Единая картина мира. Системно структурным методом

Структура атома, составными частями которого, согласно официально принятой теории, являются ядро, положительно заряженное, и электроны, имеющие отрицательный заряд, в свою очередь ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов, объединенных в единое целое ядерными и электромагнитными связями. Количество электронов равно количеству протонов. Подробнее о составных частях атома, как переходном, промежуточном звене с более низшем уровне структурной организации материи – уровне элементарных частиц, приведены в своем разделе, хотя некоторые их части, по мере необходимости, могут использоваться здесь.

В свою очередь каждый химический элемент, имеющий свои физические и химические свойства, является уровнем структурной организации материи внутри атомного уровня (их можно называть подуровнями атомного уровня), что расширяет картину мира, углубляясь в атомный уровень. Первым химическим элементом таблицы является водород, имеющий один протон и электрон. Каждому последующему химическому элементу добавлены пара протона с нейтроном и электрон. Так создается иерархическая лестница уровней структурной организации атомов Здесь в явном виде демонстрируется закон диалектики – переход количественных изменений в качественные, являющиеся квантами материи на каждом уровне структурной организации. Каждая ячейка таблицы Менделеева содержит: символ элемента, заряд ядра, который является порядковым номером элемента, название элемента, относительная атомная масса.

Сегодня таблица Менделеева содержит 118 или (можно считать) 126 элементов. В природе было обнаружено только 94 химических элемента, 24 открыты в лабораториях, а еще 8 являются гипотетическими вариантами. Общее количество простых химических элементов более 400, включая изотопы и аллотропные модификации. Изотопы остаются в атомном уровне, как уровень (подуровень) соответствующего химического элемента. Для наглядности таблицу Менделеева можно представить не плоской, как сейчас, а объемной, трехмерной: за каждым элементом, у которого есть изотопы, находится квадратики с параметрами изотопов. Аллотропные модификации, состоящие из двух и более атомов, относятся к другому более высшему – молекулярному уровню структурной организации материи.

Все элементы таблицы упорядочены не только по атомному весу (массе), но и по заряду ядра и электронной конфигурации, характеризующих химические и физические свойства атомов, а также свойства и формы, образуемых ими соединений. Следовательно, среди простых химических элементов, составляющих таблицу Менделеева, выделяются группировки, обладающие определенными качествами. Конструкция таблицы состоит из горизонтальных рядов, которые называются периодами и вертикальных рядов, называемых группами. В таблице 18 групп (согласно широкой формы таблицы) и 8 периодов. Номер периода показывает число энергетических уровней в атоме, а номер группы показывает число электронов на внешнем валентном слое.

Первый, второй и третий периоды называются малыми, с четвертого по восьмой называются большими периодами, которые состоят из двух рядов, четный и нечетный. Кроме того имеются еще два ряда, находящиеся за таблицей – лантаноиды и актиноиды. Любая группа состоит из двух подгрупп – главной и побочной. В главной подгруппе находятся элементы больших и малых периодов, в побочной группе находятся только элементы больших периодов. Каждую из перечисленных группировок следует рассматривать как свои цепочки уровней (подуровней) структурной организации атомов, т. к. они выделены по определенным качественным характеристикам.

В периоде увеличивается заряд ядра, увеличивается число электронов на внешнем энергетическом уровне, уменьшается радиус атома, т. к. с увеличением заряда атома, сила сжатия атома увеличивается и уменьшается способность атома отдавать электроны, т. е. металлические свойства ослабевают, а неметаллические усиливаются. В периоде увеличивается атомная электроотрицательность, т. е. способность атома притягивать к себе электроны от атомов других элементов. В группе увеличивается заряд ядра, увеличивается радиус атома, увеличивается способность атома отдавать электроны.

Кроме приведенных группировок химических элементов в таблице можно выделить блоки на основании общности их свойств:

S-блок включает первые две группы, т. е. щелочные и щелочноземельные металлы, а также водород и гелий. D-блок – это группы с 3 по 12, в которые входят все переходные металлы, в атомах которых появляются электроны на d- и f-орбиталях. p-блок состоит из последних шести групп с 13 по 18 и включает, помимо других элементов, все металлоиды. f-блок, выносимый обычно за пределы таблицы, состоит из лантаноидов и актиноидов.