Лекция (43) (Сборник презентаций лекций)

Электронное строениеатомовиПериодическая системаэлементовАтомы есть!атомы на подложкеИоннаяМикроскопиярешетка графитСканирующаяЗондоваяМикроскопияПросвечивающаяЭлектроннаяМикроскопияCложности строения атомов•••••••••••Электролитическая диссоциацияЭлектролизФотоэффект (Столетов)Естественная радиоактивность (Беккерель, 1896 г.) – урановая смолянаяруда:засвечиваниефотопленки,ионизациягазов,свечениефлуоресцирующих веществ ZnS (RaSO4)Супруги Кюри – Ra, PoПрирода α-, β-, γ-лучей (Резерфорд, 1899-1903 гг.)Обнаружение атомных ядер (Резерфорд, Гейгер, 1909-1911 гг.)Заряд электрона (Малликен, 1909-1914 гг.)Дискретность энергии электрона (Франк, Герц, 1912 г.)Заряд ядра равен атомному номеру (Мозли, 1913 г.)Открытие протона (Резерфорд, 1920 г.) и нейтрона (Чедвик, 1932 г.)Ядерные реакцииРадиоактивные ряды••Квантовая механика – это система понятий, предназначенная для описания свойствмикромираОсновные положения: энергия распространяется и передается не непрерывно, апорциями – квантами E= h·ν, h= 6.63 ·10–34Дж·с(кг·м2/с) – постоянная Планка,движение микрочастиц имеет волновой характер λ= h/(m·v), частица материиявляется волной, квантовая механика определяет вероятность нахождениямикрочастицы в точке пространства.Побочное (орбитальное)квантовое число l (формаАО), l = 0, 1, 2, 3…n-1Спиновое квантовое число s - направление (“проекция”)собственного магнитного момента + ½ и - ½Принцип Паули (в атоме не существует двух электронов,состояние которых описывается одинаковым набором всех (4)квантовых чисел) → N = 2n2 (емкость оболочки), «спаривание»электронов на одной орбиталиПравило Хунда (в пределах одного подуровня электроныраспределяются так, чтобы суммарный спин был максимален) →суммарный спин электронов на одинаковых АО стремится к max,«энергия спаривания» электроновПринцип наименьшей энергии: правило Клечковского (энергияувеличивается в порядке возрастания суммы n+l) → стремлениек min (n + l), а при фиксированной (n + l) – к min nЭнергия орбиталейАлександр Эмиль Бегуйе деШанкуртуаДмитрий Иванович Менделеев (1834 - 1907)Лотар Юлиус МейерДжон Александр РейнаНьюлендсАлхимики – 4 «элемента»XVIII столетие – азот,водород, кислород, хлор,кобальт, платина, никель,марганец,вольфрам,молибден, уран, титан,хром.Платиноиды...РЗЭ...Инертные газы…Систематизация...

не только классификация, но и поиск фундаментального закона!• триады Дёберейнера (1829): Br-Cl / I, Ca-Sr-Ba, S – Se – Te• Первый химический конгресс (1860 г., Карлсруэ)• спираль де Шанкуртуа (1862)• октавы Ньюлендса (1864 - 1865)• таблица Одлинга и Л. Мейера (1970)• Таблица Менделеева (1869)• Коротко- и длиннопериодные варианты (всего ~ 700)IUPAC version (18 «колонок»)USA: I A – VII A, I B – VII B, VIII – З и ОРоссия: I – VIII группыСпираль де ШанкуртуаРасположение в порядкевозрастанияатомныхвесов (масс): похожиеэлементы попадают ввертикальные столбцыЗакон октав НьюлендсаРасположение в порядке возрастания атомных весов(масс): каждый восьмой элемент обладает похожимисвойствами (настаивал на том, что длиннее «период» недолжен быть)Классификация элементов поОдлингуРасположение в порядке возрастания атомных весов (масс) +валентность (1864 г.)Периодическая таблица поЛотару МейеруРасположение в порядке возрастания атомных ОБЪЕМОВ(удельное физическое свойство!): период МОЖЕТ изменяться(«триады»Дёберейнераи«октавы»Ньюлендсаприсутствуют)Первоначальная периодическаятаблица Д.

И. МенделееваРасположениевпорядкевозрастания атомных весов (масс),но:-изменилатомныевесарядаэлементов (U – 240, «последний»элемент)-сформулировал понятия о группах,малых и больших периодах (оценилих «емкость»),-назвал систему «естественной»,-предсказал существование новыхэлементов(экабор–Sc,экаалюминий – Ga, экасилиций - Ge)1 марта 1869 г.Н.Бор(1921):квантоваятеориястроения атомов исхема формированияихэлектронныхконфигураций по мерероста заряда ядра.Формулировки«Свойства простых тел, а также формы и свойствасоединений элементов находятся в периодическойзависимости от атомных весов (?) элементов»«Свойства простых тел, а также формы и свойствасоединений элементов находятся в периодическойзависимости от заряда ядра (!) атомов элементов»Естественный ряд химических элементов 1Н, 2Не,образуетсистемус3Li……108Hs,109Mtпериодическимизменениемэлектроннойконфигурации и свойств химических элементов, атакже образуемых ими простых и сложных веществ.Зависимость орбитальных радиусоватомов от атомного номера элементаПотенциалы ионизацииШкала электроотрицательностейпо ПолингуСтруктура ПСЭ (IUPAC)• Молекулярные, слоистые или цепочечные структуры смалыми к.ч.• Плохо проводят электрический ток• Обладают малой эластичностью и большой хрупкостью• Имеют высокие значения электроотрицательности, большепотенциалы ионизации• Легко образуют анионы, реагируя с металлами• Не выделяют водород из кислот• Образуют ковалентные оксиды, обычно с кислотнымисвойствами• Образуют молекулярные фториды• Образуютмолекулярныегидриды,обладающиевосстановительными свойствамиДиаграмма известныхк настоящему времениизотопов ядер.

По осиабсциссотложеносодержание в ядрепротонов, а по осиординат – нейтронов.Обычночислонейтронов равно илинесколько больше, чемчисло протонов в ядре,т. е. N ≥ Z. Указаныобласти значений N иZ, при которых ядраиспускают β--, β+- илиα-частицы.1- устойчивые ядра,2 – естественные изотопы,3 – искусственные изотопы,4 – неизвестные изотопы..