אטאָמען זענען די גרונט־איינהייטן פון מאַטעריע וואָס מאַכן אויס אַלץ אין דער וועלט. פֿאַרשטיין די אַטאָמישע סטרוקטור איז דער שליסל צו פֿאַרשטיין די פֿאַרשידענע פֿיזישע און כעמישע דערשיינונגען וואָס ליגן אונטערן מאָדערנעם לעבן און טעכנאָלאָגיע. דער אַרטיקל וועט דיסקוטירן די סטרוקטור פֿון אַטאָם, די געשיכטע פֿון זײַן ענטדעקונג, זײַנע הויפּט־קאָמפּאָנענטן, און ווי אונדזער פֿאַרשטאַנד פֿון אטאָמען האָט זיך אַנטוויקלט איבער צײַט.
געשיכטע פון דער ענטדעקונג פון דעם אטאם
פריע באַגריף פון אַטאָם
דער באַגריף פֿון אַטאָם איז ערשט פֿאָרגעשטעלט געוואָרן דורך דעם אַלטגריכישן פֿילאָסאָף דעמאָקריטוס אַרום דעם 5טן יאָרהונדערט פֿאַר דער צײַטרעכענונג. ער האָט פֿאָרגעלייגט אַז אַלע מאַטעריע איז צוזאַמענגעשטעלט פֿון קליינע, אומטיילבאַרע פּאַרטיקלעך, גערופֿן "אַטאָמאָס," וואָס מיינט "אומשניידלעך" אין גריכיש. אָבער, די געדאַנק האָט נישט באַקומען קיין גרויסע פּאָפּולאַריטעט צווישן וויסנשאַפֿטלער אין יענער צײַט און איז געווען מערסטנס ספּעקולאַטיוו.
דאַלטאָן'ס אַטאָם טעאָריע
אין די פריע 19טע יארהונדערט, האט דזשאן דאלטאן, אן ענגלישער וויסנשאפטלער, אויפגעלעבט דעם קאנצעפט פון אטאמען דורך זיין אטאם טעאריע. דאלטאן האט פארגעשלאגן אז יעדער עלעמענט איז צוזאמענגעשטעלט פון אידענטישע אטאמען און אז אטאמען פון פארשידענע עלעמענטן האבן פארשידענע מאסן און אייגנשאפטן. די טעאריע איז באזירט אויף דעם געזעץ פון באשטימטע פראפארציעס און דעם געזעץ פון פארשידענע פראפארציעס, וואס דערקלערט ווי אטאמען פארבינדן זיך צו שאפן כעמישע פארבינדונגען.
אנטדעקונג פון עלעקטראָנען
אין די שפּעטע 19טע יאָרהונדערט, האָט דזש. דזש. טאָמסאָן אַנטדעקט עלעקטראָנען דורך זיינע עקספּערימענטן מיט קאַטאָדע שטראַל רערן. טאָמסאָן האָט געוויזן אַז עלעקטראָנען זענען נעגאַטיוו אָנגעלאָדענע פּאַרטיקלען פיל קלענער ווי אַטאָמען. די אַנטדעקונג האָט געגעבן אָנהייב צום "פּלוים פּודינג" מאָדעל פֿון אַטאָם, אין וועלכן אַטאָמען זענען געזען געוואָרן ווי פּאָזיטיוו אָנגעלאָדענע ספֿערעס מיט עלעקטראָנען צעוואָרפן איבער זיי ווי ראָזינקעס אין אַ פּודינג.
ראַטערפֿאָרדס אַטאָמישער מאָדעל
אין 1911, האט ערנעסט ראַדערפֿאָרד, דורך אַלפֿאַ-טיילכעל צעשפּרייטונג עקספּערימענטן, אַנטדעקט אַז אַטאָמען האָבן אַ קליינעם, געדיכטן, פּאָזיטיוו געלאָדענעם קערן אין זייער צענטער, שפּעטער גערופֿן דער אַטאָמישער קערן. רובֿ פֿון דער אַטאָמס מאַסע איז קאָנצענטרירט אין קערן, בשעת עלעקטראָנען אַרומרינגלען דעם קערן אין אַ רעלאַטיוו גרויסן געגנט.
באָהר'ס אַטאָמיש מאָדעל
אין 1913, האט נילס באָהר אַנטוויקלט אַ מער דעטאַלירט מאָדעל פון דעם אַטאָם באַזירט אויף קוואַנטום טעאָריע. באָהר האט פארגעשלאגן אז עלעקטראָנען באַוועגן זיך אין ספּעציפֿישע אָרביטן גערופן עלעקטראָן שאָלן, און אז עלעקטראָנען קענען נאָר עקזיסטירן ביי ספּעציפֿישע ענערגיע לעוועלס. דאָס מאָדעל האט דערקלערט דעם וואַסערשטאָף ליניע ספּעקטרום און איינגעפירט דעם באַגריף פון דיסקרעטע ענערגיע לעוועלס.
מאָדערנע אַטאָמישע סטרוקטור
מאָדערן פארשטאנד פון אַטאָמישער סטרוקטור איז באַזירט אויף קוואַנטום מעכאַניק, וואָס גיט אַ מער דעטאַלירט בילד פון די נאַטור פון סובאַטאָמישע פּאַרטיקלען ווי עלעקטראָנען, פּראָטאָנען און נעיטראָנען.
הויפּט קאָמפּאָנענטן פון אַטאָמען
1. פּראָטאָנען: פּראָטאָנען זענען פּאָזיטיוו געלאָדענע פּאַרטיקלען וואָס געפינען זיך אין דעם קערן פון אַן אַטאָם. פּראָטאָנען האָבן אַ מאַסע פון בערך 1 אַטאָמישע מאַסע איינהייט (u) און באַשטימען די אידענטיטעט פון אַן עלעמענט. די צאָל פּראָטאָנען אין דעם קערן ווערט גערופן די אַטאָמישע נומער.
2. נעיטראנען: נעיטראנען זענען נייטראלע טיילכלעך וואָס מען געפינט אויך אין דעם אַטאָם-קערן. נעיטראנען האָבן כּמעט די זעלבע מאַסע ווי פּראָטאָנען און שפּילן אַ וויכטיקע ראָלע אין קערן-סטאַביליטעט. די צאָל נעיטראנען קען זיך פֿאַרשיידן אין פֿאַרשידענע איזאָטאָפּן פֿון דעם זעלבן עלעמענט.
3. עלעקטראָנען: עלעקטראָנען זענען נעגאַטיוו געלאָדענע פּאַרטיקלעך וואָס דרייען זיך אַרום דעם אַטאָם קערן. עלעקטראָנען האָבן אַ זייער קליינע מאַסע קאַמפּערד צו פּראָטאָנען און נעיטראָנען. די פאַרשפּרייטונג פון עלעקטראָנען אַרום דעם קערן באַשטימט די כעמישע אייגנשאַפטן פון דעם אַטאָם.
קוואַנטום מעכאַניק מאָדעל
דאס קוואנטום-מעכאנישע מאדעל פונעם אטאם פארטרעט דאס קלאסישע אטאם-מאדעל דורך דערקלערן דאס אויפפירונג פון עלעקטראנען אין אטאמען ניצנדיג קוואנטום-פרינציפן. אין דעם מאדעל קען מען נישט פונקטליך באשטימען די פאזיציע און מאמענטום פון אן עלעקטראן גלייכצייטיג (הייזנבערג'ס אומזיכערהייט-פרינציף). עלעקטראנען ווערן באשריבן דורך כוואליע-פונקציעס (ארביטאלן), וואס געבן די ווארשיינליכקייט צו געפינען דעם עלעקטראן אין פארשידענע לאקאציעס ארום דעם קערן.
