DI ELEMENTOV MENDELEEV

Kimya, maddelerin bilimi, onların dönüşümleri ve bu dönüşümlere eşlik eden fenomenlerdir. Sonuç olarak kimyasal süreçler yeni kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip yeni maddeler oluşur.

madde ayrı görünüm Sonlu bir durgun kütleye sahip ayrı parçacıklar olan madde. Madde, proton, nötron, elektron vb. gibi temel parçacıklardır. Bunların kombinasyonu temel parçacıklar atom çekirdekleri, atomlar, moleküller, iyonlar, kristaller vb. oluşur.

Kimyada çalışmanın amacı kimyasal elementler ve bunların bileşikleridir. kimyasal element Aynı nükleer yüke sahip atom türlerini adlandırın. Atom - tüm özelliklerini koruyan bir kimyasal elementin en küçük parçacığı Kimyasal özellikler. Böylece, her kimyasal element belirli bir atom tipine karşılık gelir.

Temel kimyasal özelliklerine sahip, bağımsız olarak var olabilen tek bir maddenin en küçük parçacığına denir. molekül .

Bir madde türü olarak maddenin özellikleri, bir durgun kütleye sahip ayrı parçacıklardan oluşur ve birleştirilen parçacıkların türü ve sayısı ile belirlenir ve periyodik bir yasa ile tanımlanır: özellikleri kimyasal elementler ve basit ve karmaşık maddeler elementlerin atomlarının pozitif yüklü çekirdeğinin periyodik bir işlevidir.

Atom, hareket ve etkileşim halindeki temel parçacıkların karmaşık bir mikro sistemidir. . Bir atomun zıt yükler taşıyan iki bölgeden oluştuğu deneysel olarak tespit edilmiştir.

Atomun neredeyse tüm kütlesinin yoğunlaştığı bölgenin yükü geleneksel olarak pozitif olarak kabul edilir. Bu alana çekirdek denir. atom.

Atomun pozitif yükünün bölgesi - çekirdek - kütlesinin baskın olmasına rağmen boyut olarak çok küçüktür.

Hidrojen atomunun çekirdeği hariç, atomların çekirdekleri şunlardan oluşur: protonlar ve nötronlar aranan nükleonlar. Proton p, kütle m p =1.6726·10 -27 kg ve pozitif elektrik yükü 1.6022·10 -19 C olan bir parçacıktır. Nötron n, kütlesi mn =1.6750·10 -27 kg olan yüksüz bir parçacıktır.

Çekirdekten biraz uzakta, zıt yüklü bölgeler vardır - sözde elektron yörüngeleri – belirli bir elektron bulma olasılığı olan alanlar. Elektron en küçük durgun kütleye sahip temel parçacıktır m\u003d 0.91095 10 -27 kg. Elektronlar, 1.602·10 -19 C'ye eşit bir negatif elektrik yüküne sahiptir.

Bir atomdaki toplam elektron sayısı, çekirdekteki proton sayısına eşittir ve bu nedenle atom elektriksel olarak nötrdür.

Koşullu olarak çapıyla tanımlanan bir atomun geometrik boyutu elektron kabuğu, 10 -10 m sırasına sahiptir ve atom çekirdeğinin çapı 10 -14 m'dir, yani. Çekirdek atomdan 10.000 kat daha küçüktür. Bir atomun kütlesi son derece küçüktür ve çekirdeğinde yoğunlaşmıştır. Genellikle atomik kütle birimleri (amu) olarak ifade edilir.

Karbon izotopu C'nin bir atomunun kütlesi atomik kütle birimi olarak alınır.

proton sayısı Zçekirdekteki yük, elektron yükünün birimlerinde ifade edilirse, çekirdeğin yüküne eşittir. Proton sayısının toplamı Z ve nötron sayısı N kütle numarasına eşit ANCAK, yani Birim olarak ifade edilen bir atomun kütlesi atom kütleleri ve tüm birimlere yuvarlanır.

Aynı değerde çekirdekler var Z, ancak farklı değer ANCAK, yani farklı nötron içeriğine sahip çekirdekler N. sahip atomlar aynı ücretçekirdek, ancak farklı sayıda nötron denir izotoplar . Bu nedenle, örneğin, uranyum izotoplarının çekirdekleri her biri 92 proton içerir, ancak nötron sayısında farklılık gösterir: U ( ANCAK =238,Z=92, N=146); sen( ANCAK=234,Z=92, N=142); sen( ANCAK=235,Z=92, N=143), U ( ANCAK=233, Z= 92, N=141).

Bir atomun kabuğundaki elektronların sayısını ve elementin kimyasal özelliklerini belirleyen çekirdekteki proton sayısı olduğu için, aynı elementin tüm izotoplarının atomlarının aynı olduğu sonucu çıkar. elektronik yapı ve izotopların kendileri yakın kimyasal özelliklere sahiptir.

Bu nedenle, bir atomun ana özelliği, atom çekirdeğinin pozitif yükünün büyüklüğüdür. toplam sayısı bir atomdaki elektronlar ve elementin kimyasal özellikleri. Olaydan beri Kimyasal bağlar ve elektronlar, maddelerin moleküllerinin oluşumunda yer alır ve değişiklikler meydana gelir. elektronik yapı atomlar, o zaman özel önem verilen bu yapının incelenmesidir.

Bu sorunu daha ayrıntılı olarak ele alalım ve maddenin atomunun yapısıyla başlayalım.

Bir madde atomu bir çekirdek ve bir elektron kabuğu içerir. Bir atomun çekirdeği, ana kısmı proton ve nötron olan temel parçacıklardan oluşur. Proton, kütlesi 1.00676 atom kütle birimi (at.u.m.) olan, pozitif yüklü bir maddenin maddi parçacığıdır.Proton yükü elektron yüküne eşittir.

Nötron, kütlesi 1.008665 amu olan bir maddenin temel parçacığıdır. ve sahip olmamak elektrik şarjı.

Çekirdeğin kütlesi, proton ve nötron kütlelerinin toplamıdır.

çekirdek şarj toplamına eşittir proton yükleri.

Bir proton ve bir nötron, bir protondan bir nötrona geçen ve bunun tersi olan ve farklı bir enerji durumunda bulunan bir nükleer parçacıktır. Bir elektron bir nötrondan ayrıldığında, nötron bir proton olur.

Çekirdeğin içinde, çekirdeğin kararlılığını sağlayan üç tür kuvvet vardır:

1. Güçlü etkileşim sağlayan nükleer kuvvetler - çekim kuvveti, çekirdeğin yüküne bağlı değildir ve komşu parçacıklar arasında hareket eder; aralarındaki mesafe arttıkça bu kuvvetler hızla azalır.

2. İlkinden yaklaşık 1 milyon kat daha zayıf olan zayıf etkileşim.

3. Coulomb yasasına uyan ve çekirdekteki protonlar arasında itici bir kuvvet sağlayan elektrik kuvvetleri.

Çekirdeğin etrafında, negatif elektron yükü olan temel parçacıklardan oluşan bir elektron kabuğu vardır. Çekirdekten farklı mesafelerde katmanlar halinde düzenlenirler. Elektronlar, pozitif yüklü çekirdek ve negatif yüklü elektronlar arasındaki çekici kuvvetler tarafından yörüngede tutulur.

Atom elektriksel olarak nötrdür. Elektronlar enerji kaybetmeden yörüngelerde hareket ederler.

Her atom, yalnızca kendisine özgü belirli bir enerji durumuna sahiptir. Bir atom dışarıdan fazla enerji aldığında, elektronlardan biri uyarılmış olarak adlandırılan daha uzak bir yörüngeye gider. Bu durumda atomun enerji durumu kararsız hale gelir ve elektronu orijinal yörüngesine geri döndürerek orijinal durumuna dönme eğilimi gösterir. Bir elektronun bu geçişine, enerjinin bir kısmının elektromanyetik radyasyon şeklinde emisyonu eşlik eder. Elektronların en yakın yörüngelerdeki geçişi, X-ışınlarına karşılık gelen enerji kuantumlarının emisyonuna yol açar.

Bazı durumlarda, bir elektron bir atomdan ayrılabilir. Elektronsuz bir atom pozitif bir yük kazanır.

Ayrılmış elektron serbest elektron olarak var olabilir. Başka bir atomla birleşebilir ve ona negatif yüklü bir parçacığın özelliklerini aktarabilir veya pozitif yüklü bir parçacığı birleştirerek ona nötr bir yük verebilir,

Nötr bir atomdan iki veya daha fazla yüklü parçacığın oluşumuna iyonlaşma denir. Ters işlem, iki iyondan nötr bir atom oluşumuna rekombinasyon denir.

Atomların çekirdekleri esas olarak proton ve nötronlardan oluşur; proton sayısı periyodik sistemdeki elementin seri numarası ile çakışır ve atom numarası olarak adlandırılır.

Çekirdekte protonlar ve nötronlar arasında hareket nükleer kuvvetlerçekirdeğin kararlılığını sağlayan etkileşimler ve en az bir nükleonu çekirdekten ayırmak için önemli miktarda enerji uygulanması gerekir.

Atom çekirdeklerinin belirli bir enerji durumu vardır. normal (temel).Çekirdeğin ana ile ilgili olarak fazla enerjiye sahip olduğu duruma denir. heyecanlı. Atom çekirdeği, dışarıdan verilen enerjiyi emerek uyarılmış bir duruma gelebilir. Çekirdek, kuantum biçiminde fazla miktarda enerji yayarak temel duruma gelir.

Çekirdekteki proton sayısındaki artışla, itici kuvvetler önemli ölçüde artar, bunun sonucunda çekirdek kararsız olabilir, kendiliğinden dönüşümler yapabilir. Çekirdeğin kararlılığı, en kararlı çekirdeklerde 1 ila 1,6 (nötron/proton) arasında değişen proton ve nötron sayısı arasındaki orandan etkilenir. Nötron fazlalığı veya eksikliği olan çekirdekler (< 1 и >1.6) yeni elementlerin çekirdeğine dönüşerek ya parçalandıkları ya da temel parçacıklar yaydıkları dönüşümlere uğrarlar. Bu, daha önce de belirtildiği gibi, radyoaktivitedir.

Bu nedenle, iyonlaştırıcı radyasyon, fiziksel özünde, atom çekirdeğinin kendiliğinden dönüşümleri sırasında ortaya çıkan temel parçacıkların veya enerji parçacıklarının (fotonlar) akışıdır.

(Almanya) 1860 yılında, bir molekül ve bir atom kavramlarının tanımları kabul edildi. Atom - basit ve karmaşık maddelerin bir parçası olan kimyasal bir elementin en küçük parçacığı.

Atom Modelleri

Atomun kuantum mekanik modeli

Modern atom modeli, gezegen modelinin geliştirilmiş halidir. Bu modele göre, bir atomun çekirdeği, pozitif yüklü protonlardan ve yüksüz nötronlardan oluşur ve negatif yüklü elektronlarla çevrilidir. Ancak başvurular Kuantum mekaniği elektronların çekirdeğin etrafında belirli bir yörünge boyunca hareket ettiğini varsaymamıza izin vermeyin (bir atomdaki elektron koordinatının belirsizliği, atomun kendisinin boyutuyla karşılaştırılabilir olabilir).

Atomların kimyasal özellikleri elektron kabuğunun konfigürasyonu ile belirlenir ve kuantum mekaniği ile tanımlanır. Bir atomun periyodik tablodaki konumu, çekirdeğinin elektrik yükü (yani proton sayısı) tarafından belirlenirken, nötron sayısı kimyasal özellikleri temelde etkilemez; çekirdekte genellikle protonlardan daha fazla nötron bulunurken (bkz: atom çekirdeği). Bir atom nötr durumdaysa, içindeki elektron sayısı proton sayısına eşittir. Atomun ana kütlesi çekirdekte yoğunlaşmıştır ve atomun toplam kütlesindeki elektronların kütle oranı önemsizdir (çekirdek kütlesinin yüzde birkaç yüzde biri).

Bir atomun kütlesi genellikle, 12 C kararlı bir karbon izotopunun atomunun kütlesinin 1 ⁄ 12'sine eşit olan atomik kütle birimlerinde ölçülür.

atomun yapısı

atomaltı parçacıklar

Her ne kadar kelime atom orijinal anlamıyla daha küçük parçalara ayrılmayan, bilimsel kavramlara göre atom altı parçacıklar adı verilen daha küçük parçacıklardan oluşan bir parçacık anlamına geliyordu. Bir atom elektronlardan oluşur, protonlar, hidrojen-1 hariç tüm atomlar da nötron içerir.

Elektron, 9.11 10 -31 kg kütleye, negatif yüke ve ölçülemeyecek kadar küçük bir boyuta sahip, bir atomu oluşturan parçacıkların en hafifidir. modern yöntemler. Protonlar pozitif yük ve bir elektrondan 1836 kat daha ağırdır (1.6726 10 −27 kg). Nötronların elektrik yükü yoktur ve bir elektrondan (1.6929 10 −27 kg) 1839 kat daha ağırdır.

Bu durumda, kütle kusuru etkisinden dolayı çekirdeğin kütlesi, kendisini oluşturan proton ve nötronların kütlelerinin toplamından daha azdır. Nötronlar ve protonlar karşılaştırılabilir boyuttadır, yaklaşık 2.5·10 −15, ancak bu parçacıkların boyutları tam olarak tanımlanmamıştır.

Bir atomdaki elektronlar

Bir atomdaki elektronları kuantum mekaniği açısından tanımlarken, genellikle n elektronlu bir sistem için 3n boyutlu uzaydaki olasılık dağılımı dikkate alınır.

Bir atomdaki elektronlar çekirdeğe çekilir ve Coulomb etkileşimi de elektronlar arasında hareket eder. Aynı kuvvetler, elektronları çekirdeği çevreleyen potansiyel bariyerin içinde tutar. Bir elektronun çekirdeğin çekiciliğini yenebilmesi için dış bir kaynaktan enerji alması gerekir. Elektron çekirdeğe ne kadar yakınsa, bunun için o kadar fazla enerji gerekir.

Elektronlar, diğer parçacıklar gibi, dalga-parçacık ikiliği ile karakterize edilir. Elektronun bazen bir yörüngede hareket ettiği söylenir, bu yanlıştır. Elektronların durumu, modülünün karesi uzayda belirli bir noktada parçacıkların bulunma olasılık yoğunluğunu karakterize eden bir dalga fonksiyonu ile tanımlanır. şu an zaman veya genel olarak yoğunluk operatörü. Bir atomdaki durağan saf elektron durumlarına karşılık gelen ayrı bir dizi atomik orbital vardır.

Her yörüngenin kendi enerji seviyesi vardır. Bir elektron, bir fotonu emerek daha yüksek bir enerji seviyesine geçebilir. Aynı zamanda yeni bir kuantum hali daha fazla enerji ile. Aynı şekilde, bir foton yayarak daha düşük bir enerji seviyesine gidebilir. Bu durumda foton enerjisi, bu seviyelerde elektron enerjileri arasındaki farka eşit olacaktır (bakınız: Bohr'un postülaları).

atom özellikleri

Tanım olarak, aynı sayıya sahip herhangi iki atom protonlarçekirdeklerinde aynı kimyasal elemente aittir. Proton sayıları aynı fakat sayıları farklı olan atomlar nötronlar elementin izotopları denir. Örneğin, hidrojen atomları her zaman bir proton içerir, ancak nötronları olmayan izotoplar da vardır (hidrojen-1, bazen protiyum- en yaygın form), bir nötron (döteryum) ve iki nötron (trityum). Bilinen unsurlarçekirdekteki proton sayısına göre, bir protonlu bir hidrojen atomuyla başlayan ve çekirdeğinde 118 proton bulunan bir ununoktiyum atomuyla biten sürekli bir doğal dizi oluşturur. Periyodik Tablodaki elementlerin 83 sayısı (bizmut) ile başlayan tüm izotopları radyoaktiftir.

Ağırlık

Bir atomun kütlesine en büyük katkıyı protonlar ve nötronlar yaptığından, bu parçacıkların toplam sayısına kütle numarası denir. Bir atomun geri kalan kütlesi genellikle atomik kütle birimleri (a.m.u.) olarak ifade edilir. dalton(Evet). Bu birim, yaklaşık olarak 1.66 10 −24 g'a eşit olan nötr bir karbon-12 atomunun geri kalan kütlesinin 1 ⁄ 12'si olarak tanımlanır.En hafif hidrojen izotopu ve en küçük kütle atomu olan Hidrojen-1'in atom ağırlığı yaklaşık 1.007825 amu. e. m Bir atomun kütlesi yaklaşık olarak ürüne eşittir kütle Numarası atomik kütle birimi başına En ağır kararlı izotop, 207.9766521 amu kütleye sahip kurşun-208'dir. yemek.

Sıradan birimlerdeki (örneğin gram cinsinden) en ağır atomların bile kütleleri çok küçük olduğundan, bu kütleleri ölçmek için kimyada moller kullanılır. Tanım gereği herhangi bir maddenin bir molü aynı sayıda atom içerir (yaklaşık 6.022 10 23). Bu sayı (Avogadro sayısı), bir elemanın kütlesi 1 a ise, öyle seçilir. e. m., o zaman bu elementin bir mol atomunun kütlesi 1 g olacaktır, örneğin, karbonun kütlesi 12 a'dır. e.m., yani 1 mol karbon 12 g ağırlığındadır.

Boyut

Atomların belirgin bir dış sınırı yoktur, bu nedenle boyutları, kimyasal bir bağ oluşturan komşu atomların çekirdekleri arasındaki mesafeye (Kovalent yarıçap) veya bu elektron kabuğundaki en uzak kararlı elektron yörüngesine olan mesafeye göre belirlenir. atom (atomun yarıçapı). Yarıçap, atomun periyodik tablodaki konumuna, kimyasal bağın tipine, en yakın atomların sayısına (koordinasyon numarası) ve spin olarak bilinen kuantum mekaniksel özelliğe bağlıdır. Periyodik Element Tablosunda, bir atomun boyutu bir sütunda yukarıdan aşağıya doğru hareket ettikçe artar ve bir satırda soldan sağa doğru hareket ettikçe küçülür. Buna göre, en küçük atom 32 pm yarıçaplı bir helyum atomudur ve en büyüğü bir sezyum atomudur (225 pm). Bu boyutlar, görünür ışığın dalga boyundan (400-700 nm) binlerce kat daha küçüktür, bu nedenle atomlar optik mikroskopla görülemez. Bununla birlikte, bir tarama tünelleme mikroskobu kullanılarak tek tek atomlar gözlemlenebilir.

Atomların küçüklüğü aşağıdaki örneklerle gösterilmiştir. Bir insan saçı, bir karbon atomundan bir milyon kat daha kalındır. Bir damla su, 2 sekstilyon (2 10 21) oksijen atomu ve bunun iki katı kadar hidrojen atomu içerir. Kütlesi 0,2 g olan bir karat elmas, 10 sekstilyon karbon atomundan oluşur. Bir elma Dünya boyutuna büyütülebilseydi, atomlar elmanın orijinal boyutuna ulaşacaktı.

radyoaktif bozunma

Z protonlu ve N nötronlu çeşitli izotoplar için saniye cinsinden yarı ömür (T ½) diyagramı.

Her kimyasal element, radyoaktif bozunmaya uğrayan ve atomların parçacıklar veya elektromanyetik radyasyon yaymasına neden olan kararsız çekirdekli bir veya daha fazla izotopa sahiptir. Radyoaktivite, çekirdeğin yarıçapı, güçlü etkileşimlerin etki yarıçapından (1 fm mertebesinde mesafeler) daha büyük olduğunda meydana gelir.

Radyoaktif bozunmanın üç ana formu vardır:

• Alfa bozunması, bir çekirdek bir alfa parçacığı - iki proton ve iki nötrondan oluşan bir helyum atomunun çekirdeği - yaydığında meydana gelir. Bu parçacığın emisyonunun bir sonucu olarak, atom numarası ikiden az olan bir element ortaya çıkar.
• Beta bozunması, zayıf etkileşimlerden kaynaklanır ve bir nötronun bir protona dönüştürülmesine veya bunun tam tersine neden olur. İlk durumda bir elektron ve bir antinötrino yayınlanır, ikinci durumda bir pozitron ve bir nötrino yayınlanır. Elektron ve pozitron beta parçacıkları olarak adlandırılır. Beta bozunması atom numarasını birer birer artırır veya azaltır.
• Gama radyasyonu, çekirdeğin emisyon ile daha düşük bir enerji durumuna geçişi nedeniyle oluşur. Elektromanyetik radyasyon. Gama radyasyonu, radyoaktif bozunmadan sonra bir alfa veya beta parçacığının emisyonunu takip edebilir.

Her biri radyoaktif izotop yarı ömür ile karakterize edilir, yani numunenin çekirdeklerinin yarısının bozunması için geçen süre. Bu, her bir yarı ömür için kalan çekirdek sayısını yarıya indiren üstel bozunmadır. Örneğin, iki yarılanma ömründen sonra, orijinal izotopun çekirdeklerinin yalnızca %25'i numunede kalacaktır.

manyetik moment

Temel parçacıklar, spin olarak bilinen içsel bir kuantum mekanik özelliğe sahiptir. Bu, kendi kütle merkezi etrafında dönen bir cismin açısal momentumuna benzer, ancak kesinlikle konuşmak gerekirse, bu parçacıklar nokta parçacıklardır ve dönüşlerinden söz edilemez. Spin, indirgenmiş Planck sabitinin () birimleriyle ölçülür, daha sonra elektronlar, protonlar ve nötronlar ½'ye eşit bir dönüşe sahiptir. Bir atomda, elektronlar çekirdeğin etrafında döner ve dönüşe ek olarak yörünge açısal momentuma sahiptir, çekirdeğin kendisi nükleer dönüş nedeniyle açısal momentuma sahiptir.

Bir atomun çekirdeği de sıfır olmayan bir toplam dönüşe sahip olabilir. Genellikle, termodinamik dengede, çekirdeklerin dönüşleri rastgele yönlendirilir. Bununla birlikte, bazı elementler (ksenon-129 gibi) için, nükleer spinlerin önemli bir kısmını polarize ederek bir ko-yönelimli spin durumu – hiperpolarizasyon adı verilen bir durum – yaratmak mümkündür. Bu durum manyetik rezonans görüntülemede büyük pratik öneme sahiptir.

Enerji seviyeleri

Bir elektron bir atomda bağlı durumdayken, çekirdeğe olan uzaklığıyla ters orantılı bir potansiyel enerjisi vardır. Bu enerji genellikle elektron volt (eV) olarak ölçülür ve bir elektronu serbest bırakmak (atomdan koparmak) için aktarılması gereken enerjiye eşittir. Atomun kuantum mekaniksel modeline göre, bağlı bir elektron yalnızca izin verilen ayrık bir kümeyi işgal edebilir. enerji seviyeleri- Belli bir enerjiye sahip devletler. İzin verilen en düşük enerji durumu denir ana ve diğer herkes heyecanlı.

Bir elektronun bir enerji seviyesinden diğerine geçmesi için, ona enerji aktarılması veya ondan alınması gerekir. Bu, sırasıyla bir fotonun absorpsiyonu veya emisyonu ile olur ve bu fotonun enerjisi, elektronun ilk ve son seviyelerinin enerjileri arasındaki farkın mutlak değerine eşittir. Yayılan bir fotonun enerjisi, frekansıyla orantılıdır, bu nedenle farklı enerji seviyeleri arasındaki geçişler Çeşitli bölgeler elektromanyetik spektrum. Her element, çekirdeğin yüküne, elektron alt kabuklarının doldurulmasına, elektronların etkileşimine ve diğer faktörlere bağlı olan benzersiz bir emisyon spektrumuna sahiptir.

Doğrusal absorpsiyon spektrumu örneği

Sürekli spektrum radyasyonu maddeden geçtiğinde (gaz veya plazma gibi), bazı fotonlar atomlar veya iyonlar tarafından emilir ve enerji farkı soğurulan fotonun enerjisine eşit olan enerji durumları arasında elektronik geçişlere neden olur. Bu uyarılmış elektronlar daha sonra kendiliğinden daha düşük bir enerji seviyesine geçerek tekrar fotonlar yayarlar. Böylece, madde bir filtre gibi davranır ve orijinal sürekli spektrumu, içinde bir dizi koyu bant bulunan bir absorpsiyon spektrumuna dönüştürür. Orijinal radyasyonun yönlendirilmediği açılardan bakıldığında, atomlar tarafından yayılan bir emisyon spektrumuna sahip radyasyon fark edilebilir. Enerji, genlik ve genişliğin spektroskopik ölçümleri spektral çizgiler Radyasyon, yayılan maddenin türünü ve içindeki fiziksel koşulları belirlemenizi sağlar.

Spektral çizgilerin daha ayrıntılı bir analizi, bazılarının ince bir yapıya sahip olduğunu, yani birkaç yakın çizgiye ayrıldığını gösterdi. Dar anlamda, spektral çizgilerin "ince yapısı", genellikle spin ve spin arasındaki spin-yörünge etkileşimi nedeniyle meydana gelen bölünmeleri olarak adlandırılır. dönme hareketi elektron.

Elektronun ve çekirdeğin manyetik momentlerinin etkileşimi, kural olarak inceden daha az olan spektral çizgilerin aşırı ince bir şekilde bölünmesine yol açar.

Bir atomu harici bir manyetik alana yerleştirirseniz, spektral çizgilerin iki, üç veya daha fazla bileşene ayrıldığını da fark edebilirsiniz - bu fenomene Zeeman etkisi denir. Dış etkileşimden kaynaklanır. manyetik alan atomun manyetik momenti ile atomun momentinin ve manyetik alanın karşılıklı yönelimine bağlı olarak, belirli bir seviyedeki enerji artabilir veya azalabilir. Bir atomun bir bölünmüş halden diğerine geçişi sırasında, bir manyetik alan olmadan aynı geçiş sırasında bir fotonun frekansından farklı bir frekansta bir foton yayınlanır. Bir atom bir manyetik alana yerleştirildiğinde spektral çizgi üç çizgiye ayrılırsa, bu Zeeman etkisi olarak adlandırılır. normal(basit). Zayıf bir manyetik alanda çok daha sık gözlenir Anormal(karmaşık) Zeeman etkisi, 2, 4 veya daha fazla çizgiye bölündüğünde meydana gelir (elektronlarda spinin varlığından dolayı anormal etki oluşur). Manyetik alan arttıkça, bölme türü daha basit hale gelir ve anormal Zeeman etkisi normal hale gelir (Paschen-Back etkisi). Bir elektrik alanının varlığı, enerji seviyelerindeki bir değişikliğin neden olduğu spektral çizgilerde karşılaştırılabilir bir kaymaya da neden olabilir. Bu fenomen Stark etkisi olarak bilinir.

Elektron uyarılmış durumdaysa, belirli bir enerjiye sahip bir fotonla etkileşim, aynı enerjiye sahip ek bir fotonun uyarılmış emisyonuna neden olabilir - bunun için, geçişin mümkün olduğu daha düşük bir seviye olmalıdır ve enerji seviyeler arasındaki fark fotonun enerjisine eşit olmalıdır. saat uyarılmış emisyon bu iki foton aynı yönde hareket edecek ve aynı faza sahip olacaktır. Bu özellik, dar bir frekans aralığında tutarlı bir ışık demeti yayan lazerlerde kullanılır.

değerlik

Bir atomun dış elektron kabuğu tamamen doldurulmamışsa değerlik kabuğu ve bu kabuğun elektronlarına değerlik elektronları denir. Sayı değerlik elektronları Bir atomun diğer atomlara kimyasal bir bağ yoluyla nasıl bağlandığını tanımlar. Kimyasal bağlar oluşturarak, atomlar dış değerlik kabuklarını doldurma eğilimindedir.

Kimyasal elementlerin tekrar eden kimyasal özelliklerini göstermek için periyodik tablo şeklinde sıralanırlar. Aynı sayıda değerlik elektronuna sahip elementler, tabloda sütun olarak gösterilen bir grup oluşturur (yatay sıra boyunca hareket, değerlik kabuğunun elektronlarla doldurulmasına karşılık gelir). Tablonun en sağ sütunundaki elementler, tamamen elektronlarla dolu bir dış kabuğa sahiptir, bu nedenle son derece düşük kimyasal aktivite ile karakterize edilirler ve inert veya asil gazlar olarak adlandırılırlar.

dağılan çekicilik

Bir atomun önemli bir özelliği, onun dağılma çekiciliği eğilimidir. Dağılma kuvvetlerinin kökeni 1930'da F. London tarafından açıklanmıştır. Atomlar arası etkileşim, birbirine yakın iki atomdaki yük dalgalanmaları nedeniyle ortaya çıkar. Elektronlar hareket ettiğinden, her atomun sıfırdan farklı bir anlık dipol momenti vardır. İki atomdaki elektron yoğunluğu dalgalanmaları tutarsız olsaydı, atomlar arasında net bir çekim olmazdı. Bununla birlikte, bir atom üzerindeki anlık bir dipol, bitişik bir atomda zıt yönlü bir dipolü indükler. Bu dipoller, dağılma kuvveti veya Londra kuvveti olarak adlandırılan çekici bir kuvvetin ortaya çıkması nedeniyle birbirlerine çekilir. Böyle bir etkileşimin enerjisi, α atomunun elektronik polarize edilebilirliğinin karesiyle doğru orantılı ve r6 ile ters orantılıdır, burada r iki atom arasındaki mesafedir.

Ayrıca bakınız

Notlar

Edebiyat

• Bethe G., Salpeter E. Bir ve iki elektronlu atomların kuantum mekaniği. - E.: Fizmatgiz, 1960. - 562 s.
• Bader R. Moleküllerdeki atomlar. Kuantum teorisi. M.: Mir, 2001. - 532 s.
• Veselov M.G., Labzovsky L.N. Atom Teorisi: Elektron Kabuklarının Yapısı. - E.: Nauka, 1986. - 328 s.
• Sommerfeld A. Atomun yapısı ve spektrumları. Cilt 1 - M.: GITTL, 1956.
• Sommerfeld A. Atomun yapısı ve spektrumları. Cilt 2 - M.: GITTL, 1956.
• Shpolsky E.V. Atom fiziği. Cilt 2. Kuantum mekaniğinin temelleri ve atomun elektron kabuğunun yapısı 4. baskı. - M.: Nauka, 1974.

• Michael F.L'Annunziata. Radyoaktivite Analizi El Kitabı. - 2003. - ISBN 0-12-436603-1
• H.F. Beyer, V.P. Shevelko. Yüksek Yüklü İyonların Fiziğine Giriş. - CRC Press, 2003. - ISBN 0-75-030481-2
• Gregory R. Choppin, Jan-Olov Liljenzin, Jan Rydberg. Radyokimya ve Nükleer Kimya. - Elsevier, 2001. - ISBN 0-75-067463-6
• J. Dalton. Yeni Bir Kimyasal Felsefe Sistemi, Bölüm 1. - Londra ve Manchester: S. Russell, 1808.
• Wolfgang Demtroder'ın fotoğrafı. Atomlar, Moleküller ve Fotonlar: Atomik-Moleküler ve Kuantum Fiziğine Giriş. - 1. baskı. - Springer, 2002. - ISBN 3-540-20631-0
• Richard Feynman. Altı Kolay Parça. - Penguen Grubu, 1995. - ISBN 978-0-140-27666-4
• Grant R. Fowles. Modern Optiğe Giriş. - Courier Dover Yayınları, 1989. - ISBN 0-48-665957-7
• Mrinalkanti Gangopadhyaya. Hint Atomizmi: Tarih ve Kaynaklar. - Atlantic Highlands, New Jersey: Humanities Press, 1981. - ISBN 0-391-02177-X
• David L. Goodstein. Maddenin halleri. - Courier Dover Yayınları, 2002. - ISBN 0-48-649506-X
• Edward Robert Harrison. Evrenin Maskeleri: Kozmosun Doğası Üzerine Değişen Fikirler. - Cambridge University Press, 2003. - ISBN 0-52-177351-2
• Tatjana Jevremoviç. Mühendislikte Nükleer İlkeler. - Springer, 2005. - ISBN 0-38-723284-2
• James Lequeux. Yıldızlararası Ortam. - Springer, 2005. - ISBN 3-540-21326-0
• Z.-P. Liang, E. M. Haacke. Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ansiklopedisi: Manyetik Rezonans Görüntüleme / J. G. Webster. - John Wiley & Sons, 1999. - Cilt 2. - S. 412-26. - ISBN 0-47-113946-7
• Malcolm H. MacGregor. Gizemli Elektron. - Oxford University Press, 1992. - ISBN 0-19-521833-7
• Oliver Manuel. Güneş Sistemindeki Elementlerin Kökeni: 1957 Sonrası Gözlemlerin Etkileri. - Springer, 2001. - ISBN 0-30-646562-0
• Robert M Mazo. Brownian Hareketi: Dalgalanmalar, Dinamikler ve Uygulamalar. - Oxford University Press, 2002. - ISBN 0-19-851567-7
• Ian Mills, Tomislav Cvitaš, Klaus Homann, Nikola Kallay, Kozo Kuchitsu. Fiziksel Kimyada Miktarlar, Birimler ve Semboller. - 2. baskı. - Oxford: Uluslararası Saf ve Uygulamalı Kimya Birliği, Fizyokimyasal Semboller Terminolojisi ve Birimleri Komisyonu, Blackwell Scientific Publications, 1993. - ISBN 0-632-03583-8
• Richard Myers. Kimyanın Temelleri. - Greenwood Press, 2003. - ISBN 0-31-331664-3
• Michael J. Padilla, Ioannis Miaoulis, Martha Cyr. Prentice Hall Bilim Gezgini: Kimyasal Yapı Taşları. - Upper Saddle River, New Jersey ABD: Prentice-Hall, 2002. - ISBN 0-13-054091-9
• Linus Pauling. Kimyasal Bağın Doğası. - Cornell University Press, 1960. - ISBN 0-80-140333-2
• Jeremy I. Pfeffer, Shlomo Nir. Modern Fizik: Bir Giriş Metni. - Imperial College Press, 2000. - ISBN 1-860-94250-4
• Leonid İvanoviç Ponomarev. Kuantum Zar. - CRC Press, 1993. - ISBN 0-75-030251-8
• J. Kenneth Shultis, Richard E. Faw. Nükleer Bilim ve Mühendisliğin Temelleri. - CRC Press, 2002. - ISBN 0-82-470834-2
• Robert Siegfried. Elementlerden Atomlara: Kimyasal Bileşimin Tarihi. - DIANE, 2002. - ISBN 0-87-169924-9
• Alan D. Sills. Yer Bilimi Kolay Yolu. - Barron'un Eğitim Serisi, 2003. - ISBN 0-76-412146-4
• Boris M. Smirnov. Atomların ve İyonların Fiziği. - Springer, 2003. - ISBN 0-38-795550-X
• Dick Teresi. Kayıp Keşifler: Modern Bilimin Kadim Kökleri. - Simon & Schuster, 2003. - S. 213-214. - ISBN 0-74-324379-X
• Graham Woan. Cambridge Fizik El Kitabı. - Cambridge University Press, 2000. - ISBN 0-52-157507-9
• Charles Adolphe Wurtz. Atom Teorisi. - New York: D. Appleton ve şirketi, 1881.
• Marco Zaider, Harald H. Rossi. Doktorlar ve Halk Sağlığı Çalışanları için Radyasyon Bilimi. - Springer, 2001. - ISBN 0-30-646403-9
• Steven S. Zumdahl. Giriş Kimyası: Bir Vakıf. - 5. baskı. - Houghton Mifflin, 2002. - ISBN 0-618-34342-3

Bağlantılar