化学键定义(用化学键给化学反应下定义)

 TOS   2020-03-24 13:49   50 人阅读  0 条评论

化学键的定义及分类

原子是元素可以维持其化学性质的最小单元。正原子包含一个密集的原子核和围绕原子核的许多带负电的电子。负原子的核带负电,周围的负电子带“正电”。正原子的原子核由带正电的质子和中性中子组成。负原子的原子核中的反质子带负电,因此负原子的原子核中带负电。当质子数与电子数相同时,原子是电中性的。否则,它是带正电或带负电的离子。取决于质子和中子的数量,原子的类型是不同的:质子的数量确定原子属于哪个元素,中子的数量确定原子属于哪个元素。 的原子名称源自希腊语τομο(atomos,“不可分割”)。很久以前,希腊和印度的哲学家提出了原子不可分割的概念。在17和18世纪,化学家发现了物理学的基础:对于某些物质,它们无法通过化学手段分解。在19世纪末和20世纪初,物理学家发现了亚原子粒子和原子的内部结构,从而证明了原子不是不可分割的。量子力学原理可以为原子提供一个很好的模型。 与日常经验相比,原子是一个很小的物体,其质量是如此之小,以至于单个原子只能通过某些特殊的仪器(例如扫描隧道显微镜)才能观察到。原子重量的99。9%集中在原子核中,其亚原子和中子的质量相似。每个元素都有至少一个不稳定的同位素,该同位素会发生放射性衰变。这直接导致核转化,即亚原子核中中子或质子数量的变化。原子占据一组稳定的能级或轨道。当中子吸收和发射中子时,它们也会在不同能级之间跳跃。此时,被吸收或发射的原子的能量与能级之间的能量差相等。电子决定元素的化学性质,并且对中子的磁性有很大的影响。 史大约2500年前,希腊哲学家对物质组成问题进行了辩论。原子论相信,在被多次分裂之后,它最终将变得如此之小以至于无法分裂。 “原子”一词来自希腊语,意思是“不可分割”。在1803至1807年之间,他认为原子既不能创造也不能破坏。任何元素中包含的原子都是相同的。 物质由离散单位组成并且可以任意划分的概念已经流行了数千年,但是这些思想基于抽象和哲学推理,而不是实验和经验观察。随着时间的流逝以及文化和学校的变化,哲学中原子的性质也发生了巨大变化,这种变化通常具有一些精神因素。但是,原子的基本概念已在数千年后被化学家采用,因为它可以简明地解释化学界的一些新发现。 乐队辩论Atomism(英语:来自古希腊语τομον的Atomism,atomos,意思是“不可分割的”)是一些古老传统中发展起来的自然哲学。原子论者从理论上将自然界转变为两个基本部分:一个不可分割的原子和一个空的空隙。 根据亚里斯多德的名言,原子是不可构造和不变的,并且形状和大小有无限的变化。它们在空虚中移动,相互碰撞,有时会与一个或多个其他原子挂钩以形成簇。不同形状,排列和位置的簇导致世界上各种宏观物质。 对原子概念的描述可以追溯到古代印度和古代希腊。有人认为印度的Ja那教原子论是由公元前6世纪的拓荒者大雄提出的,其当代Pefuto Gayayan和逊尼派先驱者Ayitu Chichen Bora的基本思想也被称为“原子论”。东正教和胜利主义者后来发展了如何将原子结合成更复杂的物体的理论。