Основы химии газов строение атома. Периодическая таблица элементов

Согласно современным представлениям, все вещества, находящиеся в жидком или парообразном состоянии, имеют молекулярную структуру. В твердом виде только органические вещества состоят из молекул, как и некоторые неметаллы, оксиды углерода и вода. Строение же большинства твердых неорганических веществ определяется решет­кой, состоящей из атомов и ионов, образующих макротела — кристаллы. Молекулярной структуры не имеют соли, оксиды металлов, кремний, алмаз, металлы и т. д.

Химические связи между молекулами менее прочные, чем между атомами, и поэтому температуры плавления и кипения веществ с молекулярной структурой сравнительно низкие. Современная химия изучает свойства микрочас­тиц (молекул, атомов, ионов) и макротел.

Из школьного курса физики известно, что вокруг положительно заряженного ядра атома движутся электроны, имеющие единичный отрицательный заряд. В целом атом электрически нейтрален, следовательно число электронов, движущихся вокруг ядра атома, должно быть равно заряду ядра атома (рис. 1).

Рис. 1. Структура атома водорода (о) и гелия (б)

Ядро атома состоит из протонов (частицы с массой 1 и зарядом +1). Поскольку масса атомов, кроме атома водорода, всегда больше той массы, которая приходится на долю протонов, было естественно предположить, что в состав ядра входят и электрически нейтральные частицы с массой 1, впоследствии названные нейтронами.

Было установлено, что свойства химических элементов и образуемых ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от величины заряда ядра атомов этих элементов.

!В Периодической таблице элементов порядковый номер элемента совпадает с зарядом ядра его атома.

Электроны в атомах обладают различным запасом энергии, и в зависимости от величины этой энергии они располагаются на различных энергетических уровнях или орбитах относительно ядра атома.

На первом энергетическом уровне может быть не более 2 электронов, а внешней орбите может быть расположено не более 8 электронов. Заряд атомного ядра (порядковый номер) определяет химические свойства элемента.

Количество электронов на внешнем энергетическом уровне определяет валентность элемента (его химическую активность), поэтому они называются валентными электронами.

Сущность явления периодичности объясняется тем, что с возрастанием заряда ядра атома элементов наблюдается периодическая повторяемость элементов с одинаковым числом валентных электронов. Это определяет периодическую повторяемость свойств химических элементов и их соединений.

В вертикальных колонках периодической таблицы (рис. 2) расположены группы элементов, имеющих одинако­вое количество электронов на внешней орбите (определяющих валентность элемента). Всего в таблице восемь основ­ных групп элементов.

Периодическая таблица имеет также семь горизонтальных строк — периодов, поскольку каждый атом не может иметь более семи электронных орбит. Можно сказать, что количество электронных орбит определяет энергетический уровень электронов.

Когда два или более атомов объединяются между собой, образуется молекула вещества.

Если два атома имеют одну или несколько пар электронов, являющихся общими для них, т. е. электроны пере­скакивают с орбиты одного атома на орбиту другого, возникает так называемая ковалентная связь. Основную часть неорганических элементов составляют металлы, они формируют металлические связи между атомами. При этом ато­мы располагаются очень близко друг к другу и образуют структурную (кристаллическую) решетку, В правой части периодической таблицы элементов расположены инертные газы, которые существуют только в виде атомов.