Учебник для 11 класса

ХИМИЯ

§ 5.3. Периодический закон и строение атома

Формулировка закона, данная Д. И. Менделеевым, не могла быть точной и полной с современной точки зрения, так как она соответствовала состоянию науки на тот период времени, когда не было известно строение атома. Поэтому новые научные открытия вступили с ней в противоречие. Например, было установлено, что массы атомов одного элемента могут быть различными. Эти различные виды атомов одного химического элемента назвали изотопами.

Изотопы — разновидности атомов одного и того же химического элемента, имеющие одинаковый заряд ядра, но разные массовые числа.

Сумму чисел протонов и нейтронов в ядре атома называют массовым числом и обозначают буквой А. Очевидно, что ядра изотопов одного химического элемента имеют одинаковое число протонов, но различаются числом содержащихся в них нейтронов. Следовательно,

химическим элемент — это вид атомов, характеризующихся одинаковым зарядом ядра, т. е. содержащих одинаковое число протонов.

Изотопы известны для большинства химических элементов. В природе большинство их существует в виде смеси изотопов. Относительная атомная масса элемента равна среднему значению относительных атомных масс всех его природных изотопов с учетом их распространенности.

Данные об изотопах некоторых химических элементов приведены в таблице 5, указаны их массы и процентное содержание в природе (по массе).

Таблица 5
Изотопы некоторых химических элементов

В Периодической системе под символами химических элементов приведены средневзвешенные значения относительных атомных масс их изотопов. Эти значения можно рассчитать, зная массовое число каждого изотопа и массовую долю его в природной смеси. Так,

Аr(Сl) = 35 • 0,75 + 37 • 0,25 = 35,5.

Наличие изотопов доказывает, что свойства химических элементов определяются не столько их атомной массой, как предполагал Д. И. Менделеев, сколько зарядом атомных ядер. Этим и объясняется положение в Периодической системе четырех пар элементов, размещенных с нарушением принципа возрастания относительных атомных масс:

В том-то и гениальность, проявление научной интуиции великого русского химика, что он в указанных случаях предпочел расположить элементы по сходству в свойствах, предугадал истинный порядок размещения химических элементов по возрастанию зарядов их атомных ядер, хотя о строении их атомов ничего не знал.

Впервые физический смысл порядкового (атомного) номера раскрыл голландец Ван-ден-Брук, который теоретически доказал, что порядковый номер химического элемента равен заряду ядра его атома. Гипотеза Ван-ден-Брука была экспериментально подтверждена англичанином Г. Мозли.

Открытие изотопов и закономерность Ван-ден-Брука—Мозли позволили дать другое, современное определение Периодического закона:

свойства химических элементов и образуемых ими веществ находятся в периодической зависимости от зарядов их атомных ядер.