Строение атома

Коллоидная химия

Колло́идная хи́мия (др.-греч. κόλλα — клей) — традиционное название физической химии дисперсных систем и поверхностных явлений, возникающих на границе раздела фаз.

Современная коллоидная химия — это наука «на стыке» химии, физики, биологии. Особое междисциплинарное положение коллоидной химии подчёркивается тем, что в зарубежной литературе часто используют название «коллоидная наука».

Коллоидная химия — наука о дисперсных системах и поверхностных явлениях. Изучает адгезию, адсорбцию, смачивание, коагуляцию, электрофорез. Разрабатывает технологии строительных материалов, бурения горных пород, зол-гель технологии. Играет фундаментальную роль в нанотехнологии.

Коллоидная химия как наука имеет небольшую историю, однако свойства коллоидных систем и коллоидно-химические процессы человек использовал с давних времён. Это, например, такие ремёсла, как получение красок, керамики, глазури, прядение льна, хлопка, шерсти, выделывание кож.

Основоположником коллоидной химии принято считать Т. Грэма, выполнившего в 60-х годах XIX века первые систематические исследования коллоидных систем (золей). Ему же принадлежит и введение термина «коллоид». Впоследствии коллоидная химия включила в себя результаты, полученные в других областях физики и химии, и в конце XIX — начале XX веков сформировалась в самостоятельный раздел химии.

2-й час ……………………………………………………

Атомно-молекулярное учение. Представление об атомах как о мельчайших неделимых уже дальше частицах, из которых состоят все вещества, возникло и сформировалось впервые в V в. до нашей эры в трудах древнегреческих философов Левкиппа, Демокрита и позднее Эпикура и др. Это представление было чисто умозрительным, не основанным на опытных данных. В дальнейшем оно было надолго вытеснено возникшим примерно в ту же эпоху учением Аристотеля об элементах. Длительному господству учения Аристотеля в немалой степени способствовало то, что оно было возведено в догмат католической церковью, которая всякие по­пытки возродить атомистические представления подавляла как еретические. Лишь в XVI в. с учением об атомах открыто выступил Джордано Бруно. В 1626 г. парижский парламент декретировал запрещение (под страхом смертной казни) заниматься корпускулярной теорией, как тогда называлось атомное учение. Однако, учение об атомах как научная гипотеза уже разрабатывалось в XVII в. Декартом, Гассенди, Ньютоном и другими учеными.

Дальнейшее значительное развитие атомное учение получило в работах М. В. Ломоносова, который считал атом не просто мельчайшей частицей, а частицей, обладающей определенными (для данного элемента) химическими свойствами. Он впервые указал на различие между атомами и молекулами и рассматривал молекулы как мельчайшие частицы данного вещества, обладающие тем же составом, что и вещество в целом. Ломоносов считал, что молекулы данного вещества одинаковы и состоят из одинакового числа соответствующих атомов, взаимно соединенных между собой одинаковым образом. Его работы в области атомно-молекулярного учения не были приняты учеными того времени, но нашли блестящее подтверждение в последующем развитии науки.

В первый период развития атомно-молекулярной теории основные положения ее в сущности мало отличались от взглядов, высказанных Ломоносовым.

Развитие количественных методов исследования в химии связано с определением относительных масс атомов и молекул и введением величин грамм-атома и грамм-молекулы (моля). В настоящее время термину «моль» присвоено более широкое содержание. Он охватывает теперь понятия грамм-молекулы, грамм-атома, грамм-иона, грамм-радикала, грамм-эквивалента и др.

Согласно решениям соответствующих международных организаций величина моль может быть определена следующим образом.

Моль — это такое количество вещества или частиц данного вида, которое содержит столько же частиц данного вида, сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода ¹²С.

Вводится следующее различие в употреблении понятий «масса» и «.количество» вещества.

Масса вещества выражается числом килограммов (или граммов и пр.), а количество вещества или частиц выражается числом молей (или киломолей и пр.).

Атом водорода. Первая количественная теория атома была разработана Бором для наиболее простого из атомов — атома водорода. В 1913 г. он опубликовал результаты теоретического расчета модели атома водорода, прекрасно подтверждающиеся экспериментальными данными о спектре водорода. Теория эта основывалась на некоторых допущениях (постулатах), которые нельзя было тогда доказать, но правильность их подтверждалась данными опыта. Позднее в несколько другой интерпретации эти постулаты получили обоснование в выводах квантовой механики. Указанные постулаты могут быть сведены к следующему:

1. Электрон может вращаться не по любым орбитам, а только по орбитам с определенными радиусами, отвечающим возможным значениям энергии атома.

2. При вращении по таким орбитам электрон не излучает энергии и атом находится в стационарном (т. е. неизменяющемся вовремени) состоянии. Излучение или поглощение энергии атомомпроисходит только при переходе электрона с одной орбиты надругую.

Так как электрон притягивается ядром, то переход на орбиту с меньшим радиусом сопровождается выделением некоторого количества энергии, а переход на орбиту с большим радиусом может происходить только при поглощении атомом соответствующего ко­личества энергии.

3. Энергия, выделяющаяся или поглощаемая при переходе электрона с одной орбиты на другую, равна разности между количеством энергии электрона в начальном и конечном состояниях.

Выделение или поглощение энергии при переходах электронов может происходить только в форме монохроматических электромагнитных колебаний, т. е. электромагнитных колебаний, обладающих определенной для данного сочетания орбит длиной волны λ.

Частота электромагнитных колебаний ν, поглощаемых или излучаемых атомами при таких переходах электронов, пропорциональна изменению энергии ∆Е атома, причем коэффициент пропорциональности является универсальной постоянной — одной из основных постоянных современной физики. Он получил название элементарного кванта действия (постоянной Планка}., обозначается через hи равен 6,6256-10~²⁷ эрг-с.

Обозначим через Е₁ и Е₂ энергию до и после рассматриваемого перехода электрона и через ∆Е их разность. Тогда допущение о монохроматичности колебаний можно выразить равенством

∆Е = Е₁ — Е₂ = hν (1,1)

которое называется условием частот.

Частота колебаний ν = с/λ, где с — скорость света в пустоте равная 3•10¹⁰ см/с (точнее, 2,997925-10¹⁰ см/с).

Кроме частоты колебаний ν (для характеристики) электромагнитных колебаний применяют другую величину ν', называемую волновым числом. Частота колебании ν равна числу колебаний в единицу времени (в 1 с), а волновоечисло ν ' равно числу колебаний на единицу пути (в единицах СИ — на 1 м). Они связаны равенством ν = cν¹. Иначе говоря, ν' = 1/λ. В этих равенствах все величины должны выражены в одной системе единиц.

Глаз человека воспринимает только очень малую часть всего спектра. Так называемый видимый свет охватывает колебания с длинами волн от 3960 до 7600 А (ангстрем). За пределами его в области колебаний меньшей частоты располагаются инфракрасные лучи с длиной волн до десятых долей миллиметра, переходящие в радиоволны, применяемые в радиовещании; длина радиоволн измеряется уже сантиметрами, метрами, сотнями и тысячами метров. Первоначально радиоволны не находили непосредственного применения при исследовании строения атомов и молекул, но в настоящее время радиоспектроскопия все шире начинает использоваться, в особенности микроволновая спектроскопия.

В области колебаний меньшей длины волны, чем колебания видимого света, располагаются сначала ультрафиолетовые лучи с длинами волн примерно до 100 А, затем рентгеновские лучи — до 0,1 А и еще дальше -γ-лучи, излучаемые при радиоактивных превращениях и других процессах, протекающих в атомных ядрах.

Энергия электромагнитных колебаний прямо пропорциональна их частоте. Поэтому чем меньше длина волны колебаний, тем больше их энергия. Для видимой части спектра это проявляется в более сильном химическом действии фиолетовой части спектра по сравнению с красной. Этим различиям в энергии соответствует и различие в происхождении колебаний разных областей спектра и в характере действия их.

Дата добавления: 2015-06-25