Химия. 50 идей, о которых нужно знать [Хэйли Бёрч] (pdf) читать постранично, страница - 2

атому

Джозеф Джон Томсон
предлагает модель
устройства атома
(«сливовый пудинг»)

Эрнест Резерфорд
[Разерфорд] описывает
атомное ядро

Джон Дальтон
[Долтон] выдвигает
атомистическую
теорию

АТОМЫ
еще тоньше и происходит на уровне частиц под названием «электроны»; из них
состоит внешнее пространство атома.

Атомистическая теория
и химические реакции

Если бы можно было взять атом в лаВ 1803 году английский химик Джон Дальдонь, словно персик, косточка была бы
тон прочитал лекцию, в которой выдвинул
ядром, состоящим из протонов и нейтеорию, согласно которой материя состоит
тронов, а сочная мякоть — электронаиз неуничтожимых частиц — атомов. Дальми. Более того, будь персик атомом, потон, по сути, сказал, что в состав каждого
лучилась бы сплошь мякоть, а косточка
простого вещества входят атомы определенного вида и они могут образовывать
оказалась бы такой маленькой, что
сложные вещества, и что химические реаквы проглотили бы ее, не заметив, поции суть перестановка этих самых атомов.
тому что бо 2льшая часть атома состоит
из электронов. Но именно сердцевина
атома стягивает его воедино. В ней находятся протоны — положительно заряженные частицы, которые не дают отрицательно заряженным частицам — электронам — разлететься во все стороны.

ПОЧЕМУ АТОМ КИСЛОРОДА — ЭТО АТОМ КИСЛОРОДА
Не все атомы одинаковы. Вы, возможно, уже поняли, что у атома
с персиком не так уж много общего, но давайте все же разовьем эту
аналогию. Атомы бывают разные — с разными вкусами. Пусть наш
персик будет атом кислорода, тогда слива, скажем, — это атом углерода. И тот и другая — маленькие округлые предметы, наполненные
электронами, которые окружают протонную косточку, однако свойства у них очень разные. Атомы кислорода болтаются в воздухе парами (О2), а атомы углерода (С) могут соединяться в большие группы
и образовывать твердые вещества — например, алмаз или графит, как
в карандашном грифеле. Кислород и углерод — разные химические
элементы (см. с. 8), потому что ядра их содержат разное число протонов. У кислорода их восемь, это на два больше, чем у углерода. Большие, тяжелые ядра элементов вроде сиборгия или нобелия содержат
более сотни протонов.

1989

2012

Исследователи из компании Открытие бозона Хиггса
[Хиггза] расширяет
«Ай-би-эм» выкладывают
стандартную модель атома
аббревиатуру IBM
из отдельных атомов

5

6

АТОМЫ

Вдадимся в подробности
Ранняя модель атома Дж. Дж. Томсона — «сливовый пудинг» —
представляла атом как рыхлый положительно заряженный
«пудинг», в котором равномерно распределены «сливы» — отрицательные заряды (электроны). Эта модель со временем изменилась: ныне мы знаем, что протоны и другие субатомные частицы под названием «нейтроны» образуют крошечный плотный
центр атома, а электроны — окружающее их облако. Вдобавок
нам известно, что в протонах и нейтронах есть кварки — частицы еще меньше. Химики на этих мельчайших частицах не задерживают внимание — это занятие для физиков, которые растаскивают атомы на составляющие и ищут новые субатомные
компоненты с помощью ускорителей элементарных частиц.
Однако важно помнить, что научная модель атома и того, как
устроена материя во Вселенной, все еще развивается. Открытие бозона Хиггса в 2012 году, к примеру, подтвердило существование частицы, которую физики к тому времени уже включили в свою модель и учитывали при составлении прогнозов
о существовании других частиц. И все же еще предстоит определить, тот ли это вид бозонов Хиггса, который они искали.

Электрон

Ядро

Нейтрон

Протон

Невероятно плотное ядро
атома содержит положительно
заряженные частицы (протоны)
и незаряженные (нейтроны),
а вокруг на орбитах
располагаются отрицательно
заряженные частицы
(электроны).

Когда в такое ничтожно малое пространство напихано столько взаимно
отталкивающихся положительных зарядов, равновесие очень шатко, его
легко нарушить, и поэтому ядра тяжелых элементов нестабильны. Обычно
в атоме, какого бы сорта он ни был, электронов столько же, сколько протонов в ядре. Если электрон теряется или приобретается, положительный
и отрицательный заряды перестают уравновешиваться и атом превращается в ион — заряженную частицу. Ионы играют в веществе важную роль:
без их взаимодействий многие вещества просто не существовали бы.

КИРПИЧИКИ ЖИЗНИ
Атомы входят в состав не только содержимого кухонного буфета, но
и всего, что ползает, дышит и пускает корни; из атомов состоят молекулы потрясающей сложности — ДНК и белки у нас в мышцах, костях и волосах. Им это удается благодаря связям с другими атомами (см. с. 20).

7

АТОМЫ
Но вот что интересно в жизни всей нашей
планеты: несмот ря на невероятное разнообразие, в ней всегда есть атомы одной разновидности — углеродные.

‘

КРАСОТА ЖИВОГО — НЕ АТОМЫ
В ЕГО СОСТАВЕ, А ТО, КАК