Mari kita lihat bagaimana sebuah atom terbentuk. Perlu diingat bahwa kita hanya akan berbicara tentang model. Dalam praktiknya, atom adalah struktur yang jauh lebih kompleks. Namun berkat perkembangan modern, kita dapat menjelaskan dan bahkan berhasil memprediksi sifat-sifat unsur kimia (walaupun tidak semuanya). Jadi, apa struktur atom? "Terbuat" dari apa?
Model atom keplanetan
pertama kali diusulkan oleh fisikawan Denmark N. Bohr pada tahun 1913. Ini adalah teori pertama tentang struktur atom berdasarkan fakta ilmiah. Selain itu, ia meletakkan dasar untuk terminologi tematik modern. Di dalamnya, partikel elektron menghasilkan gerakan rotasi di sekitar atom dengan cara yang sama seperti planet mengelilingi Matahari. Bohr menyarankan bahwa mereka hanya dapat eksis di orbit yang terletak pada jarak yang ditentukan secara ketat dari nukleus. Mengapa tepatnya, ilmuwan dari posisi sains tidak dapat menjelaskan, tetapi model seperti itu dikonfirmasi oleh banyak eksperimen. Bilangan bulat digunakan untuk menentukan orbit, dimulai dengan unit yang diberi nomor paling dekat dengan nukleus. Semua orbit ini juga disebut level. Atom hidrogen hanya memiliki satu tingkat di mana satu elektron berputar. Tetapi atom kompleks memiliki lebih banyak level. Mereka dibagi menjadi komponen yang menyatukan elektron yang energi potensialnya dekat. Jadi, yang kedua sudah memiliki dua sublevel - 2s dan 2p. Yang ketiga sudah memiliki tiga - 3s, 3p dan 3d. Dll. Pertama, sublevel yang lebih dekat ke nukleus "diisi", dan kemudian yang jauh. Masing-masing hanya dapat menampung sejumlah elektron tertentu. Tapi ini bukan akhir. Setiap sublevel dibagi menjadi orbital. Mari kita bandingkan dengan kehidupan biasa. Awan elektron atom sebanding dengan kota. Tingkat adalah jalan. Sublevel - rumah atau apartemen pribadi. Orbit adalah sebuah ruangan. Masing-masing dari mereka "menghidupi" satu atau dua elektron. Semuanya memiliki alamat tertentu. Ini adalah diagram pertama dari struktur atom. Dan akhirnya, tentang alamat elektron: mereka ditentukan oleh kumpulan angka, yang disebut "kuantum".
Model gelombang atom
Namun seiring waktu, model planet telah direvisi. Teori kedua tentang struktur atom diajukan. Hal ini lebih sempurna dan memungkinkan untuk menjelaskan hasil percobaan praktis. Model gelombang atom, yang diusulkan oleh E. Schrödinger, menggantikan yang pertama. Kemudian telah ditetapkan bahwa elektron dapat memanifestasikan dirinya tidak hanya sebagai partikel, tetapi juga sebagai gelombang. Apa yang dilakukan Schrödinger? Dia menerapkan persamaan yang menggambarkan gerakan gelombang dalam ruang tiga dimensi. Dengan demikian, seseorang tidak dapat menemukan lintasan elektron dalam atom, tetapi probabilitas deteksinya pada titik tertentu. Kedua teori disatukan oleh fakta bahwa partikel elementer terletak ditingkat tertentu, sublevel dan orbital. Di sinilah kesamaan model berakhir. Saya akan memberikan satu contoh - dalam teori gelombang, orbital adalah wilayah di mana dimungkinkan untuk menemukan elektron dengan probabilitas 95%. Sisa ruang menyumbang 5%. Tetapi pada akhirnya ternyata fitur struktural atom digambarkan menggunakan model gelombang, meskipun istilah itu digunakan secara umum.
Konsep peluang dalam kasus ini
Mengapa istilah ini digunakan? Heisenberg merumuskan prinsip ketidakpastian pada tahun 1927, yang sekarang digunakan untuk menggambarkan gerak partikel mikro. Ini didasarkan pada perbedaan mendasar mereka dari tubuh fisik biasa. Apa itu? Mekanika klasik berasumsi bahwa seseorang dapat mengamati fenomena tanpa mempengaruhinya (pengamatan benda langit). Berdasarkan data yang diterima, dimungkinkan untuk menghitung di mana objek akan berada pada titik waktu tertentu. Tetapi dalam mikrokosmos, segala sesuatunya tentu berbeda. Jadi, misalnya, untuk mengamati elektron tanpa mempengaruhinya sekarang tidak mungkin karena fakta bahwa energi instrumen dan partikel tidak dapat dibandingkan. Ini mengarah pada fakta bahwa lokasi partikel elementer, keadaan, arah, kecepatan gerakan, dan parameter lainnya berubah. Dan tidak masuk akal untuk berbicara tentang karakteristik yang tepat. Prinsip ketidakpastian itu sendiri memberi tahu kita bahwa tidak mungkin menghitung lintasan elektron yang tepat di sekitar nukleus. Anda hanya dapat menentukan probabilitas menemukan partikel di area tertenturuang angkasa. Ini adalah kekhasan struktur atom unsur kimia. Tetapi ini harus diperhitungkan secara eksklusif oleh para ilmuwan dalam eksperimen praktis.
Komposisi atom
Tapi mari kita fokus pada keseluruhan materi pelajaran. Jadi, selain kulit elektron yang dipertimbangkan dengan baik, komponen kedua atom adalah nukleus. Ini terdiri dari proton bermuatan positif dan neutron netral. Kita semua akrab dengan tabel periodik. Jumlah setiap elemen sesuai dengan jumlah proton yang dimilikinya. Jumlah neutron sama dengan perbedaan antara massa atom dan jumlah protonnya. Mungkin ada penyimpangan dari aturan ini. Kemudian mereka mengatakan bahwa ada isotop unsur tersebut. Struktur atom sedemikian rupa sehingga "dikelilingi" oleh kulit elektron. Jumlah elektron biasanya sama dengan jumlah proton. Massa yang terakhir adalah sekitar 1840 kali lebih besar dari yang pertama, dan kira-kira sama dengan berat neutron. Jari-jari nukleus kira-kira 1/20.000 dari diameter atom. Dia sendiri memiliki bentuk bulat. Ini, secara umum, struktur atom unsur kimia. Meskipun perbedaan massa dan sifat, mereka terlihat hampir sama.
Orbit
Berbicara tentang apa skema struktur atom, orang tidak bisa tinggal diam tentang mereka. Jadi, ada jenis ini:
- s. Mereka bulat.
- hal. Mereka terlihat seperti angka delapan atau gelendong yang tebal.
- d dan f. Mereka memiliki bentuk kompleks yang sulit dijelaskan dalam bahasa formal.
Elektron dari setiap jenis dapat ditemukan dengan probabilitas 95% di wilayahorbital yang sesuai. Informasi yang disajikan harus diambil dengan tenang, karena ini lebih merupakan model matematika abstrak daripada keadaan nyata fisik. Tetapi dengan semua ini, ia memiliki daya prediksi yang baik mengenai sifat-sifat kimia atom dan bahkan molekul. Semakin jauh dari inti tingkat terletak, semakin banyak elektron dapat ditempatkan di atasnya. Jadi, jumlah orbital dapat dihitung menggunakan rumus khusus: x2. Di sini x sama dengan jumlah level. Dan karena hingga dua elektron dapat ditempatkan pada orbital, rumus akhir untuk pencarian numeriknya akan terlihat seperti ini: 2x2.
Orbit: data teknis
Jika kita berbicara tentang struktur atom fluor, ia akan memiliki tiga orbital. Semuanya akan diisi. Energi orbital dalam sublevel yang sama adalah sama. Untuk menentukannya, tambahkan nomor lapisan: 2s, 4p, 6d. Kami kembali ke percakapan tentang struktur atom fluor. Ini akan memiliki dua s- dan satu p-sublevel. Ia memiliki sembilan proton dan jumlah elektron yang sama. Level-s pertama. Ini adalah dua elektron. Kemudian tingkat-s kedua. Dua elektron lagi. Dan 5 mengisi level-p. Ini dia strukturnya. Setelah membaca subjudul berikut, Anda dapat melakukan tindakan yang diperlukan sendiri dan melihatnya sendiri. Jika kita berbicara tentang sifat fisik halogen, yang meliputi fluor, maka perlu dicatat bahwa mereka, meskipun dalam kelompok yang sama, sangat berbeda dalam karakteristiknya. Jadi, titik didihnya berkisar antara -188 hingga 309derajat Celcius. Jadi mengapa mereka digabungkan? Semua berkat sifat kimianya. Semua halogen, dan sebagian besar fluor, memiliki kekuatan pengoksidasi tertinggi. Mereka bereaksi dengan logam dan dapat menyala secara spontan pada suhu kamar tanpa masalah.
Bagaimana orbit diisi?
Dengan aturan dan prinsip apa elektron disusun? Kami menyarankan Anda membiasakan diri dengan tiga yang utama, yang kata-katanya telah disederhanakan untuk pemahaman yang lebih baik:
- Prinsip energi paling sedikit. Elektron cenderung mengisi orbital berdasarkan kenaikan energi.
- Prinsip Pauli. Satu orbital tidak boleh mengandung lebih dari dua elektron.
- Aturan Hun. Dalam satu sublevel, elektron pertama-tama mengisi orbital bebas, dan baru kemudian membentuk pasangan.
Sistem periodik Mendeleev akan membantu dalam pengisian, dan struktur atom dalam hal ini akan menjadi lebih mudah dipahami dari segi gambar. Oleh karena itu, dalam pekerjaan praktis dengan konstruksi rangkaian elemen, perlu untuk tetap berada di tangan.
Contoh
Untuk meringkas semua yang disebutkan dalam artikel, Anda dapat membuat contoh bagaimana elektron suatu atom didistribusikan di atas level, sublevel, dan orbitalnya (yaitu, apa konfigurasi levelnya). Ini dapat ditampilkan sebagai rumus, diagram energi, atau sebagai diagram lapisan. Ada ilustrasi yang sangat bagus di sini, yang, setelah diperiksa dengan cermat, membantu memahami struktur atom. Jadi, level pertama diisi terlebih dahulu. Memilikihanya satu sublevel, di mana hanya ada satu orbital. Semua level diisi secara berurutan, dimulai dari yang terkecil. Pertama, dalam satu sublevel, satu elektron ditempatkan di setiap orbital. Kemudian pasangan dibuat. Dan jika ada yang gratis, ia beralih ke subjek pengisian lain. Dan sekarang Anda dapat secara mandiri mengetahui apa struktur atom nitrogen atau fluor (yang telah dipertimbangkan sebelumnya). Ini bisa sedikit rumit pada awalnya, tetapi Anda dapat menavigasi dengan melihat gambar. Untuk lebih jelasnya, mari kita lihat struktur atom nitrogen. Ia memiliki 7 proton (bersama dengan neutron yang membentuk nukleus) dan jumlah elektron yang sama (yang membentuk kulit elektron). Level-s pertama diisi terlebih dahulu. Memiliki 2 elektron. Kemudian datang level-s kedua. Ia juga memiliki 2 elektron. Dan tiga lainnya ditempatkan di tingkat-p, di mana masing-masing menempati satu orbital.
Kesimpulan
Seperti yang Anda lihat, struktur atom bukanlah topik yang sulit (jika Anda mendekatinya dari perspektif kursus kimia sekolah, tentu saja). Dan tidak sulit untuk memahami topik ini. Akhirnya, saya ingin memberi tahu Anda tentang beberapa fitur. Misalnya, berbicara tentang struktur atom oksigen, kita tahu bahwa ia memiliki delapan proton dan 8-10 neutron. Dan karena segala sesuatu di alam cenderung seimbang, dua atom oksigen membentuk molekul, di mana dua elektron yang tidak berpasangan membentuk ikatan kovalen. Demikian pula, molekul oksigen stabil lainnya terbentuk - ozon (O3). Mengetahui struktur atom oksigen, dimungkinkan untuk merumuskan reaksi oksidasi dengan benar, dalamyang melibatkan zat yang paling umum di Bumi.
