Атом: делимый или неделимый?

«Атом» – значит «неделимый». Более двух тысячелетий назад это слово ввели в науку древнегреческие философы. Так назвали они мельчайшие частицы, из которых, по их представлениям, состоял весь мир и которые никакими средствами нельзя разделить на части.

Мы называем атомами частицы, из которых построены молекулы. Дальше будет видно, имеет ли право атом до сих пор носить свое имя – «неделимый».

Не все атомы одинаковы: сейчас известно немногим более ста видов, или сортов атомов. Вместо того, чтобы говорить «сорт атомов» или «вид атомов», химики говорят «химический элемент» или просто «элемент». Следовательно, известно немногим более ста химических элементов.

Каждый химический элемент имеет свое собственное название, например азот, кислород, ртуть, сера, бром, водород, углерод, натрий, уран, железо, кальций, хлор и т. д. Вы можете оказать, что это вовсе никакие не элементы и не «виды атомов», а попросту названия веществ, многие из которых хорошо вам знакомы. Азот и кислород – газы, входящие, в состав атмосферного воздуха, ртуть – блестящий жидкий металл, сера – желтое горючее вещество и т. д.

Ваше сомнение законно, но мы разъясним его несколько позже. Элементы и служат тем строительным материалом, из которого построены псе известные нам молекулы, все химические вещества.

Элементы отличаются друг от друга весом атомов, их способностью соединяться между собой и многими другими признаками, но самое главное, самое основное различие заключается в устройстве, в строении атомов. Атомы водорода устроены не так, как атомы углерода, атомы углерода не так, как атомы серы. Каждый элемент имеет свое собственное, особое строение атомов.

Проще всего устроен атом водорода. Он состоит всего из двух частиц: атомного ядра и вращающегося вокруг него электрона. Эти частицы не очень сильно отличаются по размерам, диаметр ядра примерно в 10 раз больше диаметра электрона, но различие в их массах огромно: атомное ядро почти в 2 000 раз тяжелее электрона. Практически вся масса атома сосредоточена в его ядре. И атомное ядро и электрон несут на себе электрические заряды: ядро – один положительный, а электрон – один отрицательный заряд. Так как электрические заряды ядра и электрона равны и противоположны, то они уравновешивают друг друга, и атом в целом оказывается электронейтральным (как бы не имеющим электрического заряда).

У каждого элемента своя масса ядра, свой положительный заряд ядра и соответствующее ему число электронов. Этим элементы отличаются друг от друга. Почти у всех элементов электроны расположены на нескольких орбитах, на разных расстояниях от атомного ядра. Распределение электронов по орбитам характерно для каждого элемента.

Например, внешнюю, самую далекую от ядра орбиту атома хлора нам нужно было бы сделать диаметром около 150 метров, а самую близкую – диаметром 6 метров.

Итак, атомы далеко не первичные и не простейшие частицы вещества. Даже по нашему весьма поверхностному описанию вы можете судить, насколько они сложны. Вы знаете, что современная наука нашла способы расщеплять и создавать атомы и что на этом основано использование атомной энергии. И тем не менее даже сегодня для химиков атомы по-прежнему «неделимы». Дело в том, что атомы очень прочные частицы, они неизмеримо прочнее молекул. Молекулы сахара, например, начинают разрушаться уже при 150° При 1500° вполне ощутимо идет разрушение молекул воды, температура в 6000° вполне достаточна, чтобы разрушить почти все известные нам молекулы. Другое дело атомы: чтобы разрушить атомы, нужны температуры, измеряемые миллионами градусов, или совсем особые средства, вроде бомбардировки атомов другими частицами. Поэтому при химических реакциях, даже самых энергичных и бурных, атомы не разрушаются. Неразрушимость атомов при химических реакциях – основной закон химии. Химики твердо знают, что при химической реакции ни один атом не исчезнет и не возникнет. Власть химиков над атомами ограничена: они любыми доступными способами переставляют атомы из молекулы в молекулу, но сами атомы остаются при этом неделимыми.