Томсон Электрон в химии

За 100 лет, прошедших с того момента, как Бутлеров высказал идею о связи между химическими свойствами соединений (реакционной способностью) и их строением, в химии был накоплен огромный опытный материал на примере разнообразных соединений и классов реакций, иллюстрирующий и подтверждающий правильность идеи Бутлерова. Попытки обобщений этого материала и теоретической интерпретации установленных на опыте закономерностей предпринимались Вант-Гоффом, Оствальдом, Дж. Томсоном, Косселем на основе электронных представлений и электрической теории строения атома и далее Полингом, Коулсоном и другими — на основе квантовой теории строения атомов и молекул. В результате этих попыток наметились пути, на которых отдельные вопросы связи реакционной способности и строения химических соединений получили неко- [c.293]

В разделе 1.1 мы отметили, что атомы представляют собой мельчайшие неделимые частицы вещества, с которыми имеет дело химия. Развитие естествознания на границе Х1Х-ХХ веков показало, что помимо химических превращений существует целый ряд процессов, в которых атомы выступают как сложные объекты, состоящие из положительно заряженной части - ядра и отрицательно заряженных электронов, суммарный заряд которых в точности компенсирует заряд ядра. В результате работ английского физика Дж. Дж. Томсона и американского физика Р. С. Мал-ликена было установлено, что электрон имеет массу 9,1 10 кг, или 1/1837 массы атома водорода, и заряд 1,6-10 Кл. Основная масса атома сосредоточена в ядре, которое занимает очень малую часть его объема диаметр ядра порядка 10 м, он составляет лишь около 10 диаметра атома (рис. 2.1). Наглядно это соотношение размеров можно представить себе, если увеличить атом в 10 раз тогда ядро диаметром 1 мм разместится внутри атома диаметром 10 метров [c.20]

Таким образом, мы видим, что первоначальные электронные теории в неорганической химии оказались прочно связанными с представлением о ионных связях и об ионизации молекул как первой стадии всякой реакции и что уже наметилось распространение этих взглядов и на органические соединения. Взгляды э п получили авторитетную и, как казалось вначале, очень солидную поддержку в той теории строения атома, которая была в 1904 г. предложена Томсоном (о ней будет идти речь в следующей главе). [c.18]

Знакомясь с историей развития взглядов, имеющих особенно большое значение для органической химии, мы пренебрегали описанием параллельного развития физики, приведшего в 1897 г. Дж. Дж. Томсона [39] и независимо Кауфмана [40] к открытию электрона. Так как мы не интересуемся здесь специально физикой, то полный обзор этих ее успехов был бы тут не уместен тем не менее целесообразно упомянуть хотя бы основные путевые вехи этой области исследования. В 1870 г. Вильям Крукс, пропуская электрический разряд через трубку с разряженным газом, открыл катодные лучи. Спор относительно природы катодных лучей был окончательно разрешен опытами Ленара, Перрена и других, показавших, [c.27]

Кроме того, все методы делятся на химические, физические и физико-химические [8]. На протяжении многих десятилетий, даже столетий, преобладали чисто химические методы, основанные на определении каких-либо атомов или групп атомов в составе данного вещества с помощью осаждения, взвешивания или титрования. Они могут быть качественными или количественными. Однако параллельно существовали, начиная со знаменитого опыта Архимеда по определению золота в короне, методы, которые мы сейчас называем физическими [4]. Все дискуссии по поводу сходства и различия химических и физических методов, - писал академик И.П. Алимарин, - основываются на ортодоксальном понимании этих двух наук и нежелании рассматривать их с единых современных позиций о строении материи и ее свойствах.. .. В науках (между науками) нет четких границ . На протяжении уже ряда десятилетий в развитии химии отчетливо проявляются тенденции к использованию различных физических методов исследования. Я полагаю, что в науке нет области с более обещающими открытиями, чем исследование химических явлений на основе физических методов и физических явлений , - говорил известный английский физик Дж. Томсон, открывший в начале XIX века электрон. [c.14]

Поразительно, что еще в XIX в. химики сумели ввести такие понятия о структуре вещества, которые хорошо согласуются с современными представлениями, основанными на квантовой теории химической связи и на непосредственном определении структуры соединений методами дифракции электронов или нейтронов либо при помощи рентгеноструктурного анализа. Еще более поразительно то, что в появившейся в 1916 г. теории Косселя и Льюиса решающая роль в развитии представлений о возникновении химической связи отводилась электронам. (Напомним, что электрон был открыт Томсоном лишь за 19 лет до этого и что всего пятью годами раньше Резерфорд предложил планетарную модель атома.) Основными понятиями этой весьма успешной и продуктивной теории были электровалентность и ковалентность— качественные представления, которые до настоящего времени хорошо служат химии. На указанных представлениях о химической связи основана теория мезомерного и индуктивного эффектов, которая успешно применялась для объяснения данных, полученных в органической и неорганической химии (Робинсон, Ингольд, Арндт, Эйстерт). Несомненно также важное значение работ выдающихся ученых прошлого Кекуле, Купера, Бутлерова, Вернера и (по пространственному строению) Ле Бела и Вант Гоффа. [c.11]

Электронные теории органической химии имеют большую историю, начинающуюся вскоре после открытия электрона в 1897 г. Следует отметить, что вопреки общепринятой точке зрения, согласно которой автором этого открытия считают Томсона, первое определенное указание, основанное на экспериментальных данных, на существование электрона принадлежит Вихерту в Германии, и именно от Вихерта — через Нернста, а затем Абегга и Бодлендера — берут свое начало электронные представления в химии [73]. [c.56]

Абегг и Бодлендер (1899) впервые предложили широкую электронную трактовку химического сродства и валентности. Следующим естественным шагом было электронное истолкование химической связи. И действительно, спустя пять лет Абегг высказал мысль о том, что отдельные атомы в молекулах имеют полярный характер , так, что, например, молекула водорода долнша представлять как бы соединение Н Н полярно различных, но материально одинаковых атомов. Эта работа Абегга, а также аналогичные высказывания других химиков, фиаико-химиков (особенно работавших в области растворов) и физиков, в первую очередь Томсона, способствовали созданию качественных представлений об ионной (электровалент-ной) междуатомной связи не только в неорганической, но и в органической химии. [c.57]

В какой-то мере предшественником Томсона в построении электронной модели атома был Кельвин. Его работа, которую мы имеем в виду, была опубликована в 1902 г. [1]. В ней Кельвин вместо термина электрон предпочитал употреблять термин электрион. Согласно Кельвину, атом можно представить состоящим из небольшого шара (globe) атомного вещества, обладающего стеклянным электричеством, равномерно распределенным внутри всего шара или внутри меньшего концентрического шара. В некоторых частях пространства, занимаемого атомом, находятся электроны. Число их таково, что вся атомная система электрически нейтральна. Электроны действуют как крайне малые частицы материи, заряженной смолистым электричеством [там же, стр. 260]. Электрон может быть и в самом центре атома, но когда два атома сближаются друг с другом до того, что центры их совпадают, электроны вследствие взаимного отталкивания отходят из центра в противоположные стороны. Кельвин впервые в истории химии предложил следующую электронную схему соединения двух атомов А и А [c.28]

Этот курс весь пронизан электронной теорией. Во второй главе Атомы и молекулы подробно излагается теория Томсона, упоминается также о взглядах Рамзая, согласно которым электрон должен рассматриваться как элемент. Отметим, что Беркенгейм устойчивость атомов здесь связывает с напряжением- электронов. Большее или меньшее напряжение электронов приводит к меньшей или большей устойчивости, прочности системы атома, и менее прочная система может в некоторых случаях потерять один или несколько электронов [там же, стр, 291.Суш,ествует ряд напряжений, в котором элементы установлены в порядке роста напряжения их электронов [там же, стр. 35]. Такой ряд напряжения начинается у Бер-кенгейма с наиболее электроположительного элемента калия и заканчивается наиболее электроотрицательным элементом — фтором. Терминами электроположительный и электроотрицательный элемент Беркенгейм широко пользуется в курсе. В разделе Сущность химического взаимодействия между атомами материал опять изложен по Томсону и с упоминанием его и.менн. Однако Беркенгейм пишет, что символика Томсона, его стрелки для обозначения связей не привились в науке. Обыкновенно обозначают точками отходящие от атомов и запятыми переходящие на атом электроны [там же, стр. 41—42]. Но этот способ обозначения Абегга не является обыкновенным ни для Томсона, ни для Фалька, ни для Фрая, и в органической химии впервые широко применен самим Беркенгей-.мом. Понятием об ионной связи он пользуется очень последовательно. Так, в гидридах натрия и кальция он принимает ион водорода отрицательным, а в амальгамах натрия и цинка ионы этих двух металлов — положительными и ионы ртути — отрицательными. [c.46]

Тот факт, что реакции окисления-восстановления ионов всегда связаны с изменением валентности, затруднял сначала применение новой концепции в органической химии. Однако, как мы уже видели, Нельсону и Фальку удалось показать на основе теории Томсона, признававшей полный перенос электронов от одного атома к другому при химических реакциях, что реакция ступенчатого окисления углеводородов до углекислоты находится в полном согласии с электронным определением окисления. Но как только было достигнуто это кажущееся согласие, Льюис показал, что в ненонных связях полный перенос электронов с одного атома на другой не и,меет места. Это заставило химиков пересмотреть свое опреде-тение окисления, чтобы решить, только ли в случае полного переноса электрона они имеют дело с реакциями, принципиально отличными от реакций двойного разложения, или же реакции, сопровождающиеся частичным переносом электрона, также составляют некоторый особый, но все же относящийся сюда случай. [c.64]

Электроны Одной из составных частей всех атомов являются электроны. Они были предсказаны еще Гельмголь-цом (1881) на основании физико-химических данных (электрохимический закон Фарадея, см. т. II), но экспериментально были обнаружены лишь в 1895 г. при электрическом разряде через разреженные газы, а" вслед за этим в радиоактивном излучении. Электроны сравнительно легко отщепляются от атомов и молекул. Химические процессы связаны с взаимодействием и перемещением электронов такова же природа и ряда физических яа-лений. Поэтому электроны играют исключительно большую роль в химии. Пионерами объяснения химических явлений с помощью электронных представлений были в первой четверти XX в. Д ж. Д ж. Томсон, Г. Н. Льюис, Л. В. П и с а р ж е в-с к и й 2 и др. [c.19]

Дж. Дж. Томсон впервые высказал теорию валентности, основанную на электронной концепции эта теория впоследствии была развита И. Штарком который ввел понятие о валентных электронах для объяснения обычных связей между атомами в соединениях. Согласно Штарку, валентность элемента определяется числом периферийных электронов. Валентное поле электроположительно, когда валентный электрон отстоит от положительной поверхности своего атома на расстоянии, равном или превышающем диаметр атомного ядра " если это условие не соблюдается и расстояние между валентным электроном и положительной поверхностью меньше диаметра атомного ядра, тогда валентное поле электроотрицательно. Теорию Штарка в органической химии применил Г. П а у л и (1870-1950). [c.316]

Существенно важным было то, что электроны в катодной трубке находятся вне атома, в свободном состоянии. Оставалось только делом техники измерить их массу и заряд. В 1897 г. почти одновременно Е. Вихерт, Дж. Дж. Томсон и В. Кауфман пришли к выводу, что катодные лучи представляют собой поток отрицательно заряженных частиц, обладающих определенной массой и зарядом. Изучив поведение таких частиц в магнитном поле, Вихерт в январе 1897 г. впервые высказал предположение, что масса катодной движущейся частицы значительно меньше атома водорода. Мы имеем дело не с атомами, известными из химии, потому что масса движущихся частичек оказалась в 2000— 4000 раз меньше массы атома водорода, т. е. легчайшего из известных химических атомов [цит. по 10, стр. 27],— говорил Вихерт [c.331]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология