Атомы и элементы

Атомы и элементы - одни из основных понятий, которые используются в химии. По мере развития знаний в области физики и химии взгляды на природу атомов и элементов существенно изменились.
 
Атомы и элементы
 
Сегодня об элементах известно практически всё, и у представителей науки нет проблем с их определением. Что же касается атомов, то они попрежнему исследованы не до конца. Концепция, которая утверждала, что материя состоит из чрезвычайно малых и неделимых частиц, перемещающихся в пространстве, впервые была сформулирована ещё в Древней Греции и была названа атомизмом. 
 
Высказали эту идею два философа: основа теории, её основные понятия и тезисы принадлежат Левкиппу, а его ученик, Демокрит из Абдеры, связал существование атомов с движением и понятием пространства. Позже слава ученика затмила имя учителя, и сегодня, когда говорят об атомистической теории античности, прежде всего называют Демокрита. В те далёкие времена нельзя было экспериментально проверить истинность этого умозаключения, и об атомизме постепенно забыли. Вспомнили об античной теории атомизма только в самом начале XIX века. Произошло это благодаря работам английского физика и химика Джона Дальтона, которого историки науки считают основоположником современной теории строения материи. 
 
После того как в 1897 г. Джозеф Джон Томсон открыл электрон, понятие атома как мельчайшей и неделимой частицы оказалось под большим сомнением. Электрон представлял собой стабильную отрицательно заряженную элементарную частицу, которая была частью атома и значительно уступала ему в размерах. Зная, что атом электрически нейтрален, а электрон несёт отрицательный заряд, 
 
В 1911 г. Эрнест Резерфорд поставил опыт, который поколебал истинность и модели атома Томсона - он направил пучок ос-частиц, испущенных радиоактивным радием, на тонкую пластинку из золота, и почти все эти частицы беспрепятственно прошли через фольгу, не изменив траекторию; только очень малое их количество заметно изменило свой путь. 
 
На основе данного опыта Резерфорд сделал вывод, что отклонение ос-частиц происходит в результате их сближения с положительно заряженными частицами, а так как почти все ос-частицы прошли через пластинку, то это говорило о том, что внутри атом практически пуст, а все отрицательные частицы занимают очень малый объём. Резерфорда развил Нильс Бор - его модель атома можно сравнить с миниатюрной копией планетарной системы: вокруг ядра, которое выступает в роли звезды, вращаются электроны-«планеты». Очередным шагом вперёд в понимании строения атома было появление квантовой механики, а в основу современной квантово-механической модели атома легла дуалистическая теория строения материи Луи де Бройля, а также принцип соответствия Вернера Гейзенберга. 
 
Эта концепция утверждает, что нет смысла ни определять точное местоположение электрона в каждый конкретный момент, ни вычислять траекторию, по которой он движется: хотя электрон может занимать какие угодно позиции в атоме, в любом случае он будет вращаться вокруг ядра, и в расчёт следует принимать только наблюдаемые величины. А так как квантово-механическую модель строения атома трудно представить, сегодня для её описания используют сложный математический аппарат. 
 
В отличие от атомов, которые невозможно увидеть, элементы вполне реальны, и большинство из них можно потрогать. Первые попытки дать определение элементам делались ещё в Древней Греции: Фалес из Милета элементом считал воду, Анаксимен из Милета - воздух, Гераклит из Эфеса - огонь. Взгляды этих философов были обобщены Аристотелем в его теории четырёх стихий, по которой элементами (стихиями) были вода, ветер, огонь и земля. 
 
Научное определение химического элемента ввёл в оборот в 1661 г. Роберт Бойль, который утверждал, что элемент - химически чистое простое вещество, которое нельзя разложить на составляющие. Хотя такое определение и оказалось большим шагом вперёд, всё-таки было неполным, ведь в таком случае элементом считалось любое вещество, которое на тот момент нельзя было разложить на более простые вещества - например, до второй половины XVIII в. среди элементов числилась вода. 
 
Современное понятие элемента возникло лишь в XX в. и было связано с уточнением атомного строения. Хотя и в этом случае сначала считалось, что элемент - набор одних и тех же атомов. Но ведь в состав атомного ядра кроме положительно заряженных протонов входят и электрически нейтральные нейтроны, и получалось, что атомы одного и того же вещества могут отличаться по числу нейтронов, хотя при этом будут иметь одинаковое количество протонов. 
 
Поэтому современное определение элемента звучит так: элементом считается множественность атомов с одинаковым атомным числом, т. е. с равным количеством протонов в ядре, а разновидности элемента, отличающиеся числом нейтронов, называются изотопами. В природе лишь относительно небольшое число элементов встречается в свободном виде - намного больше их входит в состав разных природных химических соединений. 
 
Одни элементы выделить из природных соединений несложно, и это умели делать уже в седой древности, когда из руд выплавляли такие металлы, как медь, серебро, олово, ртуть, цинк или железо. Другие природные элементы, среди которых можно назвать активные металлы и фтор, были получены только в XIX в. с помощью электролиза. В 1939 г. был открыт франций - последний из неизвестных элементов, который встречается в природе в очень незначительных количествах. 
 
А когда с помощью ядерных реакций появилась возможность синтезировать новые элементы (это событие произошло в годы Второй мировой войны), началась эпоха получения так называемых трансурановых элементов - веществ, которых в природе нет. Демокрит из Абдеры (ок. 460-370 гг. дон. э.) - греческий философ и самый известный представитель атомизма. 
 
Это философское учение утверждало, что вся природа состоит из огромного числа атомов, или мельчайших неделимых частиц. Казалось бы, атомистическая теория Дальтона, которая объясняла проблемы строения материи и химических изменений, была достаточно убедительной, однако долгое время даже некоторые серьёзные учёные относились к ней с недоверием. 
 
Для примера можно назвать великого немецкого химика и философа Вильгельма Фридриха Оствальда, в 1909 г. получившего Нобелевскую премию за фундаментальные работы в области катализа - только в 1908 г. он перестал критиковать теорию Дальтона. Джон Дальтон считается основателем современной атомистической теории. Хотя последующие исследования несколько поколебали постулаты Дальтона, однако его теория оказала неоценимую помощь в объяснении основных химических законов. 
 
Модель атома Резерфорда (1871-1937) хотя и была шагом вперёд, всё-таки не объясняла, почему электрон не падает на ядро. Научные исследования доказали, что и Земля, и Вселенная состоят из одних и тех же химических элементов, находящихся, правда, в разной пропорции. До того как Йене Якоб Берцелиус предложил обозначать химические знаки элементов современными символами, при их описании использовали рисунки.

Рекомендуем почитать!

draganflyer-x6-bespilotnyj-shpion
Если вы слышите жужжание у себя за окном и при этом еще и...ДАЛЕЕ .....639
rol-dykhaniya-v-tele-cheloveka
Эта статья будет посвящена конспективному изложению того, что...ДАЛЕЕ .....620
О создании и освоении новых способов сварки и других способов...ДАЛЕЕ .....1153
tainstvo-podachi-vina
Истинным искусством является умение сочетать приготовленное...ДАЛЕЕ .....481
podrobnee-o-tsiklonakh
  НАПРАВЛЕНИЕ ВЕТРОВ В...ДАЛЕЕ .....622
kto-i-kogda-izobrjol-parovuyu-mashinu
Интересные сведения об изобретении паровой...ДАЛЕЕ .....1050
kakie-rastenie-proizrastayut-v-tundre
Растительный мир тундры   В суровой Антарктике...ДАЛЕЕ .....1379
neutomimyj-vnuk-ekateriny-velikoj-aleksej-bobrinskij
Памятник в виде человека, поставившего ногу на рельс, снесли...ДАЛЕЕ .....900
Яндекс.Метрика