Основы органической химии для студентов нехимических специальностей - Тейлор Г.
ISBN 5-03-000281-2
Скачать (прямая ссылка):
Атом (мельчайшая частица элемента, сохраняющая все его химические свойства) является основной структурной единицей химических соединений. Все вещества состоят из атомов. В настоящее время известно более ста элементов, большая часть которых встречается в природе.
Атомы могут соединяться друг с другом, образуя молекулы. Способы и возможные пути соединения атомов, а также условия осуществления подобного взаимодействия — все это является предметом изучения химии. Знание строения атомов необходимо для понимания истинных причин протекания химических реакций, а также для объяснения явления валентности (способности атомов связываться друг с другом).
1.1. Строение атома
Атом состоит из ядра и электронов. Ядро — небольшое плотное положительно заряженное тело, расположенное в центре атома. Практически вся атомная масса сосредоточена в ядре. Ядро окружает диффузная зона, содержащая электроны (легкие частицы с единичными отрицательными зарядами). Именно они обеспечивают возможность образования химических связей.
Атомное ядро состоит из двух типов частиц: протонов — тяжелых частиц с единичными положительными зарядами и нейтронов— тяжелых частиц, не несущих электрического заряда.
Как протон, так и нейтрон имеют массу приблизительно в 2000 раз больше, чем электрон. Таким образом, вклад электронов в общую массу атома чрезвычайно мал.
Число протонов в атомном ядре определяет общий положительный заряд ядра и тем самым число электронов, необходимое для образования нейтрального атома. Число протонов, или, что то же, атомный номер элемента, определяет химическое поведение атома. Именно величина положительного заряда ядра является той принципиальной характеристикой, по которой различаются атомы элементов в периодической системе. Число нейтронов в атомном ядре не играет столь значительной роли. На химическое поведение атома нейтроны оказывают несуществен-
10
Глава 1
Таблица 1.1. Строение некоторых природных изотопов
Ядро Приблизи
Название Символ Атом ЧИСЛО число Число Природное
ный прото нейтро элект содержа
номер нов нов ронов ние, %
Водород3 »Н 1 1 0 1 1 99,98
протий
дейтерий 2H(D) 1 1 1 1 2 0,02
тритий 3Н(Т)6 1 1 2 1 3 1,3-10"4
Г елий 3Не 2 2 1 2 3
4 Не 2 2 2 2 4 99,99
Литий fiLi 3 3 3 3 6 7,3
7 Li 3 3 4 3 7 92,7
Натрий 23Na 11 11 12 11 23 100
Калий 39К 19 19 20 19 39 93,3
40J^6 19 19 21 19 40 0,01
4iK 19 19 22 19 41 6,7
Фтор 1эр 9 9 10 9 19 100
Хлор 35C1 17 17 18 17 35 75,4
37C1 17 17 20 17 37 24,6
Бром 79Br 35 35 44 35 79 50,5
81Br 35 35 46 35 81 49,5
Углерод 12C 6 6 6 6 12 98,9
i3C 6 6 7 6 13 1.1
14C6 6 6 8 6 14 2-10-10
Азот 14N 7 7 7 7 14 99,6
15N 7 7 8 7 15 0,4
Кислород i6Q 8 8 8 8 16 99,76
170 8 8 9 8 17 0,04
18Q 8 8 10 8 18 0,2
а Изотопы водорода имеют собственные исторически сложившиеся названия. ® Радиоактивный изотоп.
ное влияние, поэтому их можно рассматривать как дополнительную информацию при исследовании строения атомного ядра. В силу вышесказанного атомы элемента с одним и тем же порядковым номером (N) могут иметь различное строение. Атомные ядра с одинаковым числом N протонов в ядре и электронов в окружающей оболочке могут содержать т, т+1, т+2 и т. д. нейтронов. При этом возрастает количество химически неразличимых атомов, отличающихся друг от друга только относительной атомной массой*. Такие атомы, имеющие одинаковый заряд ядра, но разное число ядерных нейтронов, называются изотопами. Многие из встречающихся в природе химических элементов состоят более чем из одного изотопа (табл. 1.1), хотя некоторые,
* Называемой ранее атомным весом.
Строение атомов и молекул
11
такие, как фтор и натрий, распространены в природе в виде одного изотопа*. При обозначении изотопов символами элементов (табл. 1.1) вверху слева от химического знака проставляется цифра, соответствующая массе ядра (т. е. числу протонов и нейтронов).