在西方,原子的描述出现在公元前5世纪的Lychber和Democritus的著作中。印度文化是否影响了希腊,反之亦然,或者两者是否独立发展,这是有争议的。 科学论据直到化学开始发展为一门科学之后,人们才对原子有了进一步的了解。 1661年,自然哲学家罗伯特·博伊尔(Robert Boyle)出版了《可疑化学家》一书,他在书中声称物质是由不同的“粒子”或原子的自由组合组成的,而不是由气体,泥土,火,水和其他基本元素组成的。 。 1789年,法国贵族和科学研究员拉瓦锡(Lavoisier)定义了元素这个词,从那时起,该元素就被用来代表化学变化的最小单位。 现代原子论然后,在1897年,发现了第一个亚原子粒子,即电子。 1911年,新西兰物理学家卢瑟福发现每个原子都包含一个带正电的原子核。在1919年,他随后在核内发现了带正电的质子。 1932年,英国物理学家查德威克(Chadwick)发现了不带电的中子。现代化学认为,原子是由原子核和绕其运动的电子组成的。原子核包含许多质子和中子。质子和中子比电子重约1836倍。质子的电荷是正电荷的单位,电子是负电荷的单位,中子不带电荷。 1803年,道尔顿在《化学哲学的新体系》一书中对英语进行了描述,英语老师和自然哲学家约翰·道尔顿使用原子的概念来解释为什么不同的元素总是以整数倍反应,即多比定律。这也解释了为什么某些气体比其他气体更易溶于水。他提出,每个元素仅包含一种原子,并且这些原子结合形成一个化合物。在1827年,英国植物学家罗伯特·布朗(Robert Brown)用显微镜观察水中的花粉时,他发现它们的花粉运动不规则,这进一步证明了微粒理论。后来,这种现象称为布朗运动。 Dessauerx在1877年提出这种现象是由水分子的热运动引起的。 1905年,爱因斯坦提出了第一种数学分析方法,证明了这一推测。 在研究阴极射线时,物理学家约瑟夫·汤姆森(Joseph Thomson)发现了电子及其亚原子特性,打破了人们认为原子不可分割的想法。汤姆森认为,电子在整个原子中均匀分布,就像它们在均匀的正电荷海洋中散射一样,它们的负电荷抵消了这些正电荷。这也称为李子布丁模型。 然而,在1909年,在物理学家卢瑟福(Rutherford)的指导下,研究人员用氦离子轰击了金箔。他们出乎意料地发现,一小部分离子以比使用汤姆森假设所预测的更大的角度偏转。根据这个金箔实验的结果,卢瑟福提出,原子的大部分质量和正电荷都集中在原子中心的原子核中,电子像围绕着太阳的行星一样围绕着原子核。带正电的氦离子在原子核附近通过时会以大角度反射。 1913在放射性衰变产物的实验中,不止一个原子。玛格丽特·托德(Margaret Todd)创造了“同位素”一词来表示同一元素中的不同种类的原子。在对离子气体的研究过程中,汤姆森发明了一种可用于分离不同同位素的新技术,最终导致了稳定同位素的发现。 Bohr氢原子模型,显示两个电子。同时,物理学家玻尔重新审视了卢瑟福的模型。他认为电子应该在一定的轨道上并且能够在不同的轨道之间跳跃,而不是像以前认为的那样自由地移动。当电子在这些固定轨道之间跳跃时,它们必须吸收或释放比能。当来自热源的光束通过棱镜时,会产生彩色光谱。应用轨道过渡理论可以很好地解释光谱中的位置不变线。在

举例说明什么是化学键

1916年,吉尔伯特·路易斯(Gilbert Louis)发现化学键的性质是两个原子之间电子的相互作用。众所周知,元素的化学性质根据周期性规律反复循环。 1919年,美国化学家Owen Langmuir提出原子中的电子相互连接或聚集在一起。一组电子占据特定的电子层。在1926年,薛定inger使用了路易斯·德布罗意(Louis De Broglie)在1924年提出的波粒对偶性假设,建立了一个原子数学模型,将电子描述为三维波形。用波形描述电子的直接结果是在数学上不可能同时获得位置和动量的精确值。 1926年,海森堡建立了相关的方程,后来被称为不确定性原理。这个概念描述了对于测量的特定位置,只能获得不确定的动量范围,反之亦然。尽管此模型难以想象,但它可以解释一些先前观察到但无法解释的原子特性,例如大于氢的原子的光谱线。因此,人们不再使用原子的行星模型,而是倾向于将原子轨道视为存在电子的区域。 质谱仪的简单示意图质谱仪的发明使科学家能够直接测量原子的精确质量。该设备使用磁体弯曲离子束,偏转量取决于原子的质荷比。弗朗西斯·阿斯顿(Francis Aston)使用质谱法确定了同位素具有不同的质量,并且同位素之间的质量差为整数,这被称为整数法则。在1932年,解释了这个问题。中子是质量类似于质子的中性粒子。同位素被重新定义为具有相同数量的质子和不同数量的中子的元素。 1950年代,随着粒子加速器和粒子检测器的发展,科学家可以研究高能粒子之间的碰撞。他们发现中子和质子是强子的一种,由较小的夸克颗粒组成。还开发了核物理的标准模型,该模型可以成功地解释整个原子核与亚原子级原子之间的相互作用。 1985年左右,朱锡文及其同事在贝尔实验室开发了一项新技术,可以使用激光来冷却原子。威廉·丹尼尔·菲利普斯(William Daniel Phillips)的团队设法将钠原子放置在磁阱中。这两种技术,再加上克劳德·库恩·唐纳德·戴(Claude Coon-Donud Day)小组基于多普勒效应开发的方法,可以将少量原子冷却到微开尔文温度范围,从而使原子可以进行高度精确的研究。直接导致了玻色-爱因斯坦凝聚的发现。 从历史上看,单个原子被认为太小而无法进行科学研究。最近,科学家已经成功地将单个金属原子连接到有机配体上,以形成单电子晶体管。在某些实验中,使用激光冷却来减慢和捕获原子。这些实验可以更好地理解物质。 元的组合亚乐队粒尽管原子的英文名(atom)最初是指无法进一步细分的最小粒子,但在现代科学领域,原子实际上包含许多不同的亚原子粒子。它们是电子,质子和中子。氢原子和带正电的氢离子除外。前者没有中子,而后者只有一个质子。 质子带正电荷,是电子质量1。6836×10 ^ -27 kg的1836倍。但是,部分质量可以转换为原子结合能。中子没有电荷,自由中子的质量是电子质量的1839倍,即1。6929×10 ^ -27 kg。中子和质子的大小相似,均为2。5×10 ^ -15 m,但尚未精确定义它们的表面。在物理学标准模型理论中,质子和中子均由称为夸克的基本粒子组成。夸克是费米子的一种,是物质的两个基本成分之一。另一个基本组成部分叫做轻子,夸克有六种类型,每一种都有分数电荷,为+2/3或-1/3。质子由两个上夸克和一个下夸克组成,而中子由一个上夸克和两个下夸克组成。这种差异解释了为什么中子和质子的电荷和质量不同。夸克通过胶子为中介,通过强烈的相互作用保持在一起。胶子是标准玻色子的成员,玻色子是用于传递力的基本粒子。该原子表明,在不同的同位素中,原子核与原子中的所有质子和中子相连,形成一个非常小的原子核。它们也可以一起称为核。原子半径约为105fm,因此原子核的半径比原子的半径小得多。原子核通过可以在短距离内起作用的剩余强度绑定在一起。当距离小于2。5fm时,该力远大于静电力,因此它可以克服带正电的质子之间的相互排斥。 相同元素的原子带有相同数量的质子。该数字也称为原子序数。对于某个元素,中子的数量可以改变,这也决定了原子是该元素的哪个同位素。质子和中子的数量决定了该元素是哪个核素。中子的数量决定了原子的稳定性,有些同位素会自发地发生放射性衰变。 中子和质子都是费米子。根据量子力学中的保利排除原理,两个相同的费米子不可能同时具有相同的量子物理状态。因此,原子核中的每个质子占有不同的能级,中子的情况相同。但是,保利排斥原理并不禁止质子和中子具有相同的量子态。 核聚变示意图上图说明图中的两个质子产生一个包含质子和中子的氘核,并释放正电子。 如果原子核的质子和中子的数目不同,则原子核容易发生放射性衰变至较低的能级,并且质子和中子的数目更接近。因此,具有相同或相似质子和中子数的原子衰减的可能性较小。然而,当原子序数逐渐增加时,质子之间的排斥力增加,并且需要更多的中子来稳定整个原子核,这影响了上述趋势。因此,当原子序数大于20时,最常见的放射性衰变如下:α衰变:原子核释放出一个α粒子,即一个包含两个质子和两个中子的氦原子核。衰变的结果是原子序数较低的新元素。贝塔衰变:中子转化为质子或质子转化为中子的弱相互作用现象。前者伴随着电子和反中微子的释放,而后者释放正电子和中微子。释放的电子或正电子称为β粒子。因此,β衰变可以使原子的原子数增加或减少一个。 γ衰变:原子核的能级降低,并且释放出电磁波辐射,这通常在释放α粒子或β粒子之后发生。其他相对罕见的放射性衰变包括:中子或质子的释放,核或电子基团的释放,通过内部转换的高速电子而不是β射线以及高能光子而不是伽马射线。 每个放射性同位素都有一个特征衰变期,即半衰期。半衰期是指一半样本衰减所需的时间。这是指数衰减,也就是说,样品在每个半衰期中都有50%的恒定衰减。换句话说,在两个半衰期之后,仅剩下了25%的起始同位素。 能级在原子中,电子的势能与其与核的距离成反比。测量电子的势能。通常的测量是使电子脱离原子所需的能量。单位是电子伏特(eV)。在量子力学模型中,电子只能占据以原子核为中心的一组状态,并且每个状态都对应一个能级。最低的能级称为基态,而较高的能级称为激发态。电子在两个能级之间跃迁的前提是它必须吸收或释放能量,并且该能量还必须与两个能级之间的能差一致。由于释放的光子能量仅与光子的频率有关,并且能级不连续,因此电磁光谱中会出现一些不连续的带。每个元素都有一个特征光谱,该光谱取决于核电荷的数量,电子的填充,电子之间的电磁相互作用以及其他一些因素。 吸收线的示例:太阳的叶状体和铁质。当全光谱的光通过气体或等离子体时,一些光子将被原子吸收,从而导致这些原子中的电子跃迁。处于激发态的电子将自然返回低能态,并且能量差以光子的形式在随机方向上释放。观察者会在最后接收到的光谱中发现一些黑色吸收带。后者使与光不在同一直线上的观察者可以观察到一些不连续的线,这些线实际上是那些原子的发射线。这些线的光谱测量将揭示该物质的组成和物理性质。在对光谱线进行仔细分析之后,科学家发现某些光谱线具有精细的结构断裂。这是因为自旋和最外层电子运动之间的相互作用也称为自旋轨道耦合。当原子在外部磁场中时,光谱线可以分为三部分或更多部分。这种现象称为塞曼效应,其原因是原子的磁矩及其与外部磁场的相互作用。一些原子具有许多具有相同能级的电子,因此仅产生一条光谱线。当这些原子置于外部磁场中时,这几种电子排列的能级略有不同,因此发生分裂。外部电场的存在也会引起类似的现象,称为斯塔克效应。

前20号元素原子电子式

如果电子处于激发态,则具有适当能量的光子会导致电子受到辐射并释放具有相同能量的光子。前提是电子返回低电平时释放的能量必须与其相互作用。光子具有相同的能量。此时,激发光子和原始光子在相同方向上移动,即两个光子的波同步。利用这一原理,人们设计了激光器来产生频率非常窄的相干光源。 化合价一个原子的电子层的最外层通常称为价电子层,其中的电子称为价电子。价电子的数量决定了该原子与其他原子之间键的性质。原子化学反应的统一趋势是使它们的化合价完全或为空。 化学元素通常写在化学元素周期表中,以表明它们具有一定的化学性质,且具有周期性重复性。通常,具有相同价电子数的元素形成一个基团并占据周期表中的同一列。周期表中的水平行对应于量子层的电子填充。元素周期表最右边的元素的化合价层已满,因此它们在化学反应中表现出一定的惰性,被称为惰性气体。 状态原子存在于物质的许多不同阶段,这些阶段由某些物理条件(例如温度和压力)决定。通过更改这些条件,在同一阶段,物质也可以具有不同的形态。例如,固体碳有两种形式:石墨和金刚石。 当温度非常接近绝对零时,原子会形成Bose-Einstein凝聚体。这些超冷原子可被视为超原子,使科学家能够研究量子力学的一些基本原理。扫描隧道显微镜是一种用于在原子水平上观察物体表面的仪器。它利用了量子隧穿效应,该效应使电子能够通过通常无法克服的障碍。在操作中,电子能够在两个平面金属电极之间隧穿真空。原子吸附在每个电极表面上,从而使隧穿电流密度很大,可以测量。保持电流恒定,随着扫描的进行,您可以得到探头尖端的垂直位移和横向位移之间的关系图。计算表明,通过扫描隧道显微镜获得的显微图像可以区分单个原子。在低偏差的情况下,显微图像显示出具有相似能级的电子轨道的空间平均大小,这也是费米能量中态的局部密度。 当原子失去电子时,原子被电离。这种额外的电荷会偏转磁场中的轨迹。该偏转角由原子的质量决定。质谱仪使用此原理确定离子的质荷比。如果样品中存在多种同位素,质谱可以通过测量不同离子束的强度来得出每种同位素的比率。雾化技术包括感应耦合等离子体原子发射光谱法和感应耦合等离子体质谱法。两种技术都使用气态或血浆样品。 另一种受限制的方法是电子能量损失光谱法,该方法可测量电子束在透射电子显微镜中穿过样品后损失的能量。原子探针成像具有3维亚纳米分辨率,并且还可以通过飞行时间质谱法识别单个原子。 激发光谱可用于研究遥远恒星的元素组成。通过观察恒星光谱中的某些特殊波长,我们可以获得处于气态的原子的量子跃迁。使用气体放电灯的相同元素,可以获得相同的颜色。以这种方式在太阳光谱中发现了他,比在地球上发现太阳早了23年。 核合成大爆炸后一秒钟内出现了稳定的质子和电子。在接下来的三分钟内,可能还会产生一些铍和硼。从理论上讲,原始原子(束缚电子)是在大爆炸之后约38万年产生的。这个时代称为复合,此时宇宙已经冷却到足以使电子与原子核结合的程度。从那时起,原子核通过核聚变过程开始在恒星中结合,产生高达铁的元素。诸如锂6的同位素在宇宙射线中散落在太空中。当高能质子撞击原子核时,会发生此现象,从而导致大量原子核被弹出。比铁重的元素是通过r过程在超新星中产生的,或者通过s过程在AGB星中产生的。在这两个过程中,中子都被原子核捕获。铅等元素主要是由较重的元素通过核衰变产生的。 地构成地球及其居民的大多数原子仅在太阳系形成时就存在。原子的另一部分是核衰变的结果,它们的相对比例可用于通过放射性测年确定地球的年龄。地壳中的大多数氦是α衰变的产物。 地球上很少有原子在开始时既不存在,也不是放射性衰变的结果。碳14是由大气中的宇宙射线产生的。地球上的某些原子是核反应堆或核爆炸的产物,可能是有意制造的,也可能是副产物。在所有超铀元素中,原子序数大于92的元素中,只有and和and自然存在于地球上。超铀的寿命比现在的地球短,因此除微量痕量的-244之外,许多元素早已腐烂。和th的天然矿床是通过铀矿中的中子捕获产生的。 地球包含约1。33×10 ^ 50个原子。地球大气中含有少量惰性气体原子,例如氩气和氖气。其余99%的大气以分子形式结合,包括二氧化碳,双原子氧和氮。在地球表面,原子结合形成多种化合物,包括水,盐,硅酸盐和氧化物。原子也可以结合形成没有单独分子的材料,包括晶体和液态或固态金属。 稀有和理论形式尽管已知原子序数大于82(铅)的元素具有放射性,但对于原子序数大于103的元素,提出了“稳定岛”的概念。在这些超重元素中,最可能的稳定超重元素是Ubh,它具有126个质子和184个中子。 每个粒子都有一个带相反电荷的反物质。因此,正电子是带正电荷的反电子,反质子是与质子等效但带负电的粒子。由于未知的原因,反物质在宇宙中非常罕见,因此在自然界中未发现任何反原子。但是,1996年,在日内瓦的欧洲核研究中心,合成了第一个反氢物质,即反氢物质。

用化学键给化学反应下定义

将质子,中子或电子置换为原子中的质子,中子或电子会形成奇怪的原子。例如,电子可以被更大的μ子取代以形成μ子原子。这些类型的原子可用于测试物理学的基本预测。

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