Химия 11 класс атом: Строение атома. Видеоурок. Химия 11 Класс

Содержание

Урок химии в 11 классе по теме «Строение атома» | Презентация к уроку по химии (11 класс) на тему:

Первый урок в 11 классе

по химии

УМК Габриелян.О.С.

«Строение атома».

Васина Марина Альбертовна

Цели урока: Познакомиться с историей развития представлений о строении атома, моделями атома, доказательствами сложности строения атома. Рассмотреть строение ядра и электронные конфигурации атома.

Задачи:

образовательные: знакомство с историей развития представлений о строении атомов, открытия и доказательства сложности строения атома на основе межпредметных связей с физикой; повторение умения составлять электронные и электронно-графические формулы атомов.

развивающие: совершенствование умения краткого изложения полученной информации, выбора из сказанного главного; формирование умения анализировать, выявлять причинно-следственные связи, оценивать свои знания.

воспитательные: развитие умения работать в коллективе.

Ход урока:

Организационный момент. Инструктаж по технике безопасности в кабинете химии (повторный вводный).
Введение в тему урока:

1)Развитие представлений о строении атома.

Понятие атом (греч. «atomos» – неделимый) ввел Демокрит. У Демокрита атомы выступают в роли первоначала. Они неделимы, различаются по величине, весу, форме и находятся в вечном движении. После Демокрита учение об атомах было на много веков забыто. Возродил атомистическую теорию английский физик и химик Джон Дальтон. Он основывался на открытых в то время законах химии и экспериментальных данных о строении вещества. Таким образом, установил, что атомы одного элемента имеют одинаковые свойства, а разных элементов – различаются по свойствам. Дальтон ввел важную характеристику атома – атомную массу и для очень многих элементов были установлены ее относительные значения. В своем атомно-молекулярном учении Дальтон дает характеристику атому: «Атом неделим, вечен и неразрушим».

2) Атом делим, как доказали следующие экспериментальные открытия, сделанные в науке на рубеже конца 19-начала 20 века.

В 1897 году Крукс открыл катодные лучи, представляющие собой поток электронов в вакуумной трубке, содержащей катод и анод. Английский физик Джозеф Томпсон назвал частицы катодных лучей электронами.
Русский ученый Столетов открыл явление фотоэффекта – испускания металлом электронов под действием падающего на него света.
Значимым стало открытие Рентгеном «Х»-лучей, позже названных рентгеновскими в честь ученого. Эти лучи представляют собой электромагнитное излучение подобное свету с гораздо более высокой частотой, испускаемой при действии на них катодных лучей.
Большой вклад в развитие представлений об элементарных частицах внесли французский физик Антуан Анри Беккерель и супруги Кюри, открыв явление радиоактивности. Радиоактивность – это явление самопроизвольного превращения одного химического элемента в другой, сопровождаемое испусканием электронов или других частиц и рентгеновского излучения.

Эти экспериментальные данные свидетельствуют о том, что атом – сложноустроенная система.

3)Модели атома.

Одной из первых моделей строения атома явилась модель английского физика Джозефа Томсона, предложенная им в в1904 г. – так называемый «пудинг с изюмом»: атом представляет собой сферу положительного электричества с вкрапленными электронами.

Для проверки этой модели в 1899-1911 гг. английский физик Эрнест Резерфорд провел опытные исследования и сформулировал планетарную (ядерную) теорию строения атома. Согласно этой модели, в центре атома находится очень маленькое ядро, размеры которого приблизительно в 100’000 раз меньше размеров самого атома. В ядре сосредоточена практически вся масса атома. Оно имеет положительный заряд. Вокруг ядра движутся электроны, заряженные отрицательно. Их число определяется зарядом ядра.

Однако такая модель имела свои недостатки:

1. Резерфорд не смог объяснить устойчивости атома. Двигаясь вокруг ядра, электрон расходует энергию и в какой-то момент, израсходовав ее всю, он должен остановиться – упасть на ядро, что равносильно гибели атома. Но на самом деле атомы – структуры довольно стабильные.

2. Резерфорд не смог объяснить линейный характер атомных спектров. Согласно его модели, электрон должен излучать энергию постоянно и поэтому атомный спектр должен быть сплошным, но экспериментальные данные доказывали обратное: спектр не сплошной, а прерывистый. Это означает, что электрон излучает энергию порциями.

Свою теорию строения атома, основанную на планетарной модели и квантовой теории, в 1913 году предложил датский физик Нильс Бор. Основные положения он сформулировал в виде постулатов:

I. Электрон может вращаться вокруг ядра по определенным, стационарным круговым орбиталям.

II. Двигаясь по стационарной орбите, электрон не излучает энергию.

III. Излучение электромагнитной энергии (либо ее поглощение) происходит при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую.

Но и эта модель не явилась совершенством, в ней также присутствовали противоречия. «Спасти» теорию Бора пытались многие ученые.

В 1932 году Иваненко предложил протонно-нейтронную модель ядра. Эту теорию развил Гейзенберг. Эта модель строения атома существует до сих пор, сочетает в себе все предыдущие модели и «исправляет» их недостатки. Суть теории в том, что атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. В совокупности они называются нуклоны. Число протонов в ядре («+» заряд) характеризует его заряд. Количество электронов («-» заряд), движущихся вокруг ядра, соответствует количеству протонов в нем. Электроны движутся по определенным атомным орбиталям, которые могут существовать в различных формах. При переходе с орбитали на орбиталь испускается или поглощается электромагнитная энергия.

4)Основные характеристики нуклонов и электрона. Массовое число. Изотопы.

5) Электронное облако.

3.Закрепление материала осуществляется поэтапно.

1.Определите число протонов и нейтронов в ядрах атомов 40Ca, 35Cl, 127I.

2. В электронной оболочке атома 19 электронов. О каком элементе идет речь? Определите число протонов и нейтронов в атомном ядре этого элемента.

3.Какими величинами характеризуется изотоп?

4. Почему изотопы одного элемента имеют разные массовые числа?

5.Почему в периодической системе у химических элементов указаны дробные значения относительной атомной массы?

6.Запишите электронные конфигурации атомов элементов, имеющих порядковые номера 6,15,20,25. К каким электронным семействам относят эти элементы?

4.Подведение итогов урока. Рефлексия.

5. Постановка домашнего задания.

Литература:

Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М., 2013.
Габриелян О.С. Настольная книга учителя химии: 11 класс: в 2 ч. / О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова, А.Г. Введенская – М., 2004.

Разработка урока по химии в 11 классе «Современные представления о строении атома. Атом. Изотопы. Атомные орбитали. Электронная классификация элементов (s-, p- элементы). Особенности строения электронных оболочек атомов переходных элементов»

https://infourok.ru/videouroki ссылка на все видеоуроки

Тема 1. Строение вещества. 11 класс

Урок №1. Тема урока: ТБ. Современные представления о строении атома.

Атом. Изотопы. Атомные орбитали. Электронная классификация элементов (s-, p-

элементы). Особенности строения электронных оболочек атомов переходных элементов.

Цели и задачи урока:

Образовательные: повторить правила ТБ; обобщить знания из курсов физики и химии о явлениях, доказывающих сложность строения атома, познакомить учащихся с эволюцией научных взглядов на строение атома.

Воспитательные: Продолжить формирование познавательного интереса к предмету, показать значимость химических знаний для современного человека. Воспитание трудолюбия, аккуратности, коммуникативных качеств.
Развивающие: Развивать учебно-интеллектуальные умения выделять главное, устанавливать причинно-следственные связи (развивать логическое мышление), умений находить требуемую информацию в различных источниках и извлекать из предложенной информации нужные данные. Развивать память и внимание обучающихся.
Здоровьесберегающие технологии: следить за осанкой учащихся; проводить упражнения для снятия напряжения глаз; проветривание помещения.

Оборудование: ИКТ, презентация.

Ход урока:

Организационный момент. ТБ.

1.Тетради (рабочие, практические, контрольные)

2. Учебники.

3. ТБ

Основная часть.

Беседа:

вы помните, что «атом» в переводе с греческого обозначает «неделимый», до конца ХIХ века это считалось верным. Но открытия конца ХIХ — начала ХХ вв. показали, что атом устроен сложно.

Лекция+ работа с учебником

С тех пор, как стало ясно, что атом состоит из более мелких частиц, ученые пытались

объяснить строение атома, предлагали модели:

Дж. Томсон (1904 г.) – атом состоит из положительного заряда, равномерно распространенному по всему объему атома, и электронов, колеблющихся внутри этого заряда. Эта модель не нашла экспериментального подтверждения.
Э.Резерфорд (1911 г.) – планетарная или ядерная модель атома:

— внутри атома находится положительно заряженное ядро, занимающее ничтожную часть объема атома;

— весь положительный заряд и почти вся масса атома сосредоточена в ядре;

— Электроны вращаются вокруг ядра, они нейтрализуют заряд ядра.

Модель Резерфорда подтверждалась опытами с тонкими металлическими пластинами, облучаемыми α-частицами.

Но классическая механика не могла объяснить, почему электроны не теряют энергию по мере вращения и не падают на ядро.

В 1913 г. Н.Бор дополнил планетарную модель постулатами:

— электроны в атоме вращаются по строго определенным замкнутым орбитам, не испуская и не поглощая энергии;

— при переходе электронов с одной орбиты на другую происходит поглощение или выделение энергии.

— электрон в атоме не движется по определенной траектории, а может находиться в любой части околоядерного пространства. Вероятность нахождения электрона в разных частях околоядерного пространства неодинакова.

Пространство вокруг ядра, где вероятность нахождения электрона наибольшая называется орбиталью.

— Ядро состоит из нуклонов – протонов и нейтронов. Число протонов в ядре равно порядковому номеру элеме6нта, а сумма чисел протонов и нейтронов равна массовому числу атома.

Это положение было сформулировано после открытия Э. Резерфордом в 1920 г. протона, Дж.Чедвиком в 1932 г.- нейтрона.

Различные виды атомов называются нуклидами. Нуклиды характеризуется массовым числом А и зарядом ядра Z.

Нуклиды с одинаковым Z, но разными А называют изотопами.( ³⁵₁₇Cl и ³⁷₁₇Cl).

Нуклиды с разными Z, но одинаковыми А называют изобарами.( ⁴⁰₁₈Аr и ⁴⁰₁₉К).

Электронная конфигурация атома –

показывает распределение ē по энерг. уровням и подуровням.

₊₁Н 1s^{1 ←число ē с данной формой облака}

↑↖ форма электронного облака

Номер

энерг.уровня

Графические электронные формулы (изображения электронной структуры атома) –

показывает распределение ē по энерг. уровням, подуровням и орбиталям.

I период: ₊₁Н Где ↑ — ē, ↑↓ — ē с антипараллельными спинами, орбиталь.

При записи графической электронной формулы следует помнить правило Паули и правило Хундда « Если в пределах одного подуровня имеется несколько свободных орбиталей, то ē размещаются каждый на отдельной орбитали и лишь при отсутствии свободных орбиталей объединяются в пары».

(Работа с электронными и графическими электронными формулами).

Напр., H₊₁1s¹; He₊₂1s²; Li₊₃1s²2s¹ ; Na₊₁₁ 1s² 2s² 2p⁶3s¹ ; Ar₊₁₈1s² 2s² 2p⁶ 3s²3p⁶ ;

I период: водород и гелий – s-элементы, у них заполняется электронами s-орбиталь.

II период: Li и Be – s-элементы

B, С, N, O, F, Ne – р-элементы

В зависимости от того, какой подуровень атома заполняется электронами последним, все элементы делят на 4 электронных семейства или блока:

1) s-элементы – у них заполняется ē-ми s-подуровень внешнего слоя атома; к ним относятся водород, гелий и эл-ты гл.п/гр. I и II групп.

2) р-элементы

– у них заполняется электронами р-подуровень внешнего уровня атома; к ним относят элементы гл.п/гр. III — VIII групп.

3) d-элементы – у них заполняется электронами d-подуровень предвнешнего уровня атома; к ним относятся эл-ты побоч.п/гр. . I — VIII групп,т.е. эл-ты вставных декад больших периодов, распложенные между s- и р-элементами, их также называют переходными элементами.

4) f-элементы — у них заполняется электронами f-подуровень третьего снаружи уровня атома; к ним относятся лантаноиды ( 4f-элементы) и актиноиды (5f-элементы).

У атомов меди и хрома происходит «провал» ē с 4s- на 3d-подуровень, что объясняется большей энергетической устойчивостью образующихся при этом электронных конфигураций 3d⁵ и 3d¹⁰:

₂₉Cu 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

4s¹3d¹⁰

₂₄Cr 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d⁵

Задание1:

— расписать строение атома для элементов : железа, алюминия, бария, калия, кремния.

Задание 2

1.Определите химический элемент по составу его атома — 18 p⁺, 20 n⁰, 18 e^—:

а) F б) Ca в) Ar г) Sr

2. Общее число электронов у иона хрома ₂₄Cr³⁺:

а) 21 б) 24 в) 27 г) 52

3.Максимальное число электронов, занимающих 3s — орбиталь, равно:

а) 14 б) 2 в) 10 г) 6

4.Число орбиталей на f — подуровне:

а) 1 б) 3 в) 5 г) 7

5 .Наименьший радиус атома среди приведённых элементов имеет:

а) Mg б) Ca в) Si г) Cl

Д/з § 1, записи в тетради, упр. 1-8 стр.12, презентация

Атом – сложная частица

В античные времена считалось, что атомы – это неделимые частицы. Еще древний философ Демокрит утверждал, всё окружающее нас состоит из неделимых частиц или атомов.

Благодаря важнейшим открытиям физиков конца XIX – начала XX века было доказано обратное. Так в 1895 году Вильге́льм Ко́нрад Рентге́н — немецкий физик, работавший в Вюрцбургском университете,

открыл электромагнитное излучение с различными длинами волн. Их так и называют рентгеновские лучи в честь фамилии выдающегося учёного.

В 1897 году английский ученый Джозеф Джон Томсон при Кембриджском университете доказывает, что все частицы, которые образуют катодные лучи сходны и из них состоят вещества, и открывает электрон.

Годом ранее французский физик Антуан Анри Беккерель, исследуя соли урана, открывает явление радиоактивности.

Его работу по изучению явления радиоактивности продолжают дальше физики-химики Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри. Это открытие принесло им вместе с Анри Беккерелем в 1903 году Нобелевскую премию.

Следующим этапом в развитии атомного учения была модель атома «Пудинг с изюмом» Джона Томсона в 1904 году. В кругообразном заряженном положительно пудинге утопают, словно изюминки, электроны, которые заряжены отрицательно

. Электроны совершают колебательные движения, благодаря которым атом испускает электромагнитную энергию, а сам атом – электронейтрален. Но эта гипотеза не получила научного подтверждения.

Эрнест Резерфорд в 1907 году разрабатывает ядерный или планетарный вид атома. По центру располагается положительно заряженное ядро, вокруг него движутся электроны, которые заряжены отрицательно. Но, почему атом испускает и поглощает энергию, это теория не объясняла.

В 1913 году датский физик – Нильс Бор разработал квантовый вид строения атома, выдвинув следующие постулаты. Электроны передвигаются по замкнутым орбитам в соответствии значения своей энергии, которая не выделяется и не поглощается при этом. Электрон может переходить из одного в другое разрешенное энергетическое состояние, испуская или поглощая при этом энергию.

Эта теория носила противоречивый характер, так как рассматривала атом как частицу, движущуюся по строго определенным траекториям и с определенной скоростью.

В 1932 году независимо друг от друга русский физик Дмитрий Дмитриевич Иваненко и немецкий физик-теоретик Ве́рнер Карл Ге́йзенберг выдвинули протонно — нейтронную теорию, что ядра атомов — это положительно заряженные протоны и нейтрально заряженные нейтроны.

Эти частицы называют нуклонами. Было доказано, что масса атома сосредоточена именно в ядре. Сумма чисел протонов и нейтронов — это массовое число атомов. Теория тем самым объяснила существование разновидности атомов химических элементов, которые имели одинаковый атомный номер, но разные массовые числа, то есть изотопов. Из всего выше сказанного, следует, что атом – электронейтральная система, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательных электронов. Порядковый номер элемента в Периодической системе равен заряду ядра, числу протонов и электронов.

Число нейтронов определяется как разница числа протонов от массового числа атома.

Пример.

Состав ядра фосфора: заряд ядра фосфора плюс пятнадцать.

Соответственно, протонов и электронов у него по пятнадцать. Массовое число равно тридцати одному.

Найдём число нейтронов как разницу числа протонов от массового числа.

Тогда число нейтронов в ядре атома фосфора равно шестнадцати. Изменение числа протонов в атоме приводит к образованию нового химического элемента, потому что изменяется заряд ядра атома.

Что же произойдет, если в атоме уменьшить число нейтронов. Ответ прост. Изменение числа нейтронов в атоме приводит к изменению атомной массы элемента. Таким образом, образуется изотоп.

Свойства изотопов одного и того же элемента одинаковы, так как имеют одинаковый заряд ядра, хотя относительная атомная масса разная, так они содержат разное число нейтронов; изменение атомной массы элементов незначительное – оно имеет долевое значение.

Например, у водорода три изотопа, у каждого из которых есть свое название.

Это протий, дейтерий и тритий.

Так протий имеет заряд плюс один и массу атома один, а нейтронов в ядре вообще нет.

Дейтерий имеет заряд атома плюс один и массу атома два, нейтронов всего один. Тритий имеет заряд атома плюс один, массу атома три, нейтронов содержится два. Итак, изотопы водорода отличаются по своим свойствам, так как они имеют изменение массы весьма существенное – в кратное значение раз.

Значит химический элемент – это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра, то есть с одинаковым числом протонов в нем.

В Периодической системе Дмитрия Ивановича Менделеева под знаком химического элемента записывают среднее значение относительной атомной массы всех его природных изотопов.

Известны следующие способы существования химических элементов: свободные атомы, простые вещества, сложные вещества.

Свободные атомы содержат одинаковое число протонов в атомном ядре, в форме нуклидов одного и того же элемента. Например, изотопы водорода.

Простые вещества содержат один и тот же химический элемент, могут встречаться в аллотропных модификациях. Например, у атома кислорода это простое вещество кислород о два и простое вещество озон о три, которые состоят из одного химического элемента, но из разного числа его атомов.

Сложные вещества могут иметь одинаковый качественный и количественный состав, но отличаться строением. Например, межклассовые изомеры в органических соединениях этанол и диметиловый эфир.

Урок №1. Атом. Химический элемент. Изотопы. Простые и сложные вещества

Повторите основные положения темы «Основные понятия химии» и решите предложенные задачи. Используйте материалы уроков химии 8 класса №№6-17.

Видео YouTube

Основные положения

1. Вещество (простое и сложное) – это любая совокупность атомов и молекул, находящаяся в определённом агрегатном состоянии.

Превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения, называется химическими реакциями.

2. Структурные единицы вещества:

· Атом – наименьшая элекронейтральная частица химического элемента и простого вещества, обладающая всеми его химическими свойствами и далее физически и химически неделимая.

· Молекула – наименьшая электронейтральная частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами, физически неделимая, но делимая химически.

3. Химический элемент – это вид атомов с определённым зарядом ядра.

4. Состав атома:

Частица	Как определить?	Заряд		Масса
Частица	Как определить?	Кл	условные единицы	г	а.е.м.
Электрон	По порядковому Номеру (N)	-1.6 ∙ 10 ^-19	-1	9.10 ∙ 10^-28	0.00055
Протон	По порядковому номеру (N)	1.6 ∙ 10 ^-19	+1	1.67 ∙ 10^-24	1.00728
Нейтрон	Ar – N	0	0	1.67 ∙ 10^-24	1.00866

5. Состав атомного ядра:

· В состав ядра входят элементарные частицы (нуклоны) –

протоны (¹₁p) и нейтроны (¹₀n).

· Т.к. практически вся масса атома сосредоточена в ядре и m_p ≈ m_n ≈ 1 а.е.м, то округлённое значение A_r химического элемента равно общему числу нуклонов в ядре.

(А – массовое число, округлённое значение А_r; N – число нейтронов в ядре; Z – заряд ядра, равный числу протонов)

6. Общее число электронов в электронной оболочке атома N_ē равно числу протонов в ядре и порядковому номеру химического элемента

7. Изотопы – разновидность атомов одного и того же химического элемента, отличающиеся друг от друга только своей массой.

· Обозначение изотопов: слева от символа элемента указывают массовое число (вверху) и порядковый номер элемента (внизу)

· Почему у изотопов разная масса?

Задание: Определите атомный состав изотопов хлора: ³⁵₁₇Cl и ³⁷₁₇Cl?

· Изотопы имеют разную массу из-за различного числа нейтронов в их ядрах.

8. В природе химические элементы существуют в виде смесей изотопов.

Изотопный состав одного и того же химического элемента выражают в атомных долях (ω_ат.), которые указывают какую часть составляет число атомов данного изотопа от общего числа атомов всех изотопов данного элемента, принятого за единицу или 100%.

Например:

ω_ат(³⁵₁₇Cl) = 0,754

ω_ат(³⁷₁₇Cl) = 0,246

9. В таблице Менделеева приведены средние значения относительных атомных масс химических элементов с учётом их изотопного состава. Поэтому A_r, указанные в таблице являются дробными.

A_r^ср= ω_ат.(1) ∙ Ar₍₁₎ + … + ω_ат.(_n₎ ∙ Ar₍_n₎

Например:

A_r^ср (Cl) = 0,754 ∙ 35 + 0,246 ∙ 37 = 35,453

10. Задача для решения:

№1. Определите относительную атомную массу бора, если известно, что молярная доля изотопа ¹⁰В составляет – 19,6 %, а изотопа ¹¹В – 80,4 %.

11. Массы атомов и молекул очень малы. В настоящее время в физике и химии принята единая система измерения.

1 а.е.м. = m_(а.е.м.) = 1/12 m(¹²C) = 1,66057 ∙ 10^{-27 кг} = 1,66057 ∙ 10^{-24 г.}

Абсолютные массы некоторых атомов:

m(C) = 1,99268 ∙ 10^{-23 г}

m(H) = 1,67375 ∙ 10^{-24 г}

m(O) = 2,656812 ∙ 10^-23 г

A_r – показывает, во сколько раз данный атом тяжелее 1/12 части атома ¹²С.

М_r – показывает, во сколько раз данная молекула тяжелее 1/12 части атома ¹²С.

12. Связь между абсолютной и относительной массами атома или молекулы:

m_(атома) = A_r ∙ 1,66 ∙ 10 ^-27 кг

m_{(молекулы)} = M_r∙ 1,66 ∙ 10 ^-27 кг

13. Число атомов и молекул в обычных образцах веществ очень велико, поэтому при характеристике количества вещества используют единицу измерения – моль.

· Моль (ν) – единица количества вещества, которое содержит столько же частиц (молекул, атомов, ионов, электронов), сколько атомов содержится в 12 г изотопа ¹²C

· Масса 1 атома ¹²C равна 12 а.е.м., поэтому число атомов в 12 г изотопа ¹²C равно:

N_A = 12 г / 12 ∙ 1,66057 ∙ 10^{-24 г =}6,0221 ∙ 10²³

· Физическая величина N_A называется постоянной Авогадро (число Авогадро) и имеет размерность [N_A] = моль^-1.

14. Основные формулы:

M = M_r = ρ ∙ V_m (ρ – плотность; V_m – объём при н.у.)

Задачи для самостоятельного решения

№1. Вычислите число атомов азота в 100г карбоната аммония, содержащего 10% неазотистых примесей.

№2. При нормальных условиях 12 л газовой смеси, состоящей из аммиака и углекислого газа, имеют массу 18 г. Сколько литров каждого из газов содержит смесь?

№3. При действии избытка соляной кислоты на 8,24 г смеси оксида марганца (IV) с неизвестным оксидом МО₂, который не реагирует с соляной кислотой, получено 1,344 л газа при н.у. Входе другого опыта установлено, что мольное отношение оксида марганца (IV) к неизвестному оксиду равно 3:1. Установите формулу неизвестного оксида и вычислите его массовую долю в смеси.

Химия 11 класс

Атом — сложная частица

Цели урока: обобщить сведения о важнейших открытиях физики XIX —XX вв., доказывающих сложность строения атомов химических элементов; научить объяснять строение атома, опираясь на некоторые модели классической теории; закрепить знание современных представлений о строении атома на основе квантовой механики.

Основные понятия: макромир, микромир, квантовая механика, нуклоны (протоны, нейтроны), нуклиды, изотопы, корпускулярно-волновой дуализм частиц микромира, химический элемент.

Оборудование: ПСХЭ Д. И. Менделеева, таблицы «Строение атома».

Ход урока

I. Организационный момент

Сообщить учащимся результаты выполнения теста предыдущего урока, на основе которых поставить перед учащимися основные цели и задачи изучения темы «Строение атома», ознакомить с узловыми вопросами темы, видами контроля приобретенных знаний, умений, навыков

II. Изучение нового материала

План изложения

1. Важнейшие открытия физики конца XIX—начала XX века.

2. Модели классической теории строения атома, объяснение их несостоятельности.

3. Современные представления о строении атома на основе квантовой механики. Протонно-нейтронная теория.

4. Нуклиды — различные вилы атомов. Изотопы. Изотопы водорода.

5. Формы существования химического элемента.

Желательно по первому пункту плана зачитать на с. 3 учебника понятие «атом», фундаментальные открытия, доказывающие сложность строения атома, с последующей записью в рабочую тетрадь.

В 1904 г. Дж. Томсон предлагает модель атома под названием «сливовый пудинг». Атом в целом электронейтрален, так как он подобен сферической капле пудинга с положительным зарядом, внутрь сферы которого вкраплены отрицательно заряженные сливины-электроны. совершающие колебательные движения, благодаря которым атом излучает электромагнитную энергию. Однако эта модель не была экспериментально подтверждена и осталась гипотезой.

В 1911 г. Э. Резерфорд предлагает планетарную модель атома. Подобно движению планет по замкнутым орбитам вокруг Солнца модель атома есть положительно заряженное ядро и электроны, врашающиеся вокруг ядра по замкнутым стационарным орбитам. Однако данная модель не могла объяснить явления излучения и поглощения энергии атомом. Э. Резерфорд считается основоположником современного учения об атоме, его теоретической моделью строения атома мы пользуемся и сейчас.

В 1900 г. М. Планк, в 1905 г. А. Эйнштейн и Н. Бор внесли теоретические идеи и квантовые представления в планетарную модель Э. Резерфорда — постулаты (постулат — утверждение, принимаемое без доказательства).

Первый постулат: электрон может вращаться вокруг ядра не по любым, а только по некоторым определенным круговым орбитам. Эти орбиты получили название стационарных. При этом энергия атомом не поглощается и не излучается.

Второй постулат: излучение или поглощение энергии атомом происходит при скачкообразном переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую. При этом испускается или поглощается отдельная порция энергии — квант.

Н Бор внес квантовые представления о строении атома, но он использовал традиционные классические понятия механики, рассматривая электрон как частицу, движущуюся со строго определенными скоростями по строго определенным траекториям. Его теория была важным этапом в развитии представлений о строении атома.

Гипотеза, предложенная М. Планком и А. Эйнштейном о световых квантах (фотонах) показана, что нельзя автоматически распространять законы природы, справедливые для большинства тел — объектов макромира, на ничтожно малые объекты — микромира (атомы, электроны и т.д.)

В 20-х годах XX столетия после возникновения и развития новой отрасли теоретической физики — квантовой или волновой механики — была решена задача описания свойств и поведения частиц микромира. Эта теория характеризует частицы микромира как объекты с двойственной природой — корпускулярно-волновым дуализмом: одновременно они являются и частицами (корпускулами) и волнами. Корпускулярно-волновой дуализм объектов микромира подтвержден и экспериментально знакомыми из курса физики интерференцией и дифракцией электронов. Интерференция — наложение волн друг на друга. Дифракция — огибание волной препятствия. Это доказывает наличие v электрона волновых свойств. Почернение фотослоя лишь в одном месте свидетельствует о наличии у него корпускулярных свойств. Будь электрон только волной, он более или менее равномерно засвечивал бы фотопластинку (рис. 1 с. 5 учебника).

В 1932 г. была разработана протонно-нейтронная теория ядра, согласно которой ядра атомов состоят из протонов, имеющих заряд +1 и массу 1, и нейтронов, имеющих заряд 0 и массу 1. Их называют нуклонами.

Атом — электронейтральная система взаимодействующих элементарных частиц, состоящая из ядра (образованного протонами и нейтронами) и электронов.

Порядковый номер элемента в ПСХЭ Д.И. Менделеева соответствует заряду ядра атома, т. е. указывает на число протонов в нем. Число нейтронов определяется по формуле N-A-Z, где А — массовое число, Z — порядковый номер элемента. Количество электронов в атоме соответствует порядковому номеру элемента в ПСХЭ.

Пример: Порядковый номер элемента — 25. Массовое число 55. Каков состав его атома?

Ответ: Заряд ядра атома +25; в ядре атома 25 протонов, нейтронов 55 — 25 = 30; в атоме 25 электронов.

Вопрос: Чего следует ожидать, если в атоме изменить число а) протонов; б) нейтронов?

Ответ: Изменение числа протонов в атоме приводит к образованию нового химического элемента т.к. изменяется заряд ядра атома.

Изменение числа нейтронов в атоме приводит к изменению атомной массы элемента, заряд ядра атома не изменяется. Образуются изотопы — разновидности атомов одного и того же элемента, имеющие одинаковый заряд ядра, но разную относительную атомную массу.

Пример: Изотопы хлора: ₊₁₇Сl , ат. масса 35, и ₊₁₇Сl, ат. масса 37; изотопы калия ₊₁₉К, ат. масса 39, и ₊₁₉К, ат. масса 40.

Свойства изотопов одного и того же элемента одинаковы, т. к. имеют одинаковый заряд ядра, хотя их относительная атомная масса разная, т.к. они содержат разное число нейтронов; изменение атомной массы элементов незначительно — оно имеет долевое значение.

Изотопы водорода имеют собственные названия и химические знаки:

Протий — Н — имеет заряд ядра +1 и массу атома 1, нейтронов в ядре нет.

Дейтерий — D — имеет заряд ядра атома +1 и массу атома 2, нейтронов в ядре — I.

Тритий — Т имеет заряд ядра атома +1 и массу атома 3, нейтронов в ядре — 2.

Вопрос: Почему изотопы водорода существенно отличаются по свойствам?

Ответ: Изотопы водорода имеют изменение массы весьма существенное — в кратное значение раз.

На основании вышеизложенного следует дать современную трактовку химического элемента.

Химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра, т. е. с одинаковым числом протонов в нем.

Известны следующие формы (способы) существования химического элемента: свободные атомы, простые вещества, сложные вещества.

Пример: Водород может существовать в виде свободных атомов, в виде двухатомных молекул, а так же входить в состав молекул сложного вещества.

Далее учитель вместе е учащимися составляет обобщающую таблицу.

Взаимосвязь содержания и формы на примере трех форм существования химического элемента

Формы существования химического элемента	Содержание	Форма	Химические объекты	Примеры
Свободные атомы	Одинаковое число протонов в атомном ядре	Разные нуклиды одного и того же элемента	Изотопы	Изотопы водорода: протий, дейтерий, тритий
Простые вещества	Один и тот же химический элемент	Разные простые вещества	Аллотропы	Аллотропы: кислород — O₂ и O₃ — озон
Сложные вещества	Один и тот же состав (молекулярная формула)	Разные сложные вещества	Изомеры	С₂Н₆O — соответствует соединениям: спирт С₂Н₅ОН и эфир Н₃С—О—СН₃

Вывод: содержание и форма взаимосвязаны между собой. Определяющая роль отводится содержанию (заряд атомного ядра, состав простых и сложных веществ), но и форма не пассивна, она влияет на содержание (изотопы, аллотропы, изомеры).

III. Закрепление по узловым вопросам темы

Работа с вопросами № 1, 2, 3, 4 § 1.

Учащиеся зачитывают вопрос параграфа и лают ответ на него согласно конспекта в рабочей тетради или согласно текста учебника.

IV. Домашнее задание

I) § 2: 2) определить состав атомов № 13, № 56, № 30, № 101: 3) ответить на вопрос, чем сходны и чем различны атомы аргона с массами 39 и 40.

Руководства пользователей и методические материалы

Руководство по работе с системой техподдержки dev.pskovedu.ru
Руководство пользователя по работе с сайтом pskovedu.ru
Руководство пользователя ИС «Открытая школа» (OpenSchool)
Руководства пользователя «Открытые данные сферы образования»
Руководства пользователя «Электронный Журнал» и «Электронный Дневник»
Руководства пользователей системы «Цифровой урок»
Соглашение по работе с системой электронных журналов
Руководства пользователя «Навигатор дополнительного образования»
Руководства пользователя подсистемы «Доступность дошкольного образования»
Руководства пользователя «Подача заявления в общеобразовательные организации»
Руководство пользователя – Регистрация в системе «Электронные услуги в сфере образования»
Руководства пользователя по другим госуслугам
Методические материалы для проведения ОГЭ и ЕГЭ
Система приема и рассмотрения апелляций ЕГЭ 2020
Руководства ОГЭ
Региональная информационная система «Оценка качества образования» для проведения ГИА-9 (РИС «ОКО»)
Методические материалы и инструкции ИС-9 2019
Руководства пользователя по проверке готовности образовательных организаций Псковской области к новому учебному году
Инструкция по настройке компьютера для работы через сервер контентной фильтрации
Инструкции по работе с официальным почтовым ящиком (mail.pskovedu.ru)
Инструкции и программное обеспечение для использования видеорегистраторов в период проведения РКМ
Дистрибутивы бесплатных программ для просмотра вложенных файлов
Инструкция по настройке VPN-соединения для обеспечения работы специализированных программ через РОИС
Руководство по корректировке информации о зданиях ОО и их географическом положении
Руководство по внесению данных по инвентаризации ВТ
Инструкции по настройке программного обеспечения и оборудования для организации видеонаблюдения олимпиад
Методические материалы по использованию оборудования ТР и ЦОС
Методические материалы и инструкции по подключению к ЕСПД
Внесение информации в ФИС ФРДО

Видеоинструкция по работе с системой техподдержки пользователей dev.pskovedu.ru (dev.pskovedu.ru) располагается здесь

Руководство пользователя по работе с сайтом pskovedu.ru

Скачать >>

Руководство пользователя по работе с ИС «Открытая школа» (OpenSchool)

Програмный модуль
Скачать руководство в формате pdf >>
On-line модуль wp2.pskovedu.ru.
Скачать руководство в формате pdf >>

Заполнение информации по пунктам проведения Государственной итоговой аттестации (Модуль ППЭ ЕГЭ/ОГЭ)
Скачать инструкцию в формате pdf >>
Заполнение информации для Федеральной информационной системы «Федеральный реестр сведений о документах об образовании и (или) о квалификации, документах об обучении» (Модуль Образовательная организация ФРДО)
Скачать инструкцию в формате pdf >>

Руководства пользователя «Открытые данные сферы образования»

Руководство образовательной организации (ссылка)
Руководство отдела управления образования (ссылка)
Руководство регионального оператора (ссылка)

Руководства пользователя «Электронный Журнал и Электронный Дневник»

Руководство завуча (Скачать)
Руководство учителя (Скачать)
Руководство родителя (Скачать)
Руководство ученика (Скачать)
Мастер смены типа оценивания журналов (Скачать)
Мастер переноса оценок учеников, перешедших из класса в класс (Скачать)
Часто задаваемые вопросы (Скачать)

Руководства пользователя «Цифровой урок»

Руководство администратора (Скачать)
Руководство учителя (Просмотреть)
Руководство ученика (Просмотреть)

Соглашение по работе с системой электронных журналов

Скачать>>

Руководства пользователя «Навигатор дополнительного образования»

Руководство муниципального (регионального) оператора (Скачать)

Руководство организации-плательщика по работе с Навигатором (Скачать)
Руководство образовательной организации (Скачать)

Руководство педагогического работника (Скачать)

Руководство родителя (законного представителя), ребенка (Скачать)

Руководство по работе с модулем расчета нормативныз затрат на уровне муниципалитета (Скачать)

Руководство по работе с модулем расчета нормативныз затрат на уровне образовательной организации (Скачать)

Руководства пользователя подсистемы «Доступность дошкольного образования»

Руководство МОУО (Скачать)
Руководство ДОО (Скачать)

Руководства пользователя «Подача заявления в общеобразовательные организации»

Руководство родителя (законного представитедя) (Скачать)
Руководство ОО (Скачать)

Руководства пользователя ЕГИССО

Руководство МОУО (Скачать)
Руководство ОО (Скачать)

Руководство пользователя – Регистрация в системе «Электронные услуги в сфере образования»

Скачать >>

Руководства пользователя по другим госуслугам

Руководство пользователя – Зачисление в ОО (Скачать)
Руководство пользователя – Детский отдых (Скачать)
Руководство школы – Зачисление в ОО и Детский отдых (Скачать)
Руководство по просмотру результатов ЕГЭ/РКМ (Скачать)

Инструкция по указанию оказываемых в электронном виде услуг

Скачать>>

Методические материалы для проведения ОГЭ и ЕГЭ

Методические рекомендаций и материалы по техническому обеспечению проведения ЕГЭ в ППЭ, оснащённом средствами обработки экзаменационных материалов в аудиториях и системой сканирования (Скачать >>)
Методические рекомендаций по проведению в ППЭ ГИА 9, включая компьютеризированный экзамен по иностранным языкам, информатике и ИКТ (Скачать >>)
Методические рекомендаций по организации, проведению и анализу результатов региональных, муниципальных и школьных оценочных процедур с использованием РИС «ОКО» (Скачать >>)
Методические рекомендаций «Выполнение тестовых заданий участниками ЕГЭ по предметам и элементам содержания» (Скачать >>)
Методические рекомендации по организации, проведению и анализу результатов региональных, муниципальных и школьных оценочных процедур с использованием РИС «Оценка качества образования»
Методические рекомендаций по созданию в общеобразовательной организации элементов системы управления качеством образования (Скачать >>)

Система приема и рассмотрения апелляций

Инструкции учащегося и родителя (законного предсавите) ребенка (Скачать >>)
Инструкция сотрудника ОО и УО (Скачать >>)

Руководства ОГЭ

Методические рекомендации по проведению в ППЭ ГИА-9, включая компьютеризированный экзамен по иностранным языкам, информатике и ИКТ (Скачать)
Описание работы с программным модулем компьютерного тестирования (Скачать)
Руководство для ЭКСПЕРТОВ по проверке работ на сайте dit.pskovedu.ru (Скачать)
Инструкция по сверке персональных данных участников ГИА
Инструкция по проверке состава экспертов
Памятка по занесению экспертов ГИА-9
Инструкция по просмотру учётных записей экспертов
Инструкция по получению результатов ГИА-9

Региональная информационная система «Оценка качества образования» для проведения ГИА-9 (РИС «ОКО»)

Руководство системного администратора РИС «ОКО» для проведения ГИА-9 (Скачать)
Руководство пользователя региональной информационной системы «Оценка качества образования» для проведения ГИА-9 (Скачать)
Инструкция по авторизации в РИС «ОКО» через ЕСИА (Скачать)

Методические материалы и инструкции ИС-9 2019:

Методические рекомендации
Приложение 4 — Тиражирование бланков, выверка списков участников, скачивание файла данных
Приложение 5 — Работа с ПМКТ
Приложение 6 — Загрузка в РИС ОКО результатов ИС-9
Скачивание КИМ с РИС ОКО

Руководства пользователя по проверке готовности образовательных организаций Псковской области к новому учебному году

Руководство УО (Скачать)
Руководство ОО (Скачать)

Инструкция по настройке компьютера для работы через сервер контентной фильтрации

Инструкция Скачать (в формате doc)
Таблица портов прокси-сервера для ОУ (Скачать)

Инструкции по работе с официальным почтовым ящиком

Скачать (формат PDF)
Видеоинструкция по настройке папок в почтовых ящиках образовательных организаций (mail.pskovedu.ru).

Инструкция по настройке VPN-соединения для обеспечения работы специализированных программ через РОИС

Инструкция (Скачать)
Программа для создания VPN-соединения (Скачать)

Руководство по внесению данных по инвентаризации ВТ

(Скачать)

Методические материалы и инструкции по подключению к ЕСПД:

Методические рекомендации по подключению к единой сети передачи данных ( ЕСПД ) (Скачать)
Настройка прокси сервера и установка сертификата (Скачать)
Сертификат (Скачать)
Инструкция по установке сертификата на устройстве (ПК) в автоматическом режиме https://espd.rt.ru/

Методические материалы по использованию оборудования ТР и ЦОС

Методические рекомендации по подключению оборудования ЦОС и ТР к локальной сети (Скачать)
Инструкция по использованию квадрокоптера Геоскан Пионер Мини (Скачать)
Инструкция по настройке 3D принтера (Скачать)

Инструкции по настройке программного обеспечения и оборудования для организации видеонаблюдения олимпиад

Инструкция по подключению и настройке IP-камер Dahua (Скачать)
Настройка программы OBS Studio для записи с IP и WEB камер (Скачать)
Инструкция по установке и настройке программного обеспечения iSpy (Скачать)
Инструкция по загрузке видеофайлов олимпиад (Скачать)

Домашний Урок

21 мая 2020 г.
Органические вещества. Кислородосодержащие соединения	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Органические вещества. Углеводороды	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

15 мая 2020 г.
Итоговая видеоконсультация по химии	Химия 9 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

12 мая 2020 г.
Генетическая связь между классами неорганических соединений	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Кислоты неорганические и органические	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

5 мая 2020 г.
Электролиз растворов и расплавов. Применение электролиза в промышленности	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Неметаллы	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

29 апреля 2020 г.
Урок 1. Обобщение знаний. Виды химических связей и типы кристаллических решеток	Химия 9 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Урок 2. Обобщение знаний. Электроотрицательность. Степень окисления	Химия 9 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Окислительно-восстановительные реакции в природе, производственных процессах и жизнедеятельности организмов	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Свойства простых веществ – металлов главных и побочных подгрупп	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

6 апреля 2020 г.
Свойства, получение и применение углерода. Синтез-газ как основа современной промышленности	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Общая характеристика элементов IVА-группы	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Классификация химических реакций по различным признакам. Скорость химической реакции	Химия 9 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Темы по химии в средней школе в 11 классе

В средней школе химия чаще всего предлагается в 11 классе как химия 11. Это список тем по химии в 11 или 11 классах средней школы.

Атомная и молекулярная структура

Химические облигации

Стехиометрия

Кислоты и основания

Газы

Химические решения

Определения растворенных веществ и растворителей
Процесс растворения в результате случайного движения молекул
Температура, давление и площадь поверхности — их влияние на процесс растворения
Концентрация растворенного вещества в граммах на литр, молярность, миллионные доли и процентный состав
Взаимосвязь между моляльностью растворенного вещества в растворе и понижением температуры замерзания раствора или повышением точки кипения
Хроматография
Дистилляция

Скорость химических реакций

Химическое равновесие

Принцип Ле Шателье
Скорость прямой и обратной реакции и равновесие
Выражение константы равновесия для реакции

Термодинамика и физическая химия

Температура и тепловой поток, связанный с движением частиц
Эндотермические и экзотермические химические процессы
Эндергонические и экзэргонические химические процессы
Проблемы, связанные с тепловым потоком и изменениями температуры
Закон Гесса для расчета изменения энтальпии в реакции
Уравнение свободной энергии Гиббса, чтобы определить, будет ли реакция спонтанной

Введение в органическую химию и биохимию

Введение в ядерную химию

Протоны и нейтроны
Ядерные силы
Электромагнитное отталкивание между протонами
Ядерный синтез
Ядерное деление
Радиоактивные изотопы
Альфа, бета и гамма-распад
Альфа, бета и гамма-излучение
Расчет периода полураспада и количества оставшегося радиоактивного материала
Ядерное основание

Структура атома Класс 11 Примечания Химия Глава 2

• Открытие эксперимента с электронно-разрядной трубкой
В 1879 году Уильям Крукс изучал проводимость электричества через газы при низком давлении.Он провел эксперимент в разрядной трубке, которая представляет собой цилиндрическую трубку из твердого стекла длиной около 60 см. Он герметизирован с обоих концов и снабжен двумя металлическими электродами, как показано на рис. 2.1.

Электрический разряд через газы можно было наблюдать только при очень низких давлениях и очень высоких напряжениях.
Давление различных газов можно регулировать откачкой. Когда на электроды подается достаточно высокое напряжение, ток начинает течь через поток частиц, движущихся в трубке от отрицательного электрода (катода) к положительному электроду (аноду).Их называли катодными лучами или частицами катодных лучей.
• Свойства катодных лучей
(i) Катодные лучи движутся по прямой линии.
(ii) Катодные лучи начинаются от катода и движутся к аноду.
(iii) Эти лучи сами по себе не видны, но их поведение можно наблюдать с помощью определенных материалов (флуоресцентных или фосфоресцентных), которые светятся при попадании на них.
(iv) Катодные лучи состоят из отрицательно заряженных частиц. Когда электрическое поле прикладывается к катодным лучам с помощью пары металлических пластин, обнаруживается, что они отклоняются в сторону положительной пластины, что указывает на наличие отрицательного заряда.
(v) Характеристики катодных лучей не зависят от материала электродов и природы газа, присутствующего в электронно-лучевой трубке.
• Определение отношения заряд / масса (вяз) для электронов
Дж. Дж. Томсон впервые экспериментально определил отношение заряд / масса для электронов, называемое отношением вяз. Для этого он воздействовал на пучок электронов, выпущенных в газоразрядной трубке в виде катодных лучей, на электрические и магнитные поля. Они действовали перпендикулярно друг другу, а также пути, по которому следовали электроны.
Согласно Томсону, величина отклонения частиц от их пути в присутствии электрического и магнитного поля зависит от следующих факторов:
(i) Чем больше величина заряда на частице, тем больше взаимодействие с электрическим или магнитным поле и, следовательно, больше отклонение.
(ii) Масса частицы — чем легче частица, тем больше отклонение.
(iii) Отклонение электронов от их первоначального пути увеличивается с увеличением напряжения на электродах или напряженности магнитного поля.
Путем проведения точных измерений величины отклонений, наблюдаемых электронами напряженности электрического или магнитного поля, Томсон смог определить значение
э / мэ = 1,758820 x 10 ¹¹ C кг ^-1 где me = масса электрона в кг
e = величина заряда электрона в кулонах (Кл).
• Заряд на электроне
R.A. Милликен разработал метод, известный как эксперимент по капле масла, для определения заряда электронов.

