Быстрый поиск

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!

chto-takoe-atmosfera-vyvody
Атмосфера обладает высокой подвижностью, основная причина...ДАЛЕЕ .....591
poleznoe-iskopaemoe-torf-i-ego-svojstva
Частицы торфа изначально имеют плотность намного меньшую, чем...ДАЛЕЕ .....789
knyaz-yaroslav
Годы правления 1019-1054     Князь...ДАЛЕЕ .....910
goratsio-nelson
Церковь и дом священника в Бёрнем-Торпе (графство Норфолк в...ДАЛЕЕ .....1107
chto-takoe-svyataya-inkvizitsiya-i-kogda-eto-bylo
Святая инквизиция Инквизиция была создана католической...ДАЛЕЕ .....1119
o-muzykalnykh-obuchayushchikh-video-shkolakh
 Представьте себе, что вы вдруг, побывав на интересном...ДАЛЕЕ .....633
polezna-li-zhimolost-kak-i-gde-ona-rastet
 Вкус жимолости – необычный, соединяет в себе вкус черной...ДАЛЕЕ .....1108
poslednie-nakhodki-arkheologov-vereskovyj-med
Современным археологам удалось сделать то, чего не смог...ДАЛЕЕ .....917
zhara-ubivaet-seks
Когда на улице жара, кажется, что все человеческие нужды,...ДАЛЕЕ .....497
В 1826 году австрийский изобретатель Йозеф Рессель проводил в...ДАЛЕЕ .....878
legkie-ryb-amfibij-i-reptilij
В течение первых сотен миллионов лет своего существования...ДАЛЕЕ .....582
na-planete-mars-obnaruzhen-perenasyshchennyj-vodyanoj-par
Находка имеет большое значение не только лишь для понимания...ДАЛЕЕ .....970
opredelenie-dvizhushchikhsya-ionov
Поток движущихся ионов подобен току электронов, т. е. обычному...ДАЛЕЕ .....195
skolko-stoit-samoe-dorogoe-ozherele-v-mire
«Несравненное» - название самого дорогого ожерелья....ДАЛЕЕ .....1158
При этом частично используется кислород, привезённый с Земли,...ДАЛЕЕ .....898
В среднем она составляет 1/12-1/14 массы тела человека,...ДАЛЕЕ .....1020
kosmicheskij-lift-i-nanomaterialy
Концепция космического лифта была разработана в 1895 году...ДАЛЕЕ .....1066
  Известный венгерский мастер пера конца прошлого...ДАЛЕЕ .....989
samaya-dorogaya-iz-shub-eto-shuba-iz
Справедливости ради стоит отметить, что далеко не для всех...ДАЛЕЕ .....1103
dagestan-nakanune-i-v-period-russko-turetskoj-vojny-1877-1878-godov
Прекращение войны образование новой Дагестанской области,...ДАЛЕЕ .....609
tekhnika-proshlogo
Необходимо снова отметить, что далеко не все известно о...ДАЛЕЕ .....942
diagramma-gertsshprunga-ressela-rozhdenie-zvezd
Удобным способом классификация звезд является диаграмма...ДАЛЕЕ .....779
Иногда так нападает зуд созерцания, что человек не может...ДАЛЕЕ .....1626
3-d-model-molekuly-belka
Учёные Института Битсона по исследованию рака применили метод...ДАЛЕЕ .....1286
kak-ukhazhivat-za-novoj-mashinoj
Советы автолюбителям по уходу за новой машиной. Многие, если...ДАЛЕЕ .....1374
chto-takoe-mortira-menbi-chto-za-ustrojstvo-i-kto-ego-pridumal-i-dlya-chego
Мортира Мэнби - устройство, позволяющего добраться до судна...ДАЛЕЕ .....1512
chudesa-egipta-piramida-kheopsa
Секрет античных строителей пирамид Гизы уже пятое тысячелетие...ДАЛЕЕ .....1508
tsvetnye-linzy-mogut-okazatsya-poleznymi-vo-mnogom
Большинство людей убеждены в том, что цветные линзы являются...ДАЛЕЕ .....807