Какая модель атома сейчас используется?

вопросы, касающиеся школьной и вузовской химии; помощь в решении задач различного уровня сложности
Ответить
Podarok
Сообщения: 40
Зарегистрирован: Пт июн 08, 2018 7:13 pm

Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение Podarok » Пн июл 02, 2018 4:51 am

В настоящее время используется планетарная модель атома или какая-то другая?

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 10819
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение avor » Пн июл 02, 2018 10:53 am

Я бы это назвал "волновой моделью Шредингера".( Наиболее популярная в использовании модель) Однако никто не пользуется таким термином. Редко, но употребляют термин "квантовомеханическое представление о строении атома", что более всеобъемлюще и шире, но и более размыто.

Аватара пользователя
chaus
Сообщения: 3099
Зарегистрирован: Вт дек 24, 2013 2:37 pm

Re: Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение chaus » Пн июл 02, 2018 12:53 pm

Да во всех курсах говорят просто "современная теория строения атома". Можно сказать "квантовая теория строения атома".
When you open your heart to patriotism, there is no room for prejudice.

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 11021
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение Гесс » Пн июл 02, 2018 12:54 pm

Ну вообщем у нас там типа в центре ядро с зарядом, как устроено ядро нас не волнует, размерами ядра мы пренебрегаем (кроме случаев релятивизма, то бишь на данном уровне обьяснения на пальцах - всегда). Вокруг него движутся электроны, они движутся не по круговым и даже не по сферическим орбитам, что как то бы соответстсвовало "планетарной модели", а очень непредсказуемо вычурным образом, так что мы даже затрудняемся сказать есть ли в выбранной нами области пространства электрон в данный момент или нет. Есть некоторая "вероятность", исходя из которой мы можем нарисовать разнообразные фигуры, в простейшем случае шарики, в более сложных случаях полые шарики с ненулевой толщиной стенки, в еще более сложных случаях еще какие то фигуревины с лепестками и сказать что с ну очень хорошей вероятностью электрон находится внутри этой фигуры (то есть проводит в ней большую часть времени). И эту область где наш электрон преимущественно обнаружим мы называем орбиталью. С одной стороны "нет электрона - нет орбитали", но с другой стороны мы можем посчитать как будет выглядеть орбиталь внутри которой будет метаться новый электрон если он придет к этой молекуле/атому. Это называется виртуальная орбиталь. Почти как виртуальные деньги, виртуальный секс и виртуальное пиво.
Пока электрон более менее на своей орбитали то он не теряет свою энергию. Вот такой вот парадокс если сравнивать с происходящим в макромире. Очень много шляться неизвестно где но при этом не менять свою энергию. Вот скажем у планет так не получается хотя и движутся они не в пример более просто. Но каждая обриталь характеризуется своей энергией. Если дать электрону на орбитали строго дозированное количество энергии (в форме подзатыльника) то он может перейти на другую орбиталь. Разумеется если там есть место.
И как сказал господь "каждой твари по паре", поэтому на одной орбитали одновременно уживаются только два электрона. Причем у одного вверх а у другого вниз. Тьфу ты, сексизм какой то получается. Вообщем они как бы одинаковые но отличаются какой то невнятной характеристикой "спин", который химики обозначают стрелочками вверх и вниз. От всех других электронов на других орбиталях они отличаются другими странными "квантовыми числами", о которых вам писал chaus. Ну и разумеется при всей этой гребаной сегрегации и дифференциации - все электроны абсолютно эквивалентны и неразличимы. Мда. Есть подозрение что "миниправды" Оруэлл писал на основе квантов.
Вообщем если энергию не дозировать, а отсыпать электронам как придется то нифига не происходит. Отсюда мы приходим к "квантованию" энергии. "Требуйте долива после отстоя".
Если же сыпануть энергии ваще много то электрон можно выбить и он матерясь улетит вдаль. Вдали его удобно рассматривать и как частицу и как волну, и без всех этих вероятностей. Чем дальше электрон от ядра тем меньше он с ним взиамодействует, тем больше у него орбиталь в длину и диаметре, тем меньше энергии ему надо дать чтобы его от атома отодрать. Энегрию мы передаем какими нибудь частицами "снаружи". Например фотонами. В результате получается "фотоэффект" за который Эйнштейну дали нобелевку. Да, а за E=mc2 не дали. Вообщем такая себе "бомбардировка планетарной системы астероидами", только астероиду взаимодействуют с планетами только если у них правильно подобраны энергии. Кстати если для астероидов понятие "длина волны" не фурычит (ну ок, по де Бройлю фурычит но всеравно не очень), то для таких милимиличастиц - вполне. Ибо "корпускулярно-волновой дуализм". Вообщем мы можем сказать с какой частотой нам нужно излучение чтобы выбить конкретный электрон. Кстати если светить не светом а скажем рентгеном то можно выбить и электроны сидящие очень глубоко, ну вот прям ваще рядом с ядром. И если получается то ой. Когда кресло рядом с президентом свободно всяк дурак туда хочет прыгнуть. Как мы помним при переходе с орбитали на орбиталь энергия электрона меняется. Поэтому когда ктото перепрыгивает на низколежащее освободившееся место то он должен излучить энергию. А если на его место ктото перепрыгивает - то тоже энергию. Вообщем там весело получается. И физики это все меряют.

Вот как то так об электронах и атомах "на повседневно-пигмейском".

JAG
Сообщения: 712
Зарегистрирован: Пн ноя 07, 2016 1:39 pm

Re: Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение JAG » Пн июл 02, 2018 5:40 pm

невнятной характеристикой "спин" - вращение в максимальной противофазе - чтобы не мешать друг-дружке, пока один рыпается "влево-вверх", другой вынужден рыпнуться "вправо-вниз".

странными "квантовыми числами" - уровень, подуровень, спин - собственно приблизительные(большевероятные) его "местоположение" и относительное направление движения..

chaus, расскажите чем отличаются по энергии электроны с одинаковыми квантовыми числами, но находящиеся в разных атомах: начала и конца таблицы.. существуют ли сдвиги орбиталей тяжёлых атомов? И про скорости вращения электронов на разных орбиталях..

а ещё интересны разрыхляющие орбитали...

Podarok, на самом деле никто не видел как оно устроено, а для описания наблюдаемых результатов создают несколько теорий-моделей, каждая из которых может описать какой-то один эффект, но не может описать другой - который описывает следующая теория... примерно пять теорий сейчас на описание химических связей.

но в результате из всех этих теорий иногда предсказываются будущие события, кои затем идут в практику и на пользу человечеству: смартфоны, мерседесы, раундап, ГМО-еда, лазерное шоу, красивые салюты и т.д..

ученые пытаются описать новые видимые результаты старым багажом знаний, а когда у них это не получается создают новое направление физики с новыми законами. А потом пытаются одной общей теорией (М-теория) состыковать разные напридуманные ими направления.
EvaGreen, FAM, ROX, TAMRA, MFP 590, , , , , , , free

Аватара пользователя
chaus
Сообщения: 3099
Зарегистрирован: Вт дек 24, 2013 2:37 pm

Re: Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение chaus » Пн июл 02, 2018 6:38 pm

Гесс писал(а):
Пн июл 02, 2018 12:54 pm
Ну вообщем у нас там типа в центре ядро с зарядом, как устроено ядро нас не волнует, размерами ядра мы пренебрегаем (кроме случаев релятивизма, то бишь на данном уровне обьяснения на пальцах - всегда).
И в случае релятивизма -- тоже пренебрегаем. В общем, для химиков (и для 99% физиков) ядро -- заряженная точка. И только физики-ядерщики утверждают, что это всё-таки маленькая капля кварк-глюонной плазмы, которая живёт своей бурной и насыщенной внутренней жизнью и иногда спонтанно делится.
Гесс писал(а):
Пн июл 02, 2018 12:54 pm
Есть некоторая "вероятность", исходя из которой мы можем нарисовать разнообразные фигуры, в простейшем случае шарики, в более сложных случаях полые шарики с ненулевой толщиной стенки, в еще более сложных случаях еще какие то фигуревины с лепестками и сказать что с ну очень хорошей вероятностью электрон находится внутри этой фигуры (то есть проводит в ней большую часть времени). И эту область где наш электрон преимущественно обнаружим мы называем орбиталью. С одной стороны "нет электрона - нет орбитали", но с другой стороны мы можем посчитать как будет выглядеть орбиталь внутри которой будет метаться новый электрон если он придет к этой молекуле/атому. Это называется виртуальная орбиталь.
Дело в том, что при всём дуализме (ладно ещё, что не плюрализме) электрон -- это всё-таки совсем не частица, а почти настоящая волна. От частицы у него только дозированный перенос, но волны тоже всегда возникают и гаснут маленькими порциями (квантами). Это общий закон природы. Квант энергии связан с длиной волны (и её частотой) уравнением Планка.

Дык вот, поскольку электрон -- это (упрощённо) просто особая волна, она находится не в одной точке пространства, а в некоторой области. Причём в одних местах эта волна интенсивнее, в других -- слабее. Но она точно есть где-то, причём её интенсивность как раз такая как надо, то есть нормированная. S-электрон можно представить как круговую стоячую волну. Ну вот есть мембрана барабана, и ударник стукнул палочкой точно по центру -- вся мембрана колеблется симметрично. В середине то поднимается, то опускается, а по краям она на барабан натянута. Это модель 1s-орбитали, только мембрана плоская, а надо мысленно представить такое же колебание в трёхмере.

А вот если ударник стукнет по мембране у края, то звук будет другой -- более высокий и звенящий. Звенит вторая гармоника, её частота (и энергия, по уравнению Планка) вдвое больше, чем у первой. Эта гармоника может быть (у барабана) представлена двумя видами колебаний. Первое -- центросимметричное, но не такое как первая гармоника; у второй, когда мембрана опускается в месте удара палочки (на половине радиуса, примерно; точнее знает Бессель, но он умер, а книжки про него слишком толстые :dontknow: ), то она поднимается и в середине, и у края, а через полфазы колебания наоборот. Выходит, что эта гармоника как бы кольцевая, и если насыпать на колеблющуюся так мембрану немного песка (это делал Хладный, хотя он и был поляк), то песок соберётся по краям и в центре. Это примерная аналогия с орбиталью (правильнее говорить -- атОмным состоянием) 2s-эллектрона.

Дальше всё хуже)))) Или лучше ))))) По вкусу. Другая колебательная мода второй гармоники -- осесимметричная. Мембрана колеблется как бы восьмёркой -- одна сторона опускается, другая поднимается, потом (через полфазы) наоборот. Песок ляжет по диаметру, перпендикулярному оси этой восьмёрки. Вот это аналогия с 2p-состоянием электрона. В трёхмере, понятное дело, получится не плоская восьмёрка, а гантелька или песочные часы. Если s-состояния бывают с каждой энергией по одному, то p-состояний -- уже по три (осей в пространстве три).

Ну, Вы уже поняли!!! Третья гармоника даст ещё больше возможностей! А четвёртая -- уже никакого песка не напасёшься! А пятая, а шестая... Стоп. Чтобы так возбудить мембрану, надо очень сильно стукнуть палочкой (Энергия-то растёт!) И мембрана рвётся. В смысле -- атом начинает ломаться. Начиная с конца шестого периода таблицы Менделеева, всё начинает ломаться и разваливаться. Поэтому элементов у нас всего 92 (остальное от лукавого, то есть от Лос-Аламосской и Ок-Риджской лабораторий), а гармоник колебаний (электронных состояний), актуальных для реальной жизни -- четыре: s, p, d и f. Если хотите насладиться эстетикой, найдите в Сети их примерные пространственные картинки ("как лёг бы песок у поляка Хладного") и проникнитесь. Вот так выглядят электронные волны.
Гесс писал(а):
Пн июл 02, 2018 12:54 pm
Вообщем если энергию не дозировать, а отсыпать электронам как придется то нифига не происходит. Отсюда мы приходим к "квантованию" энергии. "Требуйте долива после отстоя".
Да. Числа правят миром и вселенской гармонией. Всё по Пифагору Баху Бору Шрёдингеру.
When you open your heart to patriotism, there is no room for prejudice.

Аватара пользователя
chaus
Сообщения: 3099
Зарегистрирован: Вт дек 24, 2013 2:37 pm

Re: Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение chaus » Пн июл 02, 2018 6:41 pm

Гесс писал(а):
Пн июл 02, 2018 12:54 pm
Вообщем мы можем сказать с какой частотой нам нужно излучение чтобы выбить конкретный электрон. Кстати если светить не светом а скажем рентгеном то можно выбить и электроны сидящие очень глубоко, ну вот прям ваще рядом с ядром. И если получается то ой. Когда кресло рядом с президентом свободно всяк дурак туда хочет прыгнуть. Как мы помним при переходе с орбитали на орбиталь энергия электрона меняется. Поэтому когда ктото перепрыгивает на низколежащее освободившееся место то он должен излучить энергию. А если на его место ктото перепрыгивает - то тоже энергию. Вообщем там весело получается. И физики это все меряют.
Ага, а когда электрон лезет на это место, то он может выбить ещё одного или нескольких зубов своих соседей. В точности, как хромая бабка с клюкой в переполненном трамвае. И когда ни в чём не повинный сосед внезапно вылетает из окошка трамвая атома, это называется эффект Оже.
When you open your heart to patriotism, there is no room for prejudice.

Аватара пользователя
chaus
Сообщения: 3099
Зарегистрирован: Вт дек 24, 2013 2:37 pm

Re: Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение chaus » Пн июл 02, 2018 6:52 pm

JAG писал(а):
Пн июл 02, 2018 5:40 pm
chaus, расскажите чем отличаются по энергии электроны с одинаковыми квантовыми числами, но находящиеся в разных атомах: начала и конца таблицы.. существуют ли сдвиги орбиталей тяжёлых атомов? И про скорости вращения электронов на разных орбиталях..
По совершенно очевидным причинам, чем больше заряд ядра, тем (1) больше надо собрать вокруг него электронов и (2) сильнее электроны притягиваются к ядру. Значит, 1s-электронное состояние будет локализовано в пространстве тем ближе к ядру, чем больше заряд ядра. И любое другое состояние тоже. По очереди. Например, энергия связи 1s-электрона с ядром у водорода 13.6 эВ, у гелия около 30, у лития -- около 50... У углерода 285, у азота 397-410 (в зависимости от заселённости внешних состояний), у кислорода 530 эВ. У урана... естественно, не помню, ибо атом урана на практике характеризуют энергиями совсем других состояний. Но можно загуглить по словам binding energy U1s. Здесь U -- символ элемента, а 1s -- конкретного электронного состояния. Пишется без пробела. Чем тяжелее ядро атома и чем больше его заряд, тем плотнее к ядру расположены самые низкие состояния электронов и тем труднее их выбить при спектроскопии.

Самое подробное изложение строения атома дано в учебнике неорганической химии С.А. Щукарёва.
When you open your heart to patriotism, there is no room for prejudice.

Аватара пользователя
chaus
Сообщения: 3099
Зарегистрирован: Вт дек 24, 2013 2:37 pm

Re: Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение chaus » Пн июл 02, 2018 7:07 pm

Гесс писал(а):
Пн июл 02, 2018 12:54 pm
В результате получается "фотоэффект" за который Эйнштейну дали нобелевку. Да, а за E=mc2 не дали.
Потому что фотоэффект открыл Столетов, а E=mc2 -- на самом деле Эйнштейн. Нормальные герои (в нобелевском комитете) всегда идут в обход.
When you open your heart to patriotism, there is no room for prejudice.

Podarok
Сообщения: 40
Зарегистрирован: Пт июн 08, 2018 7:13 pm

Re: Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение Podarok » Пн июл 02, 2018 10:43 pm

Вот ещё хотел спросить. В книжке написано: "Все вещества образованы мельчайшими частицами, которые называются атомами.". Разве не правильнее было бы сказать, что "Все структурные частицы веществ образованы мельчайшими частицами, которые называются атомами."?

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 11021
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение Гесс » Пн июл 02, 2018 10:49 pm

А в чем разница?

Podarok
Сообщения: 40
Зарегистрирован: Пт июн 08, 2018 7:13 pm

Re: Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение Podarok » Пн июл 02, 2018 11:32 pm

В том, что частицами вещества могут быть атомы, молекулы или ионы, и те же молекулы - это частицы вещества, а не вещество. А вот как раз про все частицы, из которых образованы вещества, можно сказать, что они образованы атомами. Может я и не прав, и разницы нет, поэтому и спросил.

В общем, если разницы никакой, и второй вариант тоже самое, что и первый, то хорошо, мне просто второй вариант больше импонирует. Спасибо, Гесс.

Аватара пользователя
chaus
Сообщения: 3099
Зарегистрирован: Вт дек 24, 2013 2:37 pm

Re: Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение chaus » Вт июл 03, 2018 7:03 am

Podarok писал(а):
Пн июл 02, 2018 10:43 pm
Вот ещё хотел спросить. В книжке написано: "Все вещества образованы мельчайшими частицами, которые называются атомами.". Разве не правильнее было бы сказать, что "Все структурные частицы веществ образованы мельчайшими частицами, которые называются атомами."?
Нет, не правильнее.

Какие "структурные частицы" образованы атомами в газообразном аргоне? А в кристаллическом углероде?

Поэтому правильно именно классическое определение: все вещества состоят из атомов. А уж какова структура каждого конкретного вещества (молекулярная, ионная, металлическая...) -- это отдельный вопрос.

Посмотрите статью Зоркого, это очень хороший химик.
Зоркий СОЖ.pdf
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.
When you open your heart to patriotism, there is no room for prejudice.

Podarok
Сообщения: 40
Зарегистрирован: Пт июн 08, 2018 7:13 pm

Re: Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение Podarok » Ср июл 04, 2018 10:23 am

Атомы имеют форму шара?

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 11021
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение Гесс » Ср июл 04, 2018 11:33 am

Их традиционно визуализируют в форме шара. Решает много проблем с анизотропностью. И вообще удобно при моделировании (не только компьютерном, но и скажем "шаро-стержневые модели"). И в описании ряда свойств удобно использовать например "вандерваальсов радиус". А в целом это на мой взгляд еще более грубое утверждение чем "солнечная система имеет форму диска".
Я вообще не уверен в применимости обьектам наномира большиснтва макроскопичесих концепций таких как температура, давление (свойства ансамбля) масса (неотрывно связанная со скоростью с энергией), барьер и запрет (спасибо туннелированию). С другой стороны появляются концепции к которым проблематично найти макроскопическую аналогию, начиная с "корпускулярно-волнового дулизма" и заканчивая "квантовой запутанностью" и её же связанностью (а может и не заканчивая).

Но как то вы вцепились в философские вопросы определений вместо собственно химии...

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 10819
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение avor » Ср июл 04, 2018 12:35 pm

Podarok писал(а):
Ср июл 04, 2018 10:23 am
Атомы имеют форму шара?
Это смотря откуда смотреть и смотря с какой атом. С большого расстояния и солнечную систему можно считать шаром или даже материальной точкой, а с близкого она даже на диск не тянет. С маленьких расстояний можно сказать, что атом - это не шар(хотя некоторые из них, например водород и гелий имеют сферическую симметрию формы в основном состоянии), а частица сложной конфигурации.
Последний раз редактировалось avor Ср июл 04, 2018 2:07 pm, всего редактировалось 1 раз.

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 10819
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение avor » Ср июл 04, 2018 12:36 pm

Гесс писал(а):
Ср июл 04, 2018 11:33 am
Но как то вы вцепились в философские вопросы определений вместо собственно химии...
Ага +100.

Аватара пользователя
chaus
Сообщения: 3099
Зарегистрирован: Вт дек 24, 2013 2:37 pm

Re: Какая модель атома сейчас используется?

Сообщение chaus » Ср июл 04, 2018 7:05 pm

Можно сказать, что атомы с полностью заполненными электронными уровнями (подуровнями) имеют сферически-симметричное распределение электронной плотности и связанных с ней геометрических и силовых характеристик химсвязи. А вот атомы с незаполненными подуровнями могут иметь очень сильное отклонение геометрических и силовых характеристик химсвязи от сферической симметрии (как то, известные предпочтения низкосимметричной конфигурации комплексных соединений у хрома(II), меди(II), никеля (II), платины(II) и особенно европия(III)).
When you open your heart to patriotism, there is no room for prejudice.

Ответить

Вернуться в «химия в школе и вузе, помощь в решении задач»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Google Adsense [Bot] и 4 гостя