Краткое содержание
Все вещества состоят из атомов. Каждый атом имеет определенное число протонов и нейтронов в ядре, а также равное числу протонов число электронов, которые движутся вокруг ядра. Поскольку электроны в электронной оболочке обладают отрицательным зарядом, протоны в атомном ядре – положительным, а нейтроны заряда не имеют, то атом в целом является нейтральным.
Атомная масса практически полностью сосредоточена в атомном ядре, для выражения данной величины используется атомная единица массы Число протонов в ядре атома определяет его атомный номер, иначе говоря – порядковый номер. Он показывает, с атомом какого химического элемента мы имеем дело. Например, атом с одним протоном – это водород, с шестью протонами – углерод и т. п.
Атомы склонны соединяться друг с другом. Если вещество состоит из атомов одного и того же химического элемента, его называют простым веществом. Например, простое вещество кислород (O2), являющееся основой жизни, состоит из двух атомов кислорода.
Дмитрий Иванович Менделеев нашел, что на основании элементов и схожих свойств их простых веществ можно составить простую таблицу – периодическую систему химических элементов. Элементы одного периода (ряда) этой системы имеют одинаковое количество электронных слоев, а элементы одной группы (столбца) обладают одинаковым количеством электронов во внешнем электронном слое. Число протонов увеличивается в таблице слева направо и сверху вниз. Периодическая система дает подробную информацию об атоме и простом веществе элемента.
Основные понятия
- Атом – мельчайшая частица вещества.
- Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов.
- Протон – положительно заряженная частица атомного ядра.
- Нейтрон – частица атомного ядра, не имеющая заряда.
- Электроны – отрицательно заряженные частицы, расположенные вокруг атомного ядра и образующие электронную оболочку.
- Электронная оболочка – окружающее ядро пространство, где движутся электроны.
- Заряд ядра равен числу протонов в атомном ядре и показывает величину его положительного заряда.
- Атомная масса показывает массу атома в атомных единицах массы.
- Атомный номер (Z) показывает число протонов в атомном ядре.
- Химический элемент – вид атомов с одинаковым числом протонов.
- Простое вещество – вещество, состоящее из атомов одного элемента.
- Периодическая система химических элементов – система, в которой химические элементы упорядочены на основании строения атома.
- Группа – столбец таблицы, где расположены элементы с одинаковым числом электронов во внешнем электронном слое.
- Период – ряд таблицы, где расположены элементы с одинаковым числом электронных слоев.
- Основные группы – группы A (1–2 и 13–18).
- Переходные металлы – элементы групп B (3–12).
- Электронная схема – модель, изображающая заряд ядра атома, электронные слои и количество электронов на каждом из них.
Из истории химии
Еще около 400 г. до н. э. древнегреческий философ Демокрит считал, что все вещества состоят из атомов. Некоторые его идеи напоминали современное представление об атомах, но, в числе прочего, он ошибочно полагал, что атомы имеют крючки для соединения между собой. Эпоха алхимии продолжалась еще около 2000 лет. Алхимики проводили опыты с веществами и записывали результаты, но элементы так и не были систематизированы.
Началом отделения химии от алхимии считается работа Роберта Бойля «Химик-скептик» (1661). Бойль советовал использовать естественнонаучный метод исследования и применял его. Он провел опыт для подтверждения своей гипотезы о том, что вещества состоят из атомов. С помощью вакуумного насоса химик измерил изменение давления при изменении объема. При уменьшении объема в два раза давление возрастало в два раза, т. е. имела место обратно пропорциональная зависимость (явление названо законом Бойля). Опыт не подтвердил теорию о том, что вещества состоят из атомов.
Естественнонаучный метод исследования позволил делать выводы на основании систематических опытов и наблюдений других ученых. Антуан Лавуазье открыл закон сохранения массы (масса, как и энергия, не может возникнуть из ниоткуда и исчезнуть в никуда). Это натолкнуло Жозефа Пруста на открытие закона постоянства состава вещества (отношение масс элементов в составе вещества неизменно). Из этих наблюдений и собственных опытов Джон Дальтон заключил, что каждому элементу соответствует определенный атом определенной массы и размера.
Дмитрий Иванович Менделеев упорядочил элементы. В 1869 году он разложил карточки с символами и атомными массами элементов так, что смог заметить периодичность: простые вещества расположенных друг под другом элементов обладали схожими свойствами. Поскольку в то время было известно лишь 63 элемента, в таблице Менделеева имелись пустые места. Он сделал вывод, что некоторые элементы еще не открыты. Современная система во многом напоминает таблицу Менделеева. Число открытых элементов возросло до 118.
До конца 19 века считалось, что атомы – это твердые шарики. Джозеф Джон Томсон открыл, что в атоме содержатся заряженные частицы. Он заметил, что к положительно заряженной пластинке притягивается поток отрицательно заряженных частиц. Так Томсон открыл электроны. Он считал, что атом похож на пудинг с изюмом, в котором вперемешку находятся отрицательно заряженные электроны и положительные области. Эту теорию опроверг Эрнест Резерфорд. Он использовал тонкую золотую пластинку, через которую пропускал частицы ядра гелия. Большинство частиц проходило через пластинку, лишь некоторые отскакивали от нее. Это позволило сделать вывод, что атом образован плотным ядром и окружающими его редко расположенными электронами. Описание Резерфорда напоминало строение Солнечной системы. Эту идею развил Нильс Бор, создавший планетарную модель атома.
Вопросы для повторения
- Опиши строение атома. Какая сила действует между его частицами?
- Какие частицы образуют значительную часть массы атома?
- Обоснуй, почему атомы крайне важны, несмотря на их малый размер.
- Какое число показывает, о каком химическом элементе идет речь?
- Что означают символы S, C, N, F, He, Al и Fe?
- Что такое простое вещество? Приведи примеры.
- Какие четыре элемента образуют наибольшую часть массы человеческого тела?
- Объясни, почему простые вещества кислорода (O2, O3) важны для живых организмов.
- Что такое периодическая система? По какому признаку упорядочены элементы?
- От чего зависит число электронов в электронной оболочке атома?
- Чем похожи элементы одного периода?
- Как меняется число электронов во внешнем электронном слое по мере продвижения слева направо по периоду?
- Какие группы являются основными?
- Что такое электронная схема? Что можно узнать о строении атома с ее помощью?
- Service provided by Star Cloud LLC