Предмет химии. Строение атомов. Изотопы

Химия ¾ наука о веществах, их свойствах, строении, методах получения из одних веществ других, и законах по которым происходят эти превращения. Предметом изучения химии являются вещества — естественные объекты, поэтому химия является естественной наукой.

Естественные (природные) вещества входят в состав атмосферы (воздух), литосферы (земная кора), гидросферы (водная оболочка Земли) и биосферы (все живое на Земле). Искусственные вещества: пластмассы, удобрения и некоторые виды лекарств не встречаются в природе, а получены искусственно.

Использование для нужд человека природных ресурсов — руд, каменного угля, нефти, природного газа, известняков, глин, песка — тесно связано с их химической переработкой. Из природного сырья производятся разнообразные вещества, используемые во всех отраслях техники, в сельском хозяйстве и быту.

Химизация народного хозяйства является одним из решающих факторов технического прогресса. Использование новейших достижений химии позволяет значительно повысить выплавку металлов из руд, создать сплавы высокой прочности и термостойкости. Развитие атомной энергетики и космической техники, тесно связано с применением новых материалов, высококалорийного топлива и т. д.

Постоянно растет потребность в различных пластических массах и синтетических материалах, которые во всё больших масштабах производятся химической промышленностью.

Все что нас окружает, и мы сами, состоим из веществ. В настоящее время известно около 20 млн. веществ и ежегодно открывают около 50 тысяч новых химических соединений. Такое многообразие веществ образуют около 90 химических элементов, причем более 90% это органические соединения.

Все химические элементы представлены в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. Периодическая система являетсяуниверсальной химической «шпаргалкой» и ее можно использовать на всех экзаменах и зачетах по химии. Но для того, чтобы ей пользоваться, надо знать специальный «химический язык». Его понимают ученые во всех странах Мира — это язык химических формул.

Как и любой язык — язык формул начинается с алфавита. Химический алфавит ¾ это символы химических элементов.

Каждый химический элемент в периодической системе занимает свою клетку, у него есть: порядковый номер, показанный в верхнем левом углу, атомная масса, символ, состоящий из одной или двух латинских букв, который нужно писать прописными латинскими буквами (Aa Bb Cc Dd Ee Ff Gg Hh Ii Jj Kk Ll Mm Nn Oo Pp Qq Rr Ss Tt Uu Vv Ww Xx Yy Zz).

Большинство символов читаются, как полное название элемента, например: He — гелий, Li — литий, Be — бериллий, символы некоторых химических элементов читаются как буквы:

H — “аш” — водород	С — “це” — углерод
N — “эн” — азот	О — “о” — кислород
P — “пэ” — фосфор	S — “эс” — сера
V — “вэ” —ванадий

Символы некоторых химических элементов можно считать и в виде сочетания букв и по названию символа:

Si — “си” или кремний, Ti — “ти” или титан.

Есть символы химических элементов, имеющие более сложные названия: Fe — “феррум”, Cu — “купрум”, As — “арсеникум”, Ag — “аргентум”, Hg — “гидраргирум”, Au — “аурум”, Pb — “плюмбум”, Sn — “станум”, Sb — “стибиум”. Названия и сами символы химических элементов надо выучить.

Строение атомов. Атомы всех химических элементов состоят из трех видов элементарных частиц: протонов, нейтронов и электронов. Их заряд и масса приведены ниже:

Табл. 1.1. Элементарные частицы материи

Частица	Заряд	Масса, а. е. m.	Масса, [m(e^-) = 1].
Протон, p^+	+1	1,00728	1835
Нейтрон, n	0	1,00867	1837
Электрон, e^-	-1	0,000549	1

Атомы состоят из тяжелого положительно заряженного ядра, окруженного одной или несколькими отрицательно заряженными ча­стицами (электронами). В ядре сконцентрирована практически вся масса атома и при этом ядро имеет очень небольшие размеры. Радиус типичного атома составляет приблизительно 100-250 пм (1 пм = 10^-12 м), а радиус ядра имеет величину порядка 10^-3 пм, т.е. радиус ядра в десять тысяч раз меньше радиуса атома. Если бы атом оказался увеличенным до размеров Земли, его ядро имело бы всего 60 м в диаметре и смогло свободно уместиться на небольшом футбольном поле.

Ядро атома состоит из нуклонов (это общее название протонов и нейтронов). Протоны и нейтроны имеют почти одинаковые массы, но отличаются зарядом. У нейтрона нет электрического заряда, заряды протона и электрона одинаковы по величине, но противоположны по знаку, положительный заряд ядра компенсируется отрицательным зарядом окружающих его электронов.