1.S: Вимірювання та атомна структура (резюме)

Last updated
Save as PDF

Page ID: 18048

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Матерія визначається як будь-яка речовина, що має масу. Матерія складається з атомів. які побудовані переважно з нейтронів, протонів і електронів. Нейтрони не мають заряду, протони, несуть позитивний заряд, а електрони, мають негативний заряд.
Маса атомів і субатомних частинок вимірюється за допомогою атомних одиниць маси (скорочено amu); протони і нейтрони мають масу в одну аму, а маса електрона мізерно мала.
Нейтрон і протон знаходяться в центрі атома в ядрі. Практично вся маса атома знаходиться в ядрі. Електрони поміщаються в дифузне хмара, що оточує ядро.
Електронна хмара несе чистий негативний заряд і в нейтральному атомі завжди стільки електронів в цій хмарі, скільки протонів в ядрі.
Ідентичність атома визначається кількістю протонів в його ядрі; кожен унікальний тип атома називається елементом. Елементи з однаковою кількістю протонів, але різною кількістю нейтронів в їх ядрі називаються ізотопами. Атомна маса елемента - це середньозважене значення мас кожного з цих ізотопів.
Кожен елемент згадується за допомогою свого хімічного символу, який є абревіатурою його назви (багато символів засновані на латинських або грецьких назвах).
Атомний символ елемента складається з хімічного символу з атомним номером елемента у вигляді нижнього індексу, що передує хімічному символу, і безпосередньо над цим, верхній індекс, що показує масове число для конкретного ізотопу елемента.
Середню атомну масу для елемента можна обчислити як суму частки кожного ізотопу в межах природного достатку, помножену на масове число цього ізотопу; або, середня атомна маса = f ₁ M ₁ + f ₂ M 2 + ф ₃ М ₃...
Кількість протонів в ядрі елемента називається атомним номером цього елемента. Елементи, як правило, розташовані в порядку збільшення атомних чисел в таблиці Менделєєва. У таблиці Менделєєва горизонтальні рядки називаються періодами, а вертикальні - групами.
Зазвичай в науках дуже великі або дуже малі числа показані за допомогою наукового позначення (експоненціального позначення), де число n відображається як добуток цього числа і 10, підняте до деякого показника x; тобто (n × 10 ^x).
У системі СІ (або метричної) одиницею відстані є метр (м), кілограм (кг) використовується для маси і секунда (и) для часу. Обсяг речовини - це похідна одиниця, заснована на метрі, а кубічний метр (м ³) визначається як обсяг куба, який рівно 1 метр по всіх краях. Зазвичай в лабораторії маса виражається в грамах (г) (¹/₁₀₀₀ кілограма), а кубічний сантиметр (куб) - для опису обсягу. Кубічний сантиметр - це куб, який становить ^_1/100 метра на кожному краї. Для рідин і газів обсяг зазвичай описується за допомогою літра, де літр (L) визначається як 1000 кубічних сантиметрів.
Базові одиниці СІ, як правило, представлені за допомогою абревіатури для самої одиниці, якій передує метричний префікс, де метричний префікс представляє потужність 10, на яку множиться базова одиниця.
При перетворенні між метричними одиницями простий алгоритм передбачає прийняття заданого вимірювання та множення його на відому пропорцію або співвідношення, щоб отримати результат, який має метричну одиницю або вимір, який ви намагалися знайти.
У вимірюванні в науці оцінюється остання цифра, яка повідомляється, і ця цифра називається найменш значущою цифрою; це поряд із загальним числом точних цифр плюс розрахункова цифра називається кількістю значущих цифр у вимірюванні. При ідентифікації кількості значущих цифр у вимірюванні виключаються всі провідні нулі. Нулі, які оточені ненульовими цифрами, включаються, а для чисел з десятковою крапкою також включаються кінцеві нулі. Якщо число не має десяткової крапки, кінцеві нулі не включаються. Число, записане в науковому позначенні, включає всі значущі цифри в n; (n × 10 ^x).
Згідно квантової моделі атома електрони знаходяться в семи різних квантових рівнях, що позначаються головним квантовим числом n, де n має значення від одного до семи, що відповідає семи рядків в таблиці Менделєєва. Перший ряд (n = 1) може вмістити два електрони; другий ряд (n = 2) може вмістити вісім електронів; третій ряд (n = 3), вісімнадцять, максимум до 2 n ² для відомих елементів.
Квантова теорія також говорить нам, що електрони в заданому енергетичному рівні знаходяться в межах підрівнів (або підоболонок). Підрівні для будь-якого заданого рівня ідентифікуються буквами, s, p, d і f і квантовим числом для рівня, записаним як 1s ² ^{2s 2} 2p ⁵ і т.д. кожен з підрівнів також пов'язаний з орбіталлю, де орбіталь просто область простору, де електрон, швидше за все, буде знайдено.
При додаванні електронів до підрівнів правила Гунда стверджують, що кожна орбіталь в підоболонці окремо зайнята одним електроном, перш ніж якась одна орбіталь буде зайнята подвійно, а всі електрони на одиночно зайнятих орбіталах мають однаковий спін (показано за допомогою стрілок «вгору і вниз»). Електрони додаються в порядку збільшення енергії підрівня, необов'язково в числовому порядку.