Учение о составе вещества

На уровне учения о составе вещества решались вопросы определения химического элемента, химического соединения и получения новых материалов на базе более широкого использования химических элементов.

Первое научное определение химического элемента (когда еще не было открыто ни одного из них) сформулировал английский химик и физик Р. Бойль (1627—1691). Первым в 1669 г. был открыт химический элемент фосфор, затем кобальт, никель и др. Открытие французским химиком А. Л. Лавуазье (1743—1794) кислорода и установление его роли в образовании различных химических соединений позволило отказаться от прежних представлений об «огненной материи» (флогистоне). Лавуазье впервые систематизировал химические элементы на базе знаний, существовавших в XVIII в. Эта систематизация оказалась ошибочной и в дальнейшем была усовершенствована Д. И. Менделеевым. Система Лавуазье определяла место элемента в соответствии с атомной массой. В настоящее время место химического элемента в периодической системе определяется зарядом его атомного ядра, который отражает индивидуальные свойства элемента. Например, элемент хлор имеет два изотопа (две разновидности), отличающихся друг от друга массой атома. Но оба они, тем не менее, относятся к одному химическому элементу — хлору в связи с одинаковым зарядом их ядер.

В Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева насчитывалось 62 элемента, в 1930-е гг. она заканчивалась ураном (Z = 92). В 2006 г. было сообщено, что в России путем физического синтеза атомных ядер открыт 117-й элемент.

Вопросы, связанные с химическими соединениями, длительное время не вызывали споров в среде химиков. Казалось очевидным, что именно относится к химическим соединениям, а что — к простым телам или смесям. Однако применение в последнее время физических методов исследования вещества позволило выявить физическую природу химизма, т.е. внутренние силы, которые объединяют атомы в молекулы, представляющие собой прочную квантово-механическую целостность. Такими силами оказались химические связи, в основе которых лежат волновые свойства валентных электронов.

Электрон ведет себя и как частица, и как волна, и как точечный заряд. В силу движения на очень малых расстояниях он выглядит как электронное облако, расположенное в поле действия атомного ядра. Химические связи представляют собой обменное взаимодействие электронов с соответствующими характеристиками.

В результате химических и физических открытий претерпело изменение и классическое определение молекулы. Под молекулой понимается наименьшая частица вещества, которая в состоянии определять его свойства и в то же время существовать самостоятельно. Представления о классах молекул расширились. В них включают ионные системы, атомные и металлические монокристаллы и полимеры, образуемые посредством водородных связей и представляющие собой макромолекулы. Макромолекулы обладают молекулярным строением, хотя и не имеют строго постоянного состава.

С открытием физиками природы химизма как обменного взаимодействия электронов химики совершенно но-другому стали рассматривать химическое соединение. «Это качественно определенное вещество, состоящее из одного или нескольких химических элементов, атомы которых за счет обменного взаимодействия (химической связи) объединены в частицы — молекулы, комплексы, монокристаллы или иные агрегаты. “Химическое соединение” — понятие более широкое, чем “сложное вещество”, которое должно состоять из двух и более разных химических элементов. Химическое соединение может состоять и из одного элемента. Это молекулы Н2, 02, графит, алмаз и другие кристаллы без посторонних включений в их решетку в идеальном случае»1.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >