Toate substanțele constau din particule mici - atomi. Atomii sunt combinați în molecule, cele mai mari dintre acestea având o structură complexă, compusă din mii de atomi.
Chiar și grecii antice știau că totul era compus din particule. În jurul anului 420 î.Hr. e. filozoful Democrit susține ipoteza că materia constă în particule mici, indivizibile. În greacă atomul înseamnă "indivizibil", deci aceste particule sunt numite atomi.
Ceilalți filosofi au avut o viziune diferită, iar în secolul al IV-lea î.Hr. e. Aristotel a vorbit în sprijinul ideii că materia constă în diferite combinații ale așa-numitelor patru elemente - pământ, aer, foc și apă. Această idee a devenit larg răspândită și a constituit baza alchimiei, forma primitivă a chimiei care a predominat în știință până în secolul al XVII-lea.
Una dintre principalele sarcini ale alchimiei a fost crearea unui "elixir al vieții" - un medicament care ar permite unei persoane să trăiască pentru totdeauna. Celălalt ar fi să creeze bogăție transformând metalele obișnuite în aur. Mulți alchimiști au susținut că au rezolvat aceste probleme, dar nici unul dintre aceștia nu a avut succes real.
Coup în știință
Unii cercetători continuă să dețină că materia este formata din atomi, dar numai la începutul secolului al XIX-lea au fost obținute dovezi experimentale în sprijinul acestei teorii. Chimistul și scriitorul englez John Dalton au efectuat experimente cu gaze și au studiat modalitățile de conectare a acestora. Astfel, el a descoperit ca oxigenul si hidrogenul, care formeaza apa, se combina mereu in aceleasi proportii pe masura. Alți oameni de știință au întâlnit și date similare, dar Dalton a realizat pentru prima dată semnificația lor. El a concluzionat că materia constă din atomi și că toți atomii de materie simplă au aceeași masă. Când se combină compuși ai substanțelor simple, cantitățile de atomi care sunt unite se află într-o anumită proporție nemodificată. Atomismul lui Dalton a explicat de ce substanțele se combină într-o proporție invariabilă de masă și au constituit, de asemenea, baza pentru un studiu detaliat al materiei. Substanțele sunt compuse din atomi și din ce constau atomii? Primele indicii la acest mister a apărut la sfârșitul secolului al XIX-lea, când cercetătorii au studiat trecerea energiei electrice prin tuburi care conțin cifre de aer rarefiat. Uneori, pereții tubului emite lumină verde când se aplică tensiune ridicată la două plăci metalice - electrozi. Stralucirea a aparut atunci cand razele invizibile au lovit electrodul negativ, sau catodul, pe peretii tubului.
În anii 1890, fizicianul englez J. Thomson a demonstrat că aceste raze catodice (după cum au fost numite atunci) nu sunt altceva decât fluxuri de particule încărcate negativ. Se presupune că aceste particule provin de la atomi, deși aranjamentul lor în atomi a rămas neclar. Thomson a sugerat că atomul ar putea arăta ca un budincă de Crăciun, în care o sferă mare, dar ușor încărcată, pozitiv, este împrăștiată cu numeroase particule încărcate negativ (electroni). Cu toate acestea, diverse experimente privind studiul structurii unui atom au dovedit că aceasta este cu siguranță o teorie eronată.
În 1911, Ernest Rutherford, un fizician britanic, născut în Noua Zeelandă lucrează împreună cu Thomson, a sugerat că structura atomului într-adevăr al explica comportamentul în timpul experimentelor. Rutherford a presupus că atomul central (sau miez) are o sarcină pozitivă și o masă relativ mare și sunt rotite electroni foarte ușoare și încărcate negativ în jurul nucleului.
Cu toate acestea, Rutherford nu și-a dat seama că, în nucleul atomului, de obicei sunt încărcate pozitiv și particule neutre. Existența particulelor încărcate pozitiv a fost recunoscută în 1920 și au fost numite protoni. În 1932, fizicianul englez James Chadwick a descoperit particule neîncărcate și le-a numit neutroni. Ca rezultat, imaginea structurii atomului a fost finalizată și de atunci a constituit baza înțelegerii noastre asupra materiei.
Orice substanță în care toți atomii au același număr de protoni se numește un element. Numărul de protoni din fiecare atom este numărul atomic al elementului. Există 92 de elemente naturale, atomii lor au de la 1 la 92 de protoni. În plus, alte elemente cu un număr și mai mare de protoni din atom pot fi obținute cu un dispozitiv numit accelerator de particule elementare. Elementele naturale includ fier, mercur și hidrogen.
Curățătorie chimică profesională de canapele la Moscova
În multe substanțe, atomii sunt combinați în grupuri numite molecule. Astfel, gazul hidrogen constă din molecule, fiecare dintre ele conținând doi atomi de hidrogen. Adesea, însă, moleculele de materie constau din atomi de mai mult de un element. Astfel de substanțe se numesc compuși. De exemplu, apa este un compus în care fiecare moleculă constă din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen. Multe molecule au un număr mult mai mare de atomi. Unele molecule de proteine sunt compuși complexi de câteva mii de atomi. Unele elemente naturale se găsesc numai în compuși. Deci, sodiul este un metal, atât de ușor combinat cu alte substanțe încât nu poate fi detectat în formă pură. Este bine cunoscut în combinație cu clorul sub formă de clorură de sodiu - sare de masă.
Atomii din molecule sunt legați în moduri diferite, în timp ce aceștia împart sau schimbă electroni. Două tipuri simple de legături chimice sunt covalente și ionice.
O legătura covalentă apare atunci când atomii au electroni obișnuiți. Astfel, molecula de hidrogen gazos constă din doi atomi de hidrogen legați printr-o legătură covalentă. Electronul unic al fiecărui atom de hidrogen se rotește în jurul nucleelor ambelor atomi, legându-le împreună.
În cazul unei legături ionice, un atom transferă electroni către un alt atom. Ca rezultat, apare o forță electrică care leagă atomii împreună. Ca regulă, numărul de protoni încărcați pozitiv și electronii încărcați negativ într-un atom este același. Taxele lor pozitive și negative contrabalansează reciproc și, prin urmare, atomul nu are nicio sarcină comună. Cu toate acestea, un exces de sarcină pozitivă este creat în atomul care dă pe electroni, iar electronii care primesc atomul dobândește o sarcină negativă comună. Astfel de atomi încărcați sunt numiți ioni. Ioni de încărcături opuse sunt atrase unul de celălalt și această atracție electrică leagă atomii împreună la legarea ionică. De exemplu, o moleculă de sare comună este formată prin legarea ionică, atunci când un atom de sodiu transferă un electron la un atom de clor.
Toți atomii aceleiași substanțe au același număr de protoni, dar un număr diferit de neutroni. Deci, în carbon, nucleul majorității atomilor conține șase neutroni, dar în aproximativ o sută dintre ei există șapte neutroni. Aceste tipuri diferite de atomi ai aceluiași element se numesc izotopi. Toate izotopii acestui element au aceleași proprietăți chimice - toate combină cu alte substanțe și formează aceiași compuși chimici. Dar proprietățile fizice individuale ale izotopilor sunt diferite - de exemplu, ele au puncte diferite de congelare sau fierbere.
Vorbind despre izotopul specific al unui element, oamenii de stiinta îl numesc un numar de masă. De exemplu, carbon-12 este un izotop normal de carbon natural. Atomul său conține șase protoni și șase neutroni. Un izotop natural mai rar, în nucleul fiecărui atom din care există un neutron suplimentar, se numește carbon-13.
Protonul și neutronul au aproape aceeași masă, care este de peste 1800 de ori mai mare decât masa electronului. Prin urmare, atunci când vine vorba de masa unui atom, de regulă, nu va fi o greșeală să se refere la numărul său de masă.
Greutatea atomică a unui element sau masa atomică relativă a acestuia este de obicei masa medie a unui amestec de izotopi care apare în natură. Greutatea moleculară a unei substanțe sau greutatea sa moleculară relativă este suma greutăților atomice ale tuturor atomilor dintr-o moleculă a unei substanțe date.
De atunci, oamenii de știință care au experimentat cu acceleratori au descoperit sute de alte specii de particule în atomi. Dar, din fericire, un model simplu al unui atom este suficient pentru a explica majoritatea proprietăților materiei.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: