Imaginați-vă că pentru a asambla întregul univers și, prin urmare, Pământul nostru, care este doar un mic bob în el, aveți nevoie doar de puțin peste o sută de „pietre de temelie” diferite pe care le numim elemente chimice. Vei cunoaște deja unele dintre ele. De exemplu, baza aerului este oxigenul și azotul, apa este compusă din oxigen și hidrogen. Oamenii de știință cred că fierul și nichelul se află în centrul globului nostru și au descoperit, de asemenea, că învelișul său de piatră conține mult siliciu și aluminiu.

Copacii cresc în pădure. Lemnii le măturează, tâmplarul face o masă și puțini descoperă un stejar sau fag în masă. Și totuși, lemnul este - așa cum poate afla un chimist din laborator - în principal din carbon, hidrogen, oxigen și azot, precum tot ceea ce este viu pe Pământ.

Blocul de bază al fiecărui element chimic este atom. Este atât de mic încât mulți milioane de atomi s-ar încadra în punct. Cu greu ne putem imagina asta. Și totuși atomii nu sunt cele mai mici particule, sunt formate din particule chiar mai mici. În mijloc au un nucleu compus din protoni și neutroni, în jurul nucleului este un capac de electroni. Protonii și electronii sunt particule „electrificate”. Au o sarcină electrică, protoni pozitivi (+), electroni negativi (-). Dar pentru că există același număr de atomi pozitivi și negativi în atom, din exterior se pare că nu au încărcare electrică.

De exemplu, atomii de hidrogen au un singur proton în nucleu, atomii de oxigen au opt protoni. Toți atomii aceluiași element au același număr de protoni.

Când chimiștii au recunoscut mai multe elemente, păreau să aibă mizerie. Elemente diferite aveau proprietăți diferite, dar unele erau similare. Și nu era clar de ce uneori semănau și alteori nu. Dar când chimiștii au „aranjat” elemente cunoscute în funcție de mărimea atomilor lor, a fost creată o „casă mare cu mai multe etaje”, care se numește tabelul periodic al elementelor (Fig. 2).

Această casă are șapte etaje, dar este întoarsă. Primul etaj este sus, cel de-al șaptelea jos. Și știi de ce depinde „acomodarea” elementelor de la fiecare etaj? Fiecare element are o podea atribuită în funcție de câte straturi au atomii săi localizați.

Casa pentru elemente are, de asemenea, opt intrări principale (I.A - VIII.A) și opt intrări laterale (I.B - VIII.B). Există elemente cu interese similare în aceeași intrare - se comportă similar, au adesea prieteni similari. Și ai observat „etichetele de pe ușă” ale elementelor individuale? Au doar mărci scurte acolo, dar, potrivit lor, le cunosc în toată lumea. Și voi veți învăța multe dintre ele în timp.

Cei mai mulți dintre locuitorii casei noastre cu mai multe etaje au o mulțime de prieteni, atomii lor fiind ca o companie. Cu toate acestea, există și solitari completi. Acestea sunt elementele care se află în a opta intrare principală a tabelului periodic. Probabil și-ar dori să fie prieteni cu cineva, dar nu funcționează, atomii lor nu pot „da mâna” cu nimeni (sau unul cu celălalt).

Să ne întoarcem acum la elementele care le plac prietenilor, adică, așa cum o numim noi în chimie, atomii lor se reunesc adesea legături chimice. Există mai multe modalități de a face această prietenie. Ar fi dificil și obositor să vorbim despre toată lumea. Ne vom aminti două și, pentru a înțelege mai bine, ne vom numi reciproc „povești chimice”.

Despre sodiu sărac și clor bogat

La a șaptea intrare principală a casei cu mai multe etaje pentru elemente, la etajul al treilea se găsea Chlor. Avea pe ușă o etichetă „Cl”. Cea mai mare bogăție a sa a fost de șapte electroni pe al treilea strat exterior al învelișului de electroni al atomilor săi (Fig. 3).

Deși clorul a fost unul dintre cele mai bogate elemente din tabelul periodic, el nu a fost mulțumit pentru că era foarte invidios. El și-a dedicat tot timpul ideii de a câștiga un alt electron care să se potrivească cu bogăția aproapelui său, cunoscutul bogat Argon. Nu vedea altă opțiune decât să caute pe întregul tabel periodic pe cineva de la care putea obține electronul lipsă.

După o lungă căutare, clorul a ajuns și la prima intrare principală și a găsit sodiu care locuia la etajul trei. Toată lumea l-a recunoscut sub semnul „Na”. Sodiul era slab deoarece atomii săi aveau un singur electron pe stratul exterior al învelișului de electroni (Fig. 4).

În ciuda sărăciei sale, totuși, era foarte nobil și generos. A simțit că atunci când va dona singurul său electron clorului, se vor întâmpla lucruri grozave. Astfel, clorul a câștigat electronul de sodiu și, astfel, și-a completat bogăția deja extinsă la numărul mult așteptat și visător, opt electroni.

arovný

Dar în acel moment, amândoi s-au schimbat. Sodiul a fost încărcat pozitiv, deoarece protonii l-au depășit, iar clorul a fost încărcat negativ. Numim un atom modificat un cation și un anion. Sodiul și clorul au devenit prieteni inseparabili. Știți deja că acest lucru se datorează faptului că diferite sarcini electrice sunt atrase una de cealaltă. În prietenia cationului și a anionului, chimiștii vorbesc despre legarea ionică (Fig. 5).

Așa a devenit un „miracol chimic”. Acesta provine din două elemente, sodiu și clor compus chimic NaCl - clorură de sodiu (sare de masă), care are proprietăți complet diferite de substanțele originale (Fig. 6):

Despre modul în care oxigenul s-a împrietenit cu hidrogenul

Oxigenul locuia și la etajul al doilea, la a șasea intrare principală a clădirii cu mai multe etaje pentru elemente. Avea o etichetă „O” pe ușă. Era mult mai bogat decât sodiul, dar mai sărac decât clorul. Atomii de oxigen aveau șase electroni în învelișul lor de electroni de pe al doilea strat exterior (Fig. 7). Șase este un număr par, dar acești electroni au fost aranjați astfel încât doi dintre ei să fie izolați și oxigenul să fie deranjat.

Oxigenul nu era la fel de lacom ca clorul, așa că nu a vrut să rezolve singurătatea a doi dintre electronii săi, luând doi electroni de la cineva și însușindu-i. Mai degrabă, s-a gândit să găsească un prieten într-o casă mare care să aibă și doi electroni solitari, astfel încât doi dintre electronii lui și ai celor doi prieteni să formeze două perechi în comun și să nu fie tristi. Așa că s-ar ajuta pe sine și pe prietenul său.

În timpul căutării sârguincioase, Oxigenul s-a „pierdut” în ultima intrare principală. El a observat numele „El” la primul etaj. Heliu era în apartament. Când Oxigenul a aflat că are doar doi electroni, a fost foarte mulțumit. Cu toate acestea, bucuria lui nu a durat mult, pentru că nu a vrut să fie prieten cu el. Cei doi electroni ai săi au format o pereche solidă. Nu au vrut și nu au putut să-și ia rămas bun și să se împrietenească cu electronii oxigenului. Deci oxigenul părea trist. Pentru o schimbare, a intrat la prima intrare principală. La primul etaj, în spatele ușii cu eticheta „H” era Vodík. Era cel mai sărac element din întregul tabel periodic. Fiecare dintre atomii săi avea un singur electron în învelișul său de electroni (Fig. 8).

În acel moment, oxigenul a realizat că hidrogenul l-ar putea ajuta și el să rezolve problema cu electronii singulari. Cu toate acestea, doi atomi de hidrogen pot forma două perechi comune de electroni, doi, cu un atom de oxigen legaturi covalente (Fig. 9). Vezi cum!

Prietenia oxigenului cu hidrogenul (mai exact, un atom de oxigen cu doi atomi de hidrogen) a beneficiat întregului nostru Pământ. „Miracolul chimic” a avut loc din nou. S-a format din aceste două elemente gazoase apă (H2O), un compus foarte important fără de care nimic nu ar putea fi viu pe Pământ.

Ce să spun în concluzie? Dacă atomii elementelor nu ar fi „prieteni”, universul nu s-ar asemăna deloc cu al nostru, dacă ar exista deloc.

În chimie veți afla despre multe alte „minuni chimice” și veți afla că lumea chimiei este magică.