Атом құрылысы және периодтық заң

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

М. Х. ДУЛАТИ АТЫНДАҒЫ ТАРАЗ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

СӨЖ

Тақырыбы: Атом құрылысы және периодтық заң

Орындаған: Қабыл Темірхан

1 курс білімгері

Факультет: «Су шаруашылығы, экология және құрылыс факультеті»

Мамандық: «Мелиорация, жерді баптау және қорғау мамандығы»

Тексерген оқытушы: Алтынбекова Динара

Тараз, 2017

МАЗМҰНЫ

Кіріспе

Негізгі бөлім:

Атом құрылысы және периодтық заң

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

КІРІСПЕ

Атом (көне грекше: ἄτομος - Химиялық элементтерді құрайтын, олардың өзіне тән ерекшеліктерін сақтайтын ең кішкене бөлшек. Атом бүтіндей алғанда зарядсыз, бейтарап бөлшек. Ол ортасында өзінен радиусы 10 ⁴ -10 ⁵ есе кіші көлемді алып жатқан оң зарядты ядродан және оны айнала қозғалып жүрген теріс зарядты электрондардан тұрады. Атом өзінің сыртқы бір немесе бірнеше электрондарын жоғалтқанда оң, ал сырттан электрон қосып алғанда теріс ионға айналады. Атомның сызықтық өлшемдері ~ 10 ^-8 см, көлденең қимасының ауданы ~10 ^-16 см ² , көлемі ~10 ^-24 см ³ .

Менделеевтің периодтық заңы, периодтық заң - атом ядросы зарядтарының артуына байланысты химиялық элементтер қасиеттерінің периодты өзгеретінін тұжырымдайтын табиғаттың негізгі заңы.

Бұл заңды 1869 жылы Д. И. Менделеев ашты. Ол оның толық тұжырымдамасын 1871 жылы жариялады. Менделеевтің 1869 жылы жасаған еңбегі элементтердің периодтық жүйесі - Менделеевтің периодтық заңының графиктік бейнесі. Бұл заң элементтердің периодтық жүйесімен тығыз байланысты және бірін-бірі толықтырып, түсіндіреді. Ядроның заряды (Z) жүйедегі элементтердің атом нөміріне тең. Z өсуі бойынша орналасқан элементтер Z (Н, Нe, Lі, Be…) 7 период түзеді.

НЕГІЗГІ БӨЛІМ

Атом құрылысы және периодтық заң

Атом (көне грекше: ἄτομος - Химиялық элементтерді құрайтын, олардың өзіне тән ерекшеліктерін сақтайтын ең кішкене бөлшек.

Атом бүтіндей алғанда зарядсыз, бейтарап бөлшек. Ол ортасында өзінен радиусы 10 ⁴ -10 ⁵ есе кіші көлемді алып жатқан оң зарядты ядродан және оны айнала қозғалып жүрген теріс зарядты электрондардан тұрады. Атом өзінің сыртқы бір немесе бірнеше электрондарын жоғалтқанда оң , ал сырттан электрон қосып алғанда теріс ионға айналады. Атомның сызықтық өлшемдері ~ 10 ^-8 см , көлденең қимасының ауданы ~10 ^-16 см ² , көлемі ~10 ^-24 см ³ . Борлық атом теориясында ең қарапайым атом - сутегі атомы. Оның радиусының дәл белгілі бір мәні бар және ол мүмкін болатын ең кіші айналу орбитасының радиусы шамасына тең: a =0. 53 * 10 ⁻⁸ см ( дәлірек, 0. 52917*10 ^-8 см ) . Атомның массасы, негізінен оның ядросының массасына тең және ол массалық санға ( А ), яғни протондар мен нейтрондардың жалпы санына ( нуклондардың жалпы санына ) пропорционал болып ұлғаяды. Өйткені атомдағы электронның массасы ( 0. 91*10 ^-20 г ) бір протонның немесе нейтронның массасынан ( 1. 67*10 ^-24 г ) 1. 840 есе аз. Сондықтан атомның ауырлық орталығы ядроға дәлдей келеді. Атом массасы ядро массасымен ондағы электрондар массаларының дәл қосындысына тең емес. Олардың арасындағы айырым атомның байланыс энергиясын анықтайды. Атомның ішкі энергиясының тек дискретті (үздікті) мәндері болады. Оның ең төменгі деңгейі атомның негізгі күйі E ₁ ( ол ең тұрақты, шексіз ұзақ өмір сүретін күйі ), ал жоғарғы энергия деңгейлері қозған күйлер Е _і ( і =2, 3, …) деп аталады, ( ол аз өмір сүреді ) . Қозған күйден ~ 10 ^-8 сек . ішінде атом негізгі күйге ауысып отырады. Осындай ауысу кезінде атомға осы екі деңгейінің айырымына тең ( hν = E _ν - E ₁ , мұндағы h - Планк тұрақтысы, ν - ұшып шыққан сәуле квантының жиілігі) сырттан энергия берілуі не шығарылуы шарт. Атом энергиясының дискретті квантталуы оның құрамындағы бөлшектердің толқындық қасиетінің болуынан. Атомның осындай қасиеттерін кванттық теория ғана толық түсіндіре алады. Бұл теория бойынша атомдағы электронның күйі 4 кванттық санмен анықталады. Олар: электрон энергиясын анықтайтын бас кванттық сан ( n ), атомның осындай импульс моментін анықтайтын орбиталық кванттық сан ( l ), ал ( l ) -дың берілген оське түсірілген проекциясын анықтайтын магниттік кванттық сан ( m ) және электронның ішкі спинін анықтайтын кванттық сан (m _s ) .

Осы 4 кванттық сан мен Паули принципі атомдағы электрондардың барлық күйлерін сипаттайды. Сонымен бірге кванттық теорияда микробөлшектердің сол 4 кванттық сан анықтайтын күйлерін толқындық функциямен ( φ ) өрнектейді. Ол функцияның квадраты ( φ ² ) бөлшектердің кеңістік нүктелерінде болу ықтималдығын білдіреді. Кеңістіктегі электрон бұлтының тығыздығы осы ықтималдыққа пропорционал. Кванттық сандардың мәндеріне сәйкес атомдардағы қабықшалар мен қабаттар рет-ретімен толтырылып отырады. Осылайша элементтердің Менделеев кестесіндегі орны анықталады. Алдымен ең кіші n=1 қабат толтырып, онда болғаны 2 электрон ғана орналасады. Онан кейін n =2 қабат толтырылғанда ядроның заряды өсуіне сәйкес қабаттар ядроға жақындай түседі. 1-қабат 1s қабықшадан, 2-қабат 2 s , 2 p қабықшалардан, 3-қабат 3 s , 3 p , 3 d қабықшалардан, т. с. с. тұрады. Әр қабат элементтің периодын анықтайды. Осы период элементтердің химиялық, оптикалық, электрлік, және магниттік қасиеттерінің қайталану периоды болып табылады. Осы периодтылық атомның ең сыртқы электрон қабықшаларының қасиетімен анықталады. Мұндай периодтылық иондар қасиетінде де сақталады.

Атомның орбиталарында 2 не одан да көп электрондар қозғалып жүрсе, онда мұндай күрделі атомдардағы электрондардың өзара әсерлесуін де еске алу керек. Ол әсерлесулер тек электр статикалық ғана емес, орбиталық магниттік моменттер мен бөлшектердің өзінің ішкі магниттік моменттері де өзара әсерлесуі мүмкін. Мысалы, гелий атомындағы 2 электронның негізгі күйдегі әсерлесу энергиясы 78. 98 эВ. Көп электронды атомдар құрылысын зерттегенде бұларды есепке алып отырады. Сонымен бірге әр электронның орбита бойымен қозғалысында туатын электр магниттік өрісі мен электронның ішкі магниттік моменттерінің әсерлесуі де қосымша байланыс энергиясын тудырады. Осының нәтижесінде атом спектрлерінде нәзік түзілісті, ал электрон мен ядроның магниттік моменттерінің өзара әсерлесуінен аса нәзік түзілісті көреміз. Қазіргі замандағы кванттық электр динамикасында атом электрондарының вакуум құрамындағы виртуалды бөлшектермен әсерлесуін де есептеп атом құрылысының мұнан да күрделі екеніне көз жеткізуге болады.

Атом құрылысы тұрғысынан периодтық заңды түсіндіру

Периодтық жүйе периодтық заңның құрылымдық кескіні. Ол 7 периодтан 8 топтан тұратын кесте. Периодтар үлкен және кіші болып бөлінеді. Алғашқы үш период кіші периодтар, олар бір қатардан ғана тұрады, ал үлкен периодтар екі қатардан тұрады.

Бір периодта орналасқан элементтердің энергетикалық деңгейлерінің саны бірдей болғанымен, олардың ядро зарядтарының артуына байланысты ядроның электронды тарту күші артады, сондықтан атом радиустары солдан оңға карай кемиді.

Периодтарда солдан оңға қарай сыртқы қабаттағы электрондар саны біртіндеп артады, бұл металдық қасиеттің біртіндеп әлсіреп, бейметалдық қасиеттің артуына әкеп соғады.

Атомдағы электрондардың күйі

Атом өте ұсақ бөлшек болғандықтан, ондағы электронның қозғалысы микродүниенің қозғалу заңдылықтарына бағынады. Электрондар ядро сыртындағы кеңістікті біртіндеп толтырады, электрондардың орналасу заңдылықтарын білу элементтің физикалық және химиялық қасиеттерін анықтау үшін қажет. Электрон ядроны одан белгілі бір қашықтықта (энергия қорының шамасына қарай) айналып жүру мүмкіндігі ең жоғары кеңістіктің бөлігі орбиталь - электрондық бұлт деп аталады. Қозғалыстағы электрон бұлтының пішіні әр түрлі болады: шар тәрізді, олар s әрпімен белгіленеді. р-электрондар гантель тәрізді, олардан басқа d - деңгейшелері де болады.

Периодтық заң

Менделеевтің периодтық заңы, периодтық заң - атом ядросы зарядтарының артуына байланысты химиялық элементтер қасиеттерінің периодты өзгеретінін тұжырымдайтын табиғаттың негізгі заңы.

Бұл заңды 1869 жылы Д. И. Менделеев ашты. Ол оның толық тұжырымдамасын 1871 жылы жариялады. Менделеевтің 1869 жылы жасаған еңбегі элементтердің периодтық жүйесі - Менделеевтің периодтық заңының графиктік бейнесі. Бұл заң элементтердің периодтық жүйесімен тығыз байланысты және бірін-бірі толықтырып, түсіндіреді. Ядроның заряды (Z) жүйедегі элементтердің атом нөміріне тең. Z өсуі бойынша орналасқан элементтер Z (Н, Нe, Lі, Be…) 7 период түзеді.

1-ші периодта - 2 элемент,
2 мен 3-те - 8-ден,
4 пен 5-те - 18-ден,
6-да - 32 элемент,
7-де - 23 элемент белгілі.

Периодта элементтердің қасиеттері сілтілік металдардан инертті газдарға өткенде заңды түрде өзгереді. Вертикальды бағаналар - қасиеттері ұқсас элементтердің топтары болып табылады. Топтың ішінде элементтердің қасиеттері де заңды түрде өзгереді (мысалы, сілтілік металдарда Lі-ден Fr-ға дейін химиялық активтілік өседі) . Z=58 - 71, сол сияқты Z=90 - 103 элементтерінің қасиеттері ұқсас болғандықтан лантаноидтар және актиноидтар қатарларына топтастырылған. Элементтер қасиеттерінің периодтылығы атомның сыртқы электрон қабаттарының конфигурациясының периодты қайталануына байланысты. Ауыр ядролар тұрақсыз, мысалы, америций (Z=95) және содан кейінгі элементтер табиғатта табылмаған, оларды жасанды, ядролық реакциялар арқылы алады.

Менделеевтің периодтық заңы қазіргі заманға дейінгі химия ғылымының дамуына үлкен әсер етіп, оның біртұтас ғылым болып қалыптасуында басты рөл атқарды. Менделеевтің периодтық заңы мен элементтердің периодтық жүйесіне сүйене отырып, ғалымдар атом құрылысы және химиялық байланыс теорияларын жасады; жер қыртысы мен ғарыштық нысандар зерттеледі. Бұл заның барлық жаратылыстану, техника, технология саласындағы ғылымдар үшін философиялық мәні зор. [1]

Периодтық заң ашылған кезде көптеген элементтер белгісіз еді. Д. И. Менделеев аса үлкен болжампаздықпен олардың кейбіреулерінің қасиеттерін сипаттаған болатын (скандий - Л. Нильсон, галлий - Лекок де Буабодран, германий - К. Винклер) .

Ғалымның көзінің тірісінде ол болжаған элементтер ашылып, периодтық заңның дұрыстығының айғағы болды.

Галлий Ga 1875 ж., скандий Sc 1879 ж., германий (Ge) 1885 ж. ашылды. Д. И. Менделеев есептеу жолымен анықтаған сипаттамалары олардың тәжірибе жүзінде анықталған шамаларына сәйкес келеді. Периодтық заң ашылған кезде белгісіз бекзат газдар да қасиеттеріне қарай галогендер мен сілтілік металдар арасынан орын алды.

Заңның ашылған кезінде кейбір элементтердің валенттіліктері мен атомдық массалары дұрыс анықталмаған еді. Элементтердің қасиеттерінің өзгеру заңдылықтары сақталатындай етіп, Менделеев бериллийдін, (Be), торийдің (Тһ), церийдің (С1), индийдің (In), т. б. кейбір элементтердің атомдық массаларын түзетті.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.