Матвей Бронштейн - Атомы и электроны

• Название: Атомы и электроны
• Автор: Матвей Бронштейн
• Издательство: Наука. Главная редакция физико-математической литературы
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1980

Новое издание первой части популярной книги известного советского физика и популяризатора науки М. П. Бронштейна, выходившей в 1935 г. В ней рассказывается о развитии науки, о том, как впервые измерили массы атомов и их размеры, какие работы и опыты привели к открытию электронов и выяснению строения атомов. Книга относится к числу лучших образцов научно-популярных изданий прошлого.

Рассчитана на школьников, преподавателей, студентов.

---

2H2+O2=2H2O

(две молекулы водорода и одна молекула кислорода дают две молекулы воды; заметим по поводу этой формулы, что обыкновенный водород состоит из молекул, содержащих каждая по два водородных атома, и подобным же образом кислород состоит из молекул, каждая из которых составлена из двух атомов кислорода). Горение черного пороха может быть представлено формулой

2KNO3 + S + ЗС = K2S + N2 + ЗСО2

(две молекулы калийной селитры, атом серы, три атома углерода, соединяясь, дают молекулу сернистого калия, молекулу азота и