Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

В самом деле, к чему привели нас квантовые числа электронов, управляющие их поведением в атоме? Ведь они получены на основании тео­рии, созданной для объяснения спектров, со­вершенно независимо от исследования химиче­ских свойств элементов.

1.Доказано, что электронная внешняя обо­лочка атомов имеет периодическое строение. По мере увеличения заряда атомных ядер электро­ны начинают периодически заполнять новые слои электронной оболочки — размещаются на новых энергетических уровнях.

2. Доказано, что при этом в атоме должны повторяться одинаковые по строению и по числу электронов подгруппы в каждой последующей оболочке.

3. Сходство элементов определяется одина­ковым строением наружного слоя электронной оболочки в их атомах.

Литий

потому и стоит в одной

группе менделеевской таблицы вместе с натрием

что у обоих на внешней

орбите по одному s-электрону.

Пожалуйста, не сочтите, что на этом теория строения атома завершена и теперь все совер­шенно ясно: стоит только без ошибки рассчи­тать по всем правилам квантовой механики и написать формулу атома — и сразу перед опыт­ным и знающим химиком раскроются все необо­зримые тайны химических свойств любого элемента. Это не так. Никакая теория не может до конца охватить неисчерпаемое многообразие действительности. Как бы глубоко мы ни про­никли в атомный микромир, все равно будем стоять только на пороге неведомого.

Теория строения атомных оболочек дала химии очень много. Мы теперь точно знаем, какие электроны могут быть в атоме, точно зна­ем, сколько их может быть в каждой из его обо­лочек. Но мы еще не знаем точно, в каком по­рядке они должны заполнять орбиты по мере роста порядкового номера элемента.

В первых трех периодах заполнение идет просто в порядке последовательности. Почему это так, мы тоже не знаем. А дальше, чтобы определить строение атома, приходится привле­кать на помощь опытные данные, полученные при изучении тонкой структуры спектральных линий и химического поведения элемента.

Теоретический расчет, выраженный в не­сложных правилах комбинаторики простых чисел, очень многое сделал ясным в периоди­ческом законе, но далеко еще не все.

Нельзя не поражаться гению Менделеева. Он сумел уловить великое единство в необъят­ном хаосе, в беспорядке накопленных до него химиками разрозненных фактов и сведений. Он сумел установить естественный закон химиче­ских элементов в то время, когда еще почти ничего не было известно о строении вещества. Менделеевская таблица на долгие годы опреде­лила все развитие науки о веществе. Но и те­перь, почти через 100 лет после открытия периодического закона, пока еще даже кван­товая теория не может в ней объяснить все полностью.

 

СТРОЕНИЕ АТОМА И СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА

Все свойства вещества, конечно, полностью определяются строением атомов. Радиоактив­ность, способность к ядерным превращениям зависят от природы и строения атомного ядра. Оптические свойства элемента, его атомные спектры определяются строением электронной оболочки атома, совокупностью всех его элек­тронов.

Химическое поведение элемента зависит от его наружных электронов. Особенно важную роль в химии каждого элемента играют его самые внешние электроны. Чаще всего это s- и р-электроны, иногда d-электроны.

СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЯ

В атоме первого элемента таблицы Менде­леева — водорода только один s-электрон. Не­многие вещества обладают такой химической активностью, как атомарный водород. Именно благодаря примеси свободных атомов водород в момент выделения из связывающих его сое­динений (in statu nascendi, как говорили еще древние алхимики) обладает удивительной спо­собностью к самым разнообразным химическим превращениям.

Сосед водорода по таблице — гелий. В его атоме на одной орбите два s-электрона. Обра­тите внимание на то, что оба эти электрона, образующие гелиевую орбиту,— спаренные. Они вращаются в разные стороны, каждый вокруг своей оси. Два таких электрона и при­дают несокрушимую прочность атому гелия.

328