10.2. Основные понятия химии

Одним из важнейших разделов современного естествознания является химия – наука о веществах, их составе, строении, свойствах и взаимных превращениях.

Превращение одних веществ в другие принято называть химическими реакциями, например, горение водорода в атмосфере кислорода, в результате которого получается вода.

Химическим элементом называют совокупность атомов, характеризуемым одним и тем же зарядом ядра, и, следовательно, одинаковым числом электронов в атомной оболочке. Атомы одного и того же элемента, имеющие разную массу (массовое число) являются изотопами, у них одинаковое число протонов, но разное число нейтронов.

Вещества, молекулы которых состоят из атомов одного элемента, называются простыми (например, кислород O₂), если молекулы состоят из атомов разных элементов, связанных между собой постоянными соотношениями, то они являются сложными веществами или химическими соединениями (например, вода H₂O). Вещества, состоящие из нескольких соединений, не связанных между собой постоянными соотношениями называют смесью или раствором. Пример: морская вода – смесь воды и растворенных в ней солей.

10.3. Периодическая система химических элементов д.И. Менделеева и её современный вид

Менделеев в 1869 году открыл периодический закон химических элементов – «опыт системы элементов, основанный на их атомном весе и химическом сходстве».

После великих открытий в физике в начале XX века стало понятно, что в периодической системе:

• элементы располагаются в порядке возрастания заряда ядра;

• в каждой группе (по вертикали) располагаются элементы с одинаковым числом электронов, расположенных на внешней оболочке – валентных электронов;

• в каждом периоде (по горизонтали) располагаются элементы с одинаковым числом электронных оболочек.

До 30-х годов нашего столетия эта система состояла из 88 элементов. С учетом свободных клеток с номерами 43 (технеций), 61 (прометий), 85 (астат) и 87 (франций), в ней было всего 92 места. Элемент с атомным номером 92 – это уран.

В 1940 г. был получен первый трансурановый элемент – нептуний, а за три года до этого открыт первый искусственный элемент – технеций. Затем в лабораторных условиях были зарегистрированы ещё 15 трансурановых элементов с атомными номерами до 107.

Международный союз чистой и прикладной химии в 1997 г. узаконил названия резерфордий, дубний, сибортий, борий, хассий и мейтнерий. В феврале 1999 г. появилось сообщение о том, что ученые из Объединенного института ядерных исследований в Дубне открыли выходящий за пределы периодической таблицы Менделеева новый химический элемент с периодом полураспада намного большим, чем у открытых в последнее время сверхтяжелых элементов.

Современная теория позволяет с вполне определенной вероятностью рассчитать стабильность сверхтяжелых элементов, а также предсказать наиболее вероятные их физические и химические свойства. Из подобных расчетов следует, что элементы с атомными номерами 114 и 164 должны обладать неожиданно высокой стабильностью.