Игорь Казаринов - Самый краткий теоретический курс химии

Кстати, слово «элемент» имеет несколько различных значений, которые лучше выяснить в хорошем толковом словаре. В химии «элементами» называют виды атомов.

В современном виде таблица Менделеева включает много данных об устройстве элементов и их электронных оболочек, свойствах атомов и данных о их часто применяемых соединений – оксидах и гидридах. Не говоря уже об атомной массе элементов! Поэтому очень полезно понять – как и что можно найти в этой таблице и как можно её использовать в жизни и на уроках химии.

Обычно в правом верхнем углу таблицы напечатана отдельная клетка таблицы (чаще всего это клеточка с водородом, на этом рисунке – с рубидием). Вокруг этой клетки написаны краткие расшифровки разных чисел и надписей со стрелками, показывающими на отдельные части клетки. Я расскажу об этом подробнее:

1) Порядковый номер элемента. Он стоит в левом или правом верхнем углу. Начинается таблица с самого лёгкого элемента – водорода под номером 1. Дальше номера увеличиваются на единицу без пропусков и дробных номеров между ними. Когда Менделеев обнародовал первый вариант таблицы, он оставил в ней пустые места – несколько элементов ещё не были обнаружены. Учёный предсказал свойства неоткрытых элементов, и когда их открыли, предсказания подвердились!

Позднее выяснилось, что порядковый номер равен числу протонов в ядре соответствующего элемента. Про протоны и ядра будет рассказано чуть позже.

2) Символ элемента – сокращённое до одной или до двух латинских букв название элемента. Символы элементов и их названия в формулах едины во всём мире, что позволяет всем химикам легко понимать друг друга. (Но не касается обычных названий элементов в жизни! Они могут сильно отличаться: например, название «ртуть» – русское, по-английски mercury, а в формулах произносится всеми химиками «гидраргирум» – это латинское название из средневековых книг. Кстати, переводится как «жидкое серебро». )

Поэтому для успешного изучения химии надо выучить символы основных (самых часто используемых) элементов и то, как они читаются в формулах. Это пригодится и в жизни, так как в школьном учебнике химии в основном изучаются самые часто применяемые в жизни элементы – около 25 из более чем 100 в таблице Менделеева.

3) Русское название элемента.

4) Относительная атомная масса – число, которое показывает, во сколько раз атом элемента тяжелее атома водорода. Надо понимать, что эта масса не в граммах или килограммах, а можно сказать – в атомах водорода.

5) В этой таблице также указано распределение электронов в атоме по слоям. Про слои электронов будет рассказано позже. Эти числа могут помочь при решении некоторых задач, но они печатаются не во всех таблицах химических элементов.

6) Ещё один вид данных даётся в цвете, которым напечатана клетка элемента. Здесь разными цветами показано, какой вид электрона (4 возможных вида электронов обозначаются маленькими латинскими буквами s, p, d, f) последним добавлялся в атом. Об этом тоже будет подробнее рассказано позже.

Вообще, таблица Менделеева – очень важный и полезный справочник, в котором есть и другие данные, кроме указанных. Вы можете видеть также обозначения групп и периодов, и две строчки внизу таблицы «Высшие оксиды» и «Летучие водородные соединения» – эти данные тоже помогают при решении некоторых задач.

Протон по-гречески означает «первый» и это основная частица химического элемента. Заряд протона равен +1 и его масса равна 1 (можно сказать, что масса протона принята за единицу). Если в атоме изменяется число протонов (что происходит чрезвычайно редко – только в ядерных реакциях, которые изучает ядерная физика, а химия ими не занимается), то автоматически меняется порядковый номер элемента и мы получаем уже другой элемент с другим названием и другими химическими свойствами. Но в огромном большинстве атомов такого не происходит и они остаются неизменными практически бесконечное время. Так что зная, что у кислорода порядковый номер 8, можно уверенно сказать, что в атоме кислорода 8 протонов, у которых суммарный заряд +8 и масса 8 единиц.

Раз я упомянул протон, то надо рассказать и ещё о двух частицах, из которых состоят все атомы, а значит и всё вещество вокруг нас! Это электрон и нейтрон. Нейтрон означает по-гречески «ни тот, ни другой», потому что нейтрон не имеет заряда. Его заряд равен 0. Масса нейтрона равна 1, то есть массе протона (на самом деле их массы отличаются, но совсем немного, и для химии их считают равными 1, а малюсенькое различие используют физики в своих вычислениях).

Протоны и нейтроны вместе образуют ядро атома, которое имеет размеры примерно в 10000 раз меньше, чем величина самого атома. Это примерно такая же разница, как между размером стадиона типа Лужников и футбольным мячом. То есть почти вся масса атома находится в «футбольном мяче», а легкие электроны создают объём «стадиона».

Ядро имеет положительный заряд, равный сумме зарядов протонов (или что тоже самое – числу протонов в ядре), и массу, равную числу протонов и нейтронов, так как масса каждого считается равной 1.

Электрон по-гречески означает «янтарь». Это потому, что ещё пару тысяч лет назад древние греки обнаружили, что если янтарь потереть шерстяной тканью, то он начинает притягивать разные мелкие предметы – волосинки, пылинки, кусочки бумаги. В конце концов физики полностью изучили это явление, которое получило от янтаря название «электричество», а одному и носителей электичества дали название «электрон». Заряд у электрона противоположен заряду протона и равен -1. В природе не существует заряда меньше, чем у протона и электрона. (Опять-таки, у физиков есть теория, что такие частицы существуют, и физики уже многие годы пытаются такие частицы обнаружить, но пока безуспешно. И даже если такие частицы найдут, они будут только в отдельных лабораториях и даже скорее всего только в виде снимков.)

У электрона есть масса, но она примерно в 2000 раз меньше массы протона и поэтому не учитывается в химии.

Как известно из курса физики, электрические заряды разных знаков притягиваются, а одинаковых знаков отталкиваются.

Для начала сделаем опыт с пластмассовой расчёской: возьмите листок бумаги и оторвите от него несколько мелких кусочков шириной 2—3 мм. Затем возьмите расчёску (не металлическую!) и поднесите её к бумажным обрывкам.