Нгуэн-Ким Май Тхи - Комично, как все химично! [Почему не стоит бояться фтора в зубной пасте, тефлона на сковороде, и думать о том, что телефон на зарядке взорвется]

Но что же, собственно, делает золото золотом, а кислород кислородом, если не их составные части?

Тип элемента определяется количеством его протонов.

А сколько в элементе протонов, подскажет периодическая система. В ней все элементы упорядочены, но в каком именно порядке они расположены? Так называемый порядковый номер элемента указывает на его положение в периодической системе и соответствует числу протонов. Посмотрим на таблицу: кислород занимает место № 8, значит, у него 8 протонов. Золото стоит на месте № 79 – следовательно, там 79 протонов. И вот именно только это различие делает кислород кислородом, а золото золотом.

В прежние времена алхимики, предшественники химиков, пытались превратить неблагородные металлы в золото. Сегодня мы знаем, что никакими лабораторными способами этого не сделать. Причина кроется в строении атомов.

Возможно, вам встречалась картинка, подобная этой.

О чем говорит это изображение? О том, что атом состоит из ядра и электронной оболочки. Ядро составляют положительно заряженные протоны и электрически нейтральные нейтроны, то есть в сумме ядро атома заряжено положительно. Оболочка атома состоит из отрицательно заряженных электронов, кружащихся вокруг ядра.

Таким образом, вес атома определяется исключительно его ядром, то есть количеством нейтронов и протонов. Ведь электроны практически ничего не весят, поэтому учитывать их вес смысла нет – это как если бы мы взвешивали слонов, на чьих спинах было бы по два перышка. Таким весом вполне можно было бы пренебречь.

Отдельно взятый атом, разумеется, весит немного – он ведь крошечный. Но масса у атомов, естественно, тоже есть, иначе ни эта книга, ни ваши головы тоже ничего бы не весили.

Масса одного атома углерода: 0,00000000000000000000002 г

Атом золота, в котором 79 протонов, намного тяжелее атома кислорода с его 8 протонами. Прибавим сюда нейтроны – каждый весит приблизительно столько же, сколько протон. В ядре каждого атома количество нейтронов и протонов примерно одинаково. Посчитав все вместе, получаем, что атом золота примерно в 12 раз тяжелее атома кислорода.

А вот объем, то есть размеры атома, определяется не ядром, а электронной оболочкой. Поскольку ядро настолько крошечное (меньше крошечного атома!), его размером тоже можно пренебречь. Если представить себе облако из электронов в виде шара сахарной ваты, то палочка, на которую она накручена, была бы ядром атома. Размер порции сахарной ваты зависит только от нее самой. Будь палочка толще или тоньше – это для величины шара сахарной ваты несущественно. Мы представляем себе ядро атома как точечную массу, у которой практически нет размера: она концентрируется в одной крошечной точке.

Так что атом размером со свою электронную оболочку.Насколько велика эта оболочка, зависит помимо прочего от количества электронов. Как правило, у атома практически столько же электронов, сколько и протонов, ведь так компенсируются положительные и отрицательные заряды, и в сумме получается электрически нейтральный атом. Следовательно, в электронной оболочке атома золота вертятся 79 электронов, а в кислороде – всего 8. А поскольку каждому электрону требуется место, электронная оболочка атома золота больше оболочки атома кислорода. Значит, атом золота более чем в два раза крупнее атома кислорода.

Вот вам про массу и объемы атомов. А теперь давайте обратимся к самой увлекательной теме – собственно к химическим свойствам! Здесь ядро атома нас пока не интересует, поскольку в химических реакциях не участвует. Химические реакции разворачиваются только в электронных оболочках и между ними. Поэтому-то из железа не сделать золота: пришлось бы привлечь в игру протоны, а это невозможно. Количество протонов в ядре так легко не изменить (за исключением радиоактивности, где тяжелые, нестабильные ядра распадаются одно за другим). Так что тем более стоит чуть больше внимания уделить оболочкам. И тут начинается самое интересное!

На рисунке модели атома вы видели, что электроны крутятся вокруг ядра по неким траекториям. Это очень упрощенная модель. Есть такое общее правило, оно относится и к модели частиц тоже. Модель никогда не описывает реальность, она лишь дает упрощенное представление.Она никогда не бывает универсально достоверной, разве что в определенных обусловленных рамках. Как вы уже заметили по нашему разговору, мне нравятся простые модели. Ну действительно, зачем без надобности усложнять вещи?