" dans d'autres dictionnaires :

atome un atome, et... dictionnaire d'orthographe russe

- (grec atomos, d'une partie négative, et tome, tomos département, segment). Particule indivisible infinitésimale, dont la totalité constitue tout corps physique. dictionnaire mots étrangers inclus dans la langue russe. Chudinov A.N., 1910. ATOM Grec... Dictionnaire des mots étrangers de la langue russe

atome- un m. atome m. 1. La plus petite particule indivisible de matière. Les atomes ne peuvent pas être éternels. Cantemir À propos de la nature. Ampère croit que chaque particule indivisible de matière (atome) contient une quantité inhérente d'électricité. DZ 1848 56 8 240. Qu'il y ait… … Dictionnaire historique des gallicismes de la langue russe

ATOM, la plus petite particule d'une substance pouvant entrer dans des réactions chimiques. Chaque substance a son propre ensemble d'atomes. À un moment donné, on croyait que l'atome est indivisible, cependant, il se compose d'un NOYAU chargé positivement, ... ... Dictionnaire encyclopédique scientifique et technique

- (du grec atomos - indivisible) les plus petites particules constitutives de la matière qui composent tout ce qui existe, y compris l'âme, formées des atomes les plus fins (Leucippe, Démocrite, Épicure). Les atomes sont éternels, ils n'apparaissent pas et ne disparaissent pas, étant dans une constante ... ... Encyclopédie philosophique

Atome- Atome ♦ Atome Etymologiquement, un atome est une particule indivisible, ou une particule sujette uniquement à une division spéculative ; élément indivisible (atomos) de la matière. Démocrite et Épicure entendent l'atome dans ce sens. Les scientifiques modernes savent bien que c'est ... ... Dictionnaire philosophique de Sponville

- (du grec atomos indivisible) la plus petite particule d'un élément chimique qui conserve ses propriétés. Au centre de l'atome se trouve un noyau chargé positivement, dans lequel presque toute la masse de l'atome est concentrée ; les électrons se déplacent, formant électronique ... Grand dictionnaire encyclopédique

Un atome est la plus petite particule d'une substance chimique capable de conserver ses propriétés. Le mot "atome" vient du grec ancien "atomos", qui signifie "indivisible". En fonction du nombre et des particules présentes dans l'atome, vous pouvez déterminer l'élément chimique.

En bref sur la structure de l'atome

Comme vous pouvez brièvement énumérer les informations de base sur une particule avec un noyau, qui est chargé positivement. Autour de ce noyau se trouve un nuage d'électrons chargés négativement. Chaque atome dans son état normal est neutre. La taille de cette particule peut être entièrement déterminée par la taille du nuage d'électrons qui entoure le noyau.

Le noyau lui-même, à son tour, est également constitué de particules plus petites - protons et neutrons. Les protons sont chargés positivement. Les neutrons ne portent aucune charge. Cependant, les protons, ainsi que les neutrons, sont combinés en une seule catégorie et sont appelés nucléons. Si des informations de base sur la structure de l'atome sont nécessaires brièvement, ces informations peuvent être limitées aux données répertoriées..

Les premières informations sur l'atome

Le fait que la matière puisse être constituée de petites particules était soupçonné même par les anciens Grecs. Ils croyaient que tout ce qui existe est composé d'atomes. Cependant, ce point de vue était de nature purement philosophique et ne peut être interprété scientifiquement.

Un scientifique anglais a été le premier à obtenir des informations de base sur la structure de l'atome.C'est ce chercheur qui a pu découvrir que deux éléments chimiques peuvent entrer dans des rapports différents et que chacune de ces combinaisons représentera une nouvelle substance. Par exemple, huit parties de l'élément oxygène donnent naissance à gaz carbonique. Quatre parties d'oxygène sont du monoxyde de carbone.

En 1803, Dalton découvre la soi-disant loi des rapports multiples en chimie. À l'aide de mesures indirectes (puisque pas un seul atome ne pouvait alors être examiné sous les microscopes d'alors), Dalton a conclu sur le poids relatif des atomes.

Les recherches de Rutherford

Près d'un siècle plus tard, les informations de base sur la structure des atomes ont été confirmées par un autre chimiste anglais - le scientifique a proposé un modèle de la coquille électronique des plus petites particules.

A cette époque appelé par Rutherford " modèle planétaire atome" était l'une des étapes les plus importantes que la chimie pouvait franchir. Des informations de base sur la structure de l'atome ont témoigné qu'il est similaire au système solaire: les particules-électrons tournent autour du noyau sur des orbites strictement définies, tout comme les planètes.

Coquille électronique d'atomes et formules d'atomes d'éléments chimiques

La couche électronique de chacun des atomes contient exactement autant d'électrons qu'il y a de protons dans son noyau. C'est pourquoi l'atome est neutre. En 1913, un autre scientifique a reçu des informations de base sur la structure de l'atome. La formule de Niels Bohr était similaire à celle de Rutherford. Selon son concept, les électrons tournent également autour du noyau situé au centre. Bohr a finalisé la théorie de Rutherford, a introduit l'harmonie dans ses faits.

Déjà alors les formules de certains substances chimiques. Par exemple, schématiquement la structure de l'atome d'azote est notée 1s 2 2s 2 2p 3, la structure de l'atome de sodium est exprimée par la formule 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1. Grâce à ces formules, vous pouvez voir combien d'électrons se déplacent dans chacune des orbitales d'un produit chimique particulier.

Modèle de Schrödinger

Cependant, ce modèle atomique est devenu obsolète. Des informations de base sur la structure de l'atome, connues de la science aujourd'hui, sont largement devenues disponibles grâce aux recherches du physicien autrichien

Il a proposé un nouveau modèle de sa structure - une vague. À cette époque, les scientifiques avaient déjà prouvé que l'électron était doté non seulement de la nature d'une particule, mais avait également les propriétés d'une onde.

Cependant, le modèle de Schrödinger et Rutherford comporte également certaines dispositions générales. Leurs théories sont similaires en ce que les électrons existent à certains niveaux.

Ces niveaux sont également appelés couches électroniques. Le numéro de niveau peut être utilisé pour caractériser l'énergie d'un électron. Plus la couche est haute, plus elle a d'énergie. Tous les niveaux sont comptés de bas en haut, donc le numéro de niveau correspond à son énergie. Chacune des couches de la couche électronique d'un atome a ses propres sous-niveaux. Dans ce cas, le premier niveau peut avoir un sous-niveau, le deuxième - deux, le troisième - trois, et ainsi de suite (voir les formules électroniques ci-dessus pour l'azote et le sodium).

Des particules encore plus petites

À l'heure actuelle, bien sûr, des particules encore plus petites que l'électron, le proton et le neutron ont été découvertes. On sait que le proton est constitué de quarks. Il existe des particules encore plus petites dans l'univers - par exemple, un neutrino, qui est cent fois plus petit qu'un quark et un milliard de fois plus petit qu'un proton.

Un neutrino est une particule si petite qu'elle est 10 septillions de fois plus petite que, par exemple, un Tyrannosaurus rex. Le tyrannosaure lui-même est autant de fois plus petit que l'ensemble de l'univers observable.

Informations de base sur la structure de l'atome : la radioactivité

On sait depuis toujours qu'aucune réaction chimique ne peut transformer un élément en un autre. Mais dans le processus d'émission radioactive, cela se produit spontanément.

La radioactivité est appelée la capacité des noyaux d'atomes à se transformer en d'autres noyaux - plus stables. Lorsque les gens recevaient des informations de base sur la structure des atomes, les isotopes pouvaient, dans une certaine mesure, servir d'incarnation des rêves des alchimistes médiévaux.

Lors de la désintégration des isotopes, un rayonnement radioactif est émis. Ce phénomène a été découvert pour la première fois par Becquerel. Le principal type de rayonnement radioactif est la désintégration alpha. Il libère une particule alpha. Il existe également une désintégration bêta, dans laquelle une particule bêta est éjectée du noyau d'un atome, respectivement.

Isotopes naturels et artificiels

Actuellement, environ 40 isotopes naturels sont connus. Leur la plupart de répartis en trois catégories : uranium-radium, thorium et actinium. Tous ces isotopes se trouvent dans la nature - dans rochers, sol, air. Mais à côté d'eux, environ un millier d'isotopes dérivés artificiellement sont également connus, qui sont obtenus dans les réacteurs nucléaires. Beaucoup de ces isotopes sont utilisés en médecine, en particulier dans le diagnostic..

Proportions dans un atome

Si nous imaginons un atome dont les dimensions seront comparables à la taille d'un stade de sport international, nous pouvons alors obtenir visuellement les proportions suivantes. Les électrons d'un atome dans un tel "stade" seront situés tout en haut des gradins. Chacun sera plus petit qu'une tête d'épingle. Ensuite, le noyau sera situé au centre de ce champ et sa taille ne sera pas supérieure à la taille d'un pois.

Parfois, les gens demandent à quoi ressemble vraiment un atome. En fait, cela ne ressemble littéralement à rien - pas pour la raison que pas assez de bons microscopes sont utilisés en science. Les dimensions d'un atome sont dans les domaines où le concept de "visibilité" n'existe tout simplement pas.

Les atomes sont très petits. Mais à quel point ces dimensions sont-elles vraiment petites ? Le fait est que le plus petit grain de sel à peine visible à l'œil humain contient environ un quintillion d'atomes.

Si nous imaginons un atome d'une telle taille qui pourrait tenir dans une main humaine, alors à côté il y aurait des virus de 300 mètres de long. Les bactéries auraient 3 km de long et un cheveu humain aurait 150 km d'épaisseur. En décubitus dorsal, il pouvait dépasser les limites l'atmosphère terrestre. Et si de telles proportions étaient réelles, alors un cheveu humain de longueur pourrait atteindre la lune. C'est un atome tellement complexe et intéressant, dont les scientifiques continuent d'étudier à ce jour.

Notre monde regorge de nombreux secrets et non résolus, car les processus physiques et chimiques sont vraiment incroyables. Mais les scientifiques ont constamment cherché à comprendre l'essence de la matière, à partir de laquelle la vie dans l'univers est tissée. Cette question a souvent commencé à se poser dans l'humanité depuis longtemps. Cet article vous expliquera ce qu'est un atome simple, de quelles particules élémentaires il se compose et comment les scientifiques ont découvert l'existence de la plus petite partie d'un élément chimique.

Qu'est-ce qu'un atome et comment a-t-il été découvert ?

Un atome est la plus petite partie d'un élément chimique. Les atomes de différents éléments diffèrent par le nombre de protons et de neutrons.

Les premiers qui ont commencé à réfléchir sérieusement à la composition de tous les objets étaient les anciens Grecs. Soit dit en passant, le mot "atome" vient de la langue grecque et signifie en traduction "indivisible". Les Grecs croyaient que tôt ou tard il y aurait une particule qui ne pourrait pas être divisée. Mais leur raisonnement était plus spéculatif que scientifique, on ne peut donc pas dire que ce peuple ancien ait été le premier à faire de grandes découvertes sur l'existence de petites particules.

Considérez les premières idées sur ce qu'est un atome.

philosophe grec ancien Démocrite supposé que les principaux paramètres de toute substance sont la forme et la masse, et que toute substance est constituée de petites particules. Démocrite a donné un exemple avec le feu : s'il brûle, alors les particules qui le composent sont tranchantes. L'eau, au contraire, est lisse, puisqu'elle peut couler. Et l'état des particules d'objets solides, à son avis, est rugueux, car ils sont capables de se lier complètement les uns aux autres. Démocrite était également sûr que l'âme humaine se compose d'atomes.

Fait intéressant : si jusqu'au XIXe siècle seuls les philosophes traitaient de la question de l'atome, alors Jean Dalton est devenu le premier expérimentateur à étudier les petites particules. Au cours d'expériences, il a découvert que les atomes ont des masses différentes, ainsi que des propriétés différentes. Soit dit en passant, il est beaucoup plus intéressant d'étudier l'arrangement des atomes dans les molécules de substances spécifiques si vous observez réactions chimiques qui se produisent au cours des expériences. Les travaux de Dalton, bien qu'ils n'aient pas expliqué ce qu'est l'atome dans son ensemble, ont donné des mots d'adieu à d'autres scientifiques.

En 1904 Jean Thomson a avancé une hypothèse sur le modèle de l'atome: le scientifique pensait que l'atome était constitué d'une substance chargée positivement, à l'intérieur de laquelle se trouvaient des corpuscules chargés négativement. Le problème avec l'hypothèse est que Thompson a essayé d'utiliser son propre modèle pour considérer les lignes spectrales des éléments, mais ses expériences ont commencé à échouer.

Au même moment, le physicien japonais Hataro Nagaoka admis que l'atome est similaire à la planète Saturne: soi-disant se compose d'un noyau avec une charge positive et des électrons qui tournent autour de lui. Mais son modèle de l'atome n'était pas tout à fait correct.

En 1911, le scientifique Rutherfordémettre une autre hypothèse sur la structure de l'atome. Le résultat de ses hypothèses était stupéfiant : maintenant en science moderne compter beaucoup sur la découverte de ce physicien.

En 1913 Niels Bohr ont proposé une théorie semi-classique de la structure de l'atome, basée sur les travaux de Rutherford.

Création du modèle de Rutherford de l'atome

Examinons ce modèle car il détaille certaines des propriétés d'un atome. Comme mentionné précédemment, Ernest Rutherford, le "père" de la physique nucléaire, a commencé à travailler sur le modèle de l'atome en 1911. Le physicien a commencé à obtenir le résultat souhaité lorsqu'il a commencé à réfuter le modèle de l'atome de Thomson. Le scientifique est venu en aide à une expérience sur la diffusion des particules alpha par Geiger et Marsden. Le scientifique a suggéré que l'atome a un très petit noyau chargé positivement. Ces arguments ont permis de créer un modèle de l'atome, qui est similaire au système solaire, c'est pourquoi on lui a donné le nom "Modèle planétaire de l'atome".

Au centre de l'atome se trouve le noyau, qui contient presque toute la masse de l'atome et a une charge positive. Le noyau est composé de protons et de neutrons. Les protons sont des particules élémentaires chargées positivement et les neutrons sont des particules élémentaires qui n'ont pas de charge. Les électrons tournent autour du noyau, comme les planètes du système solaire.

> De quoi est composé un atome ?

De quoi est composé un atome ?

La structure de l'atome et de son noyau a été soigneusement étudiée par les physiciens du monde entier tout au long de la première moitié du XXe siècle. Beaucoup ont été étonnés que malgré sa petitesse - une goutte d'eau se compose d'environ 6000 milliards de milliards (6 000 000 000 000 000 000 000) d'atomes d'hydrogène et d'oxygène - chaque atome a une structure quelque peu similaire à la structure de notre système solaire. De minuscules "planètes" - des électrons - tournent autour du noyau - le "soleil". À son tour, le noyau atomique se compose de deux éléments constitutifs principaux de l'Univers - les protons et les neutrons, ou, comme on les appelle aussi, les nucléons. L'électron et le proton sont des particules chargées. De plus, l'ampleur de la charge de chacun d'eux est la même; à la seule différence que le proton est toujours chargé positivement et que l'électron est chargé négativement. Le neutron ne porte pas de charge électrique, mais il a une perméabilité très élevée.
Les noyaux des atomes d'un élément contiennent toujours le même numéro protons. Mais le nombre de neutrons peut être différent et ces variétés d'un élément sont appelées isotopes. Les neutrons et les protons tiennent généralement très fermement dans le noyau. Les forces dites intranucléaires en sont responsables, qui compensent les forces répulsives des protons et empêchent le noyau de se désagréger spontanément.