ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Как устроены атомы и молекулы из "Водоподготовка " Как уже указывалось выше, молекулы состоят из атомов. Сколько же имеется атомов различных видов, или, как их называют, химических элементов. В настоящее время известны 102 элемента, которые заполняют клетки периодической системы элементов Д. И. Менделеева (см. приложение). Все разнообразные вещества, которые мы видим в окружающем мире, образованы в результате соединения друг с другом в различных комбинациях этих химических элементов (атомов). [c.30] Для удобства написания химического состава различных веществ и их химического взаимодействия между собой в химии приняты условные обозначения каждого элемента, которые образованы из начальных букв латинских названий этих элементов. [c.30] Латинский язык, который был первоначально разговорным языком древнего Рима, а затем и всей Римской империи, впоследствии, после распада Римской империи, в средние века продолжал употребляться учеными, а в некоторых науках он сохранился и до настоящего времени. Так, в медицине пользуются латинским языко.м для названий болезнсч и лекарств, в ботанике — для названий растений. [c.30] И читается так це плюс о два равно це о два. [c.31] Протон и электрон имеют противоположные, но равные по величине электрические заряды у протона — положительный заряд, у электрона — отрицательный. Нейтроны не имеют электрического заряда. Так как атом в целом нейтрален, то количество вращающихся вокруг его ядра электронов равно количеству протонов в этом ядре. Таким образом, все известные нам различные химические элементы отличаются друг от друга количеством находящихся в их ядрах положительно заряженных протонов и соответственно равным количеством вращающихся вокруг них на разных орбитах электронов. На рис. 1-3 изображены упрощенные схемы строения атомов некоторых эле.ментов. [c.32] Изучение свойств различньж химических элементов показывает, что во всех случаях являются наиболее устойчивыми те из них, у которые внешняя электронная орбита заполнена целиком, либо содержит наиболее устойчивое число электронов — 8. Это блестяще подтверждает таблица Менделеева, где в нулевой группе расположены наиболее инертные (т. е. устойчивые и не вступающие в химические реакции с други.ми веществами) элементы. Это, во-первых, гелий, который имеет одну орбиту, заполненную. двумя электронами, и газы неон, аргон, криптон, ксенон и радон, которые имеют во внешней орбите восемь электронов. Наоборот, если вцешняя орбита атомов имеет всего лишь один-два электрона, то такие атомы имеют склонность отдавать эти электроны другим атомам, у которых во внешней орбите не хватает 1—2 электрона до числа восемь. Такие атомы являются наиболее активными к взаимодействию друг с дру-го.м. [c.35] Возьмем для примера молекулу поваренной соли, называемой в химии хлористым натрием и образованной, как показывает ее название, из атомов натрия и хлора. У атома натрия на внешней орбите имеется один электрон, а у ато.ма хлора — семь электронов. Если эти два атома приблизятся друг к другу, то один электрон натрия, находящийся на внешней орбите и слабо привязанный к своему атому, может оторваться от него и перейти к ато.му хлора, у которого во внешней орбите он будет восьмым электроном (рис. 1-4,а). В результате такого перехода образуются два иона положительный ион натрия и отрицательный ион хлора (рис. 1-4,6), притягивающиеся друг к другу и образующие молекулу хлористого натрия, которую можно представить, как два шарика, стянутые пружиной (рис. 1-4,в). [c.35] При этом опять-таки имеется стремление образовывать наиболее устойчивые орбиты из восьми электронов. Приведем несколько примеров таких молекул. [c.36] Атом углерода оставляет связанным со своим ядром два электрона а внутренней орбите, а четыре электрона, находящиеся на его внещней орбите, распределяются по два электрона на каждый атом кислорода, которые в свою очередь отдают каждый по два влектрона для общей связи атома углерода. Таким образом, в каждой связи углерод-кислород участвуют взаимно две пары электронов, в результате чего каждый из трех атомов такой молекулы имеет устойчивую внешнюю орбиту, по которой вращаются восемь электронов. [c.37] Что же собой представляет молекула воды Она состоит из трех ато.мов одного атома кислорода и двух атомов водорода. Отсюда ее химическая формула пишется так Н2О (читается — аш два о). Атомы в этой молекуле расположены не прямолинейно, как в молекуле углекислого газа, а под углом 105 , в вершине которого расположен атом кислорода, а на расстоянии 0,96 А от его ядра находятся по обе стороны атомьи водорода (рис. 1-7). [c.38] Приведенные описания устройства различных ато.мов и молекул, разумеется, весьма схематичны и далеко не отображают их сложной пространственной структуры. Однако из приве- Рис. 1-7. Структура денных примеров видно, что объедине- молекулы воды. [c.39] Атом водорода, имеющий только одну орбиту с одним вращающимся на ней влектроно.м, также всегда одновалентен. Атом кислорода, имеющий на внешней орбите шесть электронов, стремится получить еще два электрона для создания устойчивого сочетания из восьми электронов и является двухвалентным элементом. Поэтому, как мы уже видели, кислород соединяется с двумя атомагйи водорода, образуя молекулы воды Н2О. Углерод, имеющий в наружной орбите четыре электрона, является максимально четырехвалентным, как это видно из рассмотренной выше реакции соединения его с двумя атомами двухвалентного кислорода. При недостатке кислорода сгорание углерода проис.ходит с образованием так называемого угарного газа СО, где углерод является двухвалентным. [c.40] Из всего сказанного вытекает основной закон химии— закон постоянства состава, гласящий, что независимо от способа получения данного вещества его состав, т. е. весовые соотношения входящих в него элементов, остаются всегда одними и теми же. Эти весовые со отношения должны, как мы видели, соответствовать валентностям этих элементов. Соединительные веса называют в химии эквивалентами и определяют их как число весовых частей вещества, соединяющегося с одной весовой частью одновалентного водорода, имеющего атомный вес 1,0, или с восемью весовьши частями двухвалентного кислорода, имеющего атомньш вес 16,0. Таким образом, валентность элемента можно определять путем деления его атомного веса на эквивалентный вес, В табл. 1-1 для одиннадцати химических элементов, с которыми нам чаще всего придется встречаться, приведены значения рассмотренных выше характерных для них величин. [c.40] Алюминий Водород Железо. Кальций. Кислород Кремний Магний. Натрий. Сера. . Углерод, Хлор. . [c.41] Все химические элементы можно разделить на две основные группы 1) металлы, 2) металлоиды (т. е. неметаллы). [c.41] 1-8 Схема классификации неорганических химических соединений. [c.42] Окислы — соединение элементов с кислородом. Основания или гидраты окислов метал л о в — продукты взаимодействия окислов металлов с водой характеризуются наличием в молекуле гидроксиль ной группы ОН. Ки СЛОТЫ —соединения с водой окислов металлоидов характеризуются наличием в молекуле ато.ма водорода, способного за.мещаться металлами Соли — соединения, образующиеся при замене водорода КИСЛОТЫ металлом и получающиеся как путе.м непосредственного вытеснения металлом водорода кислоты, так и в результате взаимодействия окислов, кислоты с окислами и др. Эта классификация неорганических соединений схематически представлена на рис. 1-8, где в качестве примера взяты два эле.мента металл натрий Na и металлоид сера S. Основания одновалентных металлов называют щелочами. При взаимодействии кислоты со щелочью образуются соль и вода (рис. 1-8). Эту реакцию называют реакцией нейтрализации. [c.43] В табл. 1-2 приведены наиболее часто встречающиеся в водоподготов ке соединения (основания и соли), образованные путем соединения указанных в табл. 1-1 химических элементов в соответствии со схемой на рис. 1-8. [c.43] Вернуться к основной статье