Атом

Атомы – это химически неделимые частички, из которых состоят молекулы. Слово «атом», в переводе с древнегреческого «неделимое».

Химические реакции заключаются в превращении одних веществ в другие. Но каждое вещество – это определенный вид молекул. Значит, при химических реакциях из молекул одних веществ образуются молекулы других веществ. Чтобы понять, как это происходит, нужно вспомнить из курса физики, что молекулы сами состоят из еще более мелких частиц – из атомов.

Как микробы стали доступны наблюдению с изобретением микроскопа, так атомы – с изобретением приборов, дающих еще большее увеличение и даже позволяющих атомы и молекулы фотографировать. На таких фотографиях атомы выглядят в виде расплывчатых бликов, а молекулы – в виде сочетаний из таких бликов.

Существует ограниченное число видов атомов. Атомы одного и того же вида одинаковы, но отличаются от атомов любого другого вида.

Атомы могут различным образом соединяться друг с другом. Как при складывании букв алфавита образуются сотни тысяч разных слов, так из одних и тех же атомов образуются молекулы разных веществ. Известно, например, несколько веществ, образованных всего из двух видов атомов: атомов кислорода и атомов водорода. К числу таких веществ относятся вода, водород и кислород.

Молекула воды состоит из трех частиц, как бы приплюснутых друг к другу. Это и есть атомы. В середине атом кислорода (атомы кислорода обозначаются в химии буквой О), по бокам к нему присоединены два атома водорода (они обозначаются буквой Н). Молекула кислорода состоит из двух атомов кислорода; молекула водорода – из двух атомов водорода. Молекулы одних веществ, например кислорода, состоят из одинаковых атомов, молекулы других, например воды,– из разных атомов.

Вещества, молекулы которых состоят из одинаковых атомов, называются простыми. Вещества, молекулы которых состоят из разных атомов, называются сложными. Сложные вещества иначе называются химическими соединениями.

К простым веществам, из числа известных вам веществ, кроме кислорода, относятся уголь и все металлы: железо, медь, магний и др. Уголь состоит из атомов только одного вида – они называются атомами углерода; железо – тоже из атомов одного вида – атомов железа; медь – только из атомов меди.

В отличие от атомов кислорода, атомы металлов не связаны в молекулы. Их можно считать одноатомными молекулами. Тогда атом меди – это в то же время молекула меди; атом железа – в то же время и молекула железа и т. д.

Что же происходит с молекулами и атомами при химических реакциях? Чтобы ответить на этот вопрос, изучим более подробно одну из них – разложение окиси ртути.

Окись ртути – вещество оранжевого цвета. Насыплем ее в пробирку и сильно нагреем. Окиси ртути становится все меньше и меньше и, наконец, она исчезает. Но окись ртути исчезает не бесследно. На стенках пробирки осаждаются в виде металлического налета блестящие капельки нового вещества. Это – ртуть, всем известный металл, который служит для наполнения термометров.

Но, быть может, при этом, как при горении древесины, образуется еще невидимый газ? Повторим опыт, закрыв на этот раз пробирку с окисью ртути пробкой со вставленной в нее изогнутой трубкой, кончик которой погрузим в воду. Нагревая пробирку, мы заметим пробулькивание из кончика трубки через воду пузырьков. Сначала это выходит из пробирки расширяющийся от нагревания воздух. Выждав, когда из пробирки воздух выйдет, соберем пузырьки газа в опрокинутую вверх дном другую пробирку, предварительно наполненную водой. Такой способ собирания газов путем вытеснения воды называется собиранием газа над водой. Когда пробирка наполнится газом, закроем ее под водой пальцем, вынем из воды и опустим в собранный газ тлеющую лучинку. Она загорится. Как вам известно, тлеющая лучинка загорается в кислороде. Окись ртути разложилась на ртуть и кислород. Кратко это можно выразить так:

окись ртути = ртуть + кислород

Что же происходит при реакции разложения окиси ртути? Каждая молекула окиси ртути состоит из одного атома ртути и одного атома кислорода. При нагревании молекулы окиси ртути распадаются на атомы ртути и атомы кислорода, затем атомы кислорода связываются попарно, образуя двухатомные молекулы. Атомы (или одноатомные молекулы) ртути скапливаются в виде капелек простого вещества – металлической ртути, а двухатомные молекулы кислорода улетучиваются в виде другого простого вещества – кислорода. При химических реакциях молекулы, таким образом, разрушаются, а атомы сохраняются.

Химические реакции заключаются в образовании новых молекул из атомов, из которых состояли молекулы исходных веществ.

Однако существуют и такие явления, при которых атомы делятся, атомы одного вида превращаются в атомы других видов. При этом получены искусственно и такие виды атомов, которые в природе не найдены. Но эти явления изучаются не химией, а другой наукой – ядерной физикой.

НАУЧНЫЕ РАЗДЕЛЫ