15. Химические системы

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

1. Атомом называют электронейтральную квантово-механическую систему, состоящую из положительно заряженного ядра и отрицательно за­ряженных электронов, вероятность нахождения которых в пространстве оп­ределяется квадратом модуля волновой функции l^p. Ядро состоит из нукло­нов (протонов и нейтронов), которые почти в две тысячи раз массивнее элек­тронов, поэтому масса атома в основном сосредоточена в его ядре. Размер ядра оценивается значением ~10~¹⁵ м, что почти в миллион раз меньше раз­меров атома (~10 ⁸...10"⁹ м).

2. Химический элемент — это совокупность определенных видов ато­мов с одинаковым зарядом ядра (£Х). Заряд ядра-Z определяется числом протонов в ядре, а массовое число А — числом нуклонов. Свойства химиче­ского элемента зависят от заряда атома. Заряд атома определяет место хими­ческого элемента в таблице Менделеева. Атомы одного и того же химическо­го элемента могут отличаться числом нейтронов в ядре, такие атомы называ­ются изотопами.

3. Реакционная способность элемента, его активность в химических реакциях определяется количеством электронов на внешних оболочках ато­ма. Если атом имеет незаполненные внешние электронные оболочки, то он способен отдавать или приобретать электроны на эти оболочки в зависимо­сти от валентности — способности атома к образованию химической связи. Под химической связью понимают определенное взаимодействие атомов че­рез их электроны, приводящее к заданной конфигурации атомов.

4. Вещество, которое состоит из атомов в определенном соотношении и объединенных определенной химической связью, является химическим соединением.

5. Молекула — это наименьшая частичка вещества, обладающая его химическими свойствами. При образовании химических связей электроны переходят от одного атома к другому и уже не принадлежат какому-то опре­деленному атому, а обобщены (гибридизованы).

6. Особое место среди химических соединений занимают макромоле­кулы. Они могут состоять из большого (огромного!) числа атомов (в отличие от обычных молекул, состоящих из небольшого числа атомов) и обладают качественно новыми свойствами.

7. Органическими молекулами являются те, которые содержат угле­родные цепи и циклы. Образованные из таких молекул вещества также на­зывают органическими.

8. Закон периодичности (Д. И. Менделеева): свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов. Периодическая систе­ма элементов Д. И. Менделеева, помещенная на форзаце настоящего посо­бия, является графическим (табличным) изображением периодического закона.

9. В периодической системе по горизонтали имеется семь периодов (обо­значены арабскими цифрами), из них первый, второй и третий называются малыми, а остальные — большими. Каждый период за исключением первого начинается щелочным металлом и заканчивается благородным газом (седь­мой период — незаконченный). В системе 10 рядов (обозначены римскими цифрами). Каждый малый период состоит из одного ряда, каждый большой — из двух рядов: четного (верхнего) и нечетного (нижнего). В четных рядах больших периодов находятся металлы. По вертикали расположено восемь групп (обозначены римскими цифрами). Номер группы связан со степенью окисления элементов, проявляемой ими в соединениях. Каждая группа де­лится на две подгруппы, причем главную подгруппу начинает элемент мало­го периода или первый элемент группы. В побочную подгруппу входят эле­менты только больших периодов. VIII группа отличается от остальных: кро­ме главной подгруппы гелия она содержит побочную подгруппу, состоящую из триад железа, рутения, осмия.

10. Все свойства элементов таблицы Д. И. Менделеева объясняются порядком заполнения электронами энергетических уровней (оболочек) и под­уровней (подоболочек) атомов. Каждый период начинается элементом, в ато­ме которого на внешней электронной оболочке находится один s-электрон. Завершаются периоды благородными газами, атомы которых имеют полно­стью заполненную внешнюю электронную оболочку. Номер группы, как пра­вило, указывает число электронов, которые могут участвовать в образова­нии химических связей.

11. Современная формулировка периодического закона Д. И. Мен­делеева такова: свойства химических элементов, а также формы и свойст­ва соединений элементов находятся в периодической зависимости от заря­да ядер их атомов.