אָרביטאַלן און ענערגיע לעוועלס
עלעקטראָנען אין אַטאָמען פֿאַרנעמען אָרביטאַלן מיט פֿאַרשידענע פֿאָרמען און ענערגיעס. די אָרביטאַלן זענען גרופּירט אין עלעקטראָן שאָלן באַזירט אויף זייערע ענערגיע לעוועלס. אַן עלעקטראָן שאָל ווערט כאַראַקטעריזירט דורך איר הויפּט קוואַנטום נומער (n), און יעדע שאָל באַשטייט פֿון סובשאָלן (s, p, d, f) וואָס האָבן פֿאַרשידענע אַזימוטאַל קוואַנטום נומערן (l).
1. S אָרביטאַלן: זיי זענען געפאָרעמט ווי אַ באַל און עס איז נאָר איין s אָרביטאַל אין יעדער שאָל. דער s אָרביטאַל קען האַלטן ביז צוויי עלעקטראָנען.
2. p אָרביטאַל: עס איז געפאָרעמט ווי אַ האַנטעל און עס זענען דריי p אָרביטאַלן אין יעדער p סובשאָל. יעדער p אָרביטאַל קען האַלטן ביז צוויי עלעקטראָנען, אַזוי די p סובשאָל קען האַלטן ביז זעקס עלעקטראָנען.
3. ד אָרביטאַל: איר פֿאָרעם איז מער קאָמפּליצירט און עס זענען פֿינף ד אָרביטאַלן אין יעדער ד סובשאָל. יעדער ד אָרביטאַל קען האַלטן ביז צוויי עלעקטראָנען, אַזוי קען די ד סובשאָל האַלטן ביז צען עלעקטראָנען.
4. f אָרביטאַלן: די פֿאָרעם איז מער קאָמפּליצירט און עס זענען זיבן f אָרביטאַלן אין יעדער f אונטערשאָל. יעדער f אָרביטאַל קען האַלטן ביז צוויי עלעקטראָנען, אַזוי די f אונטערשאָל קען האַלטן ביז פֿערצן עלעקטראָנען.
עלעקטראָן קאָנפיגוראַציע
עלעקטראָן קאָנפיגוראַציע באַשרײַבט די פֿאַרשפּרייטונג פֿון עלעקטראָנען אין אַטאָמישע אָרביטאַלן. דער אויפֿבאַו פּרינציפּ, דער פּאַולי אויסשליסונג פּרינציפּ, און הונד'ס הערשן זענען די הויפּט כּללים וואָס באַשטימען עלעקטראָן קאָנפיגוראַציע אין אַטאָמען.
1. אויפבוי פרינציפ: עלעקטראנען פילן די ארביטאלן מיט דער נידעריגסטער ענערגיע ערשט איידער זיי פילן די ארביטאלן מיט העכערער ענערגיע.
2. פאולי אויסשליסונג פרינציפ: יעדער אָרביטאַל קען אַקאַמאַדירן אַ מאַקסימום פון צוויי עלעקטראָנען מיט פאַרקערטע ספּינז.
3. הונד'ס כלל: עלעקטראָנען וועלן פאַרנעמען ליידיקע אָרביטאַלן אין דער זעלבער סובשאָל איידער זיי פּאָרן זיך אין דער זעלבער אָרביטאַל צו מינימיזירן עלעקטראָן אָפּשטויסונג.
א ביישפּיל פון אַן עלעקטראָן קאָנפיגוראַציע איז פֿאַר דעם זויערשטאָף אַטאָם (O), וואָס האט אַטאָמישע נומער 8:
\[ 1s^2 2s^2 2p^4 \]
דאָס ווײַזט אַז צוויי עלעקטראָנען פֿילן דעם 1s אָרביטאַל, צוויי עלעקטראָנען פֿילן דעם 2s אָרביטאַל, און פֿיר עלעקטראָנען פֿילן דעם 2p אָרביטאַל.
אַפּליקאַציע פון פֿאַרשטיין אַטאָמישע סטרוקטור
פֿאַרשטיין אַטאָמישע סטרוקטור האָט אַ סך פּראַקטישע אַפּליקאַציעס אין אַ ברייטער פֿאַרשיידנקייט פֿון פֿעלדער, אַרייַנגערעכנט כעמיע, פֿיזיק, מעדיצין און טעכנאָלאָגיע.
Kimia
א פארשטאנד פון אטאמישער סטרוקטור און עלעקטראן קאנפיגוראציע איז וויכטיג צו דערקלערן די כעמישע אייגנשאפטן פון עלעמענטן און פארבינדונגען. די אינטעראקציעס צווישן די וואלענס עלעקטראנען (עלעקטראנען אין דער אויסערסטער שאָל) פון פארשידענע אטאמען באשטימען דעם טיפ כעמישע בונד וואס ווערט געשאפן (קאוואלענט, יאניש, אדער מעטאליש) און די כעמישע אייגנשאפטן פון דער פארבינדונג.
פיזיק
אין פיזיק, איז אטאמישע סטרוקטור יסודות'דיג צו פארשטיין פענאמענען ווי אטאמישע ספעקטרא, דעם זימאן עפעקט, און מאגנעטיזם. קוואנטום טעאריע, וואס דערקלערט אטאמישע סטרוקטור, ליגט אויך אונטער דער אנטוויקלונג פון טעכנאלאגיעס ווי לאזערס און האלב-קאנדוקטארס.
מעדיציניש
פֿאַרשטיין די אַטאָמישע סטרוקטור און די אינטעראַקציעס צווישן אַטאָמען איז קריטיש אין מעדיצין, ספּעציעל אין דער אַנטוויקלונג פֿון מעדיקאַמענטן און טעראַפּיעס. למשל, מעדיצינישע בילדגעבונג טעקניקס ווי MRI (מאַגנעטישער רעזאָנאַנס בילדגעבונג) זענען באַזירט אויף דעם פּרינציפּ פֿון מאַגנעטישער רעזאָנאַנס פֿון אַטאָמישע קערנס.
טעקנאָלאָגי
נאַנאָטעכנאָלאָגיע, וואָס באַשטייט פון מאַניפּולאַציע פון אַטאָמען און מאָלעקולן, ערמעגליכט די אַנטוויקלונג פון נייע מאַטעריאַלן מיט פֿאַרבעסערטע אייגנשאַפֿטן, ווי שטאַרקייט, בייגיקייט און עלעקטרישע קאַנדאַקטיוויטי. פֿאַרשטיין אַטאָמישע סטרוקטור איז אויך דער יסוד פֿאַר ענערגיע סטאָרידזש טעכנאָלאָגיעס ווי ליטהיום-יאָן באַטעריעס און ברענשטאָף צעלן.
קעסימפּולאַן
אטאמישע סטרוקטור איז יסודותדיק צו אונזער פארשטאנד פון דער מאטעריעלער וועלט. פון דעמאקריטוס'ס פריער באגריף פון דעם אטאם ביזן מאדערנעם קוואנטום מאדעל, האט אונזער פארשטאנד פון דעם אטאם זיך שטארק אנטוויקלט. אטאמען באשטייען פון פראטאנען, נעיטראנען און עלעקטראנען, אראנזשירט אין א קערן און ארביטאלן ארום דעם קערן. מיט א טיפערן פארשטאנד פון אטאמישער סטרוקטור, קענען מיר דערקלערן די כעמישע און פיזישע אייגנשאפטן פון מאטעריע, און אנטוויקלען נייע טעכנאלאגיעס וואס טראנספארמירן אונזער לעבן. דאס פארשטאנד פארזעצט זיך צו פארברייטערן ווי וויסנשאפט און טעכנולוגיע גייען פאראויס, און באוועגט דעם וועג פאר פריער אומפארשטעלבארע אנטדעקונגען.