• Открытие протонно-анодных лучей
В 1886 году Гольдштейн модифицировал газоразрядную трубку, применив перфорированный катод. При уменьшении давления он наблюдал новый тип световых лучей, проходящих через отверстия или перфорации катода и движущихся в направлении, противоположном катодным лучам. Эти лучи были названы положительными лучами, анодными лучами или канальными лучами. Анодные лучи испускаются не из анода, а из пространства между анодом и катодом.
• Свойства анодных лучей
(i) Величина положительного заряда (e) на частицах, составляющих анодные лучи, зависит от природы газа в разрядной трубке.
(ii) Обнаружено, что отношение заряда к массе частиц зависит от газа, из которого они происходят.
(iii) Некоторые из положительно заряженных частиц несут электрический заряд, кратный фундаментальной единице.
(iv) Поведение этих частиц в магнитном или электрическом поле противоположно тому, которое наблюдается для электронных или катодных лучей.
• Протон
Самый маленький и легкий положительный ион был получен из водорода и назван протоном. Масса протона = 1.676 x 10 ^-27 кг
Заряд на протоне = (+) 1,602 x 10 ^-19 C
• Нейтрон
Это нейтральная частица. Он был открыт Чедвиком (1932).
При бомбардировке тонких листов бериллия быстро движущимися α-частицами он обнаружил, что лучи с высокой проникающей способностью состоят из нейтральных частиц, которые были названы нейтронами.
• Модель атома Томсона

(i) Дж. Дж. Томсон предположил, что атом можно рассматривать как сферу приблизительного радиуса 1-8 см, несущую положительный заряд протонов и в которую встроены отрицательно заряженные электроны.
(ii) В этой модели атом визуализируется как пудинг или пирог с положительным зарядом, в который встроены электроны.
(iii) Согласно этой модели считается, что масса атома равномерно распределена по атому.
Недостаток модели атома Томсона
Эта модель смогла объяснить общую нейтральность атома, она не могла удовлетворительно объяснить результаты экспериментов по рассеянию, проведенных Резерфордом в 1911 году.
• Эксперимент по рассеянию a-частиц Резерфорда
Резерфорд в 1911 году провел несколько экспериментов по рассеянию, в которых он бомбардировал тонкие фольги из металлов, таких как золото, серебро, платина или медь, пучком быстро движущихся α-частиц.Тонкая золотая фольга была окружена круглым флуоресцентным экраном из сульфида цинка. Всякий раз, когда α-частицы падали на экран, в этой точке возникала крошечная вспышка света.
На основании этих экспериментов он сделал следующие наблюдения:
—
(i) Большая часть α-частиц прошла через фольгу, не претерпев никакого отклонения,
(ii) Несколько α-частиц претерпели отклонение на небольшие углы.
(iii) Очень немногие просто отклоняются назад, то есть на угол почти 180 °.
Из этих наблюдений Резерфорд сделал следующие выводы:
(i) Поскольку большая часть α-частиц прошла через фольгу, не претерпев никакого отклонения, внутри атома должно быть достаточно пустого пространства.
(ii) Небольшая часть a-частиц отклонялась на малые углы. Положительный заряд должен быть сконцентрирован в очень небольшом объеме, который отталкивает и отклоняет несколько положительно заряженных α-частиц. Эта очень небольшая часть атома была названа ядром.
(iii) Объем ядра очень мал по сравнению с общим объемом атома.
• Ядерная модель атома Резерфорда
(i) Положительный заряд и большая часть массы атома были сконцентрированы в очень маленькой области.Эту очень маленькую часть атома Резерфорд назвал ядром.
(ii) Ядро окружено электронами, которые движутся вокруг ядра с очень высокой скоростью по круговым траекториям, называемым орбитами.
(iii) Электроны и ядра удерживаются вместе за счет электростатических сил притяжения.
• Атомный номер
Число протонов, присутствующих в ядре, равно атомному номеру (z). Например, в ядре водорода 1 протонов, в атоме натрия 11, следовательно, их атомные номера 1 и 11.Чтобы сохранить электрическую нейтральность, количество электронов в атоме равно количеству протонов (атомный номер, z). Например, количество электронов в атоме водорода и атоме натрия равно 1 и 11 соответственно.
Атомный номер (z) = количество протонов в ядре атома.
= Количество электронов в нейтральном атоме.
• Массовое число
Количество протонов и нейтронов, присутствующих в ядре, вместе известно как нуклоны. Общее количество нуклонов называется массовым числом (А) атома.
Массовое число (A) = Число протонов (p) + Число нейтронов (n).
• Изотопы
Атомы с одинаковым атомным номером, но разным атомным массовым числом известны как изотопы.
Изотопы водорода:

Эти три изотопа показаны на рисунке ниже:

Характеристики изотопов
(i) Поскольку изотопы элемента имеют одинаковый атомный номер, но разное массовое число, ядра изотопов содержат одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов.
(ii) Поскольку изотопы различаются по своим атомным массам, все свойства изотопов в зависимости от массы различны.
(iii) Поскольку химические свойства в основном определяются числом протонов в ядре и числом электронов в атоме, разные изотопы элемента обладают схожими химическими свойствами. Например, все изотопы углерода при горении дают углекислый газ.
• Изобары

• Недостатки модели Резерфорда
(i) Когда тело движется по орбите, оно достигает ускорения.Таким образом, электрон, движущийся по орбите вокруг ядра, испытывает ускорение.
Согласно электромагнитной теории Максвелла, заряженные частицы при ускорении должны испускать электромагнитное излучение. Следовательно, электрон на орбите будет излучать излучение, энергия, переносимая излучением, исходит от электронного движения. Его путь станет ближе к ядру и, в конечном итоге, по спирали войдет в ядро внутри. 10-8 с. Но на самом деле этого не происходит.
Таким образом, модель Резерфорда не может объяснить устойчивость атома, если движение электронов описывается на основе классической механики и теории электромагнетизма.
(ii) Модель Резерфорда не дает никакого представления о распределении электронов вокруг ядра и об их энергии.
• Развитие, ведущее к модели атома Бора
Два события сыграли важную роль в формулировке модели атома Бора. Это были:
(i) Двойной характер электромагнитного излучения, что означает, что излучения обладают как волнообразными, так и корпускулярными свойствами.
(ii) Экспериментальные результаты, касающиеся атомных спектров, которые можно объяснить только в предположении квантованных электронных уровней энергии в атомах.
• Природа электромагнитного излучения (теория электромагнитных волн)
Эта теория была выдвинута Джеймсом Кларком Максвеллом в 1864 году. Основные положения этой теории заключаются в следующем:
(i) Энергия излучается из любого источника (например, нагретый стержень или нить колбы, через которую проходит электрический ток) непрерывно в виде излучения и называется лучистой энергией.
(ii) Излучение состоит из электрического и магнитного полей, которые колеблются перпендикулярно друг другу и оба перпендикулярны направлению распространения излучения.
(iii) Излучения имеют волновой характер и распространяются со скоростью света 3 x 10 ⁸ м / сек.
(iv) Эти волны не нуждаются в какой-либо материальной среде для распространения. Например, солнечные лучи достигают нас через пространство, которое является нематериальной средой.
• Характеристики волны
Длина волны: определяется как расстояние между любыми двумя последовательными гребнями или впадинами. Он представлен буквой X, а его единицей измерения S.I. является метр.

Частота: частота волны определяется как количество волн, проходящих через точку за одну секунду.Он обозначается буквой v (nu) и выражается в герцах (Гц).
1 Гц = 1 цикл / сек.
Скорость: скорость волны определяется как линейное расстояние, пройденное волной за одну секунду.
Обозначается буквой c и выражается в см / сек или м / сек.
Амплитуда: амплитуда волны — это высота гребня или глубина сквозного прохождения. Он обозначается буквой V и выражается в единицах длины.
Волновое число: определяется как количество волн на 1 метре длины. Очевидно, она будет равна обратной длине волны.Он представлен полосой v (читается как ню бар).

Электромагнитный спектр: Когда электромагнитные излучения расположены в порядке увеличения длины волны или уменьшения частоты, полученный полный спектр называется электромагнитным спектром.

• Ограничения теории электромагнитных волн
Теория электромагнитных волн успешно объяснила свойства света, такие как интерференция, дифракция и т. Д .; но он не мог объяснить следующее:
(i) Явление излучения черного тела.
(ii) Фотоэлектрический эффект.
(iii) Изменение теплоемкости твердых тел в зависимости от температуры.
(iv) Линейчатые спектры атомов по отношению к водороду.
• Излучение черного тела
Идеальное тело, которое излучает и поглощает все частоты, называется черным телом, а излучение, испускаемое таким телом, называется излучением черного тела. Файл. точное частотное распределение испускаемого излучения абсолютно черного тела зависит только от его температуры.

При данной температуре интенсивность испускаемого излучения увеличивается с уменьшением длины волны, достигает максимального значения на данной длине волны, а затем начинает уменьшаться с дальнейшим уменьшением длины волны, как показано на рис. 2.6.
• Квантовая теория Планка
Чтобы объяснить явление «излучения черного тела» и фотоэлектрического эффекта, Макс Планк в 1900 году выдвинул теорию, известную как квантовая теория Планка.
Эта теория была далее расширена Эйнштейном в 1905 году. Основные положения этой теории заключались в следующем:,
(i) Излучаемая или поглощаемая энергия в виде небольших пакетов энергии. Каждый такой пакет энергии называется квантом.
(ii) Энергия каждого кванта прямо пропорциональна частоте излучения.

где h — константа пропорциональности, называемая постоянной Планка.Его значение равно 6,626 x 10 ^-34 Джсек.
• Фотоэффект
Герц в 1887 году обнаружил, что когда луч света определенной частоты попадает на поверхность некоторых металлов, электроны испускаются или выбрасываются с поверхности металла. Это явление называется фотоэлектрическим эффектом.

Наблюдения за фотоэлектрическим эффектом
(i) Только фотоны света определенной минимальной частоты, называемой пороговой частотой (v ₀), могут вызывать фотоэлектрический эффект.Значение v ₀ различно для разных металлов.
(ii) Кинетическая энергия испускаемых электронов прямо пропорциональна частоте падающих фотонов и совершенно не зависит от их интенсивности.
(iii) Число электронов, выбрасываемых за секунду с поверхности металла, зависит от интенсивности падающих фотонов или излучений, а не от их частоты.
Объяснение фотоэлектрического эффекта
Эйнштейн в (1905) смог дать объяснение различных точек фотоэлектрического эффекта, используя квантовую теорию Планка, как показано ниже:
(i) Фотоэлектроны выбрасываются только тогда, когда падающий свет имеет определенный минимум частота (пороговая частота v ₀)
(ii) Если частота падающего света (v) больше, чем пороговая частота (v ₀), избыточная энергия (hv — hv ₀) передается электрон как кинетическая энергия.
К.Э. вылетевшего электрона

энергия вылетевшего электрона.
(iii) При увеличении интенсивности света выбрасывается больше электронов, но энергия электронов не изменяется.
• Двойное поведение электромагнитного излучения
Изучая поведение света, ученые пришли к выводу, что свет и другие электромагнитные излучения имеют двойную природу. Это волновая природа, а также природа частиц. Всякий раз, когда излучение взаимодействует с веществом, оно проявляет свойства, подобные частицам, в отличие от волнообразных свойств (интерференция и дифракция), которые оно проявляет при распространении.Некоторые микроскопические частицы, такие как электроны, также демонстрируют дуальность волна-частица.
• Спектр
Когда луч белого света проходит через призму, волна с более короткой длиной волны изгибается больше, чем волна с большей длиной. Поскольку обычный белый свет состоит из волн со всеми длинами волн видимого диапазона, массив белого света разбивается на серию цветных полос, называемых спектром. Свет красного цвета с самой длинной волной отклоняется меньше всего, а фиолетовый свет с самой короткой длиной волны отклоняется больше всего.
Непрерывный спектр
Когда луч белого света анализируется, проходя через призму, наблюдается, что он разделяется на семь различных широких полос цветов от фиолетового до красного (как радуга). Эти цвета настолько непрерывны, что каждый из них сливается с другим. Следовательно, спектр называется непрерывным спектром.
Спектр излучения
Спектр излучения замечают, когда излучение, испускаемое источником, проходит через призму и затем принимается на фотопластинку.Излучение может испускаться несколькими способами, например:
(i) от солнца или тлеющей электрической лампочки.
(ii) пропусканием электрического разряда через газ при низком давлении.
(iii) нагреванием вещества до высокой температуры.
Line Spectra
Когда пары какого-либо летучего вещества падают на пламя горелки Бунзена и затем анализируются с помощью спектроскопа. На фотопластинке появляются определенные цветные линии, различающиеся для разных веществ.Например, натрий или его соли излучают желтый свет, а калий или его соли излучают фиолетовый свет.
Спектры поглощения
Когда белый свет проходит через пары вещества, а прошедший свет затем попадает на призму, темные линии появляются в непрерывном спектре. Темные линии показывают, что соответствующие им излучения были поглощены веществом из белого света. Этот спектр называется спектром поглощения.
Темные линии появляются точно в тех же местах, где появляются линии в спектре излучения.
• Линейный спектр водорода
Когда электрический разряд проходит через газообразный водород, заключенный в разрядную трубку под низким давлением, и излучаемый свет анализируется спектроскопом, спектр состоит из большого количества линий, которые сгруппированы в различные серии. Полный спектр известен как спектр водорода.
На основе экспериментальных наблюдений Йоханнес Ридберг отметил, что все серии линий в спектре водорода можно описать следующим выражением:

Ридберг в 1890 году, и дал простое теоретическое уравнение для расчета длин волн и волновых чисел спектральные линии в разных сериях спектра водорода.Уравнение известно как формула (или уравнение) Ридберга.

Это соотношение действительно только для атома водорода. Для других видов:

, где Z — атомный номер вида.
Здесь RH = константа, называемая константой Ридберга для водорода, а n1, n2 — целые числа (n2> n1)
Для любого конкретного ряда значение n1 является постоянным, а значение n2 изменяется. Например,
Для серии Lyman n ₁ = 1, n ₂ = 2, 3, 4, 5 ……… ..
Для серии Balmer n ₁ = 2, n ₂ = 3 , 4, 5, 6 ………..
Для серии Paschen, n ₁ = 3, n ₂ = 4, 5, 6, 7 ……… ..
Для серии Brackett, n ₁ = 4, n ₂ = 5, 6, 7, 8 ……… ..
Для серии Pjund n ₁ = 5, n ₂ = 6, 7, 8, 9 ……… ..
Таким образом, подставляя значения n ₁ и n ₂ в приведенном выше уравнении можно вычислить длины волн и волновые числа различных спектральных линий. Когда n ₁ = 2, приведенное выше выражение называется формулой Бальмера.
• Модель атома Бора
Нильс Бор в 1913 году предложил новую модель атома на основе квантовой теории Планка. Основные положения этой модели следующие:
(i) В атоме электроны вращаются вокруг ядра по определенным определенным круговым траекториям, называемым орбитами.
(ii) Каждая орбита связана с определенной энергией, поэтому они известны как уровни энергии
или энергетические оболочки. Они пронумерованы как 1, 2, 3, 4 ……… .. или K, L, M, N ……… ..
(iii) Для электрона разрешены только те энергетические орбиты, в которых угловой момент электрона равен целое число, кратное h / 2π
Угловой момент электрона (mvr) = nh / 2π (n = 1, 2, 3, 4 и т. д.).
m = масса электрона.
v = тангенциальная скорость вращающегося электрона.
r = радиус орбиты.
h = постоянная Планка.
n — целое число.
(iv) Пока электрон находится на определенной орбите, он не поглощает и не теряет энергию, поэтому его энергия остается постоянной.
(v) Когда энергия подается к электрону, он поглощает энергию только в фиксированных количествах в виде квантов и перескакивает в более высокое энергетическое состояние вдали от ядра, известное как возбужденное состояние. Возбужденное состояние нестабильно, электрон может перейти обратно в состояние с более низкой энергией, и при этом он излучает такое же количество энергии.(∆E = E ₂ — E ₁).
• Достижения теории Бора
1. Теория Бора объяснила стабильность атома.
2. Теория Бора помогла вычислить энергию электрона в атоме водорода и одной разновидности электронов. Математическое выражение для энергии на n-й орбите:

3. Теория Бора объяснила атомный спектр атома водорода.
• Ограничения модели Бора
(i) Теория не могла объяснить атомные спектры атомов, содержащих более одного электрона, или многоэлектронных атомов.
(ii) Теория Бора не смогла объяснить тонкую структуру спектральных линий.
(iii) Теория Бора не могла предложить удовлетворительного объяснения эффекта Зеемана и эффекта Штарка.
(iv) Теория Бора не смогла объяснить способность атомов образовывать молекулы, образованные химическими связями.
(v) Это не соответствовало принципу неопределенности Гейзенберга.
• Двойное поведение материи (уравнение де Бройля)
де Бройль в 1924 году предположил, что материя, как и излучение, также должна проявлять двойное поведение i.е., как частицы, так и волновые свойства. Это означает, что, как и фотоны, у электронов также есть импульс, а также длина волны.
Из этой аналогии де Бройль вывел следующее соотношение между длиной волны (λ) и импульсом (p) материальной частицы.

• Принцип неопределенности Гейзенберга
Он гласит, что «невозможно одновременно определить точное положение и точный импульс (или скорость) электрона».

• Принцип значимости неопределенности
(i) Он исключает существование определенных путей или траекторий электронов и других подобных частиц.
(ii) Эффект принципа неопределенности Гейзенберга существенен только для микроскопических объектов и незначителен для макроскопических объектов.
• Причины неудачи модели Бора
(i) Волновой характер электрона не рассматривается в модели Бора.
(ii) Согласно модели Бора орбита — это четко определенный путь, и этот путь может быть полностью определен только в том случае, если положение и скорость электрона известны точно в одно и то же время. Это невозможно в соответствии с принципом неопределенности Гейзенберга.
• Квантовая механическая модель атома
Квантовая механика: Квантовая механика — это теоретическая наука, которая занимается изучением движений микроскопических объектов, обладающих как наблюдаемыми волнообразными, так и частицоподобными свойствами.
Важные особенности квантово-механической модели атома
(i) Энергия электронов в атоме квантована, т.е. может иметь только определенные значения.
(ii) Существование квантованного электронного уровня энергии является прямым результатом волновых свойств электронов.
(iii) И точное положение, и точная скорость электрона в атоме не могут быть определены одновременно.
(iv) У атомной орбитали есть волновая функция φ. В атоме много орбиталей. Электрон занимает атомную орбиталь с определенной энергией. Орбиталь не может иметь более двух электронов. Орбитали заполнены в порядке возрастания энергии. Вся информация об электроне в атоме хранится в орбитальной волновой функции φ.
(v) Вероятность нахождения электрона в точке внутри атома пропорциональна квадрату орбитальной волновой функции i.е., | φ ² | в этой точке. Она известна как плотность вероятности и всегда положительна.
По значению φ ² в различных точках внутри атома можно предсказать область вокруг ядра, где, скорее всего, будет обнаружен электрон.
• Квантовые числа
Атомные орбитали можно указать, указав их соответствующие энергии и угловые моменты, которые квантованы (т. Е. Имеют определенные значения). Квантованные значения могут быть выражены через квантовое число.Они используются для получения полной информации об электроне, т. Е. Его местонахождении, энергии, спине и т. Д.
Главное квантовое число (n)
Это наиболее важное квантовое число, поскольку оно определяет основной энергетический уровень или оболочку, к которой принадлежит электрон. Он обозначается буквой V и может иметь любое целое значение, кроме нуля, т. Е. N = 1, 2, 3, 4 ……… .. и т. Д.
Различные основные энергетические оболочки также обозначаются буквами K, L , M, N, O, P… .. и т. Д. Начиная с ядра.
Главное квантовое число дает нам следующую информацию:
(i) Оно дает среднее расстояние электрона от ядра.
(ii) Он полностью определяет энергию электрона в атоме водорода и водородоподобных частицах.
(iii) Максимальное количество электронов, присутствующих в любой основной оболочке, равно 2n ², где n — номер основной оболочки.
Азимутальное или вспомогательное или орбитальное угловое квантовое число (l)
Было обнаружено, что спектры элементов содержат не только основные линии, но также присутствуют многие тонкие линии. Это число помогает объяснить тонкие линии спектра.
Азимутальное квантовое число дает следующую информацию:
(i) Количество подоболочек, присутствующих в основной оболочке.
(ii) Угловой момент электрона, присутствующего в любой подоболочке.
(in) Относительные энергии различных подоболочек.
(iv) Формы различных подоболочек, присутствующих в одной и той же основной оболочке.
Это квантовое число обозначается буквой T. Для данного значения n оно может иметь любое значение от 0 до n — 1. Например,
Для 1-й оболочки (k), n = 1, l может иметь только одно значение i.е., l = 0 Для n = 2 возможное значение l может быть 0 и 1.
Подоболочки, соответствующие различным значениям l, представлены следующими символами:
значение l 0 1 2 3 4 5 ……… …… ..
Обозначение для подоболочки spdfgh ……………… ..
Магнитное орбитальное квантовое число (m или m1)
Магнитное орбитальное квантовое число определяет количество предпочтительных ориентаций электронов, присутствующих в подоболочке. Поскольку каждая ориентация соответствует орбитали, поэтому магнитное орбитальное квантовое число определяет количество орбиталей, присутствующих в любой подоболочке.
Магнитное квантовое число обозначается буквой m или ml, и для данного значения l оно может иметь все значения в диапазоне от — l до + l, включая ноль.
Таким образом, для энергетической ценности l m имеет 2l + 1 значения.
Например,
Для l = 0 (s-подоболочка) ml может иметь только одно значение, т.е. m1 = 0.
Это означает, что s-подоболочка имеет только одну ориентацию в пространстве. Другими словами, у s-подоболочки есть только одна орбиталь, называемая s-орбиталью.
Спиновое квантовое число (S или мс)
Это квантовое число помогает объяснить магнитные свойства веществ.Вращающийся электрон ведет себя как микромагнит с определенным магнитным моментом. Если орбиталь содержит два электрона, два магнитных момента противостоят и нейтрализуют друг друга.
• Формы s-орбиталей
s-орбиталь присутствует в s-подоболочке. Для этой подоболочки l = 0 и ml = 0. Таким образом, s-орбиталь только с одной ориентацией имеет сферическую форму с однородной электронной плотностью по всем трем осям.
Обнаружено, что вероятность Is электрона максимальна вблизи ядра и уменьшается с увеличением расстояния от ядра.В 2s электроне вероятность также максимальна вблизи ядра и уменьшается до нуля. Сферическая пустая оболочка для 2s-электрона называется узловой поверхностью или просто узлом.

• Формы p-орбиталей
p-орбитали присутствуют в p-подоболочке, для которых l = 1 и m ₁ могут иметь три возможных ориентации — 1, 0, +1.
Таким образом, имеется три орбитали в p-подоболочке, которые обозначаются как p _x, p _y и p _z орбитали в зависимости от оси, вдоль которой они направлены.Общая форма p-орбитали — это гантеля, состоящая из двух частей, известных как доли. Кроме того, через ядро проходит плоскость, по которой нахождение электронной плотности почти равно нулю. Это известно как узловая плоскость, как показано на рис.

Из изображений гантелей совершенно очевидно, что в отличие от s-орбитали, p-орбиталь имеет направленную природу и, следовательно, влияет на формы молекул, в формировании которых она участвует.
• Формы d-орбиталей
d-орбитали присутствуют в d-подоболочке, для которой l = 2 и m [= -2, -1, 0, +1 и +2.Это означает, что существует пять ориентаций, ведущих к пяти различным орбиталям.

• Принцип Ауфбау
Принцип гласит: в основном состоянии атомов орбитали заполнены в порядке возрастания их энергий.
Другими словами, электроны сначала занимают орбитали с наименьшей энергией, доступные им, и переходят на орбитали с более высокими энергиями только после того, как орбитали с более низкими энергиями заполняются.
Порядок увеличения энергии орбиталей и, следовательно, порядок заполнения орбиталей следующий:
Is, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, id, 5p, 6s, if, 3d, 6p, 7s, 5f 6d, 7p
Порядок можно запомнить, используя метод, показанный на рис.2.11.

• Принцип исключения Паули
Согласно этому принципу, никакие два электрона в атоме не могут иметь одинаковый набор из четырех квантовых чисел.
Принцип исключения Паули можно также сформулировать так: только два электрона могут существовать на одной орбитали, и эти электроны должны иметь противоположные спины.
• Правило максимальной множественности Хунда
Оно гласит, что: спаривание электронов на орбиталях, принадлежащих одной подоболочке (p, d или f), не происходит до тех пор, пока каждая орбиталь, принадлежащая этой подоболочке, не получит по одному электрону i.е., это одиноко занято.
• Электронная конфигурация атомов
Распределение электронов по орбиталям атома называется его электронной конфигурацией. Электронную конфигурацию разных атомов можно представить двумя способами.
Например:

• Причины устойчивости полностью заполненных и наполовину заполненных подоболочек
Полностью заполненные и наполовину заполненные подоболочки стабильны по следующим причинам:

1. Симметричное распределение электронов: полностью заполненные или наполовину заполненные. подоболочки имеют симметричное распределение электронов в них и поэтому более стабильны.
2. Стабилизирующий эффект возникает, когда два или более электронов с одинаковым спином присутствуют на вырожденных орбиталях подоболочки. Эти электроны стремятся поменяться местами
, и энергия, выделяемая в результате их обмена, называется обменной энергией. Количество обменов, которые могут иметь место, является максимальным, когда подоболочка заполнена наполовину или полностью.
-В результате максимальная обменная энергия и стабильность.

Заметки по химии класса 11

CBSE Class 11 Chemistry Глава 2: Примечания к редакции, часть I

В этой статье представлены примечания к редакции по Chemistry Class 11: Chapter-Structure of Atom.В этой части рассматриваются следующие важные темы: атом и его субатомные частицы, ядерная модель атома Резерфорда, модель атома Томсона, электромагнитные излучения и электромагнитный спектр. Эти краткие заметки подготовлены строго в соответствии с последней программой CBSE для класса 11.

В этой статье представлены заметки о пересмотре химии класса 11: глава — структура атома, чтобы вы могли быстро взглянуть на главу. Между различными темами, включенными в эти примечания к главе, вы также найдете важные вопросы по соответствующим темам.Эти вопросы помогут вам проверить свою готовность и развеять сомнения. Эти быстрые заметки подготовлены строго в соответствии с последней программой CBSE для класса 11 ^th Chemistry.

В этой части примечаний к главе «Структура атома» рассматриваются следующие темы:

Атом и его субатомные частицы
Модель атома Томсона
Ядерная модель атома Резерфорда
Электромагнитное излучение:
Свойства электромагнитного излучения
Характеристики электромагнитного излучения
Частичная природа электромагнитного излучения
Фотоэффект
Двойное поведение электромагнитного излучения

Программа обучения химии CBSE, класс 11, 2017-2018 гг.

Ключевые примечания к главе:

АОМС:

Атом — мельчайшая частица вещества, которая может принимать участие в химической реакции.
Атом состоит из электрона, протона и нейтронов.
Atom не может самостоятельно существовать.
Два или более атома объединяются в молекулы.

Электрон:

Отрицательно заряженная частица обнаружена на основе экспериментов с электронно-лучевой разрядной трубкой.
Заключение эксперимента с электронно-лучевой разрядной трубкой: Катодные лучи начинаются от катода и движутся к аноду.
Эти лучи не видны, но их поведение можно наблюдать с флуоресцентным или фосфорным материалом.
В отсутствие электрического или магнитного поля они движутся по прямым линиям.
В присутствии электрического или магнитного поля поведение катодных лучей похоже на поведение отрицательно заряженных частиц, что предполагает, что эти лучи содержат отрицательно заряженные частицы, называемые электронами.

Протон:

Положительно заряженная частица обнаружена на основе эксперимента с анодными лучами.
Анодные лучи, также называемые канальными лучами, имеют следующие характеристики:
Они движутся по прямой линии и обладают массой, во много раз превышающей массу электрона.
Они не происходят из анода.
Они отклоняются электрическим и магнитным полем.
В отличие от катодных лучей, положительно заряженные частицы зависят от природы газа, из которого они происходят.

нейтрон:

Нейтральные частицы, обнаруженные при бомбардировке тонкого листа бериллия α-частицами.
Вывод из эксперимента по рассеянию α-частиц :
Большая часть α-частиц прошла через фольгу без отклонения, что указывает на то, что большая часть пространства в атоме пуста.
Некоторые из α-частиц отклоняются на определенные углы, что означает, что в атоме присутствует положительная масса.
Только некоторые из α-частиц претерпевают большие отклонения, что означает, что положительно заряженная масса должна занимать очень маленькое пространство.
Сильные отклонения или даже отскок α-частиц от металлической фольги указывают на прямое столкновение с положительно заряженной массой в атоме.

Сравнение субатомных частиц атома

Модель атома Томсона:

Атом
рассматривается как однородная положительно заряженная сфера радиусом около 10 ^-10 м, в которой равномерно распределены электроны.
Электроны встроены таким образом, чтобы обеспечить наиболее стабильную электростатическую структуру.
Считается, что масса атома равномерно распределена в атоме.
Также известна как сливовый пудинг с изюмом или арбузная модель.
Ядерная модель атома Резерфорда:
На основе эксперимента по рассеянию α-частиц.
Большая часть атома пуста.
Атом
обладает очень плотным положительно заряженным центром, называемым ядром порядка 10 ^-13 см.
Вся масса атома сосредоточена внутри ядра.
Электроны вращаются вокруг ядра по круговым орбитам.
Электроны и ядро удерживаются вместе электростатическими силами притяжения.
Недостатки модели Резерфорда:
Не объясняет стабильности атома.
Это ничего не говорит об электронном распределении электронов вокруг ядра.
Ответьте на следующие вопросы, чтобы проверить свою готовность:
Q. Какая информация получена в результате эксперимента с катодными лучами о структуре атома?
Q. Как было обнаружено присутствие протонов и каковы их характеристики?
Q. Приведите характерные свойства альфа (а) лучей.
Q. Обсудите слабость атомной модели Резерфорда.
Q. Вычислите массу и заряд одного моля электронов.
Атомный номер:
Равно общему количеству протонов, присутствующих в ядре, или общему количеству электронов, присутствующих в нейтральном атоме.
В лице Z.
Массовое число:
Массовое число элемента = число протонов + число нейтронов
Обозначается A.
Изотопы:
Это атомы одного и того же элемента, имеющие одинаковый атомный номер, но разное массовое число.
Например: ₁ H ¹, ₁ H ², ₁ H ³
Изобары:
Это атомы разных элементов, имеющие одинаковое массовое число, но разные атомные номера.
Например: ₁₈ Ar ⁴⁰, ₂₀ Ca ⁴⁰
Электромагнитное излучение:

Излучения, связанные с электрическими и магнитными полями.
Когда электрически заряженная частица движется с ускорением, возникают переменные электрические и магнитные поля, которые передаются в виде волн, называемых электромагнитными волнами или электромагнитным излучением.
Свойства электромагнитного излучения:
Колеблющееся электрическое и магнитное поле создается колеблющимися заряженными частицами. Эти поля перпендикулярны друг другу, и оба перпендикулярны направлению распространения волны.
Эти волны не требуют среды, т.е. электромагнитная волна может распространяться в вакууме.
Характеристики электромагнитного излучения:
Длина волны: Может быть определена как расстояние между двумя соседними гребнями или впадинами волны.Обозначается λ.
Частота (ν): Может быть определена как количество волн, которые проходят через определенную точку за одну секунду.
Скорость (v): Определяется как расстояние, пройденное волной за одну секунду. В вакууме все типы электромагнитного излучения распространяются с одинаковой скоростью, которая составляет 3 × 10 ⁸ м / сек. Обозначается v.
.
Волновое число: Волновое число определяется как количество длин волн на единицу длины.
Скорость = частота × длина волны, т. Е. C = νλ
Амплитуда (a): Это высота гребня или глубина впадины волны.
Частичная природа электромагнитного излучения (квантовая теория Планка):
Лучистая энергия излучается или поглощается не непрерывно, а прерывисто в виде небольших дискретных пакетов энергии, называемых «квантовой». В случае света квант энергии называется «фотоном»
.
Энергия каждого кванта прямо пропорциональна частоте излучения, т.е.е. E α υ
или E = hυ
Где h = постоянная Планка = 6,626 × 10 ^-27 Дж
Энергия всегда излучается или поглощается как целое число, кратное этому кванту, т. Е.
E = nhυ
Где n = 1,2,3,4, …..
Черный корпус:
Идеальное тело, которое излучает и поглощает все частоты, называется черным телом.
Излучение, испускаемое таким телом, называется излучением черного тела.
Фотоэлектрический эффект:
Явление выброса электронов с поверхности металла при попадании света соответствующей частоты называется фотоэлектрическим эффектом. Выброшенные электроны называются фотоэлектронами.
Количество выброшенных электронов прямо пропорционально интенсивности (или яркости) света.
Существует характерная минимальная частота (ν ₀ пороговая частота), ниже которой фотоэлектрический эффект не наблюдается.
Если ν> ν ₀, то электроны выходят с кинетической энергией, которая увеличивается с увеличением частоты света.
Кинетическая энергия выброшенных электронов —
h ν = h ν ₀ + ½ (m _e V ²)
Программа CBSE по физике, класс 11, 2017-2018 гг.
Двойное поведение электромагнитного излучения:
Свет обладает свойствами частиц и волн.
всякий раз, когда излучение взаимодействует с веществом, оно проявляет свойства частиц (излучение черного тела и фотоэлектрический эффект).
При распространении проявляет волнообразные свойства (интерференция и дифракция).
Спектр:
Когда белый свет проходит через призму, он разделяется на серию цветных полос, известных как спектр.
Типы спектра:
Бывает двух типов:
(a) Непрерывный и линейчатый спектр: Спектр, состоящий из всех длин волн, называется непрерывным спектром.
(b) Линейный спектр: Спектр, в котором присутствуют только определенные длины волн, известен как линейчатый спектр.
Электромагнитный спектр:
Сплошной спектр.
Он состоит из диапазона электромагнитных излучений, расположенных в порядке увеличения длины волны или уменьшения частоты.
Спектр можно также классифицировать следующим образом:
Спектр излучения: Спектр излучения, испускаемого веществом, которое поглотило энергию, называется спектром излучения.
Спектр поглощения: это спектр излучения, прошедшего через вещество, с темными линиями или полосами из-за поглощения на определенных длинах волн.
Попробуйте следующие вопросы, чтобы проверить свою готовность:
Q. Определите спектр и обсудите линейчатый спектр.
Q. Рассчитайте длину, частоту и волновое число световой волны с периодом 2,0 × 10–10 с.
Q. Масса электрона 9,1 × 10 ^-31 кг. если его K.E. составляет 3,0 × 10 ^-25 Дж, рассчитайте его длину волны.
Q. Рассчитайте волновое число линий, имеющих частоту 5 x10 ¹⁶ циклов в секунду.
Программа по биологии класса 11 CBSE 2017 — 2018
Программа обучения математике 11 класса CBSE 2017 — 2018
атомов, молекул и ионов | CPD
Молекулы — важнейшие строительные блоки жизни.Без молекул воды жизнь на Земле не существовала бы. Всем живым организмам необходимы белковые молекулы для структуры и функционирования. Поэтому понимание того, как атомы объединяются в молекулы, является ключом к пониманию происхождения жизни.
В вашем классе
Загрузите инструкции, сетку и карточки с подсказками для четырехстрочного воспроизведения атомов, молекул и ионов в формате MS Word или pdf.
Загрузите инструкции, сетку и карточки с подсказками для четырехстрочного воспроизведения атомов, молекул и ионов с веб-сайта Education in Chemistry: rsc.li / 2WayTn8
Что нужно знать студентам
Атомы, молекулы и ионы — все это примеры частиц, которые студенты могут встретить в 11–14 лет. Но эти термины часто неправильно используются в средствах массовой информации и в повседневной речи, что приводит к путанице учащихся всех возрастов в выборе правильного термина.
Студенты должны понимать, что:
Частицы могут быть атомами , молекулами или ионами .
Атомы — одиночные нейтральные частицы.
Молекулы представляют собой нейтральные частицы, состоящие из двух или более атомов, связанных вместе.
Ион — положительно или отрицательно заряженная частица.
Идеи для вашего класса
Идея о том, что мир состоит из крошечных частиц, является древней. Вы могли начать исследование атомов с идей Демократа (400 г. до н.э.), который считал, что вся материя во Вселенной состоит из крошечных неделимых твердых объектов.Он назвал эти объекты atoma или «неделимые единицы». В начале ^{-х годов} века Дальтон нашел доказательства, подтверждающие теорию Демократа, и предположил, что атомы представляют собой твердые сферы. Различные сферы составляли разные элементы.
Одна из ключевых проблем для студентов, изучающих атомы, заключается в том, что атомы малы. Действительно, очень маленький. Это затрудняет студентам концептуальное представление об атомах, поскольку их нельзя увидеть, потрогать или исследовать напрямую. Хорошей отправной точкой для знакомства с атомами и демонстрации их небольшого размера будет попросить учащихся разбить кусок графита (элемент углерода) на как можно больше мелких кусочков.Независимо от того, на сколько кусочков ученики разбивают графит, они никогда не получат ни одного атома углерода. Вы можете предложить ученикам с высшим образованием измерить размер отдельного атома, используя этот эксперимент из Практической физики.
Одна из ключевых проблем для студентов, изучающих атомы, заключается в том, что атомы малы. Действительно, очень маленький. Это затрудняет студентам концептуальное представление об атомах, поскольку их нельзя увидеть, потрогать или исследовать напрямую. Хорошей отправной точкой для знакомства с атомами и демонстрации их небольшого размера будет попросить учащихся разбить кусок графита (элемент углерода) на как можно больше мелких кусочков.Независимо от того, на сколько кусочков ученики разбивают графит, они никогда не получат ни одного атома углерода. Вы можете предложить ученикам с более высоким уровнем знаний измерить размер отдельного атома, используя этот эксперимент из Практической физики (bit.ly/2Km5cgt).
При объединении атомов образуется молекула . Для нескольких элементов, когда атомы этого элемента объединяются, образуется молекула этого элемента, например H ₂ и O ₂. Когда объединяются атомы некоторых различных элементов, может образоваться молекула соединения, например H ₂ O.В серии 11–14 «Как обучать элементам и соединениям» описаны различные стратегии обучения элементам и соединениям, а также распространенные заблуждения, которые могут быть у учащихся.
При объединении атомов образуется молекула . Для нескольких элементов, когда атомы этого элемента объединяются, образуется молекула этого элемента, например H ₂ и O ₂. Когда объединяются атомы некоторых различных элементов, может образовываться молекула соединения, например H ₂ O. Как учить элементы и соединения (rsc.li / 2W6MKut) в серии 11–14 описывает различные стратегии обучения элементам и соединениям, а также распространенные заблуждения, которые могут иметь ученики.
Диаграммы частиц могут использоваться, чтобы помочь учащимся визуализировать разницу между атомом, молекулой элемента и молекулой соединения. Фактически, даже Дальтон в 1800-х годах предложил серию диаграмм для представления элементов и соединений, известных в то время. Использование цвета помогает в дальнейшем различать типы атомов.Диаграммы Венна помогают учащимся организовать свое понимание различных типов частиц, как описано в разделе «Атомы, элементы, молекулы, соединения и смеси».
Диаграммы частиц могут использоваться, чтобы помочь учащимся визуализировать разницу между атомом, молекулой элемента и молекулой соединения. Фактически, даже Дальтон в 1800-х годах предложил серию диаграмм для представления элементов и соединений, известных в то время (рис. 1). Использование цвета помогает в дальнейшем различать типы атомов.Диаграммы Венна помогают учащимся организовать свое понимание различных типов частиц, как описано в разделе «Атомы, элементы, молекулы, соединения и смеси» (rsc.li/2wzLsxS).
Атом или молекула может потерять или получить электрон (ы) с образованием иона . На этом уровне учащимся нужно только знать, что ион — это положительно или отрицательно заряженная частица. Однако, возможно, на этом этапе стоит познакомить студентов с электроном. Когда атом / молекула получает отрицательно заряженный электрон (ы), образуется отрицательный ион.Когда атом / молекула теряет отрицательно заряженный электрон (ы), образуется положительный ион. Последний пункт — это то, с чем студенты часто сталкиваются позже в учебе. Введение электрона сейчас, до того, как студенты встретятся с другими субатомными частицами, может помочь внедрить идею о том, что потеря электронов приводит к образованию положительно заряженного иона, и может помочь уменьшить путаницу в дальнейшем.
Из-за переплетения терминов атом, ион и молекула при описании различных частиц неудивительно, что студенты запутались.Использование игр и элемента соревнования может быть полезным для внесения некоторого разнообразия в необходимую студенческую практику. Одна из таких игр основана на классической игре Connect 4. Вы можете скачать инструкции, примерную сетку и игровые карточки ниже.
Распространенные заблуждения
По мере того, как учащиеся развивают свое понимание химической связи, они часто называют ионные соединения молекулами или ссылаются на межмолекулярные силы при объяснении свойств ионных соединений.Чтобы избежать этих неправильных представлений, важно ввести и подчеркнуть правильное использование терминов ион и молекула с самого начала в химических исследованиях студента.
Молекула — это нейтральная частица, состоящая из определенного количества атомов, связанных вместе. Частица вещества — это молекула, а не атомы, составляющие молекулу. Напротив, ионные соединения состоят из неопределенного числа ионов в фиксированном соотношении. Частица ионного вещества остается ионом.Использование практических моделей может помочь студентам понять эти сложные концепции — например, TIMSTAR MO84200 для молекул и Molymod MKO-127-27 для ионных структур. Вы можете дополнительно изучить использование химических моделей и их ограничения в серии статей «Использование молекулярных моделей» и «7 простых правил для преподавания естественных наук».
Молекула — это нейтральная частица, состоящая из определенного количества атомов, связанных вместе. Частица вещества — это молекула, а не атомы, составляющие молекулу.Напротив, ионные соединения состоят из неопределенного числа ионов в фиксированном соотношении. Частица ионного вещества остается ионом. Использование практических моделей может помочь студентам понять эти сложные концепции — например, TIMSTAR MO84200 для молекул и Molymod MKO-127-27 для ионных структур. Вы можете дополнительно изучить использование химических моделей и их ограничения в разделе «Использование молекулярных моделей» (rsc.li/2wAsOpA) и в серии «7 простых правил для преподавания естественных наук» (rsc.li/2XmwHKr).
Другие заблуждения, которые могут быть у студентов, обсуждаются в книге « За гранью видимости: неправильные представления студентов об основных химических идеях » (rsc.li / 2WBsd5L), в том числе то, что атомы разделяют свойства объемного материала, а молекулы имеют разные свойства в разных состояниях.
Переход на 14–16
В 14–16 учеников знакомят с субатомными частицами и тем, как они определяют природу атомов и ионов. Затем студенты переходят к изучению разницы между природой сил, существующих между атомами, молекулами и ионами, которые они используют для объяснения физических свойств ионных и ковалентных соединений.
Ресурс «Почему атомы образуют ионы» позволяет учащимся оценить их понимание атомов, ионов и ионных соединений и позволяет учителю выявить любые заблуждения.
Ресурс «Почему атомы образуют ионы» (rsc.li/2Kptsyq) позволяет учащимся оценить их понимание атомов, ионов и ионных соединений и позволяет учителю выявить любые заблуждения.
Очков на вынос
Частицы могут быть атомами, молекулами или ионами.
Термин «молекула» часто используется неправильно для обозначения любого типа химического соединения.Молекула — это нейтральная частица, состоящая из двух или более атомов, связанных вместе.
Будьте осторожны со своим родным языком, особенно когда говорите о соединениях, образующихся в ходе химических реакций. Сделайте различие между каждым типом частиц явным. Дайте учащимся возможность систематизировать свое понимание различных типов частиц с помощью диаграмм Венна.
Хорошее понимание различных типов частиц поможет студентам, когда они изучают структуру и связь в возрасте 14–16 лет.
Глава 2 — Атомы, элементы и Периодическая таблица — Химия
Глава 2 — Атомы, элементы и Периодическая таблица
Это содержимое также можно загрузить в виде PDF-файла для печати или интерактивного PDF-файла. Для интерактивного PDF-файла требуется Adobe Reader для полной функциональности.
Этот текст опубликован под лицензией Creative Commons, для ссылки и адаптации нажмите здесь.
Разделы:
2.1 Что такое органическая химия?
2.2 Элементы, атомы и периодическая таблица
Элементы и изобилие
Атомная теория
Субатомные частицы
Протоны определяют идентичность элемента
Изотопы и атомная масса
Электроны и Периодическая таблица элементов
Характеристики Периодической таблицы
2.3 Краткое содержание главы
2,4 Ссылки
2.1 Что такое органическая химия?
Вы когда-нибудь задумывались, почему одни растения можно использовать для изготовления лекарств, а другие токсичны и могут убить вас? Или почему одни продукты считаются полезными для здоровья, а другие — вредными? Или как производятся такие напитки, как пиво, сидр и вино? Этот курс предназначен для ознакомления читателя с фундаментальными концепциями органической химии с использованием потребительских товаров, технологий и услуг в качестве модельных систем для обучения этим основным концепциям и демонстрации того, как органическая химия является неотъемлемой частью повседневной жизни.
Органическая химия — это растущая подгруппа химии. Проще говоря, это исследование всех углеродных соединений; их структура, свойства и реакции и их использование в синтезе. Это химия жизни, включающая все вещества, полученные из живых систем. Применение органической химии сегодня можно увидеть повсюду, от пластиковых компонентов вашего компьютера до нейлона, из которого сделана ваша одежда, до макромолекул и клеток, из которых состоит само ваше тело! Органическая химия расширила наш мир знаний и является неотъемлемой частью областей медицины, биохимии, биологии, промышленности, нанотехнологий, ракетостроения и многих других!
Чтобы начать обсуждение органической химии, нам нужно сначала взглянуть на химические элементы и понять, как они взаимодействуют с образованием химических соединений.
(Вернуться к началу)
2.2 Элементы, атомы и периодическая таблица
Элементы и изобилие
Элемент — это вещество, которое не может быть разложено на более простые химические вещества. На Земле известно около 90 природных элементов. Используя технологии, ученые смогли создать около 30 дополнительных элементов, которые нелегко найти в природе. Сегодня химия распознает в общей сложности 118 элементов, которые все представлены на стандартной таблице элементов, называемой Периодической таблицей элементов (рис.2.1). Каждый элемент представлен одно- или двухбуквенным кодом, где первая буква всегда пишется с заглавной буквы, а если присутствует вторая буква, она пишется строчными буквами. Например, символ водорода — H, а символ углерода — C. Некоторые элементы имеют, казалось бы, странные буквенные коды, например, натрий — это Na. Эти буквенные коды получены из латинской терминологии. Например, символ натрия (Na) происходит от латинского слова natrium, что означает карбонат натрия.
Рисунок 2.1: Элементы. Некоторые примеры чистых элементов включают (A) висмут, Bi, тяжелый металл, используемый в качестве замены свинца и в некоторых лекарствах, таких как пептобисмол, противодиарейное средство и (B) стронций, Sr, основной компонент фейерверков. (C) Все обнаруженные элементы представлены в Периодической таблице элементов, которая обеспечивает элегантный механизм не только для отображения элементов, но и для описания многих их характеристик.
Эти элементы сильно различаются по содержанию.Во Вселенной в целом наиболее распространенным элементом является водород (около 90%), за ним следует гелий (большая часть оставшихся 10%). Все остальные элементы присутствуют в относительно незначительных количествах, насколько мы можем обнаружить. Однако на планете Земля ситуация несколько иная. Кислород составляет 46,1% массы земной коры (относительно тонкий слой горных пород, образующих поверхность Земли), в основном в сочетании с другими элементами, в то время как кремний составляет 28,5%. Водород, самый распространенный элемент во Вселенной, составляет всего 0.14% земной коры. В таблице 2.1 «Элементный состав Земли» перечислены относительные содержания элементов на Земле в целом и в земной коре. Таблица 2.2 «Элементный состав человеческого тела» перечисляет относительное содержание элементов в человеческом теле. Если вы сравните Таблицу 2.1 «Элементный состав Земли» и Таблицу 2.2 «Элементный состав человеческого тела», вы обнаружите несоответствия между процентным содержанием каждого элемента в человеческом теле и на Земле. Кислород имеет самый высокий процент в обоих случаях, но углерод, элемент со вторым по величине процентным содержанием в организме, относительно редко встречается на Земле и даже не фигурирует как отдельная запись в таблице 2.1 «Элементный состав Земли»; углерод входит в 0,174% «других» элементов. Как человеческое тело концентрирует столько, казалось бы, редких элементов?
Относительное количество элементов в теле меньше связано с их изобилием на Земле, чем с их доступностью в форме, которую мы можем усвоить. Мы получаем кислород из воздуха, которым дышим, и воды, которую пьем. Мы также получаем водород из воды. С другой стороны, хотя углерод присутствует в атмосфере в виде углекислого газа, и около 80% атмосферы составляет азот, мы получаем эти два элемента из пищи, которую мы едим, а не из воздуха, которым мы дышим.
(Вернуться к началу)
Атомная теория
Современная атомная теория, предложенная около 1803 года английским химиком Джоном Дальтоном, является фундаментальной концепцией, согласно которой все элементы состоят из атомов. Атом — это наименьшая часть элемента, которая поддерживает идентичность этого элемента. Отдельные атомы чрезвычайно малы; даже самый большой атом имеет приблизительный диаметр всего 5,4 × 10 ⁻¹⁰ м.При таком размере требуется более 18 миллионов этих атомов, выстроенных бок о бок, чтобы равняться ширине вашего мизинца (около 1 см).
Большинство элементов в чистом виде существуют в виде отдельных атомов. Например, макроскопический кусок металлического железа состоит из отдельных атомов железа. Однако некоторые элементы существуют в виде групп атомов, называемых молекулами. Некоторые важные элементы существуют в виде двухатомных комбинаций и называются двухатомными молекулами. При представлении двухатомной молекулы мы используем символ элемента и включаем нижний индекс 2, чтобы указать, что два атома этого элемента соединены вместе.Элементами, которые существуют в виде двухатомных молекул, являются водород (H ₂), кислород (O ₂), азот (N ₂), фтор (F ₂), хлор (Cl ₂), бром ( Br ₂) и йод (I ₂).
(Вернуться к началу)
Субатомные частицы
В атомную теорию Дальтона внесено несколько незначительных, но важных изменений.Во-первых, Дальтон считал атомы неделимыми. Теперь мы знаем, что атомы не только могут быть разделены, но также состоят из трех разных типов частиц со своими собственными свойствами, отличными от химических свойств атомов.
Первая субатомная частица была идентифицирована в 1897 году и названа электроном. Это чрезвычайно крошечная частица с массой около 9,109 × 10 ⁻³¹ кг. Эксперименты с магнитными полями показали, что электрон имеет отрицательный электрический заряд.
К 1920 году экспериментальные данные указали на существование второй частицы. Протон имеет такой же заряд, что и электрон, но его заряд положительный, а не отрицательный. Еще одно важное различие между протоном и электроном — это масса. Хотя масса протона все еще невероятно мала, она составляет 1,673 × 10 ⁻²⁷ кг, что почти в 2000 раз больше массы электрона. Поскольку противоположные заряды притягиваются друг к другу (в то время как «одинаковые» заряды отталкиваются), протоны притягивают электроны (и наоборот).
Наконец, дополнительные эксперименты указали на существование третьей частицы, называемой нейтроном. Доказательства, полученные в 1932 году, установили существование нейтрона, частицы с массой примерно такой же, как у протона, но без электрического заряда.
Теперь мы понимаем, что все атомы можно разбить на субатомные частицы: протоны, нейтроны и электроны. В таблице 2.3 «Свойства субатомных частиц» перечислены некоторые из их важных характеристик и символы, используемые для обозначения каждой частицы.Эксперимент показал, что протоны и нейтроны сосредоточены в центральной области каждого атома, называемой ядром (во множественном числе, ядрами). Электроны находятся вне ядра и вращаются вокруг него, потому что их притягивает положительный заряд ядра. Большая часть массы атома находится в ядре, в то время как вращающиеся электроны составляют размер атома. В результате атом состоит в основном из пустого пространства. (Рисунки 2.4 и 2.5).
Рис. 2.4 Анатомия атома. Протоны и нейтроны атома сгруппированы в центре атома в структуре, называемой ядром. Электроны вращаются вокруг ядра атома внутри электронного облака или пустого пространства, которое окружает ядро атома. Обратите внимание, что большую часть площади атома занимает пустое пространство электронного облака.
Источник: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/24/Figure_02_01_01.jpg
Рис. 2.5. Путь электрона в атоме водорода. Электроны не находятся на дискретных орбитах, как планеты вокруг Солнца. Вместо этого существует вероятность того, что электрон может занять определенное пространство в электронном облаке. (А) Чем темнее цвет, тем выше вероятность того, что один электрон водорода окажется в этой точке в любой момент времени. (b) Точно так же, чем больше точек, тем выше вероятность того, что один электрон водорода окажется в этой точке. На обеих диаграммах ядро находится в центре диаграммы.
(Вернуться к началу)
Протоны определяют идентичность элемента
Оказывается, количество протонов, содержащихся в ядре атома, является ключевой характеристикой, определяющей его химические свойства.Короче говоря, элемент определяется количеством протонов, обнаруженных в его ядре. Число протонов в элементе также называется его атомным номером и обозначается математическим термином Z (рис. 2.6). Если вы вернетесь к Периодической таблице элементов, показанной на рисунке 2.1, вы увидите, что периодическая таблица организована по количеству протонов, содержащихся в элементе. Таким образом, когда вы читаете каждую строку Периодической таблицы (слева направо), каждый элемент увеличивается на один протон (или один атомный номер, Z ).
Рис. 2.6 Структура Периодической таблицы. Каждый элемент периодической таблицы представлен атомным символом (Cu для меди), атомным номером в верхнем левом углу и атомной массой в правом углу.
(Вернуться к началу)
Изотопы, аллотропы и атомная масса
Сколько нейтронов в атомах того или иного элемента? Сначала считалось, что количество нейтронов в ядре также характерно для элемента.Однако было обнаружено, что атомы одного и того же элемента могут иметь разное количество нейтронов. Атомы одного и того же элемента, имеющие разное количество нейтронов, называются изотопами (рис. 2.7). Например, 99% атомов углерода на Земле имеют в своих ядрах 6 нейтронов и 6 протонов; около 1% атомов углерода имеют в своих ядрах 7 нейтронов и 6 протонов. Таким образом, природный углерод на Земле на самом деле представляет собой смесь изотопов, хотя и на 99% состоит из углерода с 6 нейтронами в каждом ядре.Изотопный состав оказался полезным методом датирования многих слоев горных пород и окаменелостей.
