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
представления о планетарных миграциях химических элементов, биохимия - о жизненных циклах, осуществляемых с участием белковых катализаторов - ферментов. Появилась новая отрасль знаний, так называемая молекулярная психология, связывающая молекулярную биологию с наукой о поведении живых организмов.
Развитие химии продолжается, и возможности даже ее традиционных методов далеко не исчерпаны.
12.3.2. Основные представления современной химии
Несмотря на то, что в XX столетии химия продвинулась далеко как в научном плане, так и в прикладной сфере, ее основные представления сохранились в основном на том же уровне, что и в первой четверти этого века. Поэтому целесообразно вкратце перечислить те понятия, которые химическая наука установила у себя как некоторые опорные и исходные. К числу таких понятий относятся представления о химической реакции, о структуре атомов и молекул, о природе химической связи, о валентности, сродстве и т.п., об энергетике химических реакций и т.д.
Атом - мельчайшая химически неделимая частица вещества. Атом - элект-ронейтральная система взаимодействующих элементарных частиц, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.
Ядро атома состоит из протонов и нейтронов (общее название - нуклоны). Число протонов N, нейтронов Nn и электронов Ne связаны с зарядом ядра Z и массовым числом А соотношениями:
N - Z\ N = А - Z;
р » п 5
Ne - Z (в нейтральном атоме); Ne = Z - К (в ионе с зарядом К).
Молекула - наименьшая частица вещества, состоящая из атомов, состав и химические свойства которой определяют свойства данного вещества.
Элемент - обобщенное название атомов с одинаковым зарядом ядра (совокупность изотопов).
Вещество - совокупность атомов, молекул или ионов, характеризующаяся набором физических и химических свойств.
Простым веществом называют вещество, образованное атомами одного элемента.
Сложным веществом (или химическим соединением) называют вещество, образованное атомами разных элементов.
Формула - символьная запись, отражающая качественный и количественный состав молекулы и указывающая количество содержащихся в молекуле атомов каждого вида.
Ион - заряженная частица, образующаяся из атома или молекулы путем отдачи или приема одного или нескольких электронов.
Катион - положительно заряженный ион.
Анион - отрицательно заряженный ион.
