§ 1.2. Атом как единица материи. Разновидности атомов. Химический элемент

Мельчайшие частицы вещества, которые в процессе химических реакций практически не претерпевают изменений, а лишь по-новому соединяются между собой, называются атомами.

Сама идея о существовании таких единиц материи возникла еще в древней Греции в умах античных философов, что, собственно, и объясняет происхождение термина «атом», поскольку «атомос» в буквальном переводе с греческого означает «неделимый».

Тем не менее, вопреки идее греческих философов, атомы не являются абсолютным минимумом материи, так как сами имеют сложное строение.

В состав каждого атома входит три типа более простых частиц, называемых субатомными, которые подразделяются на протоны, электроны и нейтроны. Протоны и электроны имеют наименьший по модулю из существующих в природе зарядов и отличаются друг от друга знаком заряда: протоны заряжены положительно, а электроны — отрицательно. Масса протона примерно 2000 раз больше массы электрона.

Нейтроны имеют близкую с протонами массу и, как можно догадаться из их названия, нейтральны, то есть не имеют заряда. Протоны, электроны и нейтроны принято обозначать символами ¹p, e^— и n₀ соответственно.
Не следует считать, что все эти частицы в атоме перемешаны наподобие салата «Оливье». Такая теория некоторое время существовала в науке, но была опровергнута. На самом деле протоны с нейтронами сосредоточены в центре атома, образуя единое целое ядро, вокруг которого движутся электроны (см. рисунок 1).

Рисунок 1. Строение атома

Поскольку, как уже было сказано, масса протона практически равна массе нейтрона и примерно в 2000 раз больше массы электрона, можно сделать вывод о том, что практически вся масса атома сосредоточена в его ядре.

В каждом атоме количество протонов равно количеству электронов, в связи с чем суммарный заряд атома равен нулю. Поскольку количества протонов и электронов у любого атома равны, то получается, что атомы могут отличаться друг от друга либо количеством протонов (и, как следствие, электронов), либо количеством нейтронов, либо же и количеством и протонов, и нейтронов.

Следует отметить, что если атомы отличаются друг от друга только количеством нейтронов, а количество протонов у них одинаково, то это практически не влияет на их химическое поведение, то есть соединения, образованные такими атомами, практически идентичны по химическим свойствам, а по физическим отличаются друг от друга лишь немного.

Группу таких атомов с одинаковым химическим поведением принято называть химическим элементом. Легко догадаться, что внутри группы атомов одного химического элемента, скорее всего, есть разновидности атомов с разным количеством нейтронов. Такие разновидности химического элемента, отличающиеся только количеством нейтронов, называют изотопами.

В настоящий момент известно более 110 химических элементов, из которых стабильны около 90 – они могут быть обнаружены в природе, остальные же были получены искусственным способом.

Каждому химическому элементу в науке присвоены индивидуальные название и обозначение. Так, например, простейший химический элемент, в ядрах атомов которого содержится только один протон, называется «водород» и обозначается латинской буквой H, которую следует читать как «аш» и ни в коем случае не «эйч», как вы бы это могли невольно сделать на английский манер. Выбор именно данного символа обусловлен тем, что на латинском языке водород пишется как «Hydrogenum»; соответственно, в качестве символа данного элемента была взята первая буква этого латинского слова

В таблице 1 представлены наиболее часто встречающиеся в курсе химии элементы, их название, обозначение и общепринятое произношение.

Таблица 1. Названия и обозначения химических элементов