Рис. 2.7 Изотопы водорода. Все атомы водорода имеют один протон и один электрон. Однако они могут различаться по количеству нейтронов. (a) Большинство атомов водорода содержат только один p + и один e- и не содержат нейтронов. (b) Небольшое количество водорода существует в виде изотопа дейтерия, который имеет один протон и один нейтрон в своем ядре, и (c) еще меньшее количество содержит один протон и два нейтрона в его ядре и называется тритием.Обратите внимание, что тритий является нестабильным изотопом и со временем разрушается. Таким образом, тритий — радиоактивный элемент.
Большинство элементов существуют в виде смесей изотопов. Фактически, в настоящее время известно более 3500 изотопов всех элементов. Когда ученые обсуждают отдельные изотопы, им нужен эффективный способ указать количество нейтронов в каждом конкретном ядре. Атомная масса (A) атома — это сумма количества протонов и нейтронов в ядре (рис. 2.6).Зная атомную массу ядра (и зная атомный номер, Z , этого конкретного атома), вы можете определить количество нейтронов, вычитая атомный номер из атомной массы.
Простой способ указать массовое число конкретного изотопа — указать его как надстрочный индекс слева от символа элемента. Атомные номера часто указываются в виде нижнего индекса слева от символа элемента. Таким образом, мы можем увидеть
, который указывает на конкретный изотоп меди.29 — это атомный номер, Z (который одинаков для всех атомов меди), а 63 — это атомная масса (A) изотопа. Чтобы определить количество нейтронов в этом изотопе, мы вычитаем 29 из 63: 63 — 29 = 34, так что в этом атоме 34 нейтрона.
Аллотропы элемента отличаются от термина изотоп и не должны путаться. Некоторые химические элементы могут образовывать более одного типа структурной решетки, эти различные структурные решетки известны как аллотропы , .Это справедливо для фосфора, как показано на рисунке 2.2. Белый или желтый фосфор образуется, когда четыре атома фосфора выстраиваются в тетраэдрическую конформацию (рис. 2.8). Другие кристаллические решетки фосфора более сложные и могут быть сформированы путем воздействия на фосфор различных температур и давлений. Например, решетку из красного фосфора в виде клетки можно сформировать, нагревая белый фосфор до температуры выше 280 ^o ° C (рис. 2.8). Обратите внимание, что аллотропные изменения влияют на то, как атомы элемента взаимодействуют друг с другом, образуя трехмерную структуру.Они не изменяют образец в отношении присутствующих атомных изотопных форм, и НЕ изменяют или не влияют на атомную массу ( A ) элемента.
Различные аллотропы разных элементов могут иметь разные физические и химические свойства, и поэтому их все еще важно учитывать. Например, у кислорода есть два разных аллотропа, причем преобладающим аллотропом является двухатомная форма кислорода, O ₂. Однако кислород также может существовать как O ₃, озон.В нижних слоях атмосферы озон образуется как побочный продукт в выхлопных газах автомобилей и других промышленных процессах, где он способствует загрязнению. Он имеет очень резкий запах и является очень сильным окислителем. Он может вызвать повреждение слизистых оболочек и дыхательных тканей у животных. Воздействие озона связывают с преждевременной смертью, астмой, бронхитом, сердечными приступами и другими сердечно-легочными заболеваниями. В верхних слоях атмосферы он создается естественными электрическими разрядами и существует в очень низких концентрациях.Присутствие озона в верхних слоях атмосферы критически важно, поскольку он улавливает очень разрушительное ультрафиолетовое излучение Солнца, не позволяя ему достичь поверхности Земли.
Рисунок 2.8 Аллотропы фосфора. (A) Белый фосфор существует как (B) тетраэдрическая форма фосфора, тогда как (C) красный фосфор имеет кристаллическую решетку, более похожую на (D) клетку. (E) Различные элементные формы фосфора могут быть созданы путем обработки образцов белого фосфора при повышении температуры и давления.
Источник: https://en.wikipedia.org/wiki/Allotropes_of_phosphorus
(Вернуться к началу)
Электроны и Периодическая таблица элементов
Помните, что электроны в 2000 раз меньше протонов, и все же каждый из них имеет равный, но противоположный заряд. Электроны имеют отрицательный заряд, а протоны — положительный. Интересно, что когда элементы существуют в своей элементарной форме, как показано в периодической таблице, количество электронов, заключенных в атоме, равно количеству протонов.Следовательно, электрический заряд элемента нейтрализуется, и общий заряд атома равен нулю.
Электроны — подвижная часть атома. Они движутся и вращаются вокруг ядра атома в электронном облаке — этот термин используется для обозначения пространства вокруг ядра. Однако они не перемещаются случайным образом. Электроны имеют адреса или определенные орбитальные спины в электронном облаке, почти так же, как наши многоквартирные дома имеют адреса в наших городах. Чтобы найти адрес электрона, вам нужно немного узнать об организации электронного облака (… или города, в котором живет электрон).
Электронное облако атома разделено на слои, называемые оболочками, подобно тому, как луковица имеет слои, когда вы очищаете его от кожуры. Однако неправильно думать о скорлупе как о едином слое без толщины и глубины. Оболочка имеет трехмерное пространство внутри, которое содержит большое количество «квартир» или пространств, которые могут занимать электроны. Таким образом, оболочка или число n — это только первая часть адреса электрона в атоме. Это было бы похоже на знание района, в котором живет ваш друг.Если вы знаете только окрестности, вам будет сложно найти друга, если вы захотите пригласить его на ужин.
Всего у атома 7 оболочек (или слоев), в которых размещаются его электроны. Если атом маленький, у него может быть только 1 или 2 оболочки. Только очень большие атомы имеют все 7 слоев. После этого добавление 8-й оболочки, кажется, делает атом слишком нестабильным, чтобы существовать … по крайней мере, мы никогда не находили атомы, содержащие 8-ю оболочку! В периодической таблице (рис. 2.9) вы заметите, что всего 7 строк в периодической таблице (обратите внимание, что строки элементов лантаноидов и актинидов обычно показаны под основной таблицей, чтобы уместить их на одной странице, но они действительно находятся в середине строк 6 и 7 периодической таблицы в соответствии с их атомными номерами).Каждая из этих строк представляет собой электронную оболочку. Таким образом, по мере того, как атомы становятся больше и содержат больше электронов, они приобретают дополнительные оболочки, вплоть до 7.
Рис. 2.9 Структура Периодической таблицы. Каждый элемент периодической таблицы представлен атомным символом (Cu для меди), атомным номером в верхнем левом углу и атомной массой в правом углу.
Источник: Робсон Г. (2006) Википедия. https://en.wikipedia.org/wiki/Electron_shell
В этом учебнике нас не интересует изучение адресов всех электронов, но нас очень интересуют электроны, которые находятся ближе всего к поверхности атома, или те, которые находятся на внешней оболочке атома.Электроны, которые находятся ближе всего к поверхности атома, являются наиболее реактивными и участвуют в образовании связей между атомами. Считается, что эти электроны размещены в валентной оболочке атома или электронной оболочке, наиболее удаленной от ядра атома. (или ближайший к поверхности атома).
(Вернуться к началу)
Характеристики Периодической таблицы
Элементы со схожими химическими свойствами сгруппированы в столбцы, называемые группами (или семействами).Некоторые из этих групп не только пронумерованы, но и имеют названия — например, щелочные металлы (первый столбец элементов), щелочноземельные металлы (второй столбец элементов), галогены (предпоследний столбец элементов), и благородные газы (последний столбец элементов).
Каждая строка элементов периодической таблицы называется периодом. Периоды имеют разную продолжительность; в первом периоде всего 2 элемента (водород и гелий), а во втором и третьем периодах по 8 элементов. Четвертый и пятый периоды имеют по 18 элементов, а более поздние периоды настолько длинные, что сегмент из каждого удаляется и помещается под основной частью таблицы.
Определенные свойства элементов становятся очевидными при обзоре таблицы Менделеева в целом. Каждый элемент можно классифицировать как металл, неметалл или полуметалл, как показано на Рисунке 2.10 «Типы элементов». Металл — это блестящее вещество, обычно (но не всегда) серебристого цвета, которое отлично проводит электричество и тепло. Металлы бывают также пластичными (их можно раскалывать на тонкие листы) и пластичными (их можно вытягивать в тонкую проволоку). Неметалл обычно тусклый и плохо проводит электричество и тепло.Твердые неметаллы также очень хрупкие. Как показано на рис. 2.7 «Типы элементов», металлы занимают три левых четверти таблицы Менделеева, а неметаллы (за исключением водорода) сгруппированы в верхнем правом углу таблицы Менделеева. Элементы со свойствами, промежуточными между свойствами другого способа категоризации элементов периодической таблицы, показаны на рисунке 2.11 «Специальные имена для разделов Периодической таблицы». Первые два столбца слева и последние шесть столбцов справа называются элементами основной группы.Блок из десяти столбцов между этими столбцами содержит переходные металлы. Два ряда под основной частью таблицы Менделеева содержат внутренние переходные металлы. Элементы в этих двух рядах также называются соответственно металлами-лантаноидами и металлами-актинидами (рис. 2.11).
Рис. 2.10. Типы элементов. Элементы бывают металлы, неметаллы или полуметаллы. Каждая группа расположена в разных частях периодической таблицы.
Рис 2.11. Специальные имена для разделов Периодической таблицы. Некоторые разделы периодической таблицы имеют особые названия. Например, элементы литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций вместе известны как щелочные металлы. Обратите внимание, что элементы основной группы не включают переходные металлы.
Периодическая таблица Менделеева построена на основе сходства свойств элементов, но чем объясняется это сходство? Оказывается, расположение столбцов или семейств в Периодической таблице отражает то, как подоболочки заполнены электронами.Следует отметить, что элементы в одном столбце имеют одинаковую электронную конфигурацию валентной оболочки. Например, все элементы в первом столбце имеют один электрон в своей валентной оболочке. Это последнее наблюдение очень важно. Химия в значительной степени является результатом взаимодействия валентных электронов разных атомов. Таким образом, атомы с одинаковой электронной конфигурацией валентной оболочки будут иметь схожий химический состав (рис. 2.12).
Рис. 2.12. Число электронов валентной оболочки. Размещение элементов в периодической таблице соответствует количеству валентных электронов, заключенных в этом элементе. Все семейства (столбцы) в периодической таблице содержат одинаковое количество электронов валентной оболочки, что придает им схожие химические свойства и реакционную способность. Вы можете легко пересчитать элементы основной группы, чтобы увидеть увеличивающееся количество электронов в валентной оболочке. Все переходные металлы имеют 2 e- в своей валентной оболочке, хотя они также содержат внутреннюю орбитальную подоболочку, которая очень близка к валентной оболочке.Это придает некоторым из этих металлов разные уровни реакционной способности. Обратите внимание, что максимальное возможное количество электронов валентной оболочки — 8, и это достигается только благородными газами.
Рис. 2.13. Роль железа в транспортировке кислорода. Белок гемоглобина составляет около 95% сухого содержимого красных кровяных телец, и каждый белок гемоглобина может связывать и переносить четыре молекулы кислорода (O ₂).
По материалам: https: // en.wikipedia.org/wiki/Hemoglobin и https://en.wikipedia.org/wiki/Capillary
(Вернуться к началу)
2.3 Краткое содержание главы
(Вернуться к началу)
2,4 Ссылки
Материалы главы 2 были адаптированы из следующих ресурсов Creative Commons, если не указано иное:
1. Портал органической химии. WikiUniversity. Доступно по адресу: https: // en.wikiversity.org/wiki/Portal:Organic_chemistry
2. Аноним. (2012) Введение в химию: общие, органические и биологические (V1.0). Опубликовано по лицензии Creative Commons by-NC-sa 3.0. Доступно по адресу: http://2012books.lardbucket.org/books/introduction-to-chemistry-general-organic-and-biological/index.html
3. Поульсен Т. (2010) Введение в химию. Опубликовано по лицензии Creative Commons by-NC-sa 3.0. Доступно по адресу: http://openedgroup.org/books/Chemistry.pdf
Что такое атом? | Живая наука
Атомы являются основными единицами материи и определяющей структурой элементов.Термин «атом» происходит от греческого слова «неделимый», потому что когда-то считалось, что атомы — самые маленькие объекты во Вселенной и не могут быть разделены. Теперь мы знаем, что атомы состоят из трех частиц: протонов, нейтронов и электронов, которые состоят из еще более мелких частиц, таких как кварков, .
Атомы были созданы после Большого взрыва 13,7 миллиарда лет назад. Когда горячая и плотная новая Вселенная остыла, условия стали подходящими для образования кварков и электронов.Кварки собрались вместе, чтобы сформировать протоны и нейтроны, и эти частицы объединились в ядра. Согласно CERN , все это произошло в течение первых нескольких минут существования Вселенной.
Вселенной потребовалось 380 000 лет, чтобы остыть достаточно, чтобы замедлить электроны, чтобы ядра могли захватить их и сформировать первые атомы. Согласно Jefferson Lab , самыми ранними атомами были в основном атомов водорода и гелия , которые до сих пор являются самыми распространенными элементами во Вселенной.Гравитация в конечном итоге заставила облака газа слиться и образовать звезды, а более тяжелые атомы были (и все еще создаются) внутри звезд и отправлены по Вселенной, когда звезда взорвалась (сверхновая).
Атомные частицы
Протоны и нейтроны тяжелее электронов и находятся в ядре в центре атома. Электроны чрезвычайно легкие и существуют в облаке, вращающемся вокруг ядра. Электронное облако имеет радиус в 10 000 раз больше, чем ядро, согласно Лос-Аламосской национальной лаборатории .
Протоны и нейтроны имеют примерно одинаковую массу. Однако один протон примерно в 1835 раз массивнее электрона. Атомы всегда имеют равное количество протонов и электронов, и количество протонов и нейтронов также обычно одинаково. Добавление протона к атому создает новый элемент, а добавление нейтрона создает изотоп или более тяжелую версию этого атома.
Ядро
Ядро было открыто в 1911 году Эрнестом Резерфордом, физиком из Новой Зеландии.В 1920 году Резерфорд предложил название протон для положительно заряженных частиц атома. Он также предположил, что в ядре есть нейтральная частица, что Джеймс Чедвик, британский физик и ученик Резерфорда, смог подтвердить в 1932 году.
Согласно Chemistry, практически вся масса атома находится в его ядре. ЛибреТекст . Протоны и нейтроны, составляющие ядро, имеют примерно одинаковую массу (протон немного меньше) и имеют одинаковый угловой момент или спин.
Ядро удерживается вместе сильной силой , одной из четырех основных сил в природе. Эта сила между протонами и нейтронами преодолевает электрическую силу отталкивания, которая в противном случае раздвигала бы протоны в соответствии с законами электричества. Некоторые атомные ядра нестабильны, потому что сила связи различается для разных атомов в зависимости от размера ядра. Затем эти атомы распадаются на другие элементы, такие как углерод-14, распадающийся на азот-14.
Вот простой рисунок структуры атома.(Изображение предоставлено Shutterstock)
Протоны
Протоны — это положительно заряженные частицы, находящиеся в атомных ядрах. Резерфорд открыл их в экспериментах с электронно-лучевыми трубками, которые проводились между 1911 и 1919 годами. Протоны примерно на 99,86% массивнее нейтронов.
Число протонов в атоме уникально для каждого элемента. Например, атомов углерода, атомов имеют шесть протонов, атомов водорода, атомов — один и атомов кислорода, атомов — восемь. Число протонов в атоме называется атомным номером этого элемента.Число протонов также определяет химическое поведение элемента. Элементы расположены в Периодической таблице элементов в порядке возрастания атомного номера.
Три кварка составляют каждый протон — два «верхних» кварка (каждый с положительным зарядом в две трети) и один «нижний» кварк (с отрицательным зарядом в одну треть) — и они удерживаются вместе другими субатомными частицами, называемыми безмассовые глюоны.
Электроны
Электроны крошечные по сравнению с протонами и нейтронами, более чем в 1800 раз меньше, чем протон или нейтрон.Согласно Jefferson Lab , электроны примерно на 0,054% массивнее нейтронов.
Джозеф Джон (Дж.Дж.) Томсон, британский физик, открыл электрон в 1897 году, согласно Science History Institute . Первоначально известные как «корпускулы», электроны имеют отрицательный заряд и электрически притягиваются к положительно заряженным протонам. Электроны окружают атомное ядро путями, называемыми орбиталями. Эта идея была выдвинута австрийским физиком Эрвином Шредингером в 1920-х годах.Сегодня эта модель известна как квантовая модель или модель электронного облака. Внутренние орбитали, окружающие атом, имеют сферическую форму, но внешние орбитали намного сложнее.
Электронная конфигурация атома относится к расположению электронов в типичном атоме. Используя электронную конфигурацию и принципы физики, химики могут предсказывать свойства атома, такие как стабильность, температура кипения и проводимость, согласно данным Лос-Аламосской национальной лаборатории .
Нейтроны
Согласно Американскому физическому обществу , существование нейтрона было теоретизировано Резерфордом в 1920 году и обнаружено Чедвиком в 1932 году. Нейтроны были обнаружены в ходе экспериментов, когда атомы стреляли в тонкий лист бериллия . Были выпущены субатомные частицы без заряда — нейтрон.
Нейтроны — это незаряженные частицы, находящиеся во всех атомных ядрах (кроме водорода). Масса нейтрона немного больше массы протона.Как и протоны, нейтроны также состоят из кварков — одного кварка «вверх» (с положительным зарядом 2/3) и двух кварков «вниз» (каждый с отрицательным зарядом в одну треть).
История атома
Теория атома восходит, по крайней мере, к 440 году до нашей эры. Демокриту, греческому ученому и философу. Демокрит, скорее всего, построил свою теорию атомов на трудах философов прошлого, согласно Эндрю Г. Ван Мелсену, автору книги «От атомоса к атому: история концепции атома» (Duquesne University Press, 1952).
Объяснение атома Демокритом начинается с камня. Разрезанный пополам камень дает две половинки одного и того же камня. Если бы камень резать непрерывно, в какой-то момент существовал бы кусок камня, достаточно маленький, чтобы его больше нельзя было разрезать. Термин «атом» происходит от греческого слова «неделимый», которое, по заключению Демокрита, должно быть точкой, в которой существо (любая форма материи) больше не может быть разделено.
Его объяснение включало идеи о том, что атомы существуют отдельно друг от друга, что существует бесконечное количество атомов, что атомы могут двигаться, что они могут объединяться вместе, чтобы создать материю, но не сливаются, чтобы стать новым атомом, и что они не могут быть разделены, согласно Universe Today .Однако, поскольку большинство философов того времени — особенно очень влиятельный Аристотель — считали, что вся материя была создана из земли, воздуха, огня и воды, атомная теория Демокрита была отложена.
Джон Далтон, британский химик, опирался на идеи Демокрита в 1803 году, когда он выдвинул свою собственную атомную теорию, согласно данным химического факультета Университета Пердью . Теория Дальтона включала несколько идей Демокрита, например, атомы неделимы и неразрушимы и что разные атомы образуются вместе, чтобы создать всю материю.Дополнения Дальтона к теории включали следующие идеи: что все атомы определенного элемента были идентичны, что атомы одного элемента будут иметь другой вес и свойства, чем атомы другого элемента, что атомы не могут быть созданы или разрушены и что материя образована атомы, соединяющиеся в простые целые числа.
Британский физик Томсон, открывший электрон в 1897 году, доказал, что атомы можно разделить, согласно Chemical Heritage Foundation .Он смог определить существование электронов, изучая свойства электрического разряда в электронно-лучевых трубках. Согласно статье Томсона 1897 года, лучи отклонялись внутри трубки, что доказывало, что внутри вакуумной трубки было что-то отрицательно заряженное. В 1899 году Томсон опубликовал описание своей версии атома, широко известной как «модель сливового пудинга». Выдержка из этой статьи находится на сайте Chem Team . Модель атома Томсона включала большое количество электронов, подвешенных в чем-то, что производило положительный заряд, придающий атому общий нейтральный заряд.Его модель напоминала сливовый пудинг, популярный британский десерт с изюмом, подвешенным в круглом шаре, похожем на торт.
Следующим ученым, изменившим и усовершенствовавшим атомную модель, был Резерфорд, который учился у Томсона, согласно химическому факультету Университета Пердью . В 1911 году Резерфорд опубликовал свою версию атома, которая включала положительно заряженное ядро, вращающееся вокруг электронов. Эта модель возникла, когда Резерфорд и его помощники стреляли альфа-частицами в тонкие листы золота.По данным лаборатории Джефферсона, альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов, удерживаемых вместе одной и той же сильной ядерной силой, которая связывает ядро.
Ученые заметили, что небольшой процент альфа-частиц был рассеян под очень большими углами к первоначальному направлению движения, в то время как большинство из них прошли сквозь них практически без помех. Резерфорд смог приблизительно определить размер ядра атома золота, обнаружив, что оно по крайней мере в 10 000 раз меньше, чем размер всего атома, причем большая часть атома представляет собой пустое пространство.Модель атома Резерфорда по-прежнему является основной моделью, которая используется сегодня.
Несколько других ученых продвинули модель атома, в том числе Нильс Бор (построенный на модели Резерфорда, включающий свойства электронов на основе спектра водорода), Эрвин Шредингер (разработал квантовую модель атома), Вернер Гейзенберг (заявил, что один не может знать одновременно положение и скорость электрона), а также Мюррей Гелл-Манн и Джордж Цвейг (независимо разработали теорию о том, что протоны и нейтроны состоят из кварков).
Дополнительные ресурсы:
Эта статья была обновлена 10 сентября 2019 г. участником Live Science Трейси Педерсен.
Атомная теория Дальтона | Химия, 11 класс, Основные понятия химии
Джон Далтон в 1808 году выдвинул теорию, известную как атомная теория Далтона. Основные положения этой теории:
1) Материя состоит из чрезвычайно маленьких неделимых частиц, называемых атомами.
2) Атомы одного и того же элемента идентичны во всех отношениях i.е. форма, размер и масса.
3) Атомы разных элементов имеют разные массы, размеры, а также обладают разными химическими свойствами.
4) Атомы одного или разных элементов объединяются в молекулы.
5) Когда атомы соединяются друг с другом, образуя молекулы, они делают это в простых целочисленных отношениях.
6) Атомы двух элементов могут объединяться в различных соотношениях с образованием более чем одного соединения.
7) Атом — самая маленькая частица, участвующая в химической реакции.
8) Атом нельзя ни создать, ни уничтожить.
Ограничения
1) Он мог объяснить закон химического соединения по массе, но не смог объяснить закон объема газа.
2) Это не могло объяснить, почему атомы разных элементов имеют разные массы, размеры, валентности.
3) Он не мог объяснить природу сил связи между атомами и молекулами, которые объясняют существование трех состояний материи.
Современная теория атома
1) Атом больше не считается неделимым: Он состоит из электронов, протонов и нейтронов.
2) Атомы одного и того же элемента могут иметь разные атомные массы: Атомы одного и того же элемента, которые имеют разные атомные массы, называются изотопами.
Для Ex:
1) Изотопы водорода
₁ H ¹ ₁ H ² ₁ H ³
2) Изотопы углерода
¹⁴ C ¹² C ¹³ C
3) Атомы разных элементов могут иметь одинаковые атомные массы: Атомы разных элементов, которые имеют одинаковые атомные массы, называются изобарами.
Например: кальций и аргон имеют атомные массы 40 с атомными номерами 20 и 18.
4) Отношение, в котором различные атомы объединяются друг с другом, может быть фиксированным и целым, но не может быть простым :
Например, в сахарном тростнике соотношение элементов углерода, водорода и кислорода составляет 12: 22: 11, что непросто.
5) Атом — мельчайшая частица, участвующая в химической реакции.
6) Атом больше не является неразрушимым : Осуществляя ядерные реакции, атом одного элемента может быть превращен в другой.
.

