/ / La structure de l'atome. Modèle mécanique quantique de l'atome

La structure de l'atome. Modèle mécanique quantique de l'atome

L'article ci-dessous parle de l'atomeet sa structure: comment elle a été découverte, comment la théorie a été développée dans leur esprit et au cours des expériences, des penseurs et des scientifiques. Le modèle quantique-mécanique de l'atome, le plus moderne aujourd'hui, décrit le mieux son comportement et les particules qui composent la composition. Lisez à propos d'elle et de ses fonctionnalités ci-dessous.

Concept d'atome

modèle mécanique quantique de l'atome

Pièce minimale chimiquement indivisibleUn élément chimique avec un ensemble de propriétés caractéristiques est un atome. Il comprend des électrons et un noyau qui, à son tour, contient des protons chargés positivement et des neutrons non chargés. S'il contient le même nombre de protons et d'électrons, alors l'atome lui-même sera électriquement neutre. Sinon, il a une charge: positive ou négative. Ensuite, l'atome est appelé un ion. Ainsi, leur classification est effectuée: un élément chimique est déterminé par le nombre de protons, et son isotope par les neutrons. Se liant les uns aux autres sur la base de liaisons interatomiques, les atomes forment des molécules.

Un peu d'histoire

modèles de structure atomique

Pour la première fois, les anciens Indiens etphilosophes de la Grèce antique. Et dans la période des XVIIe et XVIIIe siècles, les chimistes ont confirmé l'idée, prouvant expérimentalement que certaines substances ne peuvent pas être divisées en leurs éléments constitutifs par des expériences chimiques. Cependant, de la fin du XIXe au début du XXe siècle, les physiciens ont découvert des particules subatomiques, montrant clairement que l'atome n'est pas indivisible. En 1860, les chimistes ont formulé les concepts d'atome et de molécule, où l'atome est devenu la plus petite particule de l'élément, qui faisait partie à la fois de substances simples et complexes.

Modèles de structure d'atomes

  1. Des morceaux de matière.Démocrite croyait que les propriétés des substances peuvent être déterminées par la masse, la forme et d'autres paramètres qui caractérisent les atomes. Par exemple, le feu a des atomes tranchants, grâce auxquels il a la capacité de brûler; les solides contiennent des particules rugueuses, grâce auxquelles ils adhèrent très étroitement les uns aux autres; ils sont lisses dans l'eau, il peut donc couler. Selon Démocrite, même l'âme humaine est constituée d'atomes.
  2. Modèles Thomson. Le scientifique a considéré l'atome comme un corps chargé positivement, à l'intérieur duquel se trouvent des électrons. Rutherford a nié ces modèles en menant sa célèbre expérience.
  3. Les premiers modèles planétaires de Nagaoka.Au début du XXe siècle, Hantaro Nagaoka a proposé des modèles de noyaux atomiques similaires à la planète Saturne. En eux, autour du petit noyau, chargé positivement, les électrons unis dans les anneaux tournaient. Ces versions, comme les précédentes, se sont avérées erronées.
  4. Modèles planétaires de Bohr-Rutherford.Après avoir mené plusieurs expériences, Ernest Rutherford a suggéré que l'atome est similaire au système planétaire. Dans celui-ci, les électrons se déplacent sur des orbites autour du noyau, qui est chargé positivement et situé au centre. Mais l'électrodynamique classique contredit cela, car, à travers elle, l'électron, en mouvement, émet des ondes électromagnétiques et perd donc de l'énergie. Bohr a introduit des postulats spéciaux, selon lesquels les électrons ne rayonnaient pas d'énergie, tout en étant dans certains états spécifiques. Il s'est avéré que la mécanique classique n'était pas en mesure de décrire ces modèles de la structure de l'atome. Cela a conduit par la suite à l'apparition de la mécanique quantique, qui permet d'expliquer à la fois ce phénomène et bien d'autres.

Modèle mécanique quantique de l'atome

modèle mécanique quantique de la structure atomique

Ce modèle est un développement du précédent.Le modèle de mécanique quantique d'un atome suggère qu'il n'y a pas de neutrons de charge et de protons chargés positivement dans le noyau d'un atome. Autour d'elle se trouvent des électrons chargés négativement. Mais en mécanique quantique, les électrons ne se déplacent pas le long de trajectoires définies prédéterminées. Ainsi, en 1927, W. Heisenberg a exprimé le principe d'incertitude, qui rend impossible de déterminer avec précision la coordonnée d'une particule et sa vitesse ou son élan.

Les propriétés chimiques des électrons sont déterminées par leurcoquille. Dans le tableau périodique, les atomes sont disposés en fonction des charges électriques des noyaux (nous parlons du nombre de protons), tandis que les neutrons n'affectent pas les propriétés chimiques. Le modèle quantique-mécanique de l'atome a prouvé que sa masse se trouve dans le noyau, tandis que la fraction d'électrons reste insignifiante. Il est mesuré en unités atomiques de masse, ce qui équivaut à 1/12 de la masse de l'atome d'isotope de carbone de C12.

Fonction d'onde et orbitale

modèle mécanique quantique d'un atome d'hydrogène

Selon le principe B.Heisentberg, on ne peut pas dire avec une certitude absolue qu'un électron qui a une certaine vitesse se trouve à un point particulier de l'espace. Afin de décrire les propriétés des électrons, utilisez la fonction d'onde psi.

La probabilité de détecter une particule dans un particulierle temps est directement proportionnel au carré de son module, qui est calculé pour un temps spécifique. Le psi au carré est appelé densité de probabilité, qui caractérise les électrons autour du noyau sous la forme d'un nuage d'électrons. Plus il est grand, plus il est probable que l'électron dans un certain espace de l'atome soit plus élevé.

Pour une meilleure compréhension, vous pouvez imaginerphotos superposées les unes sur les autres, où la position de l'électron est fixée à différents moments. À l'endroit où il y aura plus de points et le nuage deviendra le plus dense et la plus forte probabilité de trouver un électron.

Il est calculé, par exemple, que le modèle de mécanique quantique de l'atome d'hydrogène inclut la densité la plus élevée d'un nuage d'électrons situé à une distance de 0,053 nanomètres du noyau.

L'orbite de la mécanique classique remplacéenuage d'électrons quantiques. La fonction d'onde de l'électron psi est appelée orbitale, qui est caractérisée par la forme et l'énergie du nuage d'électrons dans l'espace. Appliqué à un atome, nous entendons l'espace autour du noyau dans lequel la présence d'un électron est la plus probable.

L'impossible est possible?

modèles de noyaux atomiques

Comme toute la théorie, le modèle mécanique quantiquela structure atomique a véritablement révolutionné le monde scientifique et parmi les habitants. En effet, à ce jour, il est difficile d'imaginer qu'une même particule à un seul et même moment puisse être simultanément non pas en un, mais en des endroits différents! Pour protéger les structures établies, il est dit que des événements se produisent dans le micromonde qui sont impensables et ne le sont pas dans le macrocosme. Mais est-ce vraiment le cas? Ou les gens ont-ils simplement peur d'admettre même la possibilité qu '«une goutte est comme un océan et un océan est une goutte»?

J'ai aimé:
0
Messages populaires
Développement spirituel
Nourriture
yup