- •Естественно-научная и гуманитарная традиции понимания и объяснения мира.
- •Логика науки и закономерности ее развития.
- •6. Зарождение научных знаний
- •7. Зарождение науки.
- •Античная естественнонаучная картина мира.
- •8.Естествознание Средневековья.
- •9.Научная революция Нового времени.
- •11.Н.Кеплер и законы небесной механики.
- •13.Механистическая картина мира.
- •14.Развитие концепций пространства и времени.
- •15.Пространство-время и законы сохранения.
- •16.Классическая термодинамика. Понятие энтропии.
- •17.Первое, второе и третье начало термодинамики.
- •18.Молекулярно-кинетические законы и представления.
- •19.Электромагнетизм. Корпускулярная и волновая традиции объяснения природы излучения.
- •20.Концепция относительности пространства-времени.
- •25.Концепция квантовой механики. Волновая функция.
- •26.Фундаментальные принципы квантовой механики.
- •27.Развитие концепции неопределенности.
- •28.Строение атомного ядра.
- •29.Элементарные частицы.
- •30.Классификация элементарных частиц.
- •31.Кварковая модель адронов.
- •32.Вещество и антивещество.
- •33.Расширяющаяся Вселенная.
- •34.Концепция «Большого взрыва».
- •35.Структурная организация Вселенной.
- •36.Нуклеосинтез.
- •38.Эволюция звезд.
- •40.Структура Метагалактики.
- •41.Эволюция Солнечной системы.
- •42.Систематизация химических элементов. Периодический закон Менделеева.
- •43.Многообразие химических соединений.
- •44.Управление химическими процессами.
- •45.Явление биокатализа и развитие эволюционной химии.
- •46.Особая роль органогенов в биохимической эволюции.
- •47.Самоорганизация химических систем.
- •48.Концепции возникновения живой материи и эволюции живых систем.
- •49.Развитие биологических знаний.
- •50. Феномен живой материи.
- •51.Уровни организации живой материи.
- •52.Механизм биологической наследственности.
- •53.Образование органических веществ и зарождение клетки.
- •54.Альтернативные гипотезы возникновения жизни.
- •55. Принцип биологической эволюции.
- •56.Теория биологической эволюции: современный взгляд.
- •57.Концепция биосферы. Понятие ноосферы.
- •58.Взаимосвязь живой и неживой природы.
- •59.Антропогенное воздействие на биосферу.
- •60.Нарастание кризисной ситуации в биосфере.
42.Систематизация химических элементов. Периодический закон Менделеева.
Рассматривая распространенность химических элементов в природе, мы обратили внимание на то, что она обусловлена особенностью протекания процессов нуклеосинтеза на относительно ранних стадиях развития Вселенной. Дальнейшая химическая эволюция естественным образом привела к синтезу химических веществ и соединений, носителем свойств которых являются молекулы.
Познавая природу, человек изначально стремился понять и объяснить строение материи, вычленив те неизменные начала (элементы), из которых она строится, и систематизировать эти элементы. Однако долгое время, несмотря на обилие эмпирического материала, не удавалось провести четкой грани между химическими элементами и химическими соединениями. Постепенно, однако, картина прояснялась, и к 1869 г., когда Д. И. Менделеев блестяще решил проблему систематизации, было известно 62 химических элемента. В основу своей системы Д. И. Менделеев положил такую характеристику элементов, как их атомный вес (в современной терминологии – атомная масса). Качественная картина периодичности свойств химических элементов в результате проявилась со всей очевидностью. Но, строго говоря, открытие Д. И. Менделеева было обобщением эмпирического характера. Наука еще не располагала сведениями о составе атомного ядра и распределении электронов в атомах. С появлением этих данных периодический закон получил необходимое уточнение: физические и химические свойства элементов, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины электрического заряда ядра.
Действительно, постоянной величиной для атома химического элемента является количество протонов Z, определяющее заряд его ядра. Число же нейтронов A, определяющее, вкупе с количеством протонов, массу ядра, у изотопов химического элемента разное. Изотопы (от греч. ισος – «одинаковый» и τοπος – «место») – это разновидности одного и того же элемента, различающиеся по массе ядер. Имея одинаковое строение электронных оболочек, а следовательно, и очень близкие химические свойства, они занимают в периодической системе элементов одно и то же место. Отметим, что, в отличие от массового числа N, являющегося целым, атомная масса – дробная величина. Дело в том, что природные элементы состоят из смеси изотопов, поэтому за атомную массу элемента принято среднее ее значение для изотопов с учетом их процентного содержания. Эти средние значения и фигурируют в периодической системе у всех элементов за исключением трансурановых, для которых указывается массовое число.
Существование изотопов (вначале нестабильных) было обнаружено в начале ХХ в. при изучении свойств радиоактивных элементов. Несколько позднее были открыты стабильные изотопы. В настоящее время известно около 280 стабильных изотопов у 83 природных элементов (у элементов с Z > 83, т. е. идущих в периодической таблице за висмутом, стабильные изотопы не встречаются) и более 2000 радиоактивных изотопов, принадлежащих 107 природным и искусственно синтезированным элементам. Таким образом, только открытие структуры ядра позволило достоверно объяснить причины различия и сходства свойств химических элементов. Что же касается периодического повторения свойств элементов, то его позволяет объяснить принцип запрета Паули (см. модуль 1), определяющий порядок заполнения электронных оболочек. Оказалось, что близкими свойствами обладают элементы, у которых на верхнем заполняемом уровне находится одинаковое количество электронов.
Общеизвестно, что периодическая система Д. И. Менделеева получила широкое признание после того, как были найдены некоторые из предсказанных им элементов (для которых в таблице были оставлены незаполненные клетки). К 30-м гг. ХХ в. таблица заканчивалась уже элементом с Z = 92 – ураном. Последующие элементы открывались путем физического синтеза атомных ядер. Все они очень неустойчивы, и эта особенность будет характерна также для элементов, которым еще предстоит быть синтезированными