Лекция 1(для программистов) ДО

1. ЧАСТЬ 1. СТРОЕНИЕ АТОМА

2. 1.1. Из истории: от Демокрита до Резерфорда

• Долгое время атом считали неделимым
("кирпичиком").
• В конце XIX — начале XX века физики "раскололи"
атом.
• Опыт Резерфорда: бомбардировка золотой фольги
альфа-частицами. Большинство пролетело насквозь,
но несколько отскочили назад.
• Вывод (важно!): Атом не твёрдый. Он на 99,999%
пустота! В центре — массивное ядро, а вокруг него,
как планеты вокруг Солнца, летают лёгкие
электроны.

3.

4. 1.2. Ядро: протоны и нейтроны

• Протон (p⁺): положительный заряд (+1), масса = 1
условная единица.
• Нейтрон (n⁰): заряда нет (0), масса примерно равна
протону.
• Главное правило: Число протонов строго равно
порядковому номеру элемента в таблице
Менделеева.
– Пример: Водород (№1) — 1 протон. Углерод (№6) — 6
протонов. Золото (№79) — 79 протонов.
• Массовое число: Сумма протонов и нейтронов.
– Задача на минуту: У кислорода 8 протонов и 8
нейтронов. Масса = 16.

5. 1.3. Электроны и их "квартиры" (уровни)

1.3. Электроны и их "квартиры" (уровни)
Электрон (e⁻): отрицательный заряд (-1). Масса в 1840 раз
меньше протона. Он почти ничего не весит, но отвечает за
всё самое интересное – химию!
• Вокруг ядра электроны располагаются не как попало, а
слоями (энергетическими уровнями).
• Чем дальше слой от ядра, тем больше электронов он
может вместить (формула 2n², где n — номер слоя).
– 1-й слой (n=1): максимум 2 электрона.
– 2-й слой (n=2): максимум 8 электронов.
– 3-й слой (n=3): максимум 18 (но на первых курсах мы
обычно заполняем до 8).
1й слой — s орбиталь
2й слой — s, p орбитали
3й слой — s, p, d орбитали
Вне зависимости от слоя s орбиталь вмещает 2 электрона, p орбиталь 6 электронов, а d орбиталь — 10.

6.

7.

8. Na Натрий (Na, №11)

9. ЧАСТЬ 2. ПРИРОДА ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ 2.1. Почему атомы хотят соединяться?

• Вопрос: Почему атомы не летают по отдельности, а
собираются в молекулы?
• Ответ: Энергетическая выгода. Одиночный атом
(особенно если у него на внешнем уровне 1, 2 или 6
электронов) — это как голодный человек. Он
стремится заполнить свой внешний уровень до
"двойки" (если уровень первый) или до "восьмерки"
(если уровень второй/третий).
• Правило октета: Все атомы хотят приобрести
электронную конфигурацию ближайшего инертного
газа (т.е. 8 электронов на внешнем уровне).

10. 2.2. Два способа счастья

Чтобы достичь заветных 8 электронов, атомы могут пойти
двумя разными путями. Это и есть природа химической связи.
• Путь 1 (Отдать): Если на внешнем уровне 1, 2 или 3 электрона
(металлы). Атому легче их "выбросить", чем 5-7 "тащить" к
себе.
– Пример: Натрий (1 электрон на внешнем уровне) отдает его.
Теперь у него 10 протонов и 10 электронов — он стал
положительным ионом (катионом).
• Путь 2 (Забрать): Если на внешнем уровне 5, 6, 7 электронов
(неметаллы). Атому не хватает 1-3 электронов до восьмерки, и
он их "ворует" у других.
– Пример: Хлор (7 электронов на внешнем уровне) забирает один
недостающий. Становится отрицательным ионом (анионом).