(Раздел: "Биология"; Подраздел: "Химия жизни")
Введение
Из чего состоит наше тело? Одни, не задумываясь, ответят, что оно состоит из различных органов, которые работают вместе, чтобы обеспечивать жизнедеятельность нашего организма. Другие скажут: «наше тело состоит из множества различных типов клеток». Однако на самом простом уровне наше тело, как и весь окружающий мир, состоит из атомов, которые образуют более крупные структуры, называемые молекулами.
Как в живой природе, так и в неживой, некоторые атомы имеют тенденцию приобретать и терять электроны, а также образовывать связи друг с другом. Жизнь возможна благодаря взаимодействиям между атомами. Можно утверждать, что все то, из чего мы состоим, включая наше сознание, является побочным продуктом химических и электрических взаимодействий между огромным числом неживых атомов! Тело человека состоит примерно из 7 000 000 000 000 000 000 000 000 000 атомов.
Материя и элементы
Материя - это то, что занимает пространство и имеет массу. Иными словами, материя - это материал, из которого состоит вселенная. Вся материя состоит из веществ, называемых элементами, которые имеют специфические химические и физические свойства. Эти элементы не могут быть разложены на другие элементы посредством обычных химических реакций. На данный момент, в мире существует 118 элементов, но только 92 встречаются в природе. Остальные элементы были сделаны только в лабораториях и являются нестабильными.
Каждый элемент обозначается своим символом, который состоит из одной заглавной буквы или комбинации из двух букв. Некоторые элементы соответствуют английскому названию, например, C (carbon) для углерода. Химические символы других элементов происходят от их латинских названий. Например, символ, обозначающий натрий Na (natrium).
Кислород (O), углерод (C), водород (H) и азот (N) - четыре основных элемента, входящих в состав всех живых клеток, которые вместе составляют около 96% человеческого организма. Также в состав человеческого организма входят и другие химические элементы, но в наименьшем составе. Все элементы неживой природы и химические реакции, происходящие между ними подчиняются одним и тем же химическим и физическим законам.
Строение атома
Атом является наименьшей единицей материи. Он хранит в себе все химические свойства элемента. Например, серебряная монета - это очень большое количество атомов серебра, скреплённых в форму монеты, с небольшим количеством других загрязняющих элементов. Атомы серебра не могут быть разбиты на что-то меньшее, сохранив при этом свойства серебра.
Атом состоит из субатомных частиц: атомного ядра и «облака» электронов. Ядро находится в центре атома и содержит как положительно заряженные частицы, называемые протонами, так и нейтральные, незаряженные частицы, называемые нейтронами. «Облако» электронов гораздо больше атомного ядра. Оно состоит из отрицательно заряженных частиц - электронов, вращающихся вокруг ядра. Между положительно заряженными протонами и отрицательно заряженными электронами существует взаимное притяжение, которое удерживает атом и не даёт ему распасться. Большинство атомов состоят именно из этих трёх типов субатомных частиц - протонов, электронов и нейтронов. Водород (H) является исключением, потому что он имеет один протон и один электрон, но не имеет нейтронов. Количество протонов в ядре определяет, каким элементом является атом, а число электронов, окружающих ядро, определяет, какие реакции будут происходить с атомом. Строение атома гелия представлено на рисунке.
Протоны и нейтроны имеют примерно одинаковую массу, около 1.67×10^24 грамма. Поскольку массу не очень удобно измерять в граммах, ученые ввели атомную единицу массы (а.е.м.). Один нейтрон или протон имеет массу, очень близкую к 1 а.е.м.. Электроны намного меньше по массе, чем протоны, примерно в 1800 раз, поэтому при расчёте массы атомов, массой электронов пренебрегают. Электроны определяют заряд атома. Каждый электрон имеет отрицательный заряд, равный положительному заряду протона. В незаряженных нейтральных атомах число электронов, вращающихся вокруг ядра, равно числу протонов внутри ядра. Получается, что атом электронейтрален.
Протоны, нейтроны и электроны очень малы, поэтому большая часть объема атома (более 99%) фактически является пустым пространством. У вас может возникнуть вопрос: почему тогда твердые объекты просто не проходят сквозь друг друга? Ответ заключается в том, что отрицательно заряженные электронные - «облака» атомов будут отталкивать друг друга, если они будут расположены слишком близко друг к другу, что приведет к нашему восприятию твердости.
Следующая тема подраздела "Химия жизни" - "Атомный номер, атомная масса и изотопы"
Источник: "https://www.khanacademy.org"