D.I. ELEMENTOV MENDELEEV

Kimia është shkenca mbi substancat, shndërrimet e tyre dhe dukuritë që shoqërojnë këto shndërrime. Si rezultat proceset kimike formohen substanca të reja me veti të reja kimike dhe fizike.

Substanca është pamje e veçuar materia, grimcat diskrete të së cilës kanë një masë të kufizuar pushimi. Substanca janë grimca të tilla elementare si proton, neutron, elektron, etj. Kombinimi i këtyre grimcat elementare formohen bërthamat e atomeve, atomeve, molekulave, joneve, kristaleve etj.

Objekti i studimit në kimi janë elementet kimike dhe përbërjet e tyre. element kimik emërtoni llojin e atomeve me të njëjtën ngarkesë bërthamore. Atomi - grimca më e vogël e një elementi kimik që ruan të gjithë atë Vetitë kimike. Kështu, çdo element kimik korrespondon me një lloj të caktuar atomesh.

Grimca më e vogël e një lënde individuale e aftë për ekzistencë të pavarur, që zotëron vetitë e saj themelore kimike, quhet molekulë .

Vetitë e materies, si një lloj lënde, e përbërë nga grimca diskrete me masë të qetë, përcaktohen nga lloji dhe numri i grimcave të kombinuara dhe përshkruhen nga ligji periodik: Vetitë elementet kimike dhe e thjeshta dhe substanca komplekse janë një funksion periodik i bërthamës së ngarkuar pozitivisht të atomeve të elementeve.

Një atom është një mikrosistem kompleks i grimcave elementare në lëvizje dhe ndërveprim . Është vërtetuar eksperimentalisht se një atom përbëhet nga dy rajone që mbajnë ngarkesa të kundërta.

Ngarkesa e rajonit ku është përqendruar pothuajse e gjithë masa e atomit konsiderohet konvencionalisht si pozitive. Kjo zonë quhet bërthamë. atom.

Rajoni i ngarkesës pozitive të atomit - bërthama - pavarësisht mbizotërimit të masës së tij është shumë i vogël në madhësi.

Me përjashtim të bërthamës së atomit të hidrogjenit, bërthamat e atomeve përbëhen nga protonet dhe neutronet thirrur nukleonet. Protoni p është një grimcë me masë m p =1,6726·10 -27 kg dhe ngarkesë elektrike pozitive prej 1,6022·10 -19 C. Neutron n është grimcë e pa ngarkuar me masë m n =1,6750·10 -27 kg.

Në një distancë nga bërthama, ka rajone me një ngarkesë të kundërt - të ashtuquajturat orbitalet e elektroneve – zonat me një probabilitet të caktuar për të gjetur një elektron. Elektroni është grimca elementare me masën më të vogël të pushimit m\u003d 0,91095 10 -27 kg. Elektronet kanë një ngarkesë elektrike negative të barabartë me 1,602·10 -19 C.

Numri i përgjithshëm i elektroneve në një atom është i barabartë me numrin e protoneve në bërthamë dhe për këtë arsye atomi është elektrikisht neutral.

Madhësia gjeometrike e një atomi, e përshkruar me kusht nga diametri i tij guaskë elektronike, ka rendin 10 -10 m, dhe diametri i bërthamës atomike është 10 -14 m, d.m.th. Bërthama është 10,000 herë më e vogël se një atom. Masa e një atomi është jashtëzakonisht e vogël dhe është e përqendruar në bërthamën e tij. Zakonisht shprehet në njësi të masës atomike (amu).

Masa e një atomi të izotopit të karbonit C merret si njësi e masës atomike.

Numri i protoneve Z në bërthamë është e barabartë me ngarkesën e bërthamës, nëse ngarkesa shprehet në njësi të ngarkesës së elektronit. Shuma e numrit të protoneve Z dhe numri i neutroneve N e barabartë me numrin masiv POR, d.m.th. masa e një atomi, e shprehur në njësi masat atomike dhe të rrumbullakosura në njësi të tëra.

Ka kernele me të njëjtën vlerë Z, por vlera të ndryshme POR, d.m.th. bërthama me përmbajtje të ndryshme neutronesh N. atomet që kanë të njëjtën pagesë bërthama, por një numër i ndryshëm neutronesh, quhen izotopet . Kështu, për shembull, bërthamat e izotopeve të uraniumit përmbajnë 92 protone secila, por ndryshojnë në numrin e neutroneve: U ( POR =238,Z=92, N= 146); U( POR=234,Z=92, N= 142); U( POR=235,Z=92, N= 143), U ( POR=233, Z= 92, N=141).

Për shkak të faktit se është numri i protoneve në bërthamë që përcakton numrin e elektroneve në shtresën e një atomi dhe vetitë kimike të elementit, rrjedh se atomet e të gjithë izotopeve të të njëjtit element kanë të njëjtat strukturë elektronike, dhe vetë izotopet kanë veti kimike të afërta.

Kështu, karakteristika kryesore e një atomi është madhësia e ngarkesës pozitive të bërthamës atomike, e cila përcakton numri total elektronet në një atom dhe vetitë kimike të elementit. Që në dukuri lidhjet kimike dhe elektronet përfshihen në formimin e molekulave të substancave dhe ndodhin ndryshime strukturë elektronike atomet, atëherë është studimi i kësaj strukture që i kushtohet vëmendje e veçantë.

Le ta shqyrtojmë këtë problem në mënyrë më të detajuar dhe të fillojmë me strukturën e atomit të materies.

Një atom i materies përfshin një bërthamë dhe një shtresë elektronike. Bërthama e një atomi përbëhet nga grimca elementare, kryesore prej të cilave janë protoni dhe neutroni. Një proton është një grimcë materiale e një substance që ka një masë prej 1,00676 njësi të masës atomike (at.u.m.), e ngarkuar pozitivisht. Ngarkesa e protonit është e barabartë me ngarkesën e elektronit.

Neutroni është një grimcë elementare e një lënde me një masë prej 1,008665 amu. dhe duke mos pasur ngarkesë elektrike.

Masa e bërthamës është shuma e masave të protoneve dhe neutroneve.

Ngarkesa kryesore është e barabartë me shumën ngarkesat protonike.

Një proton dhe një neutron janë një grimcë bërthamore, duke kaluar nga një proton në një neutron dhe anasjelltas dhe duke qenë në një gjendje të ndryshme energjie. Kur një elektron ndahet nga një neutron, neutroni bëhet një proton.

Brenda bërthamës, ekzistojnë tre lloje të forcave që sigurojnë qëndrueshmërinë e bërthamës:

1. Forcat bërthamore që ofrojnë ndërveprim të fortë - forca e tërheqjes nuk varet nga ngarkesa e bërthamës dhe vepron ndërmjet grimcave fqinje; ndërsa distanca midis tyre rritet, këto forca zvogëlohen me shpejtësi.

2. Ndërveprim i dobët, i cili është rreth 1 milion herë më i dobët se i pari.

3. Forcat elektrike që i binden ligjit të Kulombit dhe ofrojnë një forcë refuzuese midis protoneve në bërthamë.

Rreth bërthamës ka një shtresë elektronike, e përbërë nga grimca elementare me një ngarkesë negative të elektroneve. Ato janë të vendosura në shtresa në distanca të ndryshme nga bërthama. Elektronet mbahen në orbitë nga forcat tërheqëse midis bërthamës së ngarkuar pozitivisht dhe elektroneve të ngarkuar negativisht.

Atomi është elektrikisht neutral. Elektronet lëvizin në orbita pa humbur energji.

Çdo atom ka një nivel të caktuar të gjendjes energjetike të natyrshme vetëm për të. Kur një atom merr energji të tepërt nga jashtë, një nga elektronet shkon në një orbitë më të largët, e cila quhet e ngacmuar. Në këtë rast, gjendja energjetike e atomit bëhet e paqëndrueshme dhe ai tenton të kthehet në gjendjen e tij origjinale duke e kthyer elektronin në orbitën e tij origjinale. Ky kalim i një elektroni shoqërohet me emetimin e një pjese të energjisë në formën e rrezatimit elektromagnetik. Kalimi i elektroneve në orbitat më të afërta çon në emetimin e kuanteve të energjisë që korrespondojnë me rrezet X.

Në disa raste, një elektron mund të shkëputet nga një atom. Një atom pa elektron fiton një ngarkesë pozitive.

Elektroni i shkëputur mund të ekzistojë si një elektron i lirë. Mund të kombinohet me një atom tjetër dhe t'i transferojë atij vetitë e një grimce të ngarkuar negativisht, ose, duke bashkuar një grimcë të ngarkuar pozitivisht, t'i japë asaj një ngarkesë neutrale,

Procesi i formimit të dy ose më shumë grimcave të ngarkuara nga një atom neutral quhet jonizimi. Procesi i kundërt, formimi i një atomi neutral nga dy jone, quhet rikombinim.

Bërthamat e atomeve përbëhen kryesisht nga protone dhe neutrone; numri i protoneve përkon me numrin serial të elementit në sistemin periodik dhe quhet numër atomik.

Ndërmjet protoneve dhe neutroneve në bërthamë veprojnë forcat bërthamore ndërveprime që sigurojnë qëndrueshmërinë e bërthamës dhe për të ndarë të paktën një nukleon nga bërthama duhet aplikuar energji e konsiderueshme.

Bërthamat e atomeve kanë një gjendje të caktuar energjetike të quajtur normale (bazë). Gjendja në të cilën bërthama ka një tepricë të energjisë në raport me atë kryesore quhet i emocionuar. Bërthamat e atomeve mund të vijnë në një gjendje të ngacmuar duke thithur energjinë e dhënë nga jashtë. Bërthama vjen në gjendjen bazë duke emetuar një tepricë të energjisë në formën e kuantit të saj.

Me një rritje të numrit të protoneve në bërthamë, forcat refuzuese rriten ndjeshëm, si rezultat i së cilës bërthama mund të jetë e paqëndrueshme, e aftë për transformime spontane. Qëndrueshmëria e bërthamës ndikohet nga raporti ndërmjet numrit të protoneve dhe neutroneve, i cili në bërthamat më të qëndrueshme varion nga 1 në 1,6 (neutron/proton). Bërthamat me një tepricë ose mungesë neutronesh (< 1 и >1.6) pësojnë transformime, gjatë të cilave ose shpërbëhen ose lëshojnë grimca elementare, duke u shndërruar në bërthama elementësh të rinj. Ky është, siç u përmend tashmë, radioaktiviteti.

Kështu, rrezatimi jonizues, në thelbin e tij fizik, është rrjedha e grimcave elementare ose grimcave të energjisë (fotoneve) që lindin gjatë shndërrimeve spontane të bërthamave atomike.

(Gjermani) në 1860, u miratuan përkufizimet e koncepteve të një molekule dhe një atomi. Atomi - grimca më e vogël e një elementi kimik, i cili është pjesë e substancave të thjeshta dhe komplekse.

Modelet e atomit

Modeli mekanik kuantik i atomit

Modeli modern i atomit është një zhvillim i modelit planetar. Sipas këtij modeli, bërthama e një atomi përbëhet nga protone të ngarkuar pozitivisht dhe neutrone të pa ngarkuar dhe është e rrethuar nga elektrone të ngarkuar negativisht. Megjithatë, parashtresat Mekanika kuantike nuk na lejoni të supozojmë se elektronet lëvizin rreth bërthamës përgjatë ndonjë trajektorie të caktuar (pasiguria e koordinatës së elektronit në një atom mund të jetë e krahasueshme me madhësinë e vetë atomit).

Vetitë kimike të atomeve përcaktohen nga konfigurimi i shtresës elektronike dhe përshkruhen nga mekanika kuantike. Pozicioni i një atomi në tabelën periodike përcaktohet nga ngarkesa elektrike e bërthamës së tij (d.m.th., numri i protoneve), ndërsa numri i neutroneve nuk ndikon thelbësisht në vetitë kimike; ndërsa në bërthamë zakonisht ka më shumë neutrone sesa protone (shih: bërthama atomike). Nëse një atom është në gjendje neutrale, atëherë numri i elektroneve në të është i barabartë me numrin e protoneve. Masa kryesore e atomit është e përqendruar në bërthamë, dhe pjesa masive e elektroneve në masën totale të atomit është e parëndësishme (disa të qindtat e përqindjes së masës së bërthamës).

Masa e një atomi matet zakonisht në njësi të masës atomike, e barabartë me 1⁄12 e masës së një atomi të një izotopi të qëndrueshëm karboni 12 C.

Struktura e atomit

grimcat nënatomike

Edhe pse fjala atom në kuptimin e saj origjinal nënkuptonte një grimcë që nuk ndahet në pjesë më të vogla, sipas koncepteve shkencore ajo përbëhet nga grimca më të vogla të quajtura grimca nënatomike. Një atom përbëhet nga elektrone, protone, të gjithë atomet përveç hidrogjenit-1 përmbajnë gjithashtu neutrone.

Elektroni është grimcat më të lehta që përbëjnë një atom, me një masë prej 9,11 10 −31 kg, një ngarkesë negative dhe një madhësi shumë të vogël për t'u matur me metoda moderne. Protonet kanë ngarkesë pozitive dhe 1836 herë më i rëndë se një elektron (1,6726 10 −27 kg). Neutronet nuk kanë ngarkesë elektrike dhe janë 1839 herë më të rëndë se një elektron (1,6929 10 −27 kg).

Në këtë rast, masa e bërthamës është më e vogël se shuma e masave të protoneve dhe neutroneve përbërëse të saj për shkak të efektit të defektit në masë. Neutronet dhe protonet janë me përmasa të krahasueshme, rreth 2,5·10 −15, megjithëse madhësitë e këtyre grimcave janë të përcaktuara dobët.

Elektrone në një atom

Kur përshkruhen elektronet në një atom në termat e mekanikës kuantike, zakonisht merret parasysh shpërndarjen e probabilitetit në hapësirën 3n-dimensionale për një sistem prej n elektronesh.

Elektronet në një atom tërhiqen nga bërthama, dhe ndërveprimi i Kulonit gjithashtu vepron midis elektroneve. Të njëjtat forca i mbajnë elektronet brenda pengesës së mundshme që rrethon bërthamën. Në mënyrë që një elektron të kapërcejë tërheqjen e bërthamës, ai duhet të marrë energji nga një burim i jashtëm. Sa më afër bërthamës të jetë elektroni, aq më shumë energji nevojitet për këtë.

Elektronet, si grimcat e tjera, karakterizohen nga dualiteti valë-grimcë. Nganjëherë thuhet se elektroni lëviz në një orbitale, gjë që është e pasaktë. Gjendja e elektroneve përshkruhet nga një funksion valor, katrori i modulit të të cilit karakterizon densitetin e probabilitetit të gjetjes së grimcave në një pikë të caktuar të hapësirës në ky moment koha, ose, në përgjithësi, operatori i densitetit . Ekziston një grup i veçantë orbitalesh atomike, të cilat korrespondojnë me gjendjet e pastra stacionare të elektroneve në një atom.

Çdo orbital ka nivelin e vet të energjisë. Një elektron mund të lëvizë në një nivel më të lartë energjie duke thithur një foton. Në të njëjtën kohë, ai do të jetë në një të re gjendje kuantike me më shumë energji. Po kështu, ai mund të shkojë në një nivel më të ulët energjie duke emetuar një foton. Në këtë rast, energjia e fotonit do të jetë e barabartë me diferencën midis energjive të elektroneve në këto nivele (shih: postulatet e Bohr-it).

Vetitë e atomit

Sipas përkufizimit, çdo dy atome me të njëjtin numër protonet në bërthamat e tyre i përkasin të njëjtit element kimik. Atomet me të njëjtin numër protonesh por me numra të ndryshëm neutronet quhen izotopë të elementit. Për shembull, atomet e hidrogjenit përmbajnë gjithmonë një proton, por ka izotope pa neutrone (hidrogjen-1, ndonjëherë i quajtur edhe protium- forma më e zakonshme), me një neutron (deuterium) dhe dy neutrone (tritium). Elemente të njohura përbëjnë një seri të vazhdueshme natyrore sipas numrit të protoneve në bërthamë, duke filluar me një atom hidrogjeni me një proton dhe duke përfunduar me një atom ununoctium, në bërthamën e të cilit ka 118 protone. Të gjithë izotopet e elementeve në Tabelën Periodike, duke filluar me numrin 83 (bismut), janë radioaktive.

Pesha

Meqenëse kontributin më të madh në masën e një atomi e japin protonet dhe neutronet, numri i përgjithshëm i këtyre grimcave quhet numër masiv. Masa e mbetur e një atomi shpesh shprehet në njësi të masës atomike (a.m.u.), të quajtura gjithashtu dalton(Po). Kjo njësi përkufizohet si 1⁄12 e masës së mbetur të një atomi neutral të karbonit-12, që është afërsisht e barabartë me 1,66 10-24 g. Hidrogjeni-1, izotopi më i lehtë i hidrogjenit dhe atomi me masën më të vogël, ka një peshë atomike prej rreth 1,007825 amu. e. m. Masa e një atomi është afërsisht e barabartë me produktin numri masiv për njësi të masës atomike Izotopi më i rëndë i qëndrueshëm është plumb-208 me një masë prej 207,9766521 amu. hani.

Meqenëse masat edhe të atomeve më të rënda në njësi të zakonshme (për shembull, në gram) janë shumë të vogla, nishanet përdoren në kimi për të matur këto masa. Një mol i çdo substance, sipas përkufizimit, përmban të njëjtin numër atomesh (afërsisht 6.022 10 23). Ky numër (numri i Avogadros) zgjidhet në atë mënyrë që nëse masa e një elementi është 1 a. e. m., atëherë një mol atomesh të këtij elementi do të ketë një masë prej 1 g. Për shembull, karboni ka një masë prej 12 a. e.m., pra 1 mol karbon peshon 12 g.

Permasa

Atomet nuk kanë një kufi të jashtëm të dallueshëm, kështu që madhësitë e tyre përcaktohen nga distanca midis bërthamave të atomeve fqinje që kanë formuar një lidhje kimike (rrezja kovalente) ose nga distanca deri në orbitën më të largët të qëndrueshme të elektroneve në shtresën elektronike të kësaj. atom (Rrezja e atomit). Rrezja varet nga pozicioni i atomit në tabelën periodike, lloji i lidhjes kimike, numri i atomeve më të afërt (numri i koordinimit) dhe një veti mekanike kuantike e njohur si spin. Në Tabelën Periodike të Elementeve, madhësia e një atomi rritet ndërsa lëviz nga lart poshtë në një kolonë dhe zvogëlohet ndërsa lëviz përgjatë një rreshti nga e majta në të djathtë. Prandaj, atomi më i vogël është një atom heliumi me një rreze prej 32 pm, dhe më i madhi është një atom cezium (225 pm). Këto dimensione janë mijëra herë më të vogla se gjatësia e valës së dritës së dukshme (400-700 nm), kështu që atomet nuk mund të shihen me një mikroskop optik. Megjithatë, atomet individuale mund të vëzhgohen duke përdorur një mikroskop tunelimi skanues.

Vogla e atomeve tregohet nga shembujt e mëposhtëm. Një qime njeriu është një milion herë më e trashë se një atom karboni. Një pikë uji përmban 2 sekstilion (2 10 21) atome oksigjen dhe dy herë më shumë atome hidrogjeni. Një karat diamanti me një masë prej 0,2 g përbëhet nga 10 sekstilion atome karboni. Nëse një mollë do të mund të zmadhohej në madhësinë e Tokës, atëherë atomet do të arrinin madhësinë origjinale të mollës.

zbërthimi radioaktiv

Diagrami i gjysmë-jetës (T ½) në sekonda për izotopë të ndryshëm me protone Z dhe neutrone N.

Çdo element kimik ka një ose më shumë izotope me bërthama të paqëndrueshme që i nënshtrohen kalbjes radioaktive, duke shkaktuar që atomet të lëshojnë grimca ose rrezatim elektromagnetik. Radioaktiviteti ndodh kur rrezja e bërthamës është më e madhe se rrezja e veprimit të ndërveprimeve të forta (distancat e rendit 1 fm).

Ekzistojnë tre forma kryesore të zbërthimit radioaktiv:

• Zbërthimi alfa ndodh kur një bërthamë lëshon një grimcë alfa - bërthama e një atomi heliumi, i përbërë nga dy protone dhe dy neutrone. Si rezultat i emetimit të kësaj grimce, lind një element me numër atomik më të vogël se dy.
• Prishja beta është për shkak të ndërveprimeve të dobëta dhe rezulton në shndërrimin e një neutron në një proton, ose anasjelltas. Në rastin e parë, një elektron dhe një antineutrino emetohen, në të dytën, një pozitron dhe një neutrino. Elektroni dhe pozitroni quhen grimca beta. Zbërthimi beta rrit ose zvogëlon numrin atomik me një.
• Rrezatimi gama ndodh për shkak të kalimit të bërthamës në një gjendje energjie më të ulët me emetim rrezatimi elektromagnetik. Rrezatimi gama mund të ndjekë emetimin e një grimce alfa ose beta pas kalbjes radioaktive.

Secili izotopi radioaktiv karakterizohet nga një gjysmë jetë, domethënë koha që i duhet gjysmës së bërthamave të mostrës për t'u prishur. Ky është zbërthimi eksponencial, i cili përgjysmon numrin e bërthamave të mbetura për çdo gjysmë jetë. Për shembull, pas dy gjysmë jetësh, vetëm 25% e bërthamave të izotopit origjinal do të mbeten në mostër.

Moment magnetik

Grimcat elementare kanë një veti të brendshme mekanike kuantike të njohur si spin. Është i ngjashëm me momentin këndor të një objekti që rrotullohet rreth qendrës së tij të masës, megjithëse në mënyrë rigoroze, këto grimca janë grimca pikash dhe nuk mund të flitet për rrotullimin e tyre. Spin-i matet në njësi të konstantës së reduktuar të Planck (), atëherë elektronet, protonet dhe neutronet kanë një spin të barabartë me ½. Në një atom, elektronet rrotullohen rreth bërthamës dhe kanë vrull këndor orbital përveç rrotullimit, ndërsa vetë bërthama ka moment këndor për shkak të rrotullimit bërthamor.

Bërthama e një atomi mund të ketë gjithashtu një spin total jo zero. Zakonisht, në ekuilibrin termodinamik, rrotullimet e bërthamave janë të orientuara rastësisht. Megjithatë, për disa elementë (si ksenon-129) është e mundur të polarizohet një pjesë e konsiderueshme e rrotullimeve bërthamore për të krijuar një gjendje rrotullimesh të bashkëdrejtuara - një gjendje e quajtur hiperpolarizimi. Kjo gjendje ka një rëndësi të madhe praktike në imazhet e rezonancës magnetike.

Nivelet e energjisë

Kur një elektron është në një gjendje të lidhur në një atom, ai ka një energji potenciale që është në përpjesëtim të zhdrejtë me distancën e tij nga bërthama. Kjo energji matet zakonisht në elektron volt (eV) dhe është e barabartë me energjinë që duhet t'i transferohet një elektroni për ta bërë atë të lirë (shqyer atë nga atomi). Sipas modelit mekanik kuantik të atomit, një elektron i lidhur mund të zërë vetëm një grup diskrete të lejuara nivelet e energjisë- Shtetet me një energji të caktuar. Gjendja energjetike më e ulët e lejuar quhet kryesore dhe të gjithë të tjerët janë të emocionuar.

Për të lëvizur një elektron nga një nivel energjie në tjetrin, energjia duhet t'i transferohet ose të hiqet prej tij. Kjo ndodh, përkatësisht, nga thithja ose emetimi i një fotoni, dhe energjia e këtij fotoni është e barabartë me vlerën absolute të diferencës midis energjive të niveleve fillestare dhe përfundimtare të elektronit. Energjia e një fotoni të emetuar është proporcionale me frekuencën e tij, kështu që kalimet midis niveleve të ndryshme të energjisë shfaqen në fusha të ndryshme spektri elektromagnetik. Çdo element ka një spektër unik emetimi, i cili varet nga ngarkesa e bërthamës, mbushja e nënshtresave të elektroneve, ndërveprimi i elektroneve dhe faktorë të tjerë.

Shembull i spektrit linear të përthithjes

Kur rrezatimi i vazhdueshëm i spektrit kalon nëpër materie (si gazi ose plazma), disa fotone përthithen nga atomet ose jonet, duke shkaktuar kalime elektronike midis gjendjeve energjetike, diferenca e energjisë e të cilave është e barabartë me energjinë e fotonit të absorbuar. Këto elektrone të ngacmuara më pas lëvizin spontanisht në një nivel më të ulët energjie, duke emetuar sërish fotone. Kështu, substanca sillet si një filtër, duke e kthyer spektrin e vazhdueshëm origjinal në një spektër absorbues, në të cilin ka një sërë brezash të errët. Kur shikohet nga ato kënde ku rrezatimi origjinal nuk drejtohet, mund të vërehet rrezatim me një spektër emetimi të emetuar nga atomet. Matjet spektroskopike të energjisë, amplitudës dhe gjerësisë vijat spektrale Rrezatimi ju lejon të përcaktoni llojin e substancës rrezatuese dhe kushtet fizike në të.

Një analizë më e detajuar e linjave spektrale tregoi se disa prej tyre kanë një strukturë të imët, domethënë janë të ndarë në disa vija të ngushta. Në një kuptim të ngushtë, "struktura e imët" e vijave spektrale zakonisht quhet ndarja e tyre, e cila ndodh për shkak të ndërveprimit spin-orbitë midis rrotullimit dhe lëvizje rrotulluese elektron.

Ndërveprimi i momenteve magnetike të elektronit dhe bërthamës çon në një ndarje hiperfine të vijave spektrale, e cila, si rregull, është më pak se e imët.

Nëse vendosni një atom në një fushë magnetike të jashtme, atëherë mund të vini re edhe ndarjen e vijave spektrale në dy, tre ose më shumë komponentë - ky fenomen quhet efekti Zeeman. Ajo shkaktohet nga ndërveprimi i jashtëm fushë magnetike me momentin magnetik të atomit, ndërsa në varësi të orientimit të ndërsjellë të momentit të atomit dhe fushës magnetike, energjia e një niveli të caktuar mund të rritet ose ulet. Gjatë kalimit të një atomi nga një gjendje e ndarjes në një tjetër, një foton do të emetohet me një frekuencë të ndryshme nga frekuenca e një fotoni gjatë të njëjtit tranzicion në mungesë të një fushe magnetike. Nëse vija spektrale ndahet në tre vija kur një atom vendoset në një fushë magnetike, atëherë ky efekt Zeeman quhet normale(e thjeshtë). Shumë më shpesh vërehet në një fushë magnetike të dobët jonormal(kompleks) Efekti Zeeman, kur ndodh ndarja në 2, 4 ose më shumë rreshta (efekti anormal ndodh për shkak të pranisë së spinit në elektrone). Ndërsa fusha magnetike rritet, lloji i ndarjes bëhet më i thjeshtë dhe efekti anomal Zeeman bëhet normal (efekti Paschen-Back). Prania e një fushe elektrike mund të shkaktojë gjithashtu një zhvendosje të krahasueshme në linjat spektrale të shkaktuara nga një ndryshim në nivelet e energjisë. Ky fenomen njihet si efekti Stark.

Nëse elektroni është në një gjendje të ngacmuar, atëherë ndërveprimi me një foton të një energjie të caktuar mund të shkaktojë emetim të stimuluar të një fotoni shtesë me të njëjtën energji - për këtë duhet të ketë një nivel më të ulët në të cilin është i mundur një kalim, dhe ndryshimi i energjisë ndërmjet niveleve duhet të jetë e barabartë me energjinë e fotonit. Në emetim i stimuluar këto dy fotone do të lëvizin në të njëjtin drejtim dhe do të kenë të njëjtën fazë. Kjo veti përdoret në lazer, të cilët mund të lëshojnë një rreze koherente drite në një gamë të ngushtë frekuence.

Valence

Shtresa e jashtme elektronike e një atomi, nëse nuk është plotësisht e mbushur, quhet shtresë valente, kurse elektronet e kësaj shtrese quhen elektrone valente. Numri elektronet e valencës përcakton se si një atom lidhet me atomet e tjerë nëpërmjet një lidhjeje kimike. Duke formuar lidhje kimike, atomet priren të mbushin guaskat e tyre të jashtme të valencës.

Për të treguar vetitë kimike të përsëritura të elementeve kimike, ato renditen në formën e një tabele periodike. Elementet me të njëjtin numër elektronesh të valencës formojnë një grup, i cili përshkruhet në tabelë si një kolonë (lëvizja përgjatë rreshtit horizontal korrespondon me mbushjen e shtresës së valencës me elektrone). Elementet në kolonën më të djathtë të tabelës kanë një shtresë të jashtme të mbushur plotësisht me elektrone, prandaj ato karakterizohen nga aktivitet kimik jashtëzakonisht i ulët dhe quhen gaze inerte ose fisnike.

Tërheqje dispersive

Një veti e rëndësishme e një atomi është tendenca e tij për tërheqje dispersive. Origjina e forcave të dispersionit u shpjegua në vitin 1930 nga F. London. Ndërveprimi ndëratomik ndodh për shkak të luhatjeve të ngarkesës në dy atome që janë afër njëri-tjetrit. Meqenëse elektronet lëvizin, çdo atom ka një moment dipoli të menjëhershëm që është i ndryshëm nga zero. Nëse luhatjet e densitetit të elektroneve në dy atomet nuk do të ishin konsistente, atëherë nuk do të kishte tërheqje neto midis atomeve. Sidoqoftë, një dipol i menjëhershëm në një atom shkakton një dipol të kundërt në një atom ngjitur. Këto dipole tërhiqen nga njëri-tjetri për shkak të shfaqjes së një force tërheqëse, e cila quhet forca e dispersionit, ose forca e Londrës. Energjia e një ndërveprimi të tillë është drejtpërdrejt proporcionale me katrorin e polarizimit elektronik të atomit α dhe anasjelltas proporcionale me r6, ku r është distanca midis dy atomeve.

Shiko gjithashtu

Shënime

Letërsia

• Bethe G., Salpeter E. Mekanika kuantike e atomeve me një dhe dy elektrone. - M .: Fizmatgiz, 1960. - 562 f.
• Bader R. Atomet në molekula. Teoria kuantike. M.: Mir, 2001. - 532 f.
• Veselov M. G., Labzovsky L. N. Teoria e atomit: Struktura e predhave të elektroneve. - M .: Nauka, 1986. - 328 f.
• Sommerfeld A. Struktura e atomit dhe spektrit. Vëllimi 1 - M.: GITTL, 1956.
• Sommerfeld A. Struktura e atomit dhe spektrit. Vëllimi 2 - M.: GITTL, 1956.
• Shpolsky E.V. Fizika atomike. Vëllimi 2. Bazat e mekanikës kuantike dhe struktura e shtresës elektronike të atomit Botimi i 4-të. - M.: Nauka, 1974.

• Michael F. L'Annunziata. Manuali i Analizës së Radioaktivitetit. - 2003. - ISBN 0-12-436603-1
• H. F. Beyer, V. P. Shevelko. Hyrje në fizikën e joneve shumë të ngarkuar. - CRC Press, 2003. - ISBN 0-75-030481-2
• Gregory R. Choppin, Jan-Olov Liljenzin, Jan Rydberg. Radiokimia dhe Kimia Bërthamore. - Elsevier, 2001. - ISBN 0-75-067463-6
• J. Dalton. Një sistem i ri i filozofisë kimike, Pjesa 1. - Londër dhe Mançester: S. Russell, 1808.
• Wolfgang Demtroder. Atomet, molekulat dhe fotonet: Një hyrje në fizikën atomike-molekulare dhe kuantike. - Ed. 1. - Springer, 2002. - ISBN 3-540-20631-0
• Richard Feynman. Gjashtë pjesë të lehta. - Grupi i Penguinëve, 1995. - ISBN 978-0-140-27666-4
• Grant R. Fowles. Hyrje në optikën moderne. - Botimet Courier Dover, 1989. - ISBN 0-48-665957-7
• Mrinalkanti Gangopadhyaya. Atomizmi Indian: Historia dhe Burimet. - Atlantic Highlands, New Jersey: Humanities Press, 1981. - ISBN 0-391-02177-X
• David L. Goodstein. Gjendjet e çështjes. - Botimet Courier Dover, 2002. - ISBN 0-48-649506-X
• Edward Robert Harrison. Maskat e universit: Ndryshimi i ideve mbi natyrën e kozmosit. - Cambridge University Press, 2003. - ISBN 0-52-177351-2
• Tatjana Jevremovic. Parimet Bërthamore në Inxhinieri. - Springer, 2005. - ISBN 0-38-723284-2
• James Lequeux. Mediumi ndëryjor. - Springer, 2005. - ISBN 3-540-21326-0
• Z.-P. Liang, E. M. Haacke. Enciklopedia e Inxhinierisë Elektrike dhe Elektronike: Imazhe me rezonancë magnetike / J. G. Webster. - John Wiley & Sons, 1999. - Vëllimi 2. - F. 412-26. - ISBN 0-47-113946-7
• Malcolm H. MacGregor. Elektroni enigmatik. - Oxford University Press, 1992. - ISBN 0-19-521833-7
• Oliver Manuel. Origjina e elementeve në sistemin diellor: Implikimet e vëzhgimeve të pas-1957. - Springer, 2001. - ISBN 0-30-646562-0
• Robert M Mazo. Lëvizja Brownian: Luhatjet, Dinamika dhe Aplikimet. - Oxford University Press, 2002. - ISBN 0-19-851567-7
• Ian Mills, Tomislav Cvitaš, Klaus Homann, Nikola Kallay, Kozo Kuchitsu. Sasitë, njësitë dhe simbolet në kiminë fizike. - Ed. 2. - Oxford: International Union of Pure and Applied Chemistry, Commission on Physiochemical Symbols Terminology and Units, Blackwell Scientific Publications, 1993. - ISBN 0-632-03583-8
• Richard Myers. Bazat e Kimisë. - Greenwood Press, 2003. - ISBN 0-31-331664-3
• Michael J. Padilla, Ioannis Miaoulis, Martha Cyr. Prentice Hall Science Explorer: Kimike Building Blocks. - Upper Saddle River, New Jersey USA: Prentice-Hall, 2002. - ISBN 0-13-054091-9
• Linus Pauling. Natyra e lidhjes kimike. - Cornell University Press, 1960. - ISBN 0-80-140333-2
• Jeremy I. Pfeffer, Shlomo Nir. Fizika moderne: Një tekst hyrës. - Imperial College Press, 2000. - ISBN 1-860-94250-4
• Leonid Ivanovich Ponomarev. Zari Kuantik. - CRC Press, 1993. - ISBN 0-75-030251-8
• J. Kenneth Shultis, Richard E. Faw. Bazat e Shkencës dhe Inxhinierisë Bërthamore. - CRC Press, 2002. - ISBN 0-82-470834-2
• Robert Siegfried. Nga Elementet te Atomet: Një histori e Përbërjes Kimike. - DIANE, 2002. - ISBN 0-87-169924-9
• Alan D. Sills. Shkenca e Tokës Mënyra e lehtë. - Seria Arsimore e Barron, 2003. - ISBN 0-76-412146-4
• Boris M. Smirnov. Fizika e atomeve dhe e joneve. - Springer, 2003. - ISBN 0-38-795550-X
• Dik Teresi. Zbulimet e Humbura: Rrënjët e Lashta të shkencës moderne. - Simon & Schuster, 2003. - F. 213-214. - ISBN 0-74-324379-X
• Graham Woan. Manuali i Fizikës së Kembrixhit. - Cambridge University Press, 2000. - ISBN 0-52-157507-9
• Charles Adolphe Wurtz. Teoria Atomike. - Nju Jork: D. Appleton dhe kompania, 1881.
• Marco Zaider, Harald H. Rossi. Shkenca e rrezatimit për mjekët dhe punonjësit e shëndetit publik. - Springer, 2001. - ISBN 0-30-646403-9
• Steven S. Zumdahl. Kimi hyrëse: Një themel. - Ed. 5. - Houghton Mifflin, 2002. - ISBN 0-618-34342-3

Lidhjet