Атомное строение тел. Различные состояния вещества.

ЛЕКЦИЯ 6.

1.От атома к новым материалам, либо кое-что о современной химии. Понятие о концептуальных системахв развитии химии. Синтез веществ с данными качествами. Новые подходы в синтезе неорганических материалов.

2. Хим характеристики атома. Виды хим связи. Атомное строение тел. Разные состояния вещества (газ,жидкость,жесткое тело,плазма).

1.От атома к новым материалам Атомное строение тел. Различные состояния вещества., либо кое-что о современной химии. Понятие о концептуальных системахв развитии химии. Синтез веществ с данными качествами. Новые подходы в синтезе неорганических материалов.

Следуя подходу о концептуальных системах в развитии химии можно выделить четыре шага:

I. Учение о составе.

II. Структурная химия.

III. Учение о хим процессе Атомное строение тел. Различные состояния вещества..

IV. Эволюционная химия.

1-ая концептуальная система – «Учение о составе»: характеристики вещества определяются его составом, другими словами тем, из каких хим частей и в каком их соотношении образовано данное вещество.

2-ая концептуальная система – «Структурная химия»: характеристики вещества определяются не только лишь составом, да и порядком соединения атомов меж собой и их Атомное строение тел. Различные состояния вещества. расположением в пространстве, т.е. структурой объекта.

3-я концептуальная система – «Учение о хим процессе»: характеристики вещества определяются не только лишь его составом и структурой, да и организацией системы, в какой это вещество находится. Другими словами, нужно учесть наружные условия и вероятное роль в «жизни» системы веществ, впрямую «не участвующих» в хим Атомное строение тел. Различные состояния вещества. реакции (катализаторы, растворители, примеси).

4-ая концептуальная система – «Эволюционная химия»: характеристики вещества определяются не только лишь его составом, структурой, «технологией», да и процессами самоорганизации вещества. Таковой подход только формируется и далек от окончания; он связан с включением в хим науку необходимости исследования формирования веществ в неживой и живой природе Атомное строение тел. Различные состояния вещества. в течение миллионов (а может быть, и млрд) лет, с построением теории хим эволюции материи.

В последние годы в мире много молвят о «зеленой» химии. Это связано с необходимостью в вербовании внимания как ученых-химиков, так и общественности к совершенствованию технологических процессов для защиты среды.

Ограниченность курса «Концепции Атомное строение тел. Различные состояния вещества. современного естествознания» не позволяет тормознуть тщательно на всем обилии хим подходов и задач, потому сосредоточимся только на одной из главных заморочек – синтезе (получении) веществ с данными качествами. Для решения этого вопроса нужно разобраться в том, какие главные причины определяют характеристики вещества. В этом нам поможет подход о концептуальных системах Атомное строение тел. Различные состояния вещества., упомянутый выше. В новеньком преломлении он смотрится последующим образом:

Для «полного счастья» следует знать и "метод изготовления" материала. К примеру - дамасская сталь, метод производства которой был утерян на долгие и длительные годы и воспроизведен только в конце XX века

В Разделяй, во дворе мечети Кувватуль-Ислам, уже сотки лет Атомное строение тел. Различные состояния вещества. стоит и не заржавевает стальная колонна (а мы привыкли, что «железо» автомобилей заржавевает очень стремительно, за пару сезонов).

Сейчас ученые обращают свое внимание на необыкновенные характеристики материалов, приобретенных природой - к примеру, очень прочные нити сети либо очень надежные строительные коралловые постройки. Потому современная химия пробует раскрыть эти эволюционные потаенны Атомное строение тел. Различные состояния вещества., чтоб сделать крепкие искусственные волокна . Оказалось, что одиночная нить, производимая пауком, по прочности не уступает металлической проволоке равного поперечника (но плотность стали в 6 раз больше, чем сети). Канат, сплетенный из сети, шириной всего приблизительно с карандаш, мог бы удержать на месте бульдозер, танк либо жд состав.

2. Хим характеристики атома. Виды хим Атомное строение тел. Различные состояния вещества. связи. Атомное строение тел. Разные состояния вещества (газ,жидкость,жесткое тело,плазма).

Начнем более подробное обсуждение вышеозвученных положений. В базе всех подходов – состав материалов, т.е. атомы и молекулы, из которых состоит все вещественное в нашем мире.

Напомним, что атом - квантово-механическая система, состоящая из положительно заряженного ядра и Атомное строение тел. Различные состояния вещества. негативно заряженной электрической оболочки

На сей день атомы обозначаются последующим стандартным образом: , где S - знак атома, Z - атомный номер, равный числу протонов (т.е. заряду ядра), A=Z+N - общее число, где N - число нейтронов. Таким макаром, общее число указывает полное число нуклонов. Ясно, что изотопы хим частей имеют Атомное строение тел. Различные состояния вещества. ядра с различным числом нейтронов, как следует, различаются их массовые числа. В качестве примера приведем некие сведения об изотопах урана:

Изотопы урана

Изотопы урана Число протонов Число нейтронов Распространенность в земной коре, % Период Полураспада, годы Тип распада
0,0057 2.45.105 a
0,72 7.13.108 a
99,27 4.49.109 a

В природных критериях радиоактивность урана обоснована изотопом 234U.

Хим элементы, в особенности Атомное строение тел. Различные состояния вещества. их сочетания, почти во всем определяют характеристики вещества, что ясно проявляется для многоатомных соединений. К примеру, разглядим ряд на базе водорода: H2, H2O, HCl, CH4,. 1-ое соединение из 2-ух атомов водорода - газ, 2-ое – вода, выходит при присоединении к двум атомам водорода 1-го атома кислорода, третье соединение Атомное строение тел. Различные состояния вещества. - добавили водороду атом хлора и получили газ, при растворении в воде образующий соляную кислоту, 4-ое - углеводород, состоящий из углерода и водорода и т.п. (естественно, все вещества находятся при обычных критериях).

Многие (но далековато не все !) характеристики хим частей, а тем паче соединений можно получить из анализа «таблицы Менделеева».

Повторяющаяся Атомное строение тел. Различные состояния вещества. система хим частей, предложенная Д.И. Менделеевым (слева) и современный вид (справа)

Не вдаваясь в детали, известные из школьных курсов химии и физики, вспомним строение нескольких первых атомов:

Хим элемент Z Число электронов на 1-й оболочке Число электронов на 2-й оболочке Число электронов на 3-й оболочке Характеристики Атомное строение тел. Различные состояния вещества.
Водород Активный газ
Гелий 2 (заполнена) Инертный газ
Литий Активный металл
Бериллий 2 (заполнена)
Бор

(Задание: возьмите таблицу Менделеева и проанализируйте разбиение частей по столбцам и линиям).

Хим характеристики атома (другими словами то, какого рода связи будут образованы с другими атомами) определяются числом электронов в внешнем слое. Так, у водорода и лития только Атомное строение тел. Различные состояния вещества. по одному наружному электрону, потому в хим реакциях они ведут себя похоже. В свою очередь, гелий и неон оба имеют заполненные наружные оболочки, и тоже ведут себя похоже, но совсем не так, как водород и литий.

Окружающий нас мир состоит из 92 частей (в 1930-е годы все они уже были открыты Атомное строение тел. Различные состояния вещества.) — от водорода (атомный номер Z=1) до урана (Z=92), которые представлены 287 размеренными изотопами, т.е. хим элементы прямо до урана (содержит 92 протона и 92 электрона) встречаются в природе.Начиная с номера 93 идут искусственные элементы, сделанные в лаборатории. К середине 1990-х годов было синтезировано уже 109 частей (открыты томные трансурановые Атомное строение тел. Различные состояния вещества. элементы, которые живут очень куцее время). Время жизни радиоактивных изотопов миниатюризируется до того времени, пока существует ядро атома: расчеты демонстрируют, что может существовать около 5000 радиоактивных ядер.

Наименования новым элементам даются в честь величавых ученых либо заглавий мест расположения научных центров: 101-й элемент – менделевий, 102-й - нобелий, 103-й - лоуренсий, 104-й - дубний, 105-й - жолиотий, 106-й Атомное строение тел. Различные состояния вещества. - сиборгий, 107-й - борий, 108-й - хассий, 109-й – мейтнерий, 110-й – дармштатдий, 111-й - рентгений, 112-й – коперникийи т.д.

Пока наибольший заявленный учеными номер — 118. У пытливого студента может появиться вопрос: а сколько всего может быть частей? Элементы, стоящие в таблице за ураном, - искусственного происхождения. Чем выше их атомный номер, тем резвее они Атомное строение тел. Различные состояния вещества. распадаются. Но жизнь сверхтяжелых частей стала, напротив, возрастать – появились "острова стабильности". С другой стороны, казалось бы, можно оценить электростатические силы притяжения внутренних электронов атомов к положительно заряженному ядру. Для томных частей, имеющих большой заряд ядра, электрическая «шуба» посильнее сжимается, посильнее притягиваются внутренние электроны к ядру и электроны начнут захватываться ядром Атомное строение тел. Различные состояния вещества.. Но законы квантовой механики демонстрируют, что нет ограничений для существования очень томных частей исходя из убеждений представлений о строении электрических оболочек. Ограничения появляются в итоге неустойчивости самих ядер.

Перейдем от разрозненных хим частей к хим соединениям, чтоб осознать, чем определяются характеристики материалов. Напомним, что хим соединение - это вещество, состоящее Атомное строение тел. Различные состояния вещества. из атомов 1-го либо нескольких видов, которые объединены в частички - молекулы, комплексы, кристаллы либо другие агрегаты. Различают соединения неизменного состава (дальтониды) и переменного (бертоллиды).

Молекула - меньшая частичка вещества, которая вполне определяет его характеристики и в то же время существует без помощи других.

Причина образования хим соединений заключается в Атомное строение тел. Различные состояния вещества. различной физической природе хим сил, объединяющих атомы в молекулу как единую квантово-химическую систему. Хим связь обоснована обменным взаимодействием электронов (обобщение валентных электронов). Сейчас хим соединение можно трактовать как вещество, состоящее из 1-го либо нескольких хим частей, атомы которых за счет обменного взаимодействия (хим связи) объединены в частички - молекулы Атомное строение тел. Различные состояния вещества., комплексы, монокристаллы либо другие агрегаты. Укажем, что хим соединение может состоять и из атомов 1-го элемента к примеру, кислород, алмаз и т.л.

Различают четыре вида хим связи - ионную, ковалентную, железную и водородную.

Ионная связь

Ионная связь: один из атомов просто дает электрон с наружной оболочки, а атом Атомное строение тел. Различные состояния вещества. другого сорта просто воспринимает к для себя этот электрон. Образовавшиеся ионы (катион - положительно заряженная частичка и анион - негативно заряженная) за счет сил электростатического взаимодействия притягивают друг дружку. К примеру, в кристалле NaCl катионы Na+ притягивают анионы Cl-.

Пример ионной связи

Ковалентная связь

Ковалентная связь: ни один из атомов не может вполне дать Атомное строение тел. Различные состояния вещества. электрон. В данном случае происходит частичное “объединение” электронов, т.е. электрон проводит часть времени у “собственного” старенького ядра, а часть времени - у нового .

Пример ковалентной связи

Железная связь

Железная связь: в данном случае происходит полное обобществление электронов, ядра вроде бы находятся в “электрическом газе” (либо “воды”). При всем этом Атомное строение тел. Различные состояния вещества. электроны могут просто двигаться, что и разъясняет маленькое электронное сопротивление металлов.

Пример железной связи

Водородная связь

Водородная связь: проявляется как итог взаимодействия атома водорода с электроотрицательным атомом и неподеленной парой электронов другого атома. Водородная связь приводит к ассоциации схожих либо разных молекул в разные комплексы; она почти во всем определяет характеристики воды Атомное строение тел. Различные состояния вещества. и льда, молекулярных кристаллов, структуру и характеристики белков, нуклеиновых кислот и др.

Пример водородной связи

В природе перечисленные типы связей в «чистом виде» появляются изредка, в большинстве соединений имеет место наложение различных типов связей.

Атомное строение тел. Разные состояния вещества.

Не считая того, что характеристики соединения зависят от Атомное строение тел. Различные состояния вещества. его состава, разумеется, что огромное значение имеет атомное строение тел, т.е. размещение атомов в пространстве. Вправду, напомним самый обычный пример: хотя вода и лед имеют один и тот же хим состав, характеристики их значительно различны.

Разумеется, что с понятием структуры связаны и агрегатные состояния вещества. Большая часть веществ может Атомное строение тел. Различные состояния вещества. существовать в трёх агрегатных состояниях — твёрдом, водянистом и газообразном. К примеру – вода, которая при обыкновенном давлении (p= 760 мм рт.ст.) может находиться в виде льда (при t < 0ОС), воды (от нуля до 100ОС) и водяного пара (при t>100OC).

Четвёртым агрегатным состоянием вещества считают плазму.

Переход из 1-го агрегатного состояния вещества в другое сопровождается скачкообразным конфигурацией расстояний меж Атомное строение тел. Различные состояния вещества. молекулами (атомами) (и, как следствие) межмолекулярных взаимодействий. Как понятно, в любом веществе его частички (молекулы, атомы) находятся в непрерывном движении, и степень (интенсивность) этого движения охарактеризовывает температура. С другой стороны, эти частички ведут взаимодействие меж собой благодаря наличию хим связей. При низких температурах энергия связей частиц больше энергии Атомное строение тел. Различные состояния вещества. термических колебаний частички, частички не могут «удалиться» друг от друга на огромные (естественно, по сопоставлению с размерами атомов, т.е. 10-8см) расстояния - вещество существует в жестком состоянии. Часто частички образуют правильную геометрическую структуру, в таком случае, молвят о кристаллической структуре. У твёрдых тел в кристаллообразном состоянии атомы совершают только Атомное строение тел. Различные состояния вещества. колебания около сбалансированных положений, либо узлов кристаллической решётки; структура этих тел характеризуется высочайшей степенью упорядоченности — далеким и ближним порядком. Если далекий порядок отсутствует, то имеем бесформенное состояние (к примеру, стекло).

Агрегатные состояния вещества

При повышении температуры энергия термических колебаний частиц растет, энергия термических колебаний возрастает и энергии связей уже недостаточно Атомное строение тел. Различные состояния вещества., чтоб задерживать частички. Связи меж частичками повсевременно разрушаются и вновь образуются, частички начинают двигаться не только лишь около положений равновесия, да и передвигаться на довольно огромные расстояния. Но они еще остаются в контакте, хотя верная геометрическая структура частиц нарушается — вещество существует в водянистом состоянии. Другими словами, молекулы (атомы) колеблются Атомное строение тел. Различные состояния вещества. около положений равновесия и совершают перескоки из 1-го положения равновесия в другое. При всем этом в жидкостях наблюдается порядок исключительно в расположении ближайших частиц (ближний порядок, в отличие от далекого порядка в кристаллах), также характерные им подвижность и текучесть.

При предстоящем повышении температуры термические колебания растут, в итоге молекулы фактически Атомное строение тел. Различные состояния вещества. не ведут взаимодействие вместе и движутся практически свободно, заполняя весь объём. Вещество перебегает в газообразное состояние. В “безупречном” газе частички свободно передвигаются во всех направлениях.

Если еще посильнее повысить температуру (до тыщ либо даже 10-ов тыщ градусов, то получится «разрушить» атомы и перевести вещество в 4-ое состояние - плазму, которая представляет Атомное строение тел. Различные состояния вещества. собой газ, состоящий из консистенции нейтральных и ионизованных молекул и электронов. Таким макаром, при переходах жесткое тело ® жидкость ® газ ® плазма происходит «уничтожение» порядка на разных уровнях.

Обозначенные четыре главные состояния вещества - плазменное, газообразное, жидкое и жесткое (перечисленные в порядке существования при снижении температуры), известны издавна, но на сей день Атомное строение тел. Различные состояния вещества. ученые выделяют еще два состояния – низкотемпературные конденсаты. Конденсат - новое состояние вещества при сверхнизких температурах - меньше 0.00000001 К (!!!), т.е. при температурах ниже температуры галлактического вакуума (в космосе температура около 3 К).

Спасибо, что ознакомились с очередной увлекательной темой.


atp-zakupila-tennisnuyu-ekipirovku-dlya-odnoj-iz-shkol-londona-vzhurnale-za-rulem-peremerili-detskimi-kreslami.html
atribuciya-uchebnih-uspehov-i-neudach-v-shkole.html
atributi-fajlov-i-upravlenie-katalogami.html