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原子の構造。原子の量子力学的モデル

以下の記事はアトムについて語っていますそしてその構造:それがどのように発見されたか、理論が彼らの心の中で、そして実験中にどのように開発されたか、思想家と科学者。今日最も近代的な原子の量子力学的モデルは、その挙動と組成を構成する粒子を最も完全に説明しています。以下の彼女と彼女の特徴について読んでください。

Atomコンセプト

原子の量子力学モデル

化学的に不可分の最小部分一連の特性を持つ化学要素は原子です。これには、電子と原子核が含まれ、原子核には正に帯電した陽子と非電荷の中性子が含まれます。同じ数の陽子と電子が含まれている場合、原子自体は電気的に中性になります。それ以外の場合、彼は正または負の電荷を持っています。次に、その原子はイオンと呼​​ばれます。したがって、それらの分類が実行されます。化学元素は陽子の数によって決定され、その同位体は中性子によって決定されます。原子間結合に基づいて互いに結合すると、原子が分子を形成します。

歴史のビット

原子構造モデル

初めて、古代インド人と古代ギリシャの哲学者。また、17世紀から18世紀にかけて、化学者たちはこのアイデアを確認し、化学実験によって一部の物質を構成要素に分割できないことを実験的に証明しました。しかし、19世紀後半から20世紀初頭にかけて、物理学者は素粒子を発見し、原子が不可分ではないことを明らかにしました。 1860年、化学者は原子と分子の概念を定式化しました。原子とは、原子が元素の最小粒子になり、単純な物質と複雑な物質の両方の一部でした。

原子構造モデル

  1. 問題の断片。デモクリトスは、物質の特性は、原子を特徴付ける質量、形状、およびその他のパラメータによって決定できると信じていました。たとえば、火には鋭い原子があり、そのため燃焼する能力があります。固形物は粗い粒子を含んでいるため、それらは互いに非常にしっかりと付着しています。彼らは水で滑らかなので、それは流れることができます。 Democritusによると、人間の魂でさえ原子で構成されています。
  2. Thomsonモデル。科学者はその原子を正に帯電した物体と見なし、その内部には電子があります。ラザフォードは彼の有名な経験を行うことによってこれらのモデルを否定しました。
  3. 長岡の初期の惑星モデル。20世紀初頭、長岡半太郎は土星に似た原子核モデルを提案しました。正に帯電した小さな核の周りのそれらでは、電子はリング状に回転しました。これらのバージョンは、以前のバージョンと同様に、誤りであることが判明しました。
  4. ボーア・ラザフォードの惑星モデル。いくつかの実験を行った後、アーネストラザフォードは、原子は惑星系に類似していることを示唆しました。その中で、電子は、正に帯電し、中心に位置する核の周りの軌道を移動します。しかし、古典的な電気力学はこれと矛盾しました。それを介して、動いている電子は電磁波を放出し、したがってエネルギーを失うからです。ボーアは特別な仮定を導入しました。それによれば、電子は特定の状態にある間はエネルギーを放射しませんでした。古典力学は原子の構造のこれらのモデルを記述することができないことがわかりました。その後、量子力学が出現し、この現象と他の多くの現象の両方を説明することが可能になりました。

原子の量子力学的モデル

原子構造の量子力学的モデル

このモデルは、以前のモデルを発展させたものです。原子の量子力学モデルは、原子核に中性子および正に帯電した陽子がないことを示唆しています。その周りは負に帯電した電子です。しかし、量子力学では、電子は所定の定義された経路に沿って移動しないため、1927年にW.ハイゼンベルクは不確定性原理を表明し、粒子の座標とその速度または運動量を正確に決定することができなくなりました。

電子の化学的性質はそれらによって決定されますシェル。周期表では、原子は原子核の電荷(ここでは陽子の数について話している)に従って配置されていますが、中性子は化学的性質に影響を与えません。原子の量子力学モデルは、そのバルクが核内にあることを証明しましたが、電子の割合はわずかなままです。これは、C12の炭素同位体原子の質量の1/12に等しい質量の原子単位で測定されます。

波動関数と軌道

水素原子の量子力学モデル

原則Bによるとハイゼンベルク、ある速度を持つ電子が空間の特定の場所にあるという絶対的な確信を持って話すことはできません。電子の特性を説明するには、psi波動関数を使用します。

特定の粒子を検出する確率時間は、特定の時間に対して計算されるモジュールの二乗に正比例します。 Psiの2乗は確率密度と呼ばれ、核の周りの電子を電子雲の形で特徴付けます。大きいほど、原子の特定の空間の電子が高くなる可能性が高くなります。

よりよく理解するために、あなたは想像することができます写真を重ね合わせて、電子の位置を異なる時点で固定します。より多くの点があり、雲が最も密になり、電子を見つける確率が最も高くなる場所で。

たとえば、水素原子の量子力学モデルには、核から0.053ナノメートルの距離にある電子雲の最高密度が含まれていると計算されます。

古典力学の軌道が置き換えられました量子電子雲。 psi電子の波動関数は軌道と呼ばれ、空間内の電子雲の形状とエネルギーによって特徴付けられます。原子に適用される場合は、電子が存在する可能性が最も高い核の周りの空間を意味します。

不可能は可能ですか?

原子核モデル

理論全体のように、量子力学モデル原子構造は、科学の世界と住民の間で本当に革命を起こしました。実際、今日まで、1つの同じ瞬間の1つの同じ粒子が1つではなく、別の場所に同時に存在することを想像することは困難です。確立された構造を保護するために、マイクロコスムでは考えられないような、ミクロ世界では起こり得ない出来事が起こると言われています。しかし、本当にそうでしょうか?それとも、「水滴は海のようであり、海は水滴である」という可能性を認めるのを恐れているだけなのでしょうか。

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