Урок химии в 11 классе по теме «Строение атома» | Презентация к уроку по химии (11 класс) на тему:

Атом – сложная частица

Урок №1. Атом. Химический элемент. Изотопы. Простые и сложные вещества

Урок №1. Атом. Химический элемент. Изотопы. Простые и сложные вещества

Видео YouTube

Химия 11 класс

Руководства пользователей и методические материалы

Оглавление

Домашний Урок

Темы по химии в средней школе в 11 классе

Атомная и молекулярная структура

Химические облигации

Стехиометрия

Кислоты и основания

Газы

Химические решения

Скорость химических реакций

Химическое равновесие

Термодинамика и физическая химия

Введение в органическую химию и биохимию

Введение в ядерную химию

Структура атома Класс 11 Примечания Химия Глава 2

Структура атома Класс 11 Примечания Химия Глава 2

Заметки по химии класса 11

CBSE Class 11 Chemistry Глава 2: Примечания к редакции, часть I

атомов, молекул и ионов | CPD

В вашем классе

Что нужно знать студентам

Идеи для вашего класса

Распространенные заблуждения

Переход на 14–16

Очков на вынос

Глава 2 — Атомы, элементы и Периодическая таблица — Химия

Что такое атом? | Живая наука

Атомные частицы

Ядро

Протоны

Электроны

Нейтроны

История атома

Атомная теория Дальтона | Химия, 11 класс, Основные понятия химии

Добавить комментарий Отменить ответ