Строение атома

Атомно-молекулярное учение
Модели строения атома
Электронные конфигурации атомов
Радиоактивность

Первый определил химию
как науку М. В. Ломоносов.
Он считал, что химия
должна строиться на точных
количественных данных
– «на мере и весе».
Ломоносов создал учение о строении вещества, заложил основу атомно-молекулярной теории. Оно сводится к следующим положениям, изложенным в работе «Элементы математической химии»:
Каждое вещество состоит из мельчайших, далее физически неделимых частиц (Ломоносов называл их корпускулами, впоследствии они были названы молекулами).
Молекулы находятся в постоянном, самопроизвольном движении.
3. Молекулы состоят из атомов (Ломоносов назвал их элементами).
4. Атомы характеризуются определенным размером и массой.
5. Молекулы могут состоять как из одинаковых, так и различных атомов.

Молекула - это наименьшая частица вещества, сохраняющая его состав и химические свойства. Молекула не может дробиться дальше без изменения химических свойств вещества. Между молекулами вещества существует взаимное притяжение, различное у разных веществ. Молекулы в газах притягиваются друг к другу очень слабо, тогда как между молекулами жидких и твердых веществ силы притяжения относительно велики. Молекулы любого вещества находятся в непрерывном движении. Этим явлением объясняется, например, изменение объема веществ при нагревании.
Атомами называются мельчайшие, химически неделимые частицы, из которых состоят молекулы. Атом - это наименьшая частица элемента, сохраняющая его химические свойства. Атомы различаются зарядами ядер, массой и размерами.
При химических реакциях атомы не возникают и не исчезают, а образуют молекулы новых веществ.
Элемент следует рассматривать как вид атомов с одинаковым зарядом ядра.

Современное изложение основных положений атомно-молекулярного учения:
Все вещества состоят из атомов.
2. Атомы каждого вида (элемента) одинаковы между собой, но отличаются от атомов любого другого вида (элемента).
3. При взаимодействии атомов образуются молекулы: гомоядерные (при взаимодействии атомов одного элемента) или гетероядерные (при взаимодействии атомов разных элементов).
4. При физических явлениях молекулы сохраняются, при химических - разрушаются; при химических реакциях атомы в отличие от молекул сохраняются.
5. Химические реакции заключаются в образовании новых веществ из тех же самых атомов, из которых состоят первоначальные вещества.

Бойль
Ньютон

Модель строения атома
Научные исследования, проводившиеся в конце XIX – начале XX вв. позволили предложить следующую модель строения атома:
1. В центре атома находится положительно заряженное ядро, занимающее ничтожную часть пространства внутри атома.
2. Весь положительный заряд и почти вся масса атома сосредоточены в его ядре.
3. Ядра атомов состоят из протонов и нейтронов ( нуклонов). Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента, а сумма чисел протонов и нейтронов соответствует его массовому числу.
4. Вокруг ядра по замкнутым орбитам вращаются электроны. Их число равно положительному заряду ядра.
Ядро – это центральная позитивно заряженная часть атома, в которой сосредоточена его масса.
Электрон – частица с негативным зарядом, который условно принят за –1.
Нейтрон — нейтральная частица, не имеющая электрического заряда. Масса нейтрона равна 1 а. е. м.
Протон — положительно заряженная частица, с такой же массой, как и нейтрон. Заряд протона равен заряду электрона и противоположен по знаку.

Электронные конфигурации атомов
Электроны располагаются в атомах не хаотично, а на определённом расстоянии от ядра (орбите). Количество электронных уровней (орбит) совпадает с номером периода, в котором находится химический элемент. На каждом уровне есть подуровни (определяют траекторию движения электрона) –s, p, d, f …Число подуровней совпадает с номером уровня. Так на 1 уровне - только s-подуровень, на 2 уровне – s и p- подуровни и т. д.
Максимальная ёмкость электронных уровней

Распределение электронов в атоме можно отображать электронными формулами. Например, в атоме серы 16 электронов. Они распределены по трём электронным уровням (третий период).
+16 S )2)8)6 1S22S22P63S23P4

Порядок заполнения электронами уровней и подуровней в атоме.

Явление спонтанного деления атомов, сопровождающееся испусканием альфа-, бета- и гамма-лучей, называется естественной радиоактивностью, а элементы, атомы которых подвержены такому самопроизвольному распаду, называются радиоактивными элементами.
Было определено, что все элементы с атомным номером более 82 имеют нестабильные ядра, поэтому они являются природными радиоактивными элементами. Самый тяжелый элемент, имеющий стабильные изотопы, - свинец (атомный номер = 82). Поэтому его можно использовать для защиты от радиации.

Явление радиоактивного распада используется для получения ядерной энергии, для научных исследований, в медицине.