Etapele istorice ale dezvoltarii civilizatiei se confunda cu etapele definirii si elucidarii notiunii de atom si cu istoria intregii chimii, deoarece, aceasta notiune face parte integranta din conceptia despre structura materiei inca din antichitate si pana in prezent.
Filozofii antici greci Leucip si Democrit au emis o teorie numita atomistica conform careia materia nu este divizibila la infinit ci exista o limita a acesteia. Particulele foarte mici care ating aceasta limita, au fost numite de ei atomi (gr. Atomos, ce nu se poate divide). Toti atomii sunt alcatuiti din aceeasi materie primara dar se deosebesc intre ei prin dimensiuni, forma si miscare, iar corpurile se deosebesc intre ele prin numarul, forma si modul cum sunt aranjati atomii din care sunt formate.
Ideile acestor filozofi greci, expuse mai mult sub o forma metafizica, speculativa si naiva (acizii inteapa pentru ca atomii lor sunt ascutiti, au tepi) au fost reluate de catre M.V. Lomonosov la jumatatea secolului al XVIII-lea, dandu-se pentru prima data o interpretare stiintifica. El a enuntat conceptia sa moleculara si atomista, conform careia substantele simple se compun din particule materiale foarte mici, imperceptibile, pe care le-a numit elemente (atomii de azi), iar corpurile compuse, din particule complexe numite corpuscule (moleculele cunoscute azi).
Aceasta ipoteza asupra structurii materiei a fost reluata si dezvoltata de J. Dalton la inceputul secolului al XIX-lea pentru a explica legile fundamentale de combinare a substantelor, legi descoperite in acea vreme. Dalton fundamenteaza deci notiunea de atom pe baze experimentale. Dupa Dalton, toate corpurile sunt formate din particule foarte mici numite atomi, legati intre ei prin forte de atractie. El considera insa ca atomii au o structura omogena, sunt indivizibili si cu neputinta de distrus. Atomii unui corp simplu sunt identici intre ei, avand aceeasi marime, greutate, culoare etc. Atomii diferitelor elemente (corpuri simple) se deosebesc unii de altii prin aceste insusiri. Deci, se cunosc atatea feluri de atomi cate elemente exista. Prin unirea atomilor de tip diferit rezulta corpuri compuse care sunt alcatuite, considera el, din atomi compusi (moleculele de azi). El nu a vazut insa diferenta calitativa intre atomii simpli si cei compusi, nu i-a vazut pe ultimii ca o formatie calitativ noua ci ca o suma de atomi simpli intr-o imbinare mecanica. Cu toata imperfectiunea ipotezei atomice a lui Dalton, in urma verificarilor ulterioare cu ajutorul metodelor fizice si chimice, s-a ajuns la concluzia ca atomii exista in realitate, iar ipoteza atomica a devenit astfel teoria atomica.
Notiunea de molecula, anticipata de Lomonosov, a fost clarificata in decursul secolului trecut paralel cu notiunea de atom. Astfel, A. Avogadro, pe baza legii lui Gay Lussac privind combinarea elementelor in stare gazoasa, a ajuns la concluzia ca elementele care, in conditii obisnuite se afla in stare gazoasa, sunt formate din molecule biatomice. Alti mari chimisti ca S. Cannizzaro, A.M. Butlerov si D.I. Mendeleev au confirmat existenta atat a atomilor cat si a moleculelor ca particule distincte, componente ale materiei. Pe baza determinarii numarului lui Avogadro (numarul de molecule N continute intr-un mol da gaz in conditii normale: N = 6,0225- 1023 mol-1) s-a putut calcula masa unei singure molecule, a unui singur atom sau chiar dimensiunile acestora. In acest fel a fost fundamentata teoria atomo-moleculara a materiei.
Cercetarile experimentale incepute la sfarsitul secolului al XIX-lea, au deschis seria descoperirilor care au dus la elucidarea structurii atomice, dovedindu-se astfel ca atomul nu este o particula omogena, compacta, impenetrabila si indivizibila, ci este o particula complexa, formata la randul ei din mai multe alte particule.
S-a stabilit astfel ca in compozitia tuturor atomilor se afla aceleasi particule care difera insa de la un atom la altul prin numarul si asezarea lor. In acest fel se poate intelege de ce exista asemanari si deosebiri intre elementele chimice si cui se datoreste posibilitatea de clasificare a acestora.
In cele ce urmeaza se prezinta principalele descoperiri si teorii care au contribuit la cunoasterea structurii atomilor.
1.1. DESCOPERIREA ELECTRONULUI
Prima dovada in demonstrarea divizibilitatii atomilor si in elucidarea structurii lor a fost descoperirea electronului prin studiul razelor catodice care se formeaza in descarcarile electrice in gaze.
Descarcarile electrice in gaze rarefiate realizate in tuburi catodice (tuburile Crookes) la tensiuni inalte de 50 000 volti si presiuni scazute de 10-2 10-3 torr au permis punerea in evidenta a doua tipuri de raze: catodice si canal.
Razele catodice constituie un flux de particule incarcate cu sarcina negativa. Ele se deplaseaza de la catod spre anod si se propaga rectiliniu in urma trecerii prin fantele 1 si 2 (fig. 1).
Daca trec prin placile unui condensator, sunt deviate spre placa pozitiva. Au proprietatea de a crea o fluorescenta galben-verzuie pe peretele fluorescent al tubului catodic. Deoarece natura razelor catodice nu se modifica prin schimbarea metalului din care este confectionat catodul si nici prin schimbarea gazului din tub, s-a tras concluzia ca particulele incarcate cu electricitate negativa din care sunt alcatuite, constituie un component comun al tuturor atomilor. S-a propus ca aceste particule sa se numeasca electroni. Razele catodice sunt alcatuite din electronii care parasesc catodul si din electronii atomilor gazului din tub smulsi prin ionizare in urma ciocnirilor cu o parte din electronii ce provin din catod.
Figura 1. Tub catodic de descarcari in gaze rarefiate
Dupa descoperirea electronului, au fost determinate si calculate principalele sale caracteristici: masa (m), sarcina (e) si sarcina specifica (e/m).
Astfel J.J. Thomson (1897) a determinat sarcina specifica a electronului (sarcina unitatii de masa sau raportul e/m):
e/m = 1,75879- 1011 C- kg-1
Cunoscand raportul e/m s-a calculat masa de repaus a electronului:
m = 9,108- 10-31 kg, de unde rezulta ca electronul are o masa de 1837 ori mai mica decat masa atomica absoluta a hidrogenului care este de 1,67- 10-27 kg.
In ceea ce priveste dimensiunile electronului, se considera ca raza sa este de aproximativ 100 000 ori mai mica decat raza atomilor.
Razele anodice sau canal (fig. 1.) se deplaseaza de la anod spre catod, au sarcina pozitiva si pot fi deviate de placa negativa a unui condensator. Ele sunt alcatuite din resturile atomilor de gaz care au pierdut electroni (sunt ioni gazosi pozitivi).
Daca in calea razelor catodice se pune o placa subtire metalica, rezulta al treilea fascicul de raze, numite raze X. Spre deosebire de razele catodice sau anodice, acestea nu sunt deviate in camp electric sau magnetic avand natura electromagnetica asemanatoare cu natura luminii.
1.2. MODELUL STATIC AL ATOMULUI
Dupa descoperirea electronilor s-a pus problema aranjarii acestora impreuna cu sarcinile pozitive in interiorul atomului, ceea ce a dus la elaborarea mai multor modele atomice.
Primul model elaborat de J.J. Thomson (1898) explica in mod static asezarea electronilor in atom. Dupa acest model, atomul are forma unei sfere in care sarcinile electrice pozitive repartizate uniform sunt neutralizate de un numar egal de sarcini electrice negative (electroni) asezati dupa varfurile unor forme geometrice regulate. Acest model static a cedat curand locul unor modele
1.Angelescu E., Cornea F., Probleme teoretice de chimie organica, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1969.
2.Avram M., Antidaunatori, Editura Academiei, Bucuresti, 1974.
3.Badea F., Kerek E., Stereochimie, Editura Stiintifica, Bucuresti, 1971.
4.Brezeanu M., Spacu P., Chimia combinatiilor complexe, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1974.
5.Burnea I., Pleniceanu M., Chimie analitica calitativa si cantitativa, Litografia Universitatii, Craiova, 1973.
6.Burnea I., Burnea Lucia, Teoria energo-structurala, o noua coa Scrisul Roou fenomenului acido-bazic, Editura Scrisul Romanesc, Craiova, 1988.
7.Burnea I., Popescu Ionela, Neamtu G., Stancu Elena, Lazar St., Chimie si biochimie vegetala, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1977.
8.Neamtu G., Popescu Ionela, Lazar St., Burnea I., Brad I., Chimie si boichimie vegetala, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1983.
9.Burnea I., Pleniceanu Maria, Spinu C., O noua teorie asupra fenomenului acido-bazic si reactivitatii chimice, vol.I-1994 si II-1995, Editura Sitech, Craiova.
10.Cadariu I., Chimie fizica, vol. I. Structura atomului si moleculei, Editura Tehnica, Bucuresti, 1967.
11.Chifu E., Chimia coloidala, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1969.
12.Cotaiescu I., Materia vie, Editura Stiintifica, Bucuresti, 1968.
13.Irvine D., Knights B., Pollution and the use of Chemicals in Agriculture, London, Butterworths, 1974.
14.Kelmer I., Chimie fizica si coloidala, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1965.
15.Luca C., pH-ul si aplicatiile lui, Editura Tehnica, Bucuresti, 1973.
16.Muresanu P., Czeiler Ghizela, Curs de chimie generala si biologica, Timisoara, 1970.
17.Negoiu D., Tratat de chimie anorganica, Editura Tehnica, Bucuresti, 1972.
18.Nenitescu C.D., Chimie generala, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1972.
19.Nenitescu C.D., Chimie organica, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1974.
20.Niac G., Chimie fizica, Ed. Did. si Ped., Bucuresti, 1966.
21.Pannetier G., Sauchay P., Chimie generala-vol I., Paris Masson et C-ie, 1962.
22.Pauling L., Chimie generala, Editura Stiintifica, Bucuresti, 1972.
23.Pleniceanu Maria, Chimie analitica instrumentala, Editura Universitaria, Craiova, 1994.
24.Pleniceanu Maria, Chimie analitica calitativa si cantitativa, Editura Universitaria, Craiova, 1995.
25.Pleniceanu Maria, Analize fizico-chimice, Tipografia Universitatii Craiova, 2001.
26.Pogany I., Baciu M., Metode fizice in chimia organica, Ed. Stiintifica, Bucuresti, 1972.
27.Spinu C., Chimie bioanorganica, Editura Universitaria, Craiova, 2003.
28.Pleniceanu Maria, Isvoranu Marian, Analize fizico-chimice, Tipografia Universitatii Craiova, 2003.
29.M. Ilies si colab., Chimie, Ed. Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1981.
30.M. Pleniceanu, C. Spinu, M. Isvoranu, Chimie Generala, Tipografia Universitatii Craiova, 2004.
Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.
