В настоящее время Периодический закон Менделеева принят во всем мире. Он не абсолютно совершенен, т.к. в нем имеется большое число так называемых исключений. Это касается рядов лантаноидов (14 элементов) и актиноидов (тоже 14 элементов), которые в таблице помещены соответственно в 6-й и 7-й периоды в 3-й столбец. Это вызвало многочисленные попытки пересмотра таблицы, и в настоящее время разработано более 200 вариантов. Однако устоявшаяся традиция и отсутствие жесткой необходимости в пересмотре таблицы фактически сохранили ее в первозданном виде. Исключение составила лишь так называемая нулевая строка самого первого варианта таблицы Менделеева, которая включала в себя только один «элемент» - эфир: эта строка из последующих вариантов таблицы была исключена...
12.3. Химия XX столетия
12.3.1. Развитие теоретической химии
Конец XIX в. ознаменовался тремя выдающимися открытиями в области физики, в результате которых была доказана сложная структура атома, прежде считавшегося неделимым, - были открыты рентгеновские лучи, явление радиоактивности и электрон. Это положило начало новому этапу в развитии химии.
После того как Э.Резерфорд установил существование атомных ядер и в 1911 г. предложил планетарную модель атома, началась успешная разработка теории строения атома, появились новые представления об электрической природе химических сил.
Открытый Г.Мозли закон (1913) связал положение элемента в Периодической системе и его характеристическое рентгеновское излучение. Это привело к выводу, что атомный номер химического элемента численно равен заряду атомного ядра этого элемента, а следовательно - общему числу электронов в оболочке нейтрального атома.
Еще более глубокое понимание Периодического закона было достигнуто на основании работ Н.Бора и других ученых, показавших, что по мере перехода от элементов с меньшими атомными номерами к элементам с большими их значениями происходит заполнение электронами оболочек (уровней и подуровней), все далее расположенных от ядра. При этом периодически повторяется сходная структура внешних электронных конфигураций, от чего и зависит в основном периодичность химических и большинства физических свойств элементов и их соединений.
Решающую роль в понимании закономерностей заполнения электронных оболочек атома и объяснения атомных и молекулярных спектров сыграл принцип Паули (1925), согласно которому две тождественные частицы с полуцелым спином (момент количества движения, выраженный в единицах h) не могут одновременно находиться в одном состоянии.
Обнаружение изотопов - разновидностей одного химического элемента, отличающихся массами атомов, показало, что не атомная масса, а заряд ядра опреде-
ляет место элемента в периодической системе. Открытием нейтронов (Дж.Чедвик, 1932) и искусственной радиоактивности ((И. и Ф. Жолио-Кюри, 1934) были заложены основы получения новых радиоактивных изотопов и элементов, отсутствующих в природе и последующего синтеза трансурановых элементов.
В 1916 г. появились первые электронные теории химической связи. В.Коссе-лем была разработана теория ионной, а Г.Льюисом - теория ковалентной связи. Описательная часть этих теорий сохраняет свое значение и сегодня. Однако только на основе квантовой теории уже после 1925 г. удалось частично объяснить природу химической связи, точно рассчитать энергию связи для простейшей молекулы -молекулы водорода и ряд параметров двухатомных и нескольких многоатомных молекул.
Новейший этап развития химии характеризуется быстрой разработкой пространственных представлений о строении вещества (конформационный анализ). Было расширено представление об изомерии - существовании одинаковых по составу и молекулярной массе веществ, различающихся по строению или расположению атомов в пространстве и, вследствие этого, по физическим и химическим свойствам и были заложены основы стереохимии.
Современная теоретическая химия основана на общефизическом учении о строении материи, на достижениях квантовой механики и статистической физики. Применение методов квантовой механики к решению химических задач привело к возникновению квантовой химии. Был разработан метод молекулярных орбиталей, рассматривающий целостную электронную структуру молекулы. На его основе рассчитываются энергетические и электронные параметры молекул. Этот метод получил распространение и в теории органической химии.
Квантово-механические представления привели к возникновению учения об абсолютных скоростях химических реакций, являющегося основой химической кинетики. Большое значение приобрели работы в области цепных реакций, в которых появление промежуточной активной частицы (свободного радикала, атома или возбужденной молекулы) вызывает большое число (цепь) превращений исходных молекул. Эти реакции могут быть неразветвленными, а могут быть и разветвленными, идущими одновременно по нескольким направлениям.
Ядерные превращения и сопутствующие им физико-химические явления служат объектами изучения ядерной химии и радиохимии. Взаимодействие вещества с излучением и частицами высоких энергий различной природы, приводящее к химическим превращениям, изучается радиационной химией, исследующей, в частности, фотохимические процессы.
Большой материал накоплен электрохимией и магнетохимией, исследующих влияние магнитных полей на химические процессы. Область термохимических исследований расширилась в результате изучения взаимодействия вещества с плазмой, что дало начало плазмохимии. Химия полимеров изучает пути синтеза и свойства высокомолекулярных соединений. Большие успехи сделала органическая химия.
В современной химии накапливаются данные о химической эволюции вещества во Вселенной, что позволяет составить общую картину эволюции природы. Геохимия, гидрохимия, химия атмосферы, биогеохимия постепенно формируют
