If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Եթե գտնվում ես վեբ զտիչի հետևում, խնդրում ենք համոզվել, որ *.kastatic.org և *.kasandbox.org տիրույթները հանված են արգելափակումից։

Հիմնական նյութ

Դալթոնի ատոմային տեսությունը

Դալթոնի ատոմային տեսության դրույթներ․ որո՞նք ենք մենք օգտագործում առ այսօր, և ի՞նչ ենք մենք սովորել Դալթոնից հետո։

Հիմնական դրույթներ

  • Դալթոնի ատոմային տեսությունը նյութերը ատոմների և դրանց հատկությունների տեսանկյունից նկարագրելու առաջին ամբողջական փորձն էր:
  • Դալթոնի տեսության հիմքում ընկած են զանգվածի պահպանման և նյութի հաստատուն բաղադրության օրենքները:
  • Նրա տեսության առաջին մասում ասվում է, որ բոլոր նյութերը բաղկացած են ատոմներից, որոնք անբաժանելի են:
  • Տեսության երկրորդ մասում ասվում է, որ միևնույն տարրի բոլոր ատոմները նույնական են զանգվածով և հատկություններով:
  • Երրորդ մասում ասվում է, որ միացությունները երկու կամ ավելի տարբեր տեսակի ատոմների համակցություն են:
  • Տեսության չորրորդ մասում ասվում է, որ քիմիական ռեակցիայի ժամանակ տեղի է ունենում ատոմների վերադասավորում:
  • Ներատոմային մասնիկների և իզոտոպների հայտնաբերումից հետո տեսության որոշ դրույթներ փոփոխության ենթարկվեցին:

Քիմիկոսների մեջ հարցեր են առաջանում

Քիմիան լի է անպատասխան հարցերով: Հնագույն ժամանակներից ի վեր մարդկանց մեջ մի հարց է ծագում․ ինչի՞ց է ստեղծված աշխարհը:
Այսինքն, եթե մենք մեծացնենք ձեր մատի ծայրի մաշկը ~100000000000 անգամ, այո՛, 11 զրո, ապա մենք ի՞նչ կտեսնենք: Կտարբերվի՞ արդյոք ստացված պատկերը, եթե մենք, ասենք, նույնչափ մեծացնենք խնձորը: Իսկ եթե մենք փորձենք երևակայական բարակ դանակով կտրել խնձորը շատ բարակ շերտերի, արդյոք մենք կհասնե՞նք մի կետի, որը այլևս հնարավոր չի լինի կտրել ավելի փոքր չափերի: Ինչպիսի՞ն կլինեն այդ մասնիկները և արդյոք կունենա՞ն խնձորին բնորոշ հատկություններ:
Այս հարցերի պատասխանները հիմնարար են ժամանակակից քիմիայի համար, և քիմիկոսները մինչև մի քանի հարյուր տարի առաջ այդ պատասխանների շուրջ համաձայնության չէին գալիս: Ջոն Դալթոնի պես գիտնականների շնորհիվ ժամանակակից գիտնականներն աշխարհի մասին պատկերացում են կազմում ատոմների տեսանկյունից: Եթե նույնիսկ մենք չենք տեսնում ատոմներն անզեն աչքով, նյութի հատկությունները, օրինակ՝ գույնը, ագրեգատային վիճակը (պինդ, հեղուկ, գազային) և նույնիսկ հոտը, ատոմային մակարդակում տեղի ունեցող փոխազդեցությունների արդյունք են: Այս հոդվածում կքննարկվի Ջոն Դալթոնի ատոմային տեսությունը, որն ատոմների և դրանց հատկությունների տեսանկյունից նյութերը նկարագրելու առաջին ամբողջական փորձն էր:

Դալթոնի տեսության հիմքը

Դալթոնն իր տեսությունը հիմնել է երկու օրենքի ՝ զանգվածի պահպանման և նյութի հաստատուն բաղադրության օրենքների վրա:
Ըստ զանգվածի պահպանման օրենքի՝ փակ համակարգում նյութ չի ստեղծվում և չի ոչնչանում: Դա նշանակում է, որ եթե մենք ունենք քիմիական ռեակցիա, ապա ռեակցիայի մեջ մտնող նյութերի՝ ելանյութերի զանգվածը հավասար է ռեակցիայի հետևանքով ստացվող նյութերի՝ վերջանյութերի զանգվածին: Մենք զանգվածի պահպանման օրենքն օգտագործում ենք, երբ հավասարեցնում ենք քիմիական հավասարումները։
Քիմիկոսները պատկերացնում են կերակրի աղը որպես նատրիումի և քլորիդ իոններ՝ դասավորված բյուրեղացանցի կառուցվածքում: "Կերակրի աղի պատկերը" նկարը վերցված է OpenStax-ի «Անատոմիա և ֆիզիոլոգիա» գրքից, CC-BY-NC-SA 4.0։
Ըստ նյութի հաստատուն բաղադրության օրենքի՝ մաքուր միացության մեջ մտնող միևնույն տարրերի հարաբերակցությունը նույնն է: Օրինակ՝ կերակրի աղում, որի քիմիական բանաձևն է NaCl, նատրիումը և քլորը միշտ նույն հարաբերակցությամբ են լինում, անկախ նրանից, թե ինչքան աղ դու ունես, կամ աղը որտեղից է ստացվել: Եթե մենք փոխազդեցության մեջ դնենք մետաղական նատրիումը գազային քլորի հետ, ավելի շատ կերակրի աղ կարող ենք ստանալ, որը կունենա նույն բաղադրությունը: Ամեն դեպքում խորհուրդ եմ տալիս այդ փորձը տանը չիրականացնել:
Յուրացված գիտելիքի ստուգում։ Շրջիկ գիտնականը 1700-ականների սկզբին որոշել է իրականացնել հետևյալ փորձը. նա վերցնում է 10 գրամ էթանոլի նմուշ (CH3CH2OH) և այրում է այն բաց բաժակի մեջ՝ թթվածնի առկայությամբ: Ռեակցիայի ավարտից հետո բաժակը դատարկվում է: Արդյոք այս արդյունքը չի՞ խախտում զանգվածի պահպանման օրենքը:

Դալթոնի ատոմային տեսությունը

Մաս 1․ Բոլոր նյութերը բաղկացած են ատոմներից:

Դալթոնը ենթադրում էր, որ զանգվածի պահպանման և նյութի հաստատուն բաղադրության օրենքները կարելի է բացատրել՝ օգտագործելով ատոմների մասին գաղափարը: Նա ենթադրեց, որ բոլոր նյութերը բաղկացած են փոքր, անբաժանելի մասնիկներից, որոնք կոչվում են ատոմներ: Վերջիններիս նա պատկերացնում էր որպես «պինդ, զանգվածային, կոշտ, անթափանցելի, շարժվող մասնիկ(ներ)»:
Կարևոր է նշել, որ Դալթոնը չուներ համապատասխան սարքավորումներ առանձին ատոմները տեսնելու կամ ուսումնասիրելու համար, նա պատկերացում չուներ, որ ատոմը կարող էր ունենալ ներքին կառուցվածք: Մենք Դալթոնի կողմից ենթադրվող ատոմը կարող ենք պատկերացնել որպես մոլեկուլային մոդելավորման հավաքածուի մի մասնիկ, որտեղ տարբեր տարրեր ներկայացված են որպես տարբեր չափերի և գույնի գնդեր: Թեև սա հարմար մոդել է որոշ կիրառություների համար, սակայն այժմ մենք գիտենք, որ ատոմները հեռու են պինդ գնդեր լինելուց:

Մաս 2․ Միևնույն տարրի բոլոր ատոմները նույնական են զանգվածով և հատկություններով։

Դալթոնը ենթադրում էր, որ միևնույն տարրի յուրաքանչյուր ատոմ, օրինակ՝ ոսկու ատոմները, չեն տարբերվում միմյանցից: Նա նաև նշում էր, որ մի տարրի ատոմները տարբերվում են մնացած տարրերի ատոմներից: Այսօր մենք դեռ գիտենք, որ դա հիմնականում ճիշտ է: Նատրիումի ատոմը տարբերվում է ածխածնի ատոմից: Տարրերը կարող են ունենալ միևնույն եռման, հալման ջերմաստիճաններն ու էլեկտրաբացասականությունները, բայց չկան երկու տարբեր տարրեր որոնք կունենան ճշգրիտ նույն հատկությունները:
Մոլեկուլային մոդելավորման հավաքածու, որը ներառում է տարբեր չափի և գույնի գնդաձև ատոմներ, որոնք կարող են միմյանց միանալ ձողերի միջոցով՝ քիմիական կապերը ցույց տալու համար: Մոդելավորման հավաքածուի լուսանկարը տրամադրված է Սոնիայի կողմից՝ Wikimedia Commons-ից, CC-BY 3.0

Մաս 3․ Միացությունները երկու կամ ավելի տարբեր տեսակի ատոմների համակցություն են:

Դալթոնն իր ատոմային տեսության երրորդ մասում ասում էր, որ միացությունները բաղկացած են երկու կամ ավելի տարատեսակ ատոմներից: Այդպիսի միացության օրինակ է կերակրի աղը: Կերակրի աղը երկու տարբեր տարրերի համադրություն է, որն ունի եզակի ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ: Առաջին հերթին պետք է նշել, որ նատրիումը բաձր ռեակցիաունակ մետաղ է: Երկրորդ հերթին պետք է նշել, որ քլորը թունավոր գազ է: Երբ նատրիումը և քլորը փոխազդում են միմյանց հետ, առաջանում է NaCl քիմիական բանաձևով իոնային միացությունը, որը լայն կիրառություն ունի ուտելիք պատրաստելու համար և որում նատրիումի և քլորիդ իոններն ունեն 1:1 հարաբերությունը:
Քանի որ ատոմներն անբաժանելի են, դրանք միշտ միավորվելու են պարզ, ամբողջ թվերի հարաբերությամբ: Ուստի իմաստ չէր ունենա գրել այսպիսի բանաձև՝ Na0.5Cl0.5, քանի որ դու չես կարող ունենալ կես ատոմ:

Մաս 4․ Քիմիական ռեակցիայի ժամանակ տեղի է ունենում ատոմների վերադասավորում:

Դալթոնի ատոմային տեսության չորրորդ և վերջին մասում նա ասում էր, որ քիմիական ռեակցիաների ընթացքում ատոմները չեն ոչնչանում կամ ստեղծվում: Դրանք ուղղակի վերադասավորվում են: Կրկին օգտագործելով կերակրի աղի մեր ունեցած օրինակը, երբ նատրիումը միանում է քլորի հետ՝ առաջացնելով կերակրի աղը, և՛ նատրիումի, և՛ քլորի ատոմները շարունակում են գոյություն ունենալ: Նրանք պարզապես վերադասավորվում են՝ նոր միացություն առաջացնելու համար:

Ի՞նչ ենք մենք սովորել Դալթոնի տեսությունից:

Այս հարցի կարճ պատասխանն է՝ շատ բան: Օրինակ՝ հիմա մենք գիտենք, որ ատոմներն անբաժանելի չեն, ինչպես նշված էր Դալթոնի տեսության առաջին բաժնում, քանի որ դրանք կազմված են պրոտոններից, նեյտրոններից և էլեկտրոններից: Ատոմի ժամանակակից պատկերը շատ է տարբերվում Դալթոնի պատկերացրած «պինդ, զանգվածային» մասնիկից: Որպես փաստ նշենք, որ Էռնեստ Ռեզերֆորդը, Հանս Հեյգերը և Էռնեստ Մարդսենը ցույց են տվել, որ ատոմները գլխավորապես բաղկացած են դատարկությունից:
Սկանավորող թափանցունակ էլեկտրոնային մանրադիտակը (STEM) մեզ թույլ է տալիս տեսնել վոլֆրամի սելենիդն ատոմային մակարդակում, WSe2: "STEM նկարը վերցված է Wikimedia Commons-ից, ըստ՝ Կազու Սուենագայի և այլոց, CC BY 4.0
Դալթոնի տեսության երկրորդ մասը պետք էր փոփոխել այն բանից հետո, երբ զանգվածային սպեկտրաչափության միջոցով փորձերը ցույց տվեցին, որ նույն տարրի ատոմները կարող են ունենալ տարբեր զանգվածներ, քանի որ նույն տարրի տարբեր իզոտոպներում նեյտրոնների թիվը կարող է տարբեր լինել: Իզոտոպների մասին ավելին իմանալու համար կարող եք դիտել հետևյալ տեսանյութը՝ ատոմային համար, զանգվածային թիվ և իզոտոպներ:
Չնայած այս ամենին՝ Դալթոնի ատոմային տեսությունը մինչև այժմ հիմնականում ճիշտ է, և այն հիմք է ժամանակակից քիմիայի համար: Գիտնականները նույնիսկ մշակել են աշխարհն ատոմային մակարդակով տեսնելու տեխնոլոգիա:

Ամփոփում

  • Դալթոնի ատոմային տեսությունն առաջին ամբողջական փորձն էր նկարագրելու նյութերն ատոմների և դրանց հատկությունների տեսանկյունից:
  • Դալթոնի տեսության հիմքում ընկած են զանգվածի պահպանման և նյութի հաստատուն բաղադրության օրենքները:
  • Նրա տեսության առաջին մասում ասվում է, որ բոլոր նյութերը բաղկացած են ատոմներից, որոնք անբաժանելի են:
  • Տեսության երկրորդ մասում ասվում է՝ տվյալ տարրի բոլոր ատոմները զանգվածով և հատկություններով նույնական են:
  • Երրորդ մասում ասվում է՝ միացությունները երկու կամ ավելի տարբեր տեսակի ատոմների համադրություն են:
  • Տեսության չորրորդ մասում ասվում է, որ քիմիական ռեակցիայի հետևանքով տեղի է ունենում ատոմների վերադասավորում:
  • Ներատոմային մասնիկների և իզոտոպների հայտնաբերումից հետո տեսության որոշ դրույթներ ստիպված էին փոփոխության ենթարկել:

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Առայժմ հրապարակումներ չկան։
Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: