Тема
КВАНТОВО-МЕХАНІЧНА ТЕОРІЯ БУДОВИ РЕЧОВИНИ
Вступ
Квантово-механічна теорія виникла на початку ХХ ст., коли було встановлено, що атом подільний, і за елементарні частинки було прийнято електрон і ядро. Зараз вважається, що межею поділу речовини є елементарні частки: електрони, протони, нейрони і інші.
Атомами називаються найбільш прості електронейтральні системи, які складаються з елементарних частинок. Завдяки сучасним дослідженням відкрито понад 200 різних елементарних частинок. Атом хімічного елементу є носієм його хімічних властивостей. Він складається з ядра, яке включає протони і нейтрони, і електронів, що розподіляються навколо ядра. Атоми бувають стійкими і радіоактивними, які з часом перетворюються в інші атоми в результаті змін, що проходять у ядрі. Число електронів в атомі дорівнює заряду ядра. При видаленні з атома одного або декількох електронів утворюється позитивно заряджений іон, а при приєднанні до атома електрону утворюється негативно заряджений іон. Хімічний елемент – це сукупність атомів з одинаковим зарядом ядра. Порядковий номер елементу в Періодичниій системі дорівнює заряду ядра атома елементу.
Розміри та маси атомів
Число Авогадро NA показує число молекул в 1 моль будь-якої індивідуальної речовини і не залежить від природи речовини і її агрегатного стану. NA = 6,02296 · 1023 молекул в 1 моль речовини:
NA = = 6,02296 · 1023 часток
Якщо два атоми, що утворюють молекулу, одинакові (наприклад, Н2, Сl), то половину міжатомної віддалі, на якій вони знаходяться в молекулі, приймають за радіус атома. Для наближеної оцінки радіуса атома можна скористатись питомою вагою простих речовин. Нехай, наприклад, потрібно визначити радіус атома міді. Металева мідь має густину рівну 8,9 г/см3, атомна маса міді рівна 63,5 г/моль. Тоді можна визначити число атомів міді в 1 см3:
NCu = · 6,022 · 1023 = 0,85 · 1023
Об’єм, що припадає на один атом міді, рівний оберненому значенню цієї величини:
= ≈10–23
Приймаючи, що цей об’єм відповідає кулі радіусом r, знаходимо:
pr3 = 10–23;
r3 = = 0,239 · 1023; 1,3 · 10–8 см
В дійсності радіус атома міді визначений точними методами (рентгеноструктурний аналіз) рівний 1,28 · 10–8 см. Це свідчить про те, що розміри атомів мають порядок ~10–8 см (1Å). В теперішній час в атомній фізиці користуються нанометром (1 нм = 10–9 м = 10Å).
Якщо атом, взаємодіючи з іншими атомами, втрачає або приєднує електрони, то його радіус відповідно може зменшуватись або зростати.
Для розрахунку середньої маси атомів або молекул в грамах необхідно масу 1 моля атомів даного елемента, або молярну масу речовини поділити на число Авогадро. Наприклад, для визначення маси молекули азоту (N2) маємо: 28,0134 : 6,02 · 1023 = 4,653 · 10–23 г; маса молекули (атома) гелію (Не): 4,0023 : 6,02 · 1023 = 4,649 · 10–24 г; маса атома хлору (Сl): 35,453 : 6,02 · 1023 = 5,889 · 10–23 г.
Молярну масу газоподібної речовини можна визначити за відносною густиною газу (D) – безрозмірна величина, яка показує, у скільки разів густина газу більша або менша густини стандартного газу при тих же умовах і в тому ж об’ємі. Молярна маса газу рівна його густині по відношенню до іншого газу помноженому на молярну масу другого (стандартного) газу. ............
