Сохтори атомӣ ва ҷадвали даврии элементҳо
Пендахулуан
Дар ҷаҳони химия, фаҳмидани сохтори атом ва ҷадвали даврии унсурҳо муҳим аст. Дарки амиқи ин ду ҷанба ба олимон имкон медиҳад, ки хосиятҳо ва рафторҳои гуногуни моддаро шарҳ диҳанд. Ҳамон тавре ки фаҳмидани таҷрибаҳо, сабабҳо ва нақшҳо дар ҳаёти ҳаррӯза ба мо имкон медиҳад, ки реаксияҳои кимиёвӣ, хосиятҳои физикӣ ва рафтори унсурҳоро дар коинот пешгӯӣ кунем, фаҳмидани сохтори атом ва ҷадвали даврӣ ба мо кӯмак мекунад, ки реаксияҳои кимиёвӣ, хосиятҳои физикӣ ва рафтори унсурҳоро дар коинот пешгӯӣ кунем.
Сохтори атомӣ
Атомҳо воҳидҳои асосии материя мебошанд, ки ҳама чизро дар атрофи мо ташкил медиҳанд. Атомҳо аз се зарраи асосии субатомӣ иборатанд: протонҳо, нейтронҳо ва электронҳо. Протонҳо ва нейтронҳо ядроро ташкил медиҳанд, дар ҳоле ки электронҳо ядроро дар мадорҳои мушаххас дар абрҳои электронӣ давр мезананд.
Proton
Протонҳо зарраҳои заряди мусбат мебошанд, ки дар ядрои атом мавҷуданд. Шумораи протонҳо дар ядро ҳувияти унсурро муайян мекунад, ки бо номи рақами атомии он маълум аст. Масалан, атоми карбон шаш протон ва оксиген ҳашт протон дорад. Протонҳо инчунин массаи наздик ба як воҳиди массаи атомӣ (u) доранд.
Неутрон
Нейтронҳо зарраҳои бе заряд мебошанд, ки дар ядрои атом мавҷуданд. Онҳо қариб массаи протонҳо доранд. Гарчанде ки онҳо ба заряди атом таъсир намерасонанд, шумораи нейтронҳо дар ядро метавонад ба устувории атом таъсир расонад ва изотопҳои онро муайян кунад. Изотопҳо вариантҳои унсуре мебошанд, ки шумораи якхелаи протонҳо, вале шумораи гуногуни нейтронҳо доранд.
Электрон
Электронҳо зарраҳои заряди манфӣ мебошанд, ки дар атрофи ядрои атом дар мадорҳои мушаххас ё сатҳҳои энергия давр мезананд. Электронҳо дар муқоиса бо протонҳо ва нейтронҳо массаи хеле кам доранд. Тақсимоти электронҳо дар дохили атом ё конфигуратсияи электрон хосиятҳои химиявии он унсурро муайян мекунад. Электронҳои берунӣ (электронҳои валентӣ) дар ташаккули пайвандҳои химиявӣ нақши муҳим доранд.
Модели атомӣ
Аз замонҳои қадим, олимон моделҳои гуногунро барои шарҳ додани сохтори атомҳо таҳия кардаанд. Аз модели оддии атомии Далтон то назарияи атомии Томсон, ки электронҳоро ҳамчун "нонҳои мавиз" тасаввур мекард, то модели Резерфорд, ки мафҳуми ядрои атомиро муаррифӣ кард. Модели муосири атомии маъмултарин имрӯз модели механикии квантӣ мебошад, ки аз ҷониби Эрвин Шредингер ва Вернер Гейзенберг муаррифӣ шудааст.
Модели механикаи квантӣ
Модели механикии квантӣ такмили модели Бори атом аст. Дар ин модел, электронҳо на дар мадорҳои мушаххас, балки дар орбиталҳо ҳаракат мекунанд, ки функсияҳои математикӣ мебошанд, ки эҳтимолияти ёфтани электронро дар фазои сеченака муайян мекунанд. Ин орбиталҳо шаклҳо ва энергияҳои гуногун доранд, ки онҳоро зерқабатҳо (s, p, d, f) меноманд.
Ҷадвали даврии унсурҳо
Ҷадвали даврӣ ё системаи даврӣ тартиб додани унсурҳоест, ки ба рақами атомӣ, конфигуратсияи электрон ва хосиятҳои химиявии онҳо асос ёфтаанд. Ҷадвали даврӣ, ки мо имрӯз медонем, натиҷаи такмили таҳқиқоти муҳаққиқони гуногун, бахусус Дмитрий Менделеев ва Ҳенри Мозли мебошад.
Таърихи ҷадвали даврӣ
Дмитрий Менделеев химики рус буд, ки аввалин шуда ҷадвали давриро соли 1869 дар асоси вазни атомӣ (массаи атомӣ) ва хосиятҳои кимиёвӣ тартиб дод. Менделеев мавҷудияти унсурҳои кашфнашуда ва мавқеи онҳоро дар ҷадвал пешгӯӣ кард, ки баъдтар дурустии он исбот шуд. Генри Мозли баъдтар ҷадвали Менделеевро бо ҷойгиркунии дақиқтари унсурҳо аз рӯи рақами атомӣ (шумораи протонҳо) такмил дод.
Сохтори ҷадвали даврӣ
Ҷадвали даврӣ ба давраҳо ва гурӯҳҳо тақсим мешавад.
давра
Давра як қатори уфуқӣ дар ҷадвали даврӣ аст. Унсурҳои як давра шумораи якхелаи қабатҳои электрониро доранд, ки аз 1 (гидроген ва гелий) то 7 (унсурҳои трансуранӣ) мебошанд.
Гурӯҳ
Гурӯҳ сутуни амудӣ дар ҷадвали даврӣ аст. Унсурҳои дохили гурӯҳ конфигуратсияи электронии валентии якхела доранд, ки ин боиси хосиятҳои химиявии монанд мегардад. Гурӯҳҳо ба ду бахши калон тақсим мешаванд: гурӯҳи асосӣ (гурӯҳи А) ва гурӯҳи гузариш (гурӯҳи Б).
Синфи асосӣ
Гурӯҳҳои асосӣ гурӯҳҳои 1 (IA) то 18 (VIIIA)-ро дар бар мегиранд, ки унсурҳоеро ба монанди металлҳои ишқорӣ, металлҳои ишқорӣ-заминӣ, галогенҳо ва газҳои асил дар бар мегиранд. Хусусиятҳои химиявии ҳар як унсур дар ин гурӯҳҳо аз рӯи шумораи электронҳои валентӣ муайян карда мешаванд.
– Гурӯҳи 1: Ишқорӣ: Гидроген, литий, натрий, калий ва ғайраро дар бар мегирад. Онҳо металлҳои хеле реактивӣ бо як электрони валентӣ мебошанд.
– Гурӯҳи 2: Металлҳои заминии ишқорӣ: бериллий, магний, калсий ва ғайраро дар бар мегирад. Онҳо инчунин хеле реактивӣ буда, ду электрони валентӣ доранд.
– Гурӯҳи 17: Галогенҳо: Фтор, хлор, бром ва ғайраро дар бар мегирад. Онҳо ғайриметаллҳои дорои ҳафт электрони валентӣ буда, хеле реактивӣ мебошанд.
– Гурӯҳи 18: Газҳои асил: Гелий, неон, аргон ва ғайраро дар бар мегиранд. Онҳо инертӣ мебошанд ва кам реаксия мекунанд, зеро онҳо ҳашт электрони пурра валентӣ доранд.
Гурӯҳи гузариш
Гурӯҳи гузариш унсурҳоро аз гурӯҳҳои 3 то 12 дар бар мегирад, ки одатан металлҳо бо хосиятҳои физикии хос, ба монанди сахтӣ, гузаронандагии барқӣ ва гармӣ ва нуқтаҳои баланди обшавӣ мебошанд. Ин унсурҳо дар зерқабатҳои d ва f электронҳои валентӣ доранд.
Хусусиятҳои даврии элементҳо
Хусусиятҳои даврии унсурҳо тамоюлҳо ё қолибҳо дар рафтори унсурҳо дар ҷадвали даврӣ мебошанд. Баъзе аз хосиятҳои муҳими даврӣ инҳоянд:
Радиуси атомӣ
Радиуси атомӣ масофа аз ядро то электрони берунтарин аст. Радиуси атомӣ дар тӯли давра аз чап ба рост кам мешавад, зеро заряди ядроӣ электронҳоро наздиктар мекунад. Аммо, радиуси атомӣ аз боло ба поён дар тамоми гурӯҳ аз сабаби илова шудани қабатҳои электронӣ меафзояд.
Энергияи ионизатсия
Энергияи ионизатсия энергияест, ки барои хориҷ кардани электрон аз атом дар ҳолати газӣ лозим аст. Энергияи ионизатсия дар тӯли як давра аз чап ба рост меафзояд, зеро заряди қавитари ҳастаӣ электронҳоро қавитар ҷалб мекунад. Баръакс, энергияи ионизатсия аз боло ба поён дар тамоми гурӯҳ коҳиш меёбад, зеро электронҳо дар қабатҳои берунӣ аз ядро дуртар ва камтар сахт пайванданд.
Электроманфият
Электроманфият қобилияти атом барои ҷалби электронҳо дар пайванди кимиёвӣ аст. Электроманфият аз чап ба рост дар тӯли як давра афзоиш меёбад ва аз боло ба поён дар тамоми гурӯҳ кам мешавад.
Пайвандии электронӣ
Аффинияти электронӣ ин тағйироти энергияест, ки ҳангоми ба даст овардани электрон аз ҷониби атом ба амал меояд. Аффинияти электронӣ дар тӯли як давра аз чап ба рост манфӣтар ва аз боло ба поён дар гурӯҳ камтар манфӣ мешавад.
Хулоса
Фаҳмиши ҳамаҷонибаи сохтори атом ва ҷадвали даврии унсурҳо барои химия асосист. Сохтори атомӣ фаҳмиши тартиб ва хосиятҳои асосии зарраҳои субатомӣ медиҳад, дар ҳоле ки ҷадвали даврӣ чаҳорчӯбаеро барои тасниф ва пешгӯии хосиятҳои унсурҳо фароҳам меорад. Бо дарки ҳарду ҷанба, мо на танҳо фаҳмиши амиқ дар бораи материя, балки қобилияти татбиқи ин донишро дар таҳқиқот, саноат ва технология низ ба даст меорем.
