Какие наименьшие частицы являются носителями свойств химических элементов вещества
Âñåì ïðèâåò.  ñâî¸ âðåìÿ ìåíÿ ïðîñòî ïîðàçèëî, êîãäà ÿ óçíàë, ïî÷åìó æå àòîìû âçàèìîäåéñòâóþò ìåæäó ñîáîé. Âîò ñåãîäíÿ, ÿ õî÷ó ñ âàìè ýòèì ïîäåëèòñÿ.
Äåëî â òîì, ÷òî àòîìû íåñîâåðøåííû. È îíè, ñòðåìÿñü ê ãàðìîíèè, èùóò òîãî, ñ êåì îíè ýòî ìîãóò ñäåëàòü. Çâó÷èò ïîðàçèòåëüíî, íî íà äåëå âñ¸ òàê è åñòü, à òåïåðü ïîäðîáíåé.
Äëÿ íà÷àëà äàâàéòå ïîñìîòðèì, êàê óñòðîåí àòîì. Îí äîâîëüíî ñèëüíî ïîõîæ íà ñîëíå÷íóþ ñèñòåìó. Âíóòðè ó íåãî ìàññèâíîå ÿäðî, à âîêðóã ëåòàþò îòíîñèòåëüíî ìàëåíüêèå ýëåêòðîíû. Ïîïîäðîáíåé ðàññìîòðèì ñàìûé ïðîñòîé àòîì âî âñåëåííîé àòîì âîäîðîäà. ßäðî ó íåãî â ïîäàâëÿþùåì áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ïðåäñòàâëÿåò îáû÷íûé ïðîòîí. Ìàññèâíóþ ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííóþ ÷àñòèöó. À ýëåêòðîí÷èê çàðÿæåí îòðèöàòåëüíî, âñïîìíèâ ÷òî ðàçíîèì¸ííî çàðÿæåííûå ÷àñòèöû ïðèòÿãèâàþòñÿ, ïîíèìàåì ïî÷åìó ýëåêòðîí âîêðóã ïðîòîíà êðóòèòñÿ, îí ïîïðîñòó ïðèòÿãèâàåòñÿ êóëîíîâñêèìè ñèëàìè.
Òåïåðü ÷àñòíîñòè. Ïîðîé, ýòî ïðîèñõîäèò äîâîëüíî ðåäêî, â ÿäðå âîäîðîäà ïðèñóòñòâóåò íå òîëüêî ïðîòîí, íî è åù¸ îäíà ìàññèâíàÿ ÷àñòèöà íåéòðîí. Îíà íå èìååò çàðÿäà, à èìååò òîëüêî ìàññó, ïðèìåðíî òàêóþ æå, êàê è ïðîòîí. È ìû ïîëó÷àåì àòîì âîäîðîäà, êîòîðûé âåñèò âäâîå áîëüøå, ÷åì åãî ñîáðàò èç ïåðâîãî ïðèìåðà, íî îáëàäàåò òåìè æå õèìè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè.
Òàêèå àòîìû îäíî è òîãî æå ýëåìåíòà êîòîðûå îòëè÷àþòñÿ òîëüêî ìàññàìè íàçûâàþòñÿ êðóòûì ñëîâîì èçîòîï. Îáû÷íî äëÿ íèõ íå ïðèäóìûâàþò îòäåëüíûõ íàçâàíèé, ïðîñòî ãîâîðÿò óðàí 235 èëè óðàí 238. Íî äëÿ âîäîðîäà ñäåëàëè èñêëþ÷åíèÿ è âñå òðè åãî âîçìîæíûõ èçîòîïà èìåþò ñâîè èìåíà, ïðîòèé îäèíîêèé ïðîòîí, äåéòåðèé ïðîòîí + íåéòðîí, è òðèòèé ïðîòîí + äâà íåéòðîíà.
Î òîì ñêîëüêî è êàêèõ èçîòîïîâ íà íàøåé çåìëå, ìû ìîæåì ïðèìåðíî óçíàòü èç òàáëèöû Ìåíäåëååâà, äîñòàòî÷íî ïîñìîòðåòü íà îòíîñèòåëüíóþ àòîìíóþ ìàññó, êîòîðàÿ íàïèñàíà ðÿäûøêîì ñ êàæäûì ýëåìåíòîì
Äëÿ âîäîðîäà ýòî 1,00794. Àòîìíàÿ ìàññà ÷èñòîãî ïðîòîíà + ýëåêòðîí íåìíîãî ìåíüøå. Ðàçíèöà ïîëó÷àåòñÿ îò òîãî, ÷òî â ïðèðîäå åñòü èçîòîïû. Âçÿëè ìèëëèîí àòîìîâ âçâåñèëè èõ, íî íå â êèëîãðàììàõ, à â îòíîñèòåëüíûõ àòîìíûõ ìàññàõ, êîòîðàÿ ðàâíà êñòàòè 1/12 ìàññû èçîòîïà óãëåðîäà Ñ12, à ïîòîì ðåçóëüòàò ðàçäåëèëè íà ìèëëèîí è ïîëó÷èëè 1,00794. Äðóãèìè ñëîâàìè, ýòî ÷èñëî ñóììà ìàññ èçîòîïîâ, óìíîæåííûõ íà èõ ïðîöåíòíîå ñîäåðæàíèå íà çåìëå.
Òåïåðü ïîäðîáíåé îá àòîìàõ. Ýëåêòðîíû êðóòÿòñÿ âîêðóã ÿäðà, íî íå ãäå çàõîòÿò, à òîëüêî íà îñîáûõ îðáèòàõ, êîòîðûå íàçûâàþòñÿ ýíåðãåòè÷åñêèå îðáèòàëè. È âîò çäåñü íà÷èíàåòñÿ ñàìîå èíòåðåñíîå. Îðáèòàëè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé êîíöåíòðè÷åñêèå ñôåðû, ò.å îäíà âíóòðè äðóãîé, êàê ìàòð¸øêè, à âíóòðè åñòü åù¸ òàêàÿ øòóêà êàê ïîäóðîâåíü. È ó êàæäîãî ïîäóðîâíÿ åñòü ìàêñèìàëüíîå êîëè÷åñòâî àòîìîâ, êîòîðûå îí ìîæåò óìåñòèòü âíóòðè, òàêæå åñòü îïðåäåë¸ííûå ïðàâèëà çàïîëíåíèÿ. Åñëè àòîì èìååò ïîëíîñòüþ çàâåðø¸ííóþ âíåøíþþ îðáèòàëü, òî îí ñîâåðøåííûé. Åìó âîîáùå íè÷åãî íå íóæíî, îí è ñàì ïî ñåáå êðóòîé. Îí âîîáùå íå áóäåò ó÷àñòâîâàòü â õèìè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ (íó èëè äåëàåò ýòî êðàéíå íåîõîòíî).  õèìèè òàêèå àòîìû íàçûâàþò áëàãîðîäíûìè, èëè èíåðòíûìè. Ýòî, íàïðèìåð ãåëèé, íåîí àðãîí.
Îñòàëüíûì àòîìàì, êîòîðûå èìåþò íåçàâåðø¸ííûå ïîäóðîâíè ýíåðãåòè÷åñêèõ îðáèòàëåé, òîæå õî÷åòñÿ ñîâåðøåíñòâà, è îíè íà÷èíàþò âçàèìîäåéñòâîâàòü äðóã ñ äðóãîì. Ñàìûé ïðîñòîé ïðèìåð ìîæåò íàì ïîêàçàòü àòîì òîò æå àòîì âîäîðîäà, ó êîòîðîãî âîêðóã ÿäðà áîëòàåòñÿ îäèíîêèé ýëåêòðîí. Åãî âíåøíÿÿ ýíåðãåòè÷åñêàÿ îðáèòàëü ìîæåò âìåñòèòü äâà, à ïîòîìó îí íåñîâåðøåíåí. È îí õîäèò âîêðóã, èùåò òàêîãî æå áåäîëàãó, ñ êîòîðûì ìîæíî çàäðóæèòñÿ. Ïðè âñòðå÷å ñ äðóãèì àòîìîì âîäîðîäà, îíè ñîåäèíÿþòñÿ. Èõ ýëåêòðîíû òåïåðü íå ïðèíàäëåæàò îäíîìó, à îäíîâðåìåííî îáîèì àòîìàì, è âðîäå òåïåðü íà ýíåðãåòè÷åñêîé îðáèòàëè êàæäîãî èç íèõ ïî äâà ýëåêòðîíà. Îíè òåïåðü ñ÷àñòëèâû. Îíè òåïåðü íå àòîìû, âìåñòå îíè ñòàëè ìîëåêóëîé. Ýòî ìîëåêóëà äîâîëüíî ãàðìîíè÷íà è êàæäûé àòîì ó÷àñòíèê îáëàäàåò îäèíàêîâûìè ïðàâàìè, ïîòîìó ÷òî òÿíåò ê ñåáå ýëåêòðîí ñ îäèíàêîâîé ñèëîé. Òàêàÿ ñâÿçü àòîìîâ íàçûâàåòñÿ êîâàëåíòíàÿ íåïîëÿðíàÿ.
Íåìíîãî áîëåå ñëîæíûé ïðèìåð ñ àòîìîì êèñëîðîäà è âîäîðîäà. Êèñëîðîä èìååò ïîëíîñòüþ çàïîëíåííóþ âíóòðåííþþ îðáèòàëü äâà èç äâóõ ýëåêòðîíîâ, è íå äî êîíöà çàïîëíåííóþ âíåøíþþ, øåñòü èç âîñüìè ýëåêòðîíîâ. ×òîáû ñòàòü ïîëíîñòüþ ñîâåðøåííûì, åìó ëèáî íóæíî îòîáðàòü ó êîãî-íèáóäü äâà ýëåêòðîíà, ëèáî ðàçäàòü 6. Ïðåäñòàâüòå åñëè áû ó íàñ èçäàëè óêàç, î òîì ÷òî êâàðòèðû äàþò òåì ñåìüÿì ó êîãî ëèáî äâà ðåá¸íêà ëèáî 10. À ó âàñ èõ 8, êîíå÷íî ïðîùå âçÿòü åù¸ äâóõ ÷åì ðàçäàòü ñâîèõ øåñòåðûõ. Ïîýòîìó àòîì êèñëîðîäà íà÷èíàåò èñêàòü àòîìû âîäîðîäà ñ îäíèì ðåá¸íêîì, è ïîíÿòíî, ÷òî åìó íóæíî äâà òàêèõ àòîìà. Âòðî¸ì îíè îáðàçóþò òàêóþ øâåäñêóþ ñåìüþ, â êîòîðîé 10 äåòåé — ýëåêòðîíîâ. È ñíîâà òðè àòîìà îáðàçóþò íîâóþ ìîëåêóëó, íîâîå âåùåñòâî, âû åãî êîíå÷íî óçíàëè ýòî âîäà. Òåïåðü àòîì êèñëîðîäà èìååò 8 ýëåêòðîíîâ íà âíåøíåé îðáèòàëè, à êàæäûé èç àòîìîâ âîäîðîäà ïî äâà.  ýòîé ìîëåêóëå íå âñ¸ òàê ðàäóæíî êàê â ïåðâîì ïðèìåðå, äåëî â òîì ÷òî êèñëîðîä ãîðàçäî ñèëüíåå òÿíåò ê ñåáå ýëåêòðîíû. Îí òàêàÿ ÿæìàòü, êîòîðàÿ ñîáèðàåò ýëåêòðîíû âîêðóã ñåáÿ, à àòîìû âîäîðîäà, ïðèõîäÿò ê íèì òîëüêî íà âûõîäíûå. Ýòîò âèä ñâÿçè íàçûâàåòñÿ êîâàëåíòíàÿ ïîëÿðíàÿ.
ß íåìíîãî ñëóêàâèë, ãîâîðÿ î òîì, ÷òî êèñëîðîäó íóæíî ðàçäàòü 6 ýëåêòðîíîâ, ÿ íå óïîìÿíóë î ïîäóðîâíÿõ. Ó íåãî åñòü âîçìîæíîñòü îòäàòü òîëüêî äâà ýëåêòðîíà ÷òîáû ïîëó÷èòü çàâåðø¸ííîñòü ïîäóðîâíåé. Íî òàêèõ ïðîôèòîâ êàê ïðè ïîëíîñòüþ çàâåðø¸ííîé âíåøíåé îðáèòàëè îí íå ïîëó÷èò, ïîýòîìó äåëàåò òàê êðàéíå íåîõîòíî.
Åù¸ áîëåå æåñòîêèé ïðèìåð, êîãäà àòîìó íå õâàòàåò âñåãî îäíîãî ýëåêòðîíà íà âíåøíåé îðáèòàëè è îí õî÷åò ïðèíÿòü ýòîò ýëåêòðîí î÷åíü ñèëüíî, à äðóãîé òàê æå ñèëüíî õî÷åò åãî îòäàòü.  ýòîì ñëó÷àå ìû ïîëó÷àåì ñèòóàöèþ, êîãäà îäèí àòîì ñîâñåì îòáèðàåò ýëåêòðîí ó äðóãîãî, è äâà ýòèõ àòîìà äåðæàòñÿ äðóã îêîëî äðóãà çà ñ÷¸ò ýëåêòðîìàãíèòíûõ ñèë.  ýòîì ñëó÷àå ãîâîðÿò î èîííîé ñâÿçè. Ñàìûé ÿðêèé ïðèìåð òàêîé ñâÿçè ýòî ìîëåêóëà îáû÷íîé ñîëè NaCl.
 öåëîì æåëàíèå àòîìîâ çàâåðøèòü ñâîþ îðáèòàëü è îáðàçóåò âñ¸ ìíîãîîáðàçèå õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé, äàëüøå ÷àñòíîñòè.
Íå ïóòàéòå õèìè÷åñêèå ðåàêöèè ñ ðåàêöèÿìè ñèíòåçà èëè ðàñïàäà, ïðè êîòîðûõ ïîëó÷àþòñÿ íå íîâûå õèìè÷åñêèå âåùåñòâà, à íîâûå ýëåìåíòû òàáëèöû Ìåíäåëååâà. Îá ýòîì ÿ îáÿçàòåëüíî ðàññêàæó êà íèáóäü â äðóãîé ðàç.
Дам свой вариант ответа.
Протон, электрон и другие частицы — это очень-очень-оооочень маленькие частицы. Можно представлять их, например, как круглые пылинки (хотя это будет не совсем точно, но это лучше, чем вообще никак). Такие маленькие, что невозможно просто так рассмотреть одну такую пылинку. Всё вещество, всё что мы видим, всё что можем потрогать — совершенно всё состоит из этих частиц. Земля состоит из них, воздух из них, Солнце из них, человек из них.
Люди всегда хотели разобраться, как весь мир устроен. Из чего он состоит. Вот у нас есть горстка песка. Очевидно, что песок состоит из песчинок. А из чего состоит песчинка? Песчинка — это прочно слипшийся комочек, очень маленький камешек. Оказалось, что песчинку можно разделить на части. А если эти части ещё раз разделить на более мелкие части? А потом ещё раз? Можно ли, в конце-концов, найти что-такое, что уже нельзя будет разделить?
Люди, действительно, обнаружили, что в конечном счёте всё состоит из «пылинок», которые уже нельзя просто так разделить. Эти пылинки назвали «молекулами». Есть молекула воды, есть молекула кварца (кстати, песок, в основном, состоит из кварца), есть молекула соли (той, которую мы едим) и очень много разных других молекул.
Если же попытаться разделить, например, молекулу воды на части, то окажется, что составляющие части ведут себя уже совсем не как вода. Люди назвали эти части «атомами». Оказалось, что вода всегда разделяется на 3 атома. При этом 1 атом — это кислород, а другие 2 атома — это водород (их в воде 2 штуки). Если соединить любой атом кислорода с любыми 2 атомами водорода — опять будет вода.
При этом из кислорода и водорода можно кроме воды сделать и другие молекулы. Например, 2 атома кислорода легко соединяются друг с другом в такой «двойной кислород» (называется «молекула кислорода»). Такого кислорода очень много в нашем воздухе, мы им дышим, он нам нужен для жизни.
То есть оказалось, что у молекул есть «части», которые должны работать вместе, чтобы получился нужный результат. Это, например, как игрушечная машинка. У машинки, допустим, должна быть кабина и 4 колеса. Только когда они все вместе собраны — это машинка. Если же чего-то не хватает, то это уже не машинка. Если же вместо колёс поставить гусеницы — то будет вообще не машина, а танк (ну почти). Так и с молекулами. Чтобы была вода, она обязательно должна состоять из 1 кислорода и 2 водорода. Но по отдельности — это не вода.
Когда люди поняли, что все молекулы состоят из разного набора атомов, это людей обрадовало. Поизучав атомы, люди увидели, что в природе существует всего лишь около 100 разных атомов. То есть, люди узнали что-то новое о мире. Что всё-всё, что мы видим — это всего лишь 100 разных атомов. Но из-за того, что они соединены по разному, получается огромное разнообразие молекул (миллионы, миллиарды и даже больше разных молекул).
А что дальше?
Можно ли взять и разделить какой-нибудь атом? Теми средствами, которые существовали в средневековье, разделить атом было невозможно. Поэтому какое-то время считалось, что атом разделить нельзя. Считалась, что «атомы» — это самые маленькие частицы, из которых состоит весь мир.
Однако, в итоге, атом разделить удалось. И обнаружилось (самое чудесное), что с атомами та же ситуация. Оказалось, что все 100 (их немного больше 100, на самом деле) разных атомов распадаются на всего лишь 3 разных вида частиц. Всего 3! Оказалось, что все атомы — это набор из «протонов», «нейтронов» и «электронов», которые соединены в атоме определённым образом. Разное количество этих частиц, будучи соединёнными вместе, дают разные атомы.
Есть чему радоваться: человечество докопалось до понимания, что всё-всё многообразие мира — это всего лишь 3 элементарные частицы.
А можно ли разделить какую-нибудь элементарную частицу? Например, можно ли разделить протон? Сейчас считается, что частицы (например, протон) тоже состоят из частей, которые назвали «кварки». Но, насколько я знаю, до сих пор ни разу не удалось отделить «кварк» от частицы, чтобы «посмотреть», что же это такое, когда оно находится отдельно, само по себе (а не в составе частицы). Похоже, что кварки не могут (или же очень не хотят) существовать иначе, кроме как внутри частицы.
Так что на данный момент протон, нейтрон и электрон — это самые маленькие части нашего мира, которые могут существовать отдельно, и из которых всё состоит. Это действительно, впечатляет.
Правда, радость длилась не очень долго. Потому что оказалось, что кроме протона, нейтрона и электрона существует множество других разновидностей частиц. Однако, в природе они почти никогда не встречаются. Не замечено, чтобы что-то большое в природе было построено из иных частиц, нежели чем протон, нейтрон и электрон. Но известно, что эти другие частицы можно получить искусственно, если несколько частиц разогнать до умопомрачительных скоростей (около миллиарда километров в час) и стукнуть ими по другим частицам.
Об устройстве атома.
Теперь можно немножко поговорить об атоме и его частицах (протонах, нейтронах, электронах).
Чем отличаются разные частицы? Протон и нейтрон — тяжёлые. А электрон — лёгкий. Конечно, поскольку все частицы очень маленькие — они все очень лёгкие. Но электрон, если не ошибаюсь, в тысячу раз легче, чем протон или нейтрон. А протон и нейтрон зато очень похожи по массе. Почти точь в точь (с чего бы? может быть, это не случайно?).
Протоны и нейтроны в атоме всегда соединяются вместе и образуют этакий «шарик», который называют «ядром». А вот электронов в ядре никогда не бывает. Вместо этого электроны вращаются вокруг ядра. Для наглядности часто говорят, что электроны вращаются вокруг ядра «как планеты вокруг Солнца». На самом деле, это не совсем так. Это примерно настолько же правда, насколько детский мультик похож на реальную жизнь. Вроде бы почти одинаково, но в реальности всё гораздо сложнее и непонятнее. В общем, 5-класснику полезно будет представить что электроны «летают вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца». А потом где-нибудь в 7-9 классе можно будет прочитать про чудеса квантового микро-мира. Там ещё более чудесные чудеса, чем в Алисе в Стране Чудес. В том смысле, что там (на уровне атомов) всё происходит не так, как мы привыкли.
Также несколько электронов можно отделить от атома без очень уж больших усилий. Тогда получится атом без нескольких электронов. Эти электроны (их тогда называют «свободные электроны») будут летать сами по себе. Кстати, если взять много свободных электронов — получится электричество, с помощью которого в 21-м веке работает почти всё классное :).
Итак, протоны и нейтроны — тяжёлые. Электрон — лёгкий. Протоны и нейтроны — в ядре. Электроны — крутятся вокруг или же летают где-то сами по себе (обычно, немного полетав, они прицепляются к другим атомам).
А чем протон отличается от нейтрона? В целом они очень похожи, за исключением одной важной штуки. Протон имеет зяряд. А нейтрон — не имеет. Электрон, кстати, тоже имеет заряд, но другого типа…
А что такое «заряд»? Ну… Я думаю, что на этом вопросе нам лучше остановиться, потому что нужно же где-то остановиться.
Если ты захочешь узнать подробности, пиши, я отвечу. А пока что, я думаю, и этой информации на первый раз очень много.
1
Строение атома.
2
. Атом частица вещества микроскопических размеров и массы, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств.химического элемента Атом состоит из атомного ядра и электронов. Если число протонов в ядре совпадает с числом электронов, то атом в целом оказывается электрически нейтральным. В противном случае он обладает некоторым положительным или отрицательным зарядом и называется ионом. В некоторых случаях под атомами понимают только электронейтральные системы, в которых заряд ядра равен суммарному заряду электронов, тем самым противопоставляя их электрически заряженным ионам.атомного ядра электронов ионом
3
. Ядро, несущее почти всю (более чем 99,9%) массу атома, состоит из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов, связанных между собой при помощи сильного взаимодействия. Атомы классифицируются по количеству протонов и нейтронов в ядре: число протонов Z соответствует порядковому номеру атома в в периодической системе и определяет его принадлежность к некоторому химическому элементу, а число нейтронов N определённому изотопу этого элемента. Число Z также определяет суммарный положительный электрический заряд (Ze) атомного ядра и число электронов в нейтральном атоме, задающее его размер. [4]заряженных протонов нейтронов сильного взаимодействия в периодической системеизотопуe [4] Атомы различного вида в разных количествах, связанные межатомными связями, образуют молекулы.межатомными связями молекулы
4
История становления понятия Понятие об атоме как о наименьшей неделимой части материи было впервые сформулировано древнеиндийскими и древнегреческими философами (см.: атомизм). В XVII и XVIII веках химикам удалось экспериментально подтвердить эту идею, показав, что некоторые вещества не могут быть подвергнуты дальнейшему расщеплению на составляющие элементы с помощью химических методов. Однако в конце XIX начале XX века физиками были открыты субатомные частицы и составная структура атома, и стало ясно, что атом в действительности не является неделимым.материидревнеиндийскимидревнегреческими философамиатомизмXVIIXVIII векаххимикамXIXXX века физиками На международном съезде химиков в Карлсруэ (Германия) в 1860 году были приняты определения понятий молекулы и атома. Атом наименьшая частица химического элемента, входящая в состав простых и сложных веществ.международном съезде химиков в Карлсруэ
5
. Кусочки материи. Демокрит полагал, что свойства того или иного вещества определяются формой, массой, и пр. характеристиками образующих его атомов. Так, скажем, у огня атомы остры, поэтому огонь способен обжигать, у твёрдых тел они шероховаты, поэтому накрепко сцепляются друг с другом, у воды гладки, поэтому она способна течь. Даже душа человека, согласно Демокриту, состоит из атомов.материи Демокритформоймассойтвёрдых телводыдушачеловека
6
. Модель атома Томсона (модель «Пудинг с изюмом»). Дж. Дж. Томсон предложил рассматривать атом как некоторое положительно заряженное тело с заключёнными внутри него электронами. Была окончательно опровергнута Резерфордом после проведённого им знаменитого опыта по рассеиванию альфа-частиц. Модель атома Томсона Дж. Томсонэлектронами Резерфордомальфа-частиц
7
. Ранняя планетарная модель атома Нагаоки. В 1904 году японский физик Хантаро Нагаока предложил модель атома, построенную по аналогии с планетой Сатурн. В этой модели вокруг маленького положительного ядра по орбитам вращались электроны, объединённые в кольца. Модель оказалась ошибочной.Хантаро Нагаока Сатурн
8
. Планетарная модель атома Бора-Резерфорда. В 1911 году [6] Эрнест Резерфорд, проделав ряд экспериментов, пришёл к выводу, что атом представляет собой подобие планетной системы, в которой электроны движутся по орбитам вокруг расположенного в центре атома тяжёлого положительно заряженного ядра («модель атома Резерфорда»). Однако такое описание атома вошло в противоречие с классической электродинамикой. Дело в том, что, согласно классической электродинамике, электрон при движении с центростремительным ускорением должен излучать электромагнитные волны, а, следовательно, терять энергию. Расчёты показывали, что время, за которое электрон в таком атоме упадёт на ядро, совершенно ничтожно. Для объяснения стабильности атомов Нильсу Бору пришлось ввести постулаты, которые сводились к тому, что электрон в атоме, находясь в некоторых специальных энергетических состояниях, не излучает энергию («модель атома Бора-Резерфорда»). Постулаты Бора показали, что для описания атома классическая механика неприменима. Дальнейшее изучение излучения атома привело к созданию квантовой механики, которая позволила объяснить подавляющее большинство наблюдаемых фактов. [6]планетной системы классической электродинамикойцентростремительным ускорением электромагнитные волны энергию Нильсу Борупостулатыквантовой механики
9
Атомная масса Поскольку наибольший вклад в массу атома вносят протоны и нейтроны, суммарное число этих частиц называют массовым числом. Массу покоя атома часто выражают в атомных единицах массы (а. е. м.), которая также называется дальтоном (Да). Эта единица определяется как 1 12 часть массы покоя нейтрального атома углерода-12, которая приблизительно равна 1,66·10 24 г. [16] Водород-1 наилегчайший изотоп водорода и атом с наименьшей массой, имеет атомный вес около 1, а. е. м. [17] Масса атома приблизительно равна произведению массового числа на атомную единицу массы Самый тяжёлый стабильный изотоп свинец-208 с массой 207, а. е. м.массовым числом Массу покоя атомаатомных единицах массыуглерода-12 [16]Водород-1 [17]свинец-208 Так как массы даже самых тяжёлых атомов в обычных единицах (например, в граммах) очень малы, то в химии для измерения этих масс используют моли. В одном моле любого вещества по определению содержится одно и то же число атомов (примерно 6,022·10 23 ). Это число (число Авогадро) выбрано таким образом, что если масса элемента равна 1 а. е. м., то моль атомов этого элемента будет иметь массу 1 г. Например, углерод имеет массу 12 а. е. м., поэтому 1 моль углерода весит 12 г.моли число Авогадроуглерод
10
Валентность Внешняя электронная оболочка атома, если она не полностью заполнена, называется валентной оболочкой, а электроны этой оболочки называются валентными электронами. Число валентных электронов определяет то, как атом связывается с другими атомами посредством химической связи. Путём образования химических связей атомы стремятся заполнить свои внешние валентные оболочки. [44]валентными химической связи [44] Чтобы показать повторяющиеся химические свойства химических элементов, их упорядочивают в виде периодической таблицы. Элементы с одинаковым числом валентных электронов формируют группу, которая изображается в таблице в виде столбца (движение по горизонтальному ряду соответствуют заполнению валентной оболочки электронами). Элементы, находящиеся в самом правом столбце таблицы, имеют полностью заполненную электронами внешнюю оболочку, поэтому они отличаются крайне низкой химической активностью и называются инертными или благородными газами.химических элементов периодической таблицы благородными газами