Строение атомов и молекул

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

ЛЕКЦИЯ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА

Классификация веществ по электрическим и магнитным свойствам. Виды химической связи. Атомно-кристаллическое строение материалов

Строение атомов и молекул

Мельчайшей частицей любого вещества является молекула, которая в свою очередь состоит из атомов. Основными элементарными частицами, из которых строятся все известные нам атомы, являются протоны, нейтроны и электроны. Протоны имеют положительный заряд, электроны - отрицательный. Заряды протона и электрона равны по величине и составляют 16×10^-20К. Это элементарный, т.е. наименьший электрический заряд. Нейтроны, как говорит само название, являются нейтральными частицами, не имеющими заряда.

Согласно упрощенной модели Нильса Бора атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого вращаются электроны, компенсируя положительный заряд ядра. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Электроны располагаются вокруг ядра несколькими слоями – оболочками на очень большом по сравнению со своими размерами расстоянии. Строение ядер атомов и периодичность заполнения оболочек электронами можно находить с помощью таблицы Д. И. Менделеева.

Атом имеет размеры порядка ангстрема (один ангстрем равен 10^-10м). Молекулы различных веществ содержат различное число атомов. Например, гелий и аргон- одноатомные газы, водород и кислород –двухатомные, озон – трехатомный. В зависимости от строения внешних электронных оболочек атомов в молекулах могут образовываться различные виды связей.

Рис.1.1. Схема строения полярной молекулы.

Молекулы, в которых центры положительных и отрицательных зарядов совпадают, являются нейтральными. Если же в отдельных молекулах (Рис.1.1) центры противоположных по знаку зарядов и не совпадают и находятся на некотором расстоянии l друг от друга, то такие молекулы называются полярными или дипольными. Полярная молекула характеризуется величиной дипольного момента , который определяется произведением заряда и расстояния между центрами положительного и отрицательного зарядов: . Электрический момент полярной молекулы является векторной величиной. За направление вектора принимают направление от отрицательного заряда к положительному. При отсутствии внешнего электрического поля суммарный дипольный момент равен нулю, так как диполи расположены хаотично. При приложении внешнего электрического поля диполи и из электрические моменты ориентируются по направлению поля.

Нейтральный атом, получив некоторое количество энергии из вне может лишиться части электронов, и превратиться в положительный ион и свободные электроны. Такой процесс носит название ионизации. Атом может и присоединять дополнительные электроны, превращаясь в отрицательный ион. Ионами могут быть и группы атомов, потерявших или присоединивших электроны.