Атамная структура і перыядычная табліца элементаў
Пендахулуан
У свеце хіміі разуменне структуры атама і перыядычнай табліцы элементаў мае вырашальнае значэнне. Глыбокае разуменне гэтых двух аспектаў дазваляе навукоўцам растлумачыць розныя ўласцівасці і паводзіны матэрыі. Гэтак жа, як разуменне вопыту, прычын і заканамернасцей у паўсядзённым жыцці дазваляе нам прадказваць хімічныя рэакцыі, фізічныя ўласцівасці і паводзіны элементаў у Сусвеце, разуменне структуры атама і перыядычнай табліцы дапамагае нам прадказваць хімічныя рэакцыі, фізічныя ўласцівасці і паводзіны элементаў у Сусвеце.
Атамная структура
Атамы — гэта асноўныя адзінкі матэрыі, з якіх складаецца ўсё вакол нас. Атамы складаюцца з трох асноўных субатамных часціц: пратонаў, нейтронаў і электронаў. Пратоны і нейтроны ўтвараюць ядро, а электроны круцяцца вакол ядра па пэўных арбітах у электронным воблаку.
Пратон
Пратоны — гэта станоўча зараджаныя часціцы, якія знаходзяцца ў ядры атама. Колькасць пратонаў у ядры вызначае ідэнтычнасць элемента, вядомую як яго атамны нумар. Напрыклад, атам вугляроду мае шэсць пратонаў, а кіслароду — восем. Пратоны таксама маюць масу, блізкую да адной атамнай адзінкі масы (u).
нейтрон
Нейтроны — гэта незараджаныя часціцы, якія знаходзяцца ў атамным ядры. Яны маюць амаль такую ж масу, як і пратоны. Нягледзячы на тое, што яны не ўплываюць на зарад атама, колькасць нейтронаў у ядры можа паўплываць на стабільнасць атама і вызначыць яго ізатопы. Ізатопы — гэта варыянты элемента, якія маюць аднолькавую колькасць пратонаў, але розную колькасць нейтронаў.
электрон
Электроны — гэта адмоўна зараджаныя часціцы, якія круцяцца вакол атамнага ядра па пэўных арбітах або энергетычных узроўнях. Электроны маюць вельмі малую масу ў параўнанні з пратонамі і нейтронамі. Размеркаванне электронаў у атаме, або электронная канфігурацыя, вызначае хімічныя ўласцівасці гэтага элемента. Знешнія электроны (валентныя электроны) адыгрываюць вырашальную ролю ва ўтварэнні хімічных сувязей.
Атамная мадэль
З старажытных часоў навукоўцы распрацоўвалі розныя мадэлі для тлумачэння структуры атамаў. Ад простай атамнай мадэлі Дальтана да атамнай тэорыі Томсана, які ўяўляў электроны як «булачкі з разынкамі», да мадэлі Рэзерфорда, якая ўвяла паняцце атамнага ядра. Найбольш шырока прынятай сучаснай атамнай мадэллю на сённяшні дзень з'яўляецца квантава-механічная мадэль, прапанаваная Эрвінам Шродзінгерам і Вернерам Гейзенбергам.
Мадэль квантавай механікі
Квантава-механічная мадэль — гэта ўдасканаленне мадэлі атама Бора. У гэтай мадэлі электроны рухаюцца не па пэўных арбітах, а па арбіталях, якія з'яўляюцца матэматычнымі функцыямі, што вызначаюць верагоднасць знаходжання электрона ў трохмернай прасторы. Гэтыя арбіталі маюць розныя формы і энергіі, вядомыя як падшэры (s, p, d, f).
Перыядычная табліца элементаў
Перыядычная табліца, або перыядычная сістэма, — гэта размяшчэнне элементаў на аснове іх атамнага нумара, электроннай канфігурацыі і хімічных уласцівасцей. Перыядычная табліца, якую мы ведаем сёння, з'яўляецца вынікам удасканаленняў розных даследчыкаў, у першую чаргу Дзмітрыя Мендзялеева і Генры Мозлі.
Гісторыя перыядычнай табліцы
Дзмітрый Мендзялееў быў расійскім хімікам, які ўпершыню склаў перыядычную табліцу ў 1869 годзе на аснове атамнай вагі (атамнай масы) і хімічных уласцівасцей. Мендзялееў прадказаў існаванне неадкрытых элементаў і іх становішча ў табліцы, што пазней пацвердзілася. Пазней Генры Мозлі ўдасканаліў табліцу Мендзялеева, больш дакладна размясціўшы элементы па атамным нумары (колькасці пратонаў).
Структура перыядычнай табліцы
Перыядычная табліца падзелена на перыяды і групы.
перыяд
Перыяд — гэта гарызантальны рад у перыядычнай табліцы. Элементы ў перыядзе маюць аднолькавую колькасць электронных абалонак, ад 1 (вадарод і гелій) да 7 (трансуранавыя элементы).
Група
Група — гэта вертыкальны слупок у перыядычнай табліцы. Элементы ў групе маюць аднолькавую валентную электронную канфігурацыю, што абумоўлівае іх падобныя хімічныя ўласцівасці. Групы падзяляюцца на дзве вялікія часткі: асноўную групу (група А) і пераходную групу (група В).
Асноўны клас
Асноўныя групы ўключаюць групы з 1 (IA) па 18 (VIIIA), якія ўключаюць такія элементы, як шчолачныя металы, шчолачназямельныя металы, галагены і высакародныя газы. Хімічныя ўласцівасці кожнага элемента ў гэтых групах вызначаюцца колькасцю валентных электронаў.
– Група 1: Шчолачныя: уключае вадарод, літый, натрый, калій і г.д. Гэта высокарэактыўныя металы з адным валентным электронам.
– Група 2: Шчолачназямельныя металы: уключае берылій, магній, кальцый і г.д. Яны таксама вельмі рэакцыйныя і маюць два валентныя электроны.
– Група 17: Галагены: уключае фтор, хлор, бром і г.д. Гэта высокарэактыўныя неметалы з сямю валентнымі электронамі.
– Група 18: Высакародныя газы: уключае гелій, неон, аргон і г.д. Яны інертныя і рэдка рэагуюць, бо маюць восем поўных валентных электронаў.
Пераходная група
Пераходная група ўключае элементы з 3 па 12 групы, якія звычайна з'яўляюцца металамі з адметнымі фізічнымі ўласцівасцямі, такімі як цвёрдасць, электра- і цеплаправоднасць, а таксама высокія тэмпературы плаўлення. Гэтыя элементы маюць валентныя электроны ў падобных абалонках d і f.
Перыядычныя ўласцівасці элементаў
Перыядычныя ўласцівасці элементаў — гэта тэндэнцыі або заканамернасці ў паводзінах элементаў у перыядычнай табліцы. Некаторыя важныя перыядычныя ўласцівасці ўключаюць:
Атамны радыус
Атамны радыус — гэта адлегласць ад ядра да крайняга электрона. Атамны радыус мае тэндэнцыю памяншацца злева направа на працягу перыяду, таму што павелічэнне зарада ядра прыцягвае электроны бліжэй. Аднак атамны радыус павялічваецца зверху ўніз па групе з-за дадання электронных абалонак.
Энергія іянізацыі
Энергія іанізацыі — гэта энергія, неабходная для выдалення электрона з атама ў газападобным стане. Энергія іанізацыі павялічваецца злева направа на працягу перыяду, таму што больш моцны зарад ядра мацней прыцягвае электроны. І наадварот, энергія іанізацыі памяншаецца зверху ўніз па групе, таму што электроны на знешніх абалонках знаходзяцца далей ад ядра і менш цесна звязаны.
Электраадмоўнасць
Электраадмоўнасць — гэта здольнасць атама прыцягваць электроны ў хімічнай сувязі. Электраадмоўнасць павялічваецца злева направа ў перыядзе і памяншаецца зверху ўніз у групе.
Электронная афіннасць
Электронная афіннасць — гэта змена энергіі, якая адбываецца, калі атам прымае электрон. Электронная афіннасць мае тэндэнцыю станавіцца больш адмоўнай злева направа ў перыядзе і менш адмоўнай зверху ўніз у групе.
Выснова
Поўнае разуменне структуры атама і перыядычнай табліцы элементаў мае фундаментальнае значэнне для хіміі. Структура атама дае разуменне фундаментальнага размяшчэння і ўласцівасцей субатамных часціц, у той час як перыядычная табліца забяспечвае аснову для класіфікацыі і прагназавання ўласцівасцей элементаў. Разумеючы абодва аспекты, мы не толькі атрымліваем паглыбленае разуменне матэрыі, але і здольнасць прымяняць гэтыя веды ў даследаваннях, прамысловасці і тэхналогіях.
