Как упоминалось ранее, греческая философия создала две теории о природе материи: теорию фундаментальных элементов и теорию неделимых атомов. Обе концепции в конечном счете были включены в научную теорию материи, которая развивалась в 1700-х и 1800-х годах.
В средние века алхимики занимались оккультными практиками, основными целями которых были превращение неблагородных металлов, таких как свинец и медь, в золото и серебро, а также открытие эликсира вечной молодости.
Современная химия постепенно эволюционировала от средневековой алхимии и ранней медицина превратилась в количественную науку. Среди его ранних достижений было различие между "химическими соединениями" и "элементами". Большинство форм материи представляют собой соединения или смеси соединений. Чтобы найти элементы, образующие соединение, соединение химически расщепляется на его компоненты; эти компоненты, в свою очередь, расщепляются на их компоненты и так далее, пока дальнейшее расщепление невозможно. Вещества, которые не могут быть расщеплены дальше, по определению являются "элементами". Этим процессом в 19 веке было установлено, что такие такие вещества, как водород, кислород, медь, свинец, серебро и золото, являются элементами.
В настоящее время количество химических элементов несколько превышает 100, что является относительно небольшим числом по сравнению с очень большим числом соединений, наблюдаемых в природе.
Атомная теория Далтона
На основе обширных экспериментальных данных британский химик и физик Джон Дальтон (1766-1844) сформулировал "закон определенных пропорций". В нем говорится, что для любого химического соединения вес его ингредиентов всегда находится в фиксированных пропорциях. Например, когда образец воды расщепляется и его взвешиваются два компонента, водород и кислород, их соотношение неизменно составляет от 2 до 16, в круглых числах, независимо от размера образца. Для монооксида углерода соотношение углерода к кислороду составляет 12 к 16.
Чтобы объяснить это, Дальтон предложил атомную теорию материи, которая была опубликована в 1808 году. Он предположил, что образец любого элемента не может быть бесконечно разделен на все более мелкие части, а состоит из очень большого числа идентичных неделимых атомов. Атомы разных элементов имеют разные веса. Таким образом, существует столько видов атомов, сколько существует элементов.
Самая основная единица любого соединения из двух или более элементов называется "молекулой", в которой два или более атома связаны вместе. В химическом реакция, атомы остаются неизменными, но становятся связанными в различных комбинациях.
Если образец соединения состоит из очень большого количества идентичных молекул, и в каждой молекуле атомы участвующих элементов находятся в некотором фиксированном соотношении по весу (скажем, от 1 до 8), то такое же соотношение должно применяться к образец в целом, что и гласит закон определенных пропорций.
Атомные веса
В конце концов, было определено, сколько атомов каких элементов составляют молекулы соединений, которые они образуют. Тогда закон Дальтона можно было бы использовать для определения относительных атомных весов различных элементов.
В таблице ниже перечислены несколько знакомых элементов и их относительные атомные веса в круглых числах. Водород - самый легкий из всех атомов, за ним следует гелий, который примерно в 4 раза тяжелее. Обратите внимание на существенную разницу в атомных весах между водородом и ураном.
Водород 1
Гелий 4
Кислород 16
Алюминий 27
Железо 56
Серебро 108
Золото 197
Уран 238
Периодическая таблица
В 1869 году русский химик Дмитрий Менделеев предложил свой "периодический закон", согласно которому химические элементы проявляют периодическое повторение определенных физических свойств, когда они расположены в порядке возрастания атомного веса.
Менделеев представил первую "периодическую таблицу", в которой 63 известных тогда элемента были расположены в строках и столбцах с пробелами здесь и там.
Сокращенная версия текущей периодической таблицы приведена в таблице I, которая показывает названия большинства элементов и, в некоторых случаях, их стандартные символы. Текущая периодическая таблица учитывает без пробелов все известные в настоящее время элементы, включая 12, которые были получены синтетическим путем. Известные элементы идентифицируются последовательным номером в диапазоне от 1 до 106.
Периодическая таблица - это интригующий план материи. Он состоит из 7 строк, содержащих переменное количество элементов (2, 8, 8, 18, 18, 32 и 20, в общей сложности 106). Все элементы, отображаемые в одном столбце, имеют схожие свойства.
Например, 6 элементов в последней колонке справа, от гелия (№ 2) до радона (№ 86), называемых "редкими газами", все они не имеют запаха, вкуса, цвета, негорючие газы с очень ограниченной, если таковая имеется, склонностью к соединению с другими элементами. Периодическое повторение физических свойств элементов оставалось необъясненным до конца 1920-х годов.
Водород, первый элемент периодической таблицы, на сегодняшний день самый распространенный во Вселенной. По массе на него приходится около 75% видимой материи во Вселенной. Гелий, второй элемент, составляет около 23%; все остальные элементы вместе составляют всего 2%.
#физика #водород #наука и образование #техника #ученые открыли #атомы #молекулы
