Строение атома. Есть ли предел таблицы Менделеева?
да, а атом кислорода — ровно в
семь раз?
Мнение Праута вот какое: атом азота, который, по Дальтону, ровно в пять
раз превосходит по массе атом водорода,— это и есть пять атомов водорода,
очень тесно сцепленных друг с другом; атом кислорода — это семь атомов
водорода, тесно сцепленных друг с другом; атом ртути—это 167 тесно
прижавшихся друг к другу водородных атомов и т. д. Выходит, что все на
свете состоит в конечном счете из водорода.
А чем же объяснить, что все-таки в химических опытах никак не удается,
например, разложить кислород на водород? Очень просто, отвечает Праут, все
дело в том, что когда семь атомов водорода сцепляются, чтобы образовать
атом кислорода, то они сцепляются гораздо теснее, чем тогда, когда,
например, атом водорода и атом кислорода сцепляются, чтобы образовать
молекулу воды. Поэтому-то в химических опытах и удается разложить молекулу
воды на атом водорода и атом кислорода, но ни как не удается разложить атом
кислорода на семь атомов водорода.
Статья Праута была очень убедительна,— многие поверили в то, что водород
есть действительно «первичное вещество», из которого состоит все на свете.
Одна только была беда — те химические анализы, основываясь на которых
Дальтон вычислил свои атомные массы, были очень уж неточны. Если провести
анализы тщательнее и вычислить атомные массы точнее, то окажутся ли они по-
прежнему целыми числами?
За грандиозную работу точного определения атомных масс взялся знаменитый
шведский химик Йене Якоб Берцелиус. Берцелиусу, больше чем кому-нибудь
другому, химия обязана тем, что она стала точной наукой. В течение своей
жизни Берцелиус проанализировал больше двух тысяч различных химических
соединений, и результаты его анализов отличаются от самых точных теперешних
результатов не больше чем на 1—2%.
Берцелиус стремился определить состав молекулы так, чтобы
удовлетворительно объяснить возможно большее число химических фактов. Таким
образом Берцелиус обнаружил, например, что молекула воды состоит не из двух
атомов, а из трех — одного кислородного и двух водородных, что молекула
аммиака состоит из четырех атомов — одного азотного и трех водородных, и т.
д. Все это привело к тому, что хотя работы Берцелиуса и дали блестящее
подтверждение основных идей Дальтона, но полученные Дальтоном конкретные
цифры — атомные массы — оказались сплошь неверны.
Таким образом, гипотеза Праута, которая была основана на том, что
атомные массы элементов — точные целые числа в то время не подтвердилась.
|Таблица химических элементов, их символов и атомных масс *) |
|№ |Название и символ |Ат. масса|№ |Название и символ |Ат. |
| | | | | |масса |
|1 |Водород Н |1,008 |37 |Рубидий Rb |85,468 |
|2 |Гелий Не |4,003 |38 |Стронций Sr |87,62 |
|3 |Литий Li |6,941 |39 |Иттрий Y |88,906 |
|4 |Бериллий Be |9,012 |40 |Цирконий Zr |91,22 |
|5 |Бор В |10,811 |41 |Ниобий Nb |92,906 |
|6 |Углерод С |12,011 |42 |Молибден Мо |95,94 |
|7 |Дзот N |14,007 |43 |Технеций Те |98,906 |
|8 |Кислород 0 |15,9994 |44 |Рутений Ru |101,07 |
|9 |Фтор F |18,998 |45 |Родий Rh |102,905 |
|10 |Неон Ne |20,179 |46 |Палладий Pd |106,4 |
|11 |Натрий Na |22,990 |47 |Серебро Ag Кадмий Cd|107,868 |
|12 |Магний Mg |24,305 |48 | |112,40 |
|13 |Алюминий AI |26,981 |49 |Индий In |114,82 |
|14 |Кремний Si |28,086 |50 |Олово Sn |118,69 |
|15 |Фосфор Р |30,974 |51 |Сурьма Sb |121,75 |
|16 |Сера S |32,06 |52 |Теллур Те |127,60 |
|17 |Хлор С1 |35,453 |53 |Йод I |126,905 |
|18 |Аргон Аг |39,948 |54 |Ксенон Хе |131,30 |
|19 |Калий К |39,098 |55 |Цезий Cs |132,905 |
|20 |Кальций Са |40,08 |56 |Барий Ва |137,33 |
|21 |Скандий Sc |44,956 |57 |Лантан La |138,906 |
|22 |Титан Ti |47,90 |58 |Церий Се |140,12 |
|23 |Ванадий V |50,941 |59 |Празеодим Рг |140,908 |
|24 |Хром Сг |51,996 |60 |Неодим Nd |144,24 |
|25 |Марганец Мп |54,938 |61 |Прометий Рш |146 |
|26 |Железо Fe |55,847 |62 |Самарий Sm |150,4 |
|27 |Кобальт Со |58,933 |63 |Европий Ей |151,96 |
|28 |Никель^ Ni |58,70 |64 |Гадолиний Gd |157,25 |
|29 |Медь Си |63,546 |65 |Тербий ТЬ |158,925 |
|30 |Цинк Zn |65,38 |66 |Диспрозий Dy |162,50 |
|31 |Галлий Ga |69,72 |67 |Гольмий Но |164,930 |
|32 |Германий Ge |72,59 |68 |Эрбий Ег |167,26 |
|33 |Мышьяк As |74,922 |69 |Туллий Тш |168,934 |
|34 |Солен Se |78,96 |70 |Иттербий Yb |173,04 |
|35 |Бром Вг |79,904 |71 |Лютеций Lu |174,97 |
|36 |Криптон Кг |83,80 |72 |Гафний Hf |178,49 |
Заметим все же, что очень многие атомные массы, особенно в начале
таблицы, весьма близки к целым числам, иногда в точности им равны,
например, у фтора и углерода, а иногда отличаются от них меньше чем на
0,01, например, у водорода, гелия, азота, натрия и т. д. Это странное
обстоятельство заставляет как будто отнестись с некоторым вниманием к
гипотезе Праута, так как трудно себе представить, чтобы это могло быть
результатом чистого случая, но тем не менее такие атомные массы, как у
магния или хлора, не говоря уже о многочисленных элементах с большими
атомными массами, все-таки принуждают отбросить предположение о том, что
все атомы состоят из атомов водорода.
Поэтому в XIX столетии совершенно укрепилось и распространилось
представление о том, что все тела в мире состоят из этих нескольких
десятков сортов атомов которые являются совершенно независимыми друг от
друга основными элементами мироздания. Атомы вечны и неразрушимы и не могут
превращаться друг в друга.
И все же, несмотря на все это, среди физиков и химиков продолжало жить
смутное убеждение в том что между атомами различных химических элементов
имеются какие-то связи, что эти атомы образуют какую-то естественную
систему.
В 1786 году немец Н. Г. Марне напечатал книгу, озаглавленную «О числе
элементов». В этой книге мистической и странной, он выражает свое глубокое
убеждение в том, что «от мельчайшей пылинки солнечного луча до святейшего
серафима можно воздвигнуть целую лестницу творений» и что атомы химических
элементов тоже являются ступенями этой лестницы.
Эта идея Марне не могла привести ни к каким последствиям, пока химические
элементы не были в достаточной мере выделены и изучены. Но после того, как
Каннипцаро опубликовал (в 1858 году) свою таблицу атомных масс, стремление
к естественной классификации химических элементов должно было принести свои
плоды.
В 1863 году англичанин Дж. А. Ньюлендс, воспользовавшись атомными массами
Канниццаро, нашел, что если расположить элементы в порядке возрастания их
атомных масс, то такой список элементов естественно разлагается на октавы,
т. е. на строчки по семь элементов в каждой, где каждый элемент обладает
большим сходством с одинаковым по номеру элементом предыдущей и последующей
октав. Приведем первые три октавы Ньюлендса:
Н, Li, Be, В, С, N, О;
F, Na, Mg, Al, Si, P, S;
С1, К, Са, Сг, Ti, Mn, Fe.
Аналогия проявляется в том, что все элементы, стоящие на втором месте в
своей октаве (литий, натрий, калий), являются так называемыми щелочными
металлами, образующими соединения по одному и тому же типу, например
дающими соли LiCI, NaCl, KC1; элементы, стоящие на третьем месте в октаве
(бериллий, магний, кальций), являются так называемыми щелочноземельными
металлами, дающими тоже похожие друг на друга, но уже иного типа
соединения, например соли BeCl,MgCl, CaCl. Фтор весьма похож по своей
химической природе на стоящий под ним хлор, азот обнаруживает некоторые
аналогии с фосфором, кислород — с серой и т. д. Заметим, впрочем, что все
получается так хорошо и убедительно лишь в первых октавах Ньюлендса: в
дальнейших октавах было гораздо больше путаницы, и в некоторых случаях для
ее устранения Ньюлендс позволил себе отступить от принятого им плана и
располагать элементы не совсем в порядке возрастания атомной массы.
Через несколько лет после этой попытки Ньюлендса она была повторена
двумя другими учеными, работавшими над вопросом естественной классификации
элементов совершенно независимо друг or друга. Одним из них был Юлиус
Мейер, другим—Дмитрий Иванович Менделеев, профессор университета в Санкт-
Петербурге. И Мейер, и Менделеев сообразили, что могут существовать и
элементы, еще не открытые химиками, а поэтому, если этого требует
классификация, можно оставлять в таблице пропуски, соответствующие еще не
открытым элементам.
Кроме того, они сочли схему Ньюлендса с ее одинаковыми строчками чрезмерно
узкой и допустили, что строчки (периоды) могут становиться длиннее к концу
таблицы.
Уже в четвертой строке таблицы классификация потребовала оставления
пустых мест. На этих пустых местах должны находиться какие-то еще не
открытые элементы. Т
| |  скачать работу |
Строение атома. Есть ли предел таблицы Менделеева? |
