Периодический закон и ядра атомов

Напомним основные положения атомистики, существовавшие во время открытия периодического закона 1) атом — мельчайшая неделимая частица элемента 2) каждый элемент состоит из атомов с определенной и постоянной атомной массой 3) между химическими элементами отсутствует генетическая связь 4) один химический элемент не может превращаться в другой. Ни одно из этих положений к настоящему времени не сохранилось. Открытие явлений радиоактивности, сложности строения атома, закономерностей структуры рентгеновских спектров химических элементов подорвали правильность этих положений. Атомная масса химического элемента перестала быть основной величиной для построения периодической системы. Такой величиной стало порядковое или атомное, число элемента, равное числу положительных зарядов, или что то же — числу протонов в ядре атома. Это число называется менделеевским. [c.86]

Однако к моменту открытия периодического закона только лишь стали утверждаться представления о молекулах и атомах. Причем атом считался не только наименьшей, но и элементарной (т. е. неделимой) частицей. Прямым доказательством сложности строения атома было открытие самопроизвольного распада атомов некоторых элементов, названное радиоактивностью. В 1896 г. французский физик А. Беккерель обнаружил, что материалы, содержащие уран, засвечивают в темноте фотопластинку, ионизируют газы, вызывают свечение флюоресцирующих веществ. В дальнейшем выяснилось, что этой способностью обладает не только уран. Титанические усилия, связанные с переработкой огромных масс урановой смоляной руды, позволили П. Кюри и М. Склодовской открыть два новых радиоактивных элемента полоний и радий. Последовавшее за этим установление природы а-, (5- н у-лучей, образующихся при радиоактивном распаде (Э. Резерфорд, 1899 —1903 гг.), обнаружение ядер атомов диаметром 10 нм, занимающих незначительную долю объема атома (диаметр 10 нм) (Э. Резерфорд, 1909— 1911 гг.), определение заряда электрона (Р. М и л л и к е н, 1909— 1914 гг.) и доказательство дискретности его энергии в атоме (Дж. Ф р а н к, Г. Г е р ц, 1912 г.), установление заряда ядра, равного номеру элемента (Г. Мозли, 1913 г.), и, наконец, открытие протона (Э. Резерфорд, 1920 г.) и нейтрона (Дж. Чедвик, 1932 г.) позво или предложить следующую модель строения атома [c.23]

Естественно, что фундаментальный закон химии, открытый Д. И. Менделеевым, — периодический закон—должен найти себе объяснение в закономерности строения атоМов, вскрываемой квантовой механикой. Периодичность в изменении химических свойств элементов при возрастании заряда ядра определяется периодическим повторением у определенных атомов строения внешних электронных оболочек. Легко заметить, что число электронов в последовательности от 5 до ближайшей конфигурации (первый период) или (остальные периоды) равно 2, 8, 8, 18, 32 (табл. 3), т. е. совпадает с числом элементов в периодах системы Д. И. Менделеева и объясняет, почему именно столько элементов содержится в данном периоде. Период начинается элементом, у которого впервые в системе возникает новый квантовый слой, содержащий один л-электрон (щелочной металл), и оканчивается элементом, у которого впервые в этом квантовом слое достраивается шестью электронами -подоболочка (благородные газы). Очевидно, что номер периода )авен главному квантовому числу электронов внешнего слоя. Например, атом натрия, открывающий третий период, и атом аргона, заканчивающий его, имеют конфигурации К 13л и К соответст- [c.60]

Затем при изучении периодического закона и периодической системы элементов Д. И. Менделеева происходит качественный скачок в развитии понятий об атомах. Атом предстает как сложная система, состоящая из ядра и электронной оболочки. Здесь дается понятие об изотопах. [c.270]

Многие химические и физические процессы могут быть объяснены с помощью простых моделей строения атома, предложенных Резерфордом, Бором и другими учеными. Каждая из таких моделей, чем-то отличаясь, тем не менее предполагает, что каждый атом состоит из трех видов субатомных частиц протонов, нейтронов и электронов. Это далеко не полная картина, но для наших целей этого пока достаточно. Протоны и нейтроны образуют ядро атомов. Ядро намного тяжелее электронов. В ядре сосредоточена почти вся масса атома, но ядро занимает лишь ничтожную часть объема. Электроны движутся (часто говорят вращаются ) вблизи ядра по определенным законам. Ядро может быть описано всего лишь двумя числами — порядковым номером атома в периодической системе элементов (его называют атомным номером и обозначают символом ) и массовым числом символ А). [c.15]

Периодический закон Менделеева будет и впредь освещать путь научных исканий. Он привел уже к проникновению в самые сокровенные тайны атома и помог разобраться в сложнейших процессах разрушения атомного ядра, исследование которых произвело революцию в естествознании, подтвердив в то же время правильность марксистско-ленинского учения о познании природы. Электрон так же неисчерпаем, как и атом, — говорит Ленин, — природа бесконечна... Бесконечно и стремление человека подчинить себе природу, до конца разгадать ее тайны, нарисовать правильную картину мира. [c.268]

Усложнение атомов элементов есть результат развития, а не механического роста. Эту сушность периодического закона подтвердила и углубила современная теория строения атома. Усложнить атом элемента с точки зрения теории строения атома — значит ввести в ядро протон, а в электронную оболочку электрон. В результате такого количественного изменения появляется новый элемент с новыми свойствами. Такое развитие и наблюдается по периодам от элемента к элементу. [c.48]

Электронное строение атома в нормальном (невозбужденном) состоянии определяется числом электронов в атоме. Если атом не возбужден, электроны занимают такие орбитали, на которых их энергия минимальна. Число электронов в атоме равно положительному заряду ядра. Таким образом, заряд ядра является характеристикой, определяющей электронное строение атомов, а следовательно, и свойства элементов. Поэтому в настоящее время периодический закон формулируется следующим образом свойства простых веществ, а также свойства и формы соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов элементов. [c.59]

Используемое ныне в научной литературе выражение "превращение химических элементов" некорректно. Оно подменяет конкретный объект превращения (атом), неопределенным понятием (химический эле.мент). Недостатком формулировки закона радиоактивных смещений (правильнее превращений ) является то, что она не выделяет подвиды атомов как объект превращения. Она, по-прежнему, "вяжет" их к смещениям в Периодической системе. Возникает принципиальное несоответствие между законом и наглядной его иллюстрацией. Периодическая система химических элементов имеет в основе своей структуры устройство электронной оболочки атомов. Строение ядра имеет здесь лишь опосредованное значение через равенство Ерц. = 1 . Закон же радиоактивных превращений касается исключительно ядерных преобразований и индифферентен (в рамках данных рассмотрений ) к структуре электронной оболочки. И в этом аспекте рассмотрения система атомов идентична системе ядер. Мы как бы на время, игнорируем присутствие электронной оболочки. [c.102]

В соответствии с законом, который получил название принцип Паули, для полного описания электрона необходимо использовать четыре квантовых числа, позволяющие представить все электроны любого атома в виде электронной конфигурации. Таким образом, зная заряд ядра 2, массовое число А и квантовые числа, можно охарактеризовать любой атом периодической системы. Различные виды атомов получили общее название — нуклиды. Нуклиды с одинаковыми значениями Z, но различными значениями А и различным числом нейтронов в ядре (обозначают /) называют изотопами. Большинство элементов существует в природе как смесь изотопов. [c.16]

Таким образом, при переходе от любого элемента Периодической системы Д. И. Менделеева к следующему заряд ядра увеличивается на единицу, также на единицу увеличивается и число электронов. Величина заряда атомного ядра любого элемента 2 есть не что иное, как его атомный, или порядковый номер в Периодической системе. Величина 2 также равна числу электронов в атоме данного элемента и определяет его химические свойства. Очевидно, что с увеличением числа Z строение атома соответствующего элемента усложняется. Так атом урана — одного из самых тяжелых элементов — имеет 2—92, и, следовательно, содержит 92 электрона, вращающихся вокруг ядра. Можно полагать, что такое большое число двигающихся частиц должно располагаться внутри атома некоторым упорядоченным образом. Каков же этот порядок Можно ли его найти, пользуясь законами Ньютона и небесной механики, или этот микромир подчиняется своим особым законам Для ответа на подобные вопросы следует познакомиться с данными, характеризующими движение микрочастиц. [c.230]

Атом водорода —простейший из всех, которые изучает химия. Решение уравнения Шредингера для него позволило определить стационарные состояния атома, рассчитать его спектр и распределение электронного заряда внутри атома и обьяснить на основе этого его химическое поведение. Обобщение получеггных выводов в сочетании с некоторыми добавочными принципами позволило понять физическую сущность периодического закона и объяснить химические свойства элементов. Поэтому знакомство с химическими системами начинаем с атома водорода и водородоподобных атомов (одноэлектронных атомов с зарядом ядра 4-Ze). Примером водородоподобных систем служат ионы Не , Li +, Ве - и т. д. [c.16]

Однако в те времена многих клавишей не хватало. Было известно 63 элемента из 92 естественно существующих. Многие клавиши издавали фальшивые звуки . Так, Д. И. Менделееву пришлось изменить атомные массы урана и тория, которые тогда принимали равными 116 и 120 (вместо 232 и 240) и атомную массу циркония, принимавшуюся в то время равной 138 (вместо 91). Д. И. Менделеев сумел увидеть (вернее, предвидеть) основной закон, согласно которому многие свойства элементов (валентность, атомные объемы, коэффициенты расширения и др.) изменяются периодически с возрастанием атомной массы элементов. Открытие периодического закона затруднялось из-за его сложности. Размеры периодов не одинаковы. Если в первом периоде (Н, Не) содержится всего два элемента, то во втором (Е1—Ые) — восемь, в третьем (Ма—Аг) — снова восемь, в четвертом (К—Кг)—восемнадцать, в пятом (КЬ—Хе)—тоже восемнадцать, в шестом (Сз—Кп)—тридцать два и, наконец, седьмой период оказывается недостроенным. Отметим, что числа элементов в периодах (2, 8, 8, 18, 18, 32) подчиняются общему закону 2п . При п = это выражение дает 2 при л = 2—8, при я=3—18 и при =4— 32. Кроме того, в середине периодической таблицы элементов находится 14 редкоземельных элементов, многие свойства которых (например, валентность) практически не изменяются, несмотря на увеличение атомной массы Трудность открытия периодического закона заключа лась и в том, что истинной независимой переменной, оп ределяющей свойства элементов, должна быть не масса а число электронов в атоме, т.е. заряд ядра. Д. И. Мен делеев, естественно, принял массу за такую переменную так как в механике она в значительной степени опреде ляет движение частиц. Атом был электрифицирован много позднее. Если бы были известны изотопы (атомы с одинаковым зарядом ядра и разными массами, например, водород и тяжелый водород), то, располагая их в ряд по величине массы, вряд ли можно было бы открыть периодический закон. Это удалось потому, что между массовым числом и зарядом ядра имеется определенная связь. Так, в начале таблицы элементов массовое число приблизительно в два раза больше заряда ядра. Атомная масса элемента определяется также его изотопным составом. При расположении элементов по их массовым числам Д. И. Менделееву при составлении таблицы при- [c.312]

С развитием электронной теории строения атомов стало ясно, что химические свойства элементов являются функцией электронной стрз ктуры атомов. Отсюда следует, что в качестве объективного критерия, однозначно определяющего положение элемента в Периодической системе, целесообразно выбрать именно электронное строение атома. Поэтому в развитии Периодического закона выделяют три этапа. На первом этапе в качестве аргумента, определяющего свойства элементов, была выбрана атомная масса и закон был сформулирован Д.И.Менделеевым следующим образом "Свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от их атомного веса". На втором этапе было выяснено значение атомного номера, который, как оказалось, определяет заряд ядра атома. Открытие изотопов и изобаров показало, что истинным аргументом, определяющим природу элемента, является именно заряд ядра, а не атомная масса. Действительно, атомы с одинаковой атомной массой — изобары (например, Ат, °К, — принадлежат разным элементам, в то вре- [c.226]

Вся электронная структура атома обш ее число электронов в атоме, число электронных оболочек, число электронов в каждой электронной оболочке и число электронов в самой наружной электронной оболочке, оказываюш ее наибольшее влияние на химические свойства элемента, — вся эта структура в конечном счете определяется величиной положительного заряда ядра атома. Величина эта, как мы знаем, выражается порядковым номером элемента. Таким образом, величина заряда ядра является тем основным свойством элемента, от которого зависят другие его свойства. Следовательно, не масса атома (его атомный вес) определяет свойства элемента, как считали Д. И. Менделеев и современные ему ученые, а величина положительного заряда его ядра. Ввиду этого периодический закон Д. И. Менделеева в настоящее время формулируется так свойства элементов находятся в периодической зависимости от величин зарядов ядер и X ат о м о в. [c.214]

При ультравысоких температурах, характерных для раскаленных звезд, атом сбрасывает с себя внешнее одеяние (электронную оболочку) и превращается в голое ядро. Мир голых ядер, по мнению Ферсмана, не подчиняется Менделеевскому закону. При снижении температуры до миллиона градусов появляются первые электроны вокруг ядра и образуются положительные ионы с фантастическим, неведомым в наших условиях, большим зарядом. Так, по данным профессора П. П. Паренаго, в атмосфере некоторых звезд реально существуют 13-зарядные ионы железа, тогда как в земных условиях мы имеем дело с 2- и 3-зарядными ионами. При снижении температуры до нескольких тысяч градусов или до нормальной земной температуры электронное одеяние вокруг ядра становится более обильным , возникают нормальные , в нашем понимании, ионы или атомы, которые дают начало первым химическим взаимодействиям, подчиняющимся периодическому закону. [c.141]

Год 1913 оказался знаменательным в истории редкоземельных элементов — это был год опубликования работ талантливого английского физика Мозели. Ученому удалось сфор.мулировать закон, который связывал частоту спектральных линий характеристического (свойственного атомам данного элемента) рентгеновского излучения с порядковым номером элемента. Формулировка этого закона на первый взгляд ни о чем не говорила химику квадратный корень из частот характеристических линий рентгеновских спектров различных элементов есть линейная функция натурального ряда чисел N (т. е. М— =1, 2, 3,4и т. д.). В чем же заключался физический смысл этого ряда Смысл его был понят на основании представлений о месте элел1ента в периодической системе. иМ увеличивается от атому к атому (т. е. от элемента к элементу,—Д. Т.) всегда на одну единицу... N есть то же самое число, равное номеру места, занимаемого элементом в периодической системе. Этот атомный номер или порядковое число для Н есть 1, для Не—2 и т. д. ,— писал Мозели. Значит, найденная Мозели величина оказывалась функцией порядкового номера элемента в системе. Последовательность элементов в таблице Менделеева полностью совпала с рядом Мозели. В том же году Ван-ден-Брук и Бор отождествили число N с зарядом ядра Z. [c.79]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология