ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Атомные модели из "Основы общей химии Т 1" Решение первого вопроса дали работы с так называемыми рентгеновскими лучами. В 1895 г. Рентген, изучая свойства катодных лучей, обнаружил, что те места стеклянной трубки, на которые попадает поток электронов, испускают какое-то новое, действующее на фотографическую пластинку излучение, легко проходящее сквозь стекло, дерево и т. д., но сильно задерживаемое большинством металлов. [c.73] Рентгеновские лучи возникают при ударе быстро летящих электронов об атомы элементов, входящих в состав стекла. Если применить грубое сравнение, то это можно сопоставить с падением камня в спокойную жидкость — при таком ударе на ее поверхности возникнут волны. Характер последних будет при данной массе камня, его скорости, размерах и т. д. зависеть также и от свойств самой жидкости и изменится с заменой, например, воды на масло. Аналогично этому при данной скорости электрона характер рентгеновских лучей — их длина волны — будет изменяться в зависимости от того, в атом какого элемента ударяется летящий электрон. [c.74] Так как в состав стекла входят различные элементы, получаемое излучение содержит лучи различных длин волн, что создает неудобства при пользовании им. Для избежания этого в рентгеновской трубке (рис. III-14) против катода (/С) устанавливается анод (А), сделанный из какого-либо простого вещества. Попадая на его однородную поверхность, поток электронов вызывает образование рентгеновских лучей, характеризующихся некоторой определенной длиной волны. [c.74] Например, ядро атома фтора (Z = 9, Л = 19) состоит из 9 протонов и 10 нейтронов. [c.75] Ввиду электронейтральности атома, число электронов, входящих в его структуру, равно заряду ядра, т. е. порядковому (атомному) номеру соответствующего химического элемента. Установление этого числа (Z) позволило подойти к построению атомных моделей. [c.75] При переходе от легких ко все более тяжелым атомам заряды их ядер последовательно возрастают. С другой стороны, химические свойства элементов при том же переходе изменяются периодически (1 5). Отсюда следует, что химические свойства определяются не столько общим числом электронов в атоме, сколько их относительным рас-п о л о ж е н и е м. [c.76] Но если это так, то и обратно, исходя из химических свойств можно получить указания на расположение электронов. В частности, следует ожидать некоторую периодичность его изменения при последовательном возрастании зарядов ядер. [c.76] Известно было, что при определенных условиях молекула, например, поваренной соли способна распадаться на натрий и хлор таким образом, что первый оказывается заряженным положительно, а второй отрицательно. Исследование этих частиц показывает, что заряд каждой из них численно равен заряду электрона. Происхождение обоих зарядов естественнее всего объяснить переходом одного электрона с атома натрия на атом хлора. Но в поваренной соли и натрий, и хлор одновалентны — из этого следует, что одна единица валентности отвечает одному переданному электрону. Тогда в случае, например, двухвалентного кальция можно ожидать перехода двух электронов. Действительно, опыт показывает, что получающаяся в тех же условиях частица кальция имеет два положительных заряда. Точно так же и в других случаях валентность элементов совпадает с числом передаваемых электронов. Такими легче всего передаваемыми — валентными — могут быть только электроны, наиболее удаленные от положительно заряженного ядра атома. [c.76] Наконец, большую роль играли соображения, связанные со свойствами инертных газов то обстоятельство, что элементы этой группы не вступали в химические реакции, указывало на особую устойчивость электронных структур их атомов. [c.76] Следующий элемент — литий — имеет уже три электрона. Для него мыслимы четыре различные модели, показанные на рис. 111-18. Литий представляет собой металл, по химическим свойствам похожий на натрий и во всех своих соединениях одновалентный. Очевидно, что этому лучше всего соответствует модель Г. Принципиально важно то обстоятельство, что в ней сохраняется устойчивая конфигурация гелия из Двух электронов в первом слое около ядра. [c.77] Элемент с атомным номером 4 — бериллий—всегда двухвалентен. Это показывает, что валентными являются в нем только два электрона, причем оба они находятся в одинаковых условиях. Очевидно, что и в бериллии сохраняется устойчивая гелийная двойка, а два остальных электрона располагаются в следующем слое. [c.77] Элемент 5 — бор — трехвалентен. Его модель, следовательно, строится аналогично модели бериллия, с той лишь разницей, что во втором от ядра слое содержится уже три электрона. Элемент 6 — углерод — четырехвалентен и расположение его электронов будет 2 в первом слое и 4 во втором. Общая тенденция развития атомных структур уже видна при сохранении гелийной двойки в первом слое постепенно заполняется электронами второй. Это заполнение второго слоя будет, очевидно, продолжаться до тех пор, пока не достигнется число электронов, соответствующее его максимальной устойчивости. Но тогда должен получиться атом инертного газа. Рассматривая элементы, следующие в системе за углеродом, находим, что азот (2 и 5), кислород (2 и 6) и фтор (2 и 7) являются химически активными. Лишь элемент 10— неон — со структурой 2 и 8 оказывается аналогом гелия — инертным газом. Отсюда можно сделать вывод, что второй электронный слой становится устойчивым при 8 электронах. [c.77] Продолжая рассмотрение, находим, что элемент 11 —натрий — одновалентен, магний — двухвалентен и т. д. Так как второй электронный слой заполнен уже в неоне, валентные электроны этих элементов будут располагаться в.третьем слое. Электронные модели для элементов от неона до аргона приведены на рис. III-19. [c.77] Порядковые номера изучавшихся элементов равны соответственно 29, 47 и 78. Таким образом, результаты прямого определения с несомненностью подтверждают правильность рассматриваемого вывода. [c.78] Вернуться к основной статье