Реферати українською » Химия » Розвиток періодичного закону. Залежність властивості елементів від ядра його атома


Реферат Розвиток періодичного закону. Залежність властивості елементів від ядра його атома

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Міністерство освіти і науки України


>Реферат

на тему

«Розвиток періодичного закону, вивчення залежності з>войства елементів від ядра його атома»

Донецьк 2008 р.


Зміст

Запровадження

Атом та її склад

Радіоактивність атома

Ядерна модель атома

Залежність властивостей елементів і властивостей утворених їм речовин від заряду ядра

Атомні спектри

Квантова теорія світла

>Фотоелектрический ефект

Електронна оболонка атома

Список використовуваної літератури


Запровадження

 

Передусім треба сказати, що вивченню атомів в хімії держава приділяє величезну увага з боку учених хіміків, як теоретиків, і практиків. Хоча по наш час більшість хімічних властивостей атомів й відкрито, доведено більшість різних теорій і законів про його будові і зміні структури під впливом тих чи інших чинників, і навіть під впливом різних умов нею.

З огляду на вище сказане можна зробити, висновок у тому, що атом в хімії, хоча чому тільки в хімії, й у фізики й інших схожих науках має важливе місце у вченні. Проте хотілося б зупиниться не так на цьому найвідомішому факті, але в докладному вивченні періодичного закон про атомах та його властивості. Адже насправді з його основний сенс закону почав змінюватися, оскільки це пов'язане з недостатнім розвитком цієї теми більшістю учених хіміків і фізиків, які упритул зайнялися поняттям «атом» і встановленням його складної природи.


Атом та її склад

 

Тривалий час у науці панувало думка, що атоми неподільні, т. е. не містять простіших складових частин. Вважалося також, що атоми незмінні: атом даного елемента ані за яких умовах неспроможна перетворюватися на атом будь-якої іншої елемента,

Проте наприкінці ХІХ століття було встановлено :ряд фактів, що свідчили про складному складі атомів і про можливість їх взаємоперетворень. Так само як, передусім, відкриття електрона англійським фізикомДж.Дж.Томсшо в 1897 року «Електрон» — елементарна частка, що має найменшим які існують у природі негативним електричним зарядом (1,602- 10>м9Кл). Маса електрона дорівнює 9,1095-10~28 р, т. е. майже 2000 разів менша маси атома водню. Встановлено, що електрони можна виділити із будь-якої елемента: то вони служать переносниками струму в металах, виявляються полум'я,испускаются багатьма речовинами при нагріванні, висвітленні чи рентгенівському опроміненні. Звідси випливає, що електрони зберігають у атомах всіх елементів. Але електрони заряджені негативно, а атоми що немає електричним зарядом, вониелектронейтральни. Отже, в атомах, крім електронів, мають утримуватися вже інакші, позитивно заряджені частки. Інакше висловлюючись, атоми є складні освіти, побудовані з дрібніших структурних одиниць.

 

Радіоактивність атома

 

Велику роль встановленні складної природи атома і розшифровці його структури зіграло відкриття музею та вивчення «радіоактивності».Радиоактивностью назвали явище, випущення деякими елементами випромінювання, здатного проникати через речовини, іонізуйте повітря, викликати почорніння фотографічних платівок. Вперше, в 1896 року це явище виявив у сполук урану французький фізик А.Беккерель, Невдовзі МаріяКюрт-Склодовская встановила, що радіоактивністю мають і з'єднання торію. У 1898 року разом із чоловіком, французьким фізиком , П'єром Кюрі, відкрила складі уранових руд дві нові радіоактивних елемента, - названих на її пропозицію полонієм (від латинськогоРоlonia —Польща) і радієм (від латинськогоradius — промінь). Нові елементи виявилися значно більше потужними джерелами радіоактивного випромінювання, ніж уран і торій.

Дослідженнями подружжя Кюрі і англійського фізика Еге. Резерфорда було встановлено, що радіоактивне випромінювання неоднорідне: під впливом магнітного поля воно поділяється втричі пучка, одна з яких не змінює свого початкового напрями, а через два інші відхиляються в супротивники.

Промені, неотклоняющиеся у магнітному полі і, отже, не які мають електричного заряду, дістали назвуу-лучей. Вони уявляють собою електромагнітне випромінювання, схоже на рентгенівськими променями і що має дуже великі проникаючої здатністю.

Відхилення двох інших пучків під впливом магнітного поля показує, що це пучки складаються з електрично заряджених частинок. Протилежні ж напрями можна побачити відхилень свідчать, що одного пучка входять негативно заряджені частки (цей вид випромінювання отримав назву (3 - променів), а склад іншого (названогоа-лучами)-частици, які мають позитивним зарядом. (>З-Лучи виявилися потоком швидко рухомих електронів. Це вкотре підтвердила, що електрони входять до складу атомів.

