ÁTOMO

Átomo Você porção menor de um elemento químico que preserva as propriedades do mesmo elemento. O palavra "átomo" que deriva do átomos grego "indivisível", you/he/she foi introduzido pelo filósofo grego Leucippo para definir as entidades elementares, indestrutíveis e indivisíveis das quais acreditou que o assunto foi constituído.

Átomos para o microscópio Com um microscópio eletrônico para efetuar túnel (STM), isso compreende as superfícies corrente esclarecedora elétrico entre o campeão e a sonda, é possível distinguir os átomos de qualquer condutor material; por exemplo do germânio de qual nesta imagem é observada a rede cristalina. Sendo os átomos de centenas de dimensões de tempos inferiores ao comprimento de onda da luz visível, nunca será possível também os examinar com um microscópio ótico avançado, porque o poder decisivo deste tipo de ferramenta é intrinsically limitado pela natureza da radiação utilizzata.IBM Research/Peter Arnold, Inc.,

NOTÍCIAS HISTÓRICAS

A teoria atômica recebeu um impulso notável no XVI de séculos e XVII, quando eles começaram os primeiros estudos experimentais dentro da química. Tais experiências sublinharam que as substâncias pudessem ser divididas nos componentes deles/delas dure, ou em "corpos simples", e que estes pudessem o combinar formar misturas completamente novas com propriedade diferente. Em outro palavra começou a delinear o o conceito de elemento químico.

A teoria de Dalton

A molécula da água Você molécula da água é constituída por um átomo de oxigênio e por dois átomos de hidrogênio, preparou formar um ângulo de ao redor 104°. O elettronegatività alto do oxigênio que consiste em propriedade de his/her para atrair com maior força os elétrons de laço atrás sim que a distribuição das posições elétricas na molécula não é uniforme, mas polar. Esta característica é responsável de propriedades específicas diferentes da água entre qual o fato para ter uma maior densidade ao estado líquido isso para o estado de gelo.

A natureza dos elementos foi especificada pelo ponto científico e quantitativo de visão aos começos do século de XIX do químico British John Dalton, hoje considerou o pai da teoria atômica moderna. Partindo da observação que os elementos são combinados por formar misturas diferentes, de acordo com relações em peso bem definido, ele desenvolveu o conceito moderno de átomo como partícula de dimensões e característica de peso para todo elemento. Em uma segunda vez, sido compreendido que as reações químicas que acontecem entre elementos cedem a formação de moléculas que são de agregado mais átomos de composição definida e constante. Toda molécula de água, é por exemplo, composto de um átomo de oxigênio e de dois átomos de hidrogênio amarrados por forças de natureza eletrostática, como é satisfatório da fórmula química H2O.

A lei de Avogadro

Em 1811 o químico italiano Amedeo Avogadro formulou o segundo de lei que volumes iguais de gás diferente, nas mesmas condições de temperatura e pressiona, eles contêm o mesmo número de partículas. Em acordo para esta lei, dois recipientes idênticos, por exemplo de habilidade igual a um litro, encheu a pessoa de hélio e o outro de oxigênio, eles contêm o mesmo número de partículas: no primeiro caso uma partícula corresponde realmente a um átomo de hélio Ele, no segundo para uma molécula de oxigênio, de fórmula química O2.

Peso e dimensões atômico

Da lei de you/he/she de Avogadro pode ser deduzido que o peso de volumes de referência (e então a densidade) de gás diferente é proporcional ao peso das únicas moléculas que you/they os constituem. Em outro palavra, se um litro de oxigênio pesar dezesseis vezes em mais em comparação a um litro de hidrogênio, é possível concluir que o peso de uma molécula, ou de um átomo, de oxigênio é dezesseis vezes maior do peso de uma molécula ou um átomo de hidrogênio: isto permite nomear de modo simples o peso atômico ou molecular para os elementos diferentes. Se como referência é assumido o átomo de carbono, enquanto lhe nomeando o peso de doze unidades de massa atômica (uma), o hidrogênio terá pendurado 1,0079 umas atômico, o hélio 4,0026 umas, o fluorine 18,9984 umas e o 22,9898 umas de sódio. Para este you/he/she de intenção deve ser sublinhado que fala impropriamente de "declives atômico", enquanto sendo o peso a força praticaram em um corpo por causa da atração o terráqueo gravitacional, enquanto estaria estando mais correto para usar o termo "massa atômica" que realmente é uma medida da quantidade de assunto contido em um corpo.

O fato que o peso atômico de muitos elementos estava próximo a uma inteireza induzido o cientista britânico William Prout para sugerir, em 1816, que todos os átomos estavam "compostos" de átomos de hidrogênio. Bem logo, não obstante, a descoberta de elementos novos e a medida mais precisa dos pesos atômicos dos elementos invalidou esta hipótese. Para os começos do novecentos, além disto foi sublinhado, que não todos os átomos de um mesmo elemento têm o mesmo peso atômico: átomos de um mesmo elemento, dotado com peso diferente, como isotopes do elemento é reconhecido.

A referência para a escadaria de pesos ou massas atômico era, para o todo primeiro divide o século, o átomo de oxigênio para o qual peso atômico foi nomeado 16. Para o começo dos anos sessenta, as uniões internacionais de química e físicas eles decidiram adotar como padrão novo o a maioria difundiu isótopo do carbono 12, qual peso atômico igual foi nomeado exatamente a 12; esta escolha é mostrada particularmente apropriado, porque o carbono 12 é freqüentemente usado para fixar os espectrômetros de massa para ferramentas particulares de medida das massas atômicas. Os quadros baseados dos pesos atômicos no carbono 12 e no oxigênio natural eles estão porém em acordo bom.

As numerosas tentativas feitas no passado para determinar dimensão e peso dos átomos foram principalmente insatisfatórias, por causa da falta de ferramentas e técnicas ajustada. Só em tempos mais recentes várias experiências permitiram estabelecer que o átomo de hidrogênio tem diâmetro de ao redor 10-10 ms e declives ao redor 1,7x10-24 gs. Isto significa que uma gota de água contém mais que mil milhão milhões de átomos de hidrogênio.

A mesa periódica

Mesa periódica dos elementos que Preparam os elementos químicos conhecidos em ordem de peso atômico, Dmitrij Mendeleev observou a periodicidade das substância química*-físicas de propriedades deles/delas e construiu um quadro, nota como mesa periódica dos elementos nos quais os classificou em série e grupos significantes. Em base para os critérios de periodicidade Mendeleev sublinhou isto hypothesized então além da existência de alguns elementos químicos desconhecidos que foram descobertos confirmação seguinte de teorias de his/her.

Para meio o século de XIX que os químicos observaram que o comportamento substância química*-físico dos elementos introduziu um pouco de regularidades que poderiam ser sublinhadas organizando os elementos em forma tabelar. O químico russo Dmitrij Ivanovic Mendeleev propôs uma mesa periódica na qual os elementos eram em ordem em linhas e colunas, de modo que essas características de aventis substância química*-físicas semelhantes estavam preparadas em grupos definidos. Para todo you/he/she de elemento foi nomeado, em operação da posição que ocupou na mesa, um número progressivo (número atômico) variando de 1 (nomeou ao hidrogênio) para 92 (nomeou ao urânio). Mendeleev mostrou confiança tanto em mesa de his/her, deixar lugares vazios em correspondência de elementos que, em base para raciocínios de his/her, you/they teriam tido que existir, mas aquele you/they não tinham sido observados experimentalmente imóvel. Tais elementos realmente estavam abertos nos anos seguintes. Na mesa, os elementos com número atômico mais alto penduraram atômico maior, e realmente os pesos atômicos diferentes sempre estão próximo a inteirezas, como you/he/she tinham previsto William Prout.

Radioatividade

Para o fim do século de XIX, mostraram umas séries de descobertas importantes claramente que o átomo pudesse ser dividido subseqüentemente. Em 1895 o cientista alemão Wilhelm Conrad Röntgen anunciou a descoberta dos raios de X, radiações capaz penetrar por folhas de dianteira e o ano seguinte o físico French Antoine-Henri Becquerel descobriu que algumas substâncias, os sais de urânio, enviaram radiações penetrantes de origem desconhecida por exemplo. As procuras na radioatividade, administrou pelos cientistas franceses a Marie e Pierre Curie e independentemente do físico British Ernest Rutherford, permitiu concluir que alguns elementos pesados, o que o urânio, o torio e o rádio, enviam para três tipos diferentes de radiação, raios chamados para (alfa), ß (beta) e g (gama). Em 1897 a descoberta do elétron, trabalhar do físico britânico Joseph John Thomson, feito evidente que os átomos estão compostos de partículas menores. Era o mesmo Thomson, poucos anos depois, propor um modelo novo de átomo no qual os elétrons foram disseminados dentro de uma esfera de posição positiva: o modelo vem freqüentemente informado com o nome de ameixa-pudim, enquanto comparando os elétrons ao uvettes de abrigo em um bolo (a região de posição positiva).

Subseqüentemente, brevemente tempo, era possível definir a natureza das formas diferentes de radiação observado: os raios percorrem you/they foram associados para de forma que eletromagnético, e então para radiações da mesma natureza dos raios de X, mas de comprimento de onda inferior, enquanto ele descobriu que a beta de raios e o alfa de raios foram constituídos respectivamente através de elétrons e por núcleos de hélio.

O átomo de Rutherford

A compreensão dos mecanismos de decadência radioativa de alguns elementos permitiu os físicos para estudar a natureza dos átomos mais intimamente. Você descobriu que o átomo é principalmente constituído por um espaço vazio para o centro do qual um núcleo de dimensões é achado igual para ao redor de um decimillesimo do diâmetro do átomo inteiro. Experiências seguintes de difusão de alfa de partículas de átomos de elementos metálicos, Ernest Rutherford concluiu que a massa do átomo é ajuntada em parte de máximo no núcleo, ao redor que os elétrons giram órbitas de falta de cruzamento. A posição positiva do núcleo é equilibrada pela posição negativa trazida pelos elétrons, de modo que o átomo, debaixo de condições normais, que você resulta neutro eletricamente.

O modelo atômico de Rutherford, não obstante, introduziu algumas desvantagens: por causa do movimento deles/delas ao redor do núcleo, dotado com aceleração não nada, os elétrons teriam tido que radiar com continuidade, progressivamente energia perdedora, até collassare no núcleo. Isto teria feito a existência de átomos estáveis impossível, em discordância evidente com as observações experimentais.

O átomo de Bohr

Evolução do modelo de átomo O modelo atômico hoje reconheceu válido é a fruta de umas séries longas de teorias que succedutes são ele começando de 1899. O primeiro modelo proposto, o de Thompson, previu que os elétrons foram distribuídos positivamente uniformemente em uma posição de esfera. Rutherford incluiu ao invés que a posição positiva teve que ter ajuntado ao centro do átomo (no núcleo), e os elétrons para órbita no espaço circunvizinho. Bohr revisou, enquanto introduzindo o conceito de quantizzazione das órbitas eletrônicas; Schrödinger, revolucionou a idéia de eletrônica de órbita que não pretende fisicamente her/it como a trajetória cruzada mais pelo elétron finalmente, mas como região de espaço que probabilidade mais alta possui para estar ocupado do elétron.

Em 1913 o físico dinamarquês Niels Bohr propôs um modelo atômico novo, entrado para pertencer às bases do quantistica mecânico, eliminar as discrepâncias entre o átomo de Rutherford e os dados experimentais. De acordo com Bohr, os elétrons cruzam órbitas estáticas ao redor do núcleo, sem sofrer variações de energia,: a toda órbita corresponde um determinado valor da energia do elétron (nível enérgico) e assunto de radiação só é tido quando o elétron efetuar uma transição eletrônica (um “quantico de salto”) entre níveis enérgicos diferentes. Particularmente um átomo envia radiação eletromagnética se um elétron o move de um nível enérgico superior inferior para um, e absorve radiação no caso contrário.

Configurações eletrônicas

Densidade eletrônica e forma do orbital O orbital atômico é funções matemáticas, sobrevividas a solução da equação de Schrödinger, que you/they descrevem a probabilidade para achar o elétron nas regiões diferentes do espaço ao redor do núcleo. Eles mostraram três tipos de orbital atômico, relacionado em figura para configurações eletrônicas que correspondem a energias atômicas diferentes. Todo you/he/she orbital podem estar no máximo ocupados de dois elétrons, como prescrito pelo princípio de Pauli; então os átomos para mais de dois elétrons introduzem uma estrutura complicada de orbital concêntrico em sucessão.

A disposição dos elétrons nos níveis enérgicos é dita configuração eletrônica do átomo. O número total dos elétrons é igual ao número atômico do átomo: o hidrogênio, tem um único elétron por exemplo, o hélio tem dois deles e assim rua. As cascas eletrônicas (assim os níveis enérgicos diferentes estão definidos entre também o qual que os elétrons são distribuídos) you/they estão cheios de modo regular, do primeiro nível até o sétimo e todo deles you/he/she podem conter um número de máximo definido de elétrons. O primeiro nível está completo quando contiver dois elétrons, os segundos podem conter oito elétrons, o terceiro dezoito, e assim rua. O sétimo nível não está completo em alguns dos elementos existentes em natureza. O comportamento químico de um átomo é determinado pelo número do mais externo, ou pertencendo elétrons bastante ao nível enérgico mais distante pelo núcleo.

Os gases nobres (hélio, néon, argônio, cripto, xenônio e magro) eles têm o nível enérgico completamente ocupado fora, e isto explica o comportamento químico característico destes elementos, que I/you/they também é nota classificou como "gás inativo": em natureza eles não reagem com algum outro elemento, embora no laboratório foram sintetizados alguns fluoreto de cripto, recentemente xenônio e magro.

A casca mais externa dos átomos dos metais alcalinos (entre qual litio, sódio e potássio) só contém ao invés um elétron que facilmente vem "rendido" a outro átomo, enquanto discando um número grande de misturas químicas. O metal alcalino na realidade, perdendo um elétron, compra estabilidade, transforma his/her nível enérgico mais externo dentro em quanto um completamente ocupado. Um comportamento em um certo senso para especular caracteriza os halógenos (entre qual fluorine, cloro, bromo e iodo), de quem nível enérgico fora de pode ser completado com a anexação de um elétron: isto justifica a reatividade alta de tais elementos que têm a tendência para o combinar "comprando" o elétron necessitado.

Os níveis eletrônicos necessariamente não são enchidos em ordem sucessiva. Nos primeiros dezoito elementos da mesa periódica, os elétrons estão preparados de modo regular, e todo nível enérgico é completado antes do seguindo; começando do décimo nono elemento, esta ordem não é respeitada mais, enquanto também continuando sendo válido algumas "regras de encher." A periodicidade das configurações eletrônicas o reflete na repetição regular de você determine substância química*-físicas de características dos elementos, e justifica de um ponto de vista teórico a disposição deles/delas na mesa periódica.

O átomo de Schrödinger

A teoria proposta por Bohr que trabalhou bem por explicar o assunto de radiação do átomo de hidrogênio dotado com um elétron, só conheceu porém dificuldades notáveis para perceber o comportamento de átomos mais complexos. Previu que os elétrons giraram ao redor do núcleo, enquanto cruzando órbitas estáticas análogo para esses dos planetas ao redor do Sol, mas he/she não tiveram sucesso explicando porque só você determina trajetórias lhes permitiram. Quando o físico francês Louis De Broglie sugeriu que as partículas podem mostrar um comportamento semelhante para isso das ondas em algum phenomenons, Erwin Schrödinger teve a idéia para também associar aos elétrons atômicos um ondulou movimento ao redor do núcleo. Só as ondas que permitiram determinadas configurações estáticas foram cruzadas pelos elétrons: isto explicou as regras de seleção para o “salta quantici.”

O modelo foi melhorado através de Max Born de acordo com qual a função (função de onda) em sociedade para todo elétron não descreveu o real movimento do elétron ao redor do núcleo, mas só pôde fornecer a probabilidade de ocupação, do elétron, de você regiões do espaço circunvizinho determinam o núcleo. Nesta visão que coincide com a representação atômica moderna o conceito de órbita desaparece para ser substituído por isso de "nuvem eletrônica" que corresponde à região atômica onde a probabilidade de acumulação dos elétrons é máximo.

OS FANTASMAS ATÔMICOS

Um dos sucessos de diretores dos físicos teóricos era a explicação dos fantasmas a característica de linhas de todo elemento (você vê Spettroscopia). Átomos excitados por uma fonte externa oportuna de energia enviam radiação eletromagnética de freqüência bem definida. Por exemplo, hidrogênio gasoso, mantido debaixo de condições de baixa pressão em um tubo de copo, que envia para luz visível de cor vermelha, quando o tubo é cruzado através de posições elétricas. O exame desta radiação, executado para significar de um espectroscópio, mostra para isso em realidade o gás envia um fantasma a linhas ou radiação de umas séries de freqüências de distância regular a pessoa do outro. A teoria de Bohr permite calcular os comprimentos de onda do fantasma de assunto de modo simples e preciso, hypothesizing que toda linha fantasmagórica corresponde ao salto de um elétron de um nível de energia superior, e então mais distante do núcleo, para um nível caracterizado por uma energia inferior. Os elétrons que normalmente ocupam os níveis mais próximo quantici para o núcleo, e então eles têm mais baixa energia, eles vêm "entusiasmados" das descargas elétricas, ou eles absorvem energia, e eles saltam a níveis quantici superior; daqui eles podem reverter" aos níveis inferiores, enquanto rendendo energia novamente ao exterior na forma de radiação.

Muitos átomos pesados podem ser excitados de forma que envolver os mais próximos elétrons ao núcleo e provocar transições eletrônicas entre dentro de níveis enérgicos. Estas transições pedem quantidades grandes de energia, e eles determinam o assunto de raios de X radiações muito penetrantes para freqüência alta.

O NÚCLEO ATÔMICO

Isotopes do hidrogênio O isotopes são átomos de um mesmo aventi de elemento um número semelhante de prótones mas um número diferente de nêutrons. O isotopic mais abundante formam do hidrogênio (prozio) you/he/she só é constituído ao redor por um próton que órbita um único elétron. Eles existem porém disto outros dois: o deuterium que tem um nêutron no núcleo e o trizio que tem dois deles.

No 1919 Rutherford observou que o alfa de partículas, gravando em um campeão de nitrogênio, eles provocam a formação de átomos de oxigênio e contemporarily que o assunto de partículas dotou de posição positiva. Subseqüentemente ele descobriu que estas partículas que foram chamadas prótones são idênticas aos núcleos dos átomos de hidrogênio e eles são o constituinte dos núcleos de todos os elementos.

Qualquer sinal novo na estrutura dos núcleos foi tido até 1932, quando o físico British James Chadwick descobriu o nêutron, um avente de partícula nuclear massa quase idêntica para o do próton, mas privado de posição elétrica. Hoje he/she é conhecido que todos os núcleos são constituídos exclusivamente por prótones e nêutrons; além de, em todo átomo o número de prótones é igual ao número de elétrons, e então para o número atômico. De tal modo o átomo, possuindo um número semelhante de positivo e posições negativas, que resulta neutro eletricamente. O isotopes de um mesmo elemento possuem um número semelhante de elétrons e prótones, e então eles manifestam as mesmas propriedades químicas, mas eles diferem para o número dos nêutrons. No caso do cloro, os símbolos 35Cl e 37Cl respectivamente ponto fora o isotopes cloro 35 e cloro 37; em todo dos dois casos, ápice aponta fora o número de massa do isótopo, iguale à soma do número de prótones (para que o cloro sempre tem 17 anos) e do número de nêutrons. Às vezes a anotação ·Cl é adotado em qual o número atômico é feito explícito.

O menos núcleos estáveis são esses que contêm um número estranho de nêutrons e prótones; todos os núcleos deste tipo, exclua esses de quatro elementos, eles são radioativos. Geralmente, vários nêutrons muito superior para o dos prótones faz o núcleo instável; os núcleos de todo o isotopes dos elementos em cima do posseggono de bismuto esta característica, e na realidade eles são todos o radioativo. A maior parte dos núcleos estáveis contém um número igual de prótones e nêutrons.

Radioatividade artificial

Nos primeiros anos Trinta, as experiências completadas pelos físicos franceses para os que Irène e Frédéric Joliot-Curie mostraram que pudessem ser feitos os núcleos de elementos estáveis radioativo de modo artificial, enquanto bombardeando os átomos com apressam partículas nucleares, ou com radiações de freqüência oportuna. Este procedimento determina a formação de isotopes radioativo, também disse radioisótopos que são o produto de reações nucleares complexas. Os aceleradores de desenvolvimento de pessoas poderosas de partículas que permite apressar as balas nucleares a energias muito elevadas, a observação de mil de reações nucleares e o estudo do comportamento de isotopes radioativo de you/he/she de natureza diferente tornou possível.

Reações nucleares

Em 1932 os dois cientistas britânico John Cockcroft e Ernest Walton foram o primeiro ones para empregar partículas artificialmente acelerado por desintegrar núcleos atômicos. Durante uma experiência famosa, eles bombardearam um objetivo de litio com um pacote de prótones acelerado por um multiplicador de tensão. Os núcleos de litio 7 o quebraram em dois fragmentos, todo de qual era um núcleo de hélio 4. A reação nuclear que acontece nesta tentativa pode ser expressa pela equação

7Li+ 1H = 4He + 4He

O litio 7, o hidrogênio fundamental e o hélio 4 têm massa respectivamente 7,018242 umas, 1,008137 umas e 4,003910 umas. A soma das massas dos reagentes é igual a 8.026379 umas, enquanto o dos produtos 8,007820 uma vale: a reação envolve uma perda de massa então igual para 0,018559 umas. Usando a equação é = mc2-expressou por Albert Einstein dentro da formulação da teoria do estreito relatividade-que expressa a equivalência entre massa e energia, ele conclui que 1 equivale de uma para 931,3 MeVs, e que a reação nuclear satisfatória é acompanhada pela liberação de 17,28 MeVs. A quantidade de massa perdida o se transforma em energia cinética dos núcleos de hélio.

ENERGIA ATÔMICA


Firme e a bateria atômica

Henry Fermi dá a demonstração oficial da operação da bateria atômica pela primeira vez em presença do representante da indústria que terá que levar ao cuidado de sua produção. Eu recompenso o Nobel para as físicas em 1938, Fechaduras abandonou Itália que segue as leis raciais (o que eles envolveram him/it em quanto casado um judia) e he/she também permaneceram nos Estados Unidos depois do fim da guerra, enquanto mantendo para a universidade em Chicago a escrivaninha de físicas e a direção do instituto de estudos nucleares.

No 1905 Albert Einstein propôs, como parte da teoria da relatividade estreita, a equação famosa E=mc2 que expressa a equivalência entre massa e energia. Associa a toda massa m uma quantidade de energia é igual ao produto da massa para o quadrado da velocidade do c claro. Por causa do valor enorme de c, um "equivale" de massa muito pequeno para uma quantidade de muito grande energia. Desde que mais que os 99% da massa de um you/he/she de átomo é ajuntado no núcleo, as variações da massa nuclear que acontece no círculo das reações de fendimento e fusão nuclear quantidades enormes livres de energia.

Em 1934 o físico Enrico Fermi percebeu o primeiro fendimento nuclear conferido, não obstante não foi reconhecida a natureza exata do fenômeno até 1939, quando os cientistas alemão Otto Hahn e Fritz Strassmann anunciaram para ter produzido o fendimento de um núcleo de urânio por bombardeio com nêutrons. A fragmentação do núcleo é acompanhada pelo assunto de outros nêutrons, que you/they podem alimentar a reação nuclear que resulta em uma tentativa para encadear; isto acontece, por exemplo, durante a explosão de uma bomba atômica. A mesma reação, se percebeu debaixo de condições conferidas, podem ser usados you/he/she ao invés para energia produtora. Hoje os físicos o se esforçam desenvolver métodos para manter as reações de fusão nuclear sob controle, de forma que usar este recurso enorme potencial de energia para aplicações práticas.