3. Периодическая система элементов

Первое научное определение химического элемента в 1661 г. сформулировал английский химик и физик Р. Бойль (1627–1691 гг.). Химический элемент — совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.

В 1869 г. выдающийся русский химик Д.И. Менделеев (1834–1907) открыл периодический закон химических элементов – один из фундаментальных законов естествознания. Свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер. Заряд ядра равен атомному (порядковому) номеру элементов в периодической системе Менделеева. В современном варианте системы предполагается сведение элементов в двумерную таблицу, в которой каждый столбец (группа) определяет основные физико-химические свойства, а строки представляют собой периоды, в определённой мере подобные друг другу.

Периодическая система Д. И. Менделеева стала важнейшей вехой в развитии атомно-молекулярного учения. Благодаря ей сложилось современное понятие о химическом элементе, были уточнены представления о простых веществах и соединениях. Взамен разрозненных сведений об элементах и соединениях появилась стройная система, на основе которой стало возможным обобщать, делать выводы, предвидеть.

4. Изотопы и новые химические элементы

До 30-х годов ХХ столетия в периодической системе элементов было 92 места. Элемент с атомным номером 92 – это уран. Предполагается, что на первоначальной стадии развития Земли существовали и трансурановые элементы с порядковыми номерами до 106. Такие элементы имели небольшую продолжительность жизни по сравнению с возрастом Земли и поэтому полностью распались. Самым долгоживущим элементом данной группы оказался плутоний, найденный в 1971 г. Уран перестал был самым последним в системе Менделеева и самым тяжелым из всех существующих в природе элементов.

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 еще 15 трансурановых элементов с атомными номерами до 107: курчатовий, резерфордий, дубний, сиборгий, борий, хассий и мейтнерий. Эти названия даны главным образом в честь ученых, внесших большой вклад в ядерную физику.

Изотопы – разновидности химических элементов, у которых ядра атомов отличаются числом нейтронов, но содержат одинаковое число протонов и поэтому занимают одно и то же место в периодической системе элементов. Различают устойчивые (стабильные) и радиоактивные изотопы. Термин «изотопы» впервые предложил в 1910 г. Фредерик Содди (1877–1956), известный английский радиохимик, лауреат Нобелевской премии.

Радиоактивные изотопы широко применяются не только в атомной энергетике, но и в разнообразной приборной технике, медицине и т. п. В промышленно развитых странах выпускается множество приборов и аппаратов, содержащих радиоактивные изотопы. Все они служат для определения плотности, однородности, гигроскопичности и других характеристик разных материалов.

5. Распространённость химических элементов

Распространённость химических элементов — мера того, как распространены или редки элементы по сравнению с другими элементами в данной среде. Распространённость в различных случаях могут измерять массовой долей, мольной долей или объёмной долей.

Например, массовая доля распространённости кислорода в воде составляет около 89%, а мольная доля распространённости кислорода в воде — 33%, потому что только 1 из 3 атомов в молекуле воды является атомом кислорода.

Десять наиболее распространённых элементов в галактике Млечный путь: водород, гелий, кислород, углерод, неон, железо, азот, кремний, магний, сера.