Що ж до позитивно заряджениха-лучей, те, як з'ясувалося, вони складаються з частинок, маса яких дорівнює масі атома гелію, а абсолютна розмір заряду — подвоєному заряду електрона. Прямим досвідом Резерфорд довів, щоети-частици є заряджені атоми гелію. Він помістивтонкостенную ампулу із кількістю радію всередину великий про бирки, з якій внаслідок цього було видалено повітря. Випромінення проникало через тонкі стінки внутрішньої ампули, по затримувалося товстими стінками зовнішньої пробірки, отжеа-частици залишалися у просторі між ампулою і пробіркою. З допомогою спектрального аналізу, у цьому просторі було знайдено присутність гелію.

Результати досвіду означали, що атоми радію у процесі радіоактивного випромінювання розпадаються, перетворюючись на атоми інші елементи,— зокрема, в атоми гелію. Згодом засвідчили, що іншим продуктом розпаду радію є елемент радон, також у якого радіоактивністю і що належить до сімейству шляхетних газів. Аналогічні висновки отримано для дослідження інших радіоактивних елементів.

Ядерна модель атома

Вивчення радіоактивності підтвердило складність складу атомів. Стало зрозуміло про будову атома, про його внутрішньої структурі.

Відповідно до моделі, запропонованої в 1903 рокуДж.Дж. Томсоном, атом складається з позитивного заряду, рівномірно розподіленого з усього, обсягу атома, і електронів, нерішучих всередині цього заряду. Для перевірки гіпотези Томсона і більше точного визначення внутрішнього будівлі атома Еге. Резерфорд провів серію дослідів по розсіюванню частинок тонкими металевими платівками. Суть такого досвіду був у тому, що джерело випромінювання поміщали в свинцевий кубик зпросверленним у ньому каналом, отже вдавалося отримати потік частинок, летять у певному напрямку. Потрапляючи на екран, покритийсульфидом цинку, частки викликали його світіння, причому у лупу можна було і підрахувати окремі спалахи, виникаючі на екрані потрапляючи нею кожної частки. Між джерелом випромінювання та екраном поміщали тонку металеву фольгу. По вибухів на екрані можна було будувати висновки про розсіянні частинок, т. е. про їхнє відхилення від початкового напрями під час проходження через шар металу.

Виявилося, більшість частинок проходить через фольгу не змінюючи свого напрями, хоча товщина металевого аркушика відповідала сотням тисяч атомних діаметрів. Але певна частина частинок все-таки відхилялася на невеликі кути, а зрідка частки різко змінювали напрям свого руху, і навіть відкидали тому, хіба що наштовхнувшись на масивне перешкода. Випадки такої різкої відхилення частинок можна було цікаво спостерігати, переміщуючи екран з лупою по дузі. З результатів цих дослідів слід було, що переважна більшість простору, займаного атомом металу, зовсім позбавлений важких частинок — там можуть бути лише електрони. Адже є безліч електрона майже 7500 разів менша масиа-частици, отже зіткнення з електроном практично неможливо спричинити собі напрямок рухуа-частици. Випадки ж різкого відхилення і навіть відкиданняа-частиц означають, що у атомі є якась важке ядро, у якому зосереджена переважна частину всієї маси атома. Це ядро займає дуже маленький обсяг — саме томуа-частици так рідко з нею зіштовхуються — це має мати позитивним зарядом, що й викликає відштовхування однойменно заряджениха-частиц.

За таких міркувань, Резерфорд в 1911 року запропонував таку схему будівлі атома, що отримала назву «ядерної моделі» атома. Атом складається з позитивно зарядженого ядра, у якому зосереджена переважна частина маси атома, і що обертаються довкола нього електронів. Позитивний заряд ядра нейтралізується сумарним негативним зарядом електронів, отже атом загаломелектронейтрален. Квазінаціональне середовище внаслідок обертання електронів відцентрова сила врівноважується силою електростатичного тяжіння електронів до протилежно зарядженому ядру. Розміри ядра дуже малі проти розмірами атома загалом: діаметр атома — величина порядку 10~8 див, а діаметр ядра — порядку 10~13—10~12 див.

Чим більший заряд атомного ядра, то відштовхуватися від цьогоа-частица, тим більше зустрічатимуться випадки сильних відхиленьа-частиц, що пропливали шар металу, від початкового напрями руху. Тому досліди по розсіюванню частинок дають можливість як знайти існуючі частки атомного ядра, а й визначити її заряд. Вже з дослідів Резерфорда слід було, що заряд ядра (виражений в одиницях заряду електрона) чисельно дорівнює порядковому номера елемента у періодичної системі Менделєєва. Це було підтверджено Р.Мозли,установившим в 1913 року просту зв'язок між довжинами хвиль певних ліній рентгенівського спектра елемента та її порядковим номером, і Д.Чедвиком, з великою точністю визначив в 1920 року заряди атомних ядер низки елементів по розсіюванню частинок. Було встановлено фізичний сенс порядкового номери елемента у періодичної системі: порядковий номер виявився найважливішої константою елемента, котра виражає позитивного заряду ядра його атома. Зелектронейтральности атома слід, як і кількість що обертаються довкола ядра електронів одно порядковому номера елемента.

Це відкриття дало нове обгрунтування розташуванню елементів в періодичної системі. Разом про те воно усували й удаване розбіжність у системі Менделєєва — становище окремих елементів з більшою атомної масою попереду елементів з не меншою атомної масою (такі як:Теллур і Йод,Аргон іКалий,Кобальт і Нікель). Виявилося, що суперечності але немає, оскільки місце елемента у системі визначається зарядом атомного ядра. Було експерименттально встановлено, що заряд ядра атома телуру дорівнює 52, а атома йоду — 53, тому телур, попри велику атомну масу, має бути до йоду. Так само заряди ядер аргону і калію, нікелю і кобальту цілком відповідають послідовності розташування цих елементів у системі.

Отже, заряд атомного ядра є основний величиною, від якої залежать властивості елемента та її становище у періодичної системі. Тому періодичний закон Менделєєва нині можна сформулювати так.

Залежність властивостей елементів і властивостей утворених їм речовин від заряду ядра

 

Визначення порядкових номерів елементів позарядам ядер їх атомів дозволило встановити загальна кількість місць у періодичної системі між воднем (у яких порядковий номер в таблиці – 1), і ураном (порядковий номер, якого - 92), які вважалися тоді останнім членом періодичної системи елементів. Коли створювалася теорія будівлі атома, залишалися вільними місця 43, 61, 72, 75, 85 і 87, що вказувало можливість існування ще невідкритих елементів. І це дійсно, уже 1922 року відкрили елемент гафній, який посів місце 72, потім у 1925 року — реній, котрий зайняв місце 75. Елементи, котрі мають зайняти інші чотири вільних місця таблиці, виявилися радіоактивними й у природі не знайдено, проте їх удалося отримати штучно. Нові елементи отримали назви технецій (порядковий номер 43), прометій (61), астат (85) іфранций (87). Нині усі клітини періодичної системи між воднем і ураном заповнені. Проте сама періодична система має не є завершеною, про що свідчить відкриття трансуранових (або жзауранових) елементів.


Атомні спектри

 

Розвинена Резерфордом ядерна модель була великим кроком у пізнанні будівлі атома. Основні риси цієї моделі — його присутність серед атомі позитивно зарядженого важкого ядра, оточеного електронами — склали іспит часом і підтверджені великою кількістю експериментів. Проте модель Резерфорда у деяких відносинах суперечила твердо встановленим фактам. Слід зазначити два протиріччя:

· По-перше, теорія Резерфорда не могла пояснити стійкості атома. Адже електрон, обертався навколо позитивно зарядженого ядра, повинен, подібно коливному електричному заряду, випускати електромагнітну енергію як світлових хвиль. Але, випромінюючи світло, електрон втрачає частину свого енергії, що зумовлює порушення рівноваги між відцентровій силою, що з обертанням електрона, і силою електростатичного тяжіння електрона до ядру. Для відновлення рівноваги електрон повинен переміститися ближчі один до -ядру. Отже, електрон, безупинно випромінюючи електромагнітну енергію та впродовж спіралі, наближатиметься до ядру. Вичерпавши все своє енергію, він має «впасти» на ядро, — і атом припинить своє існування. Такий висновок суперечить реальним властивостями атомів, які представляють стійкі освіти і може існувати, не руйнуючи, надзвичайно довго.

· По-друге, модель Резерфорда сприяла неправильним висновків про характер атомних спектрів. Нагадаємо, що з пропущенні через скляну чи кварцову призму світла,испускаемого розпеченим твердим чи рідким тілом, на екрані, постав ленному за призмою, спостерігається так званий суцільний спектр, видимий шмат якого є кольорову смугу, що містить все кольору веселки. Це пояснюється лише тим, що випромінювання розпеченого твердого чи рідкого тіла зі варто з електромагнітних хвиль різноманітних частот. Хвилі різної частоти неоднаково переломлюються призмою і на різні місця екрана.

Випромінення,испускаемое твердими тілами чи рідинами, дає суцільний спектр. Випромінення,испускаемое розпеченими газами і парами, на відміну випромінювання твердих тіл і рідин, містить лише певної довжини хвилі. Тож замість суцільний смуги на екрані виходить окремих кольорових ліній, розділених темними проміжками. Кількість і місцезнаходження цих ліній залежить від природи розпеченого газу чи пара. Так, пари калію дають спектр, трійка ліній, серед яких дві червоні і жодна фіолетова, а спектрі парів кальцію кілька червоних, жовтих і зелених ліній тощо. буд. Такі спектри називаютьсялинейчатим і. Факт, що атоми кожного елемента дають цілком певний, властивий тільки цьому елементу спектр, причому інтенсивність відповідних спектральних ліній тим більша, що більше зміст елемента у взятій пробі, широко застосовується визначення якісного і кількісного складу речовин і матеріалів. Цей метод дослідження називається спектральним аналізом.

Про що згадувалося вище, електрон, обертався навколо ядра, повинен наближатися до ядру, безупинно змінюючи швидкість свого руху. Частотаиспускаемого їм світла визначається частотою його обертання і, отже, повинна безупинно змінюватися. Це означає, що спектр випромінювання атома може бути безперервним, суцільним, але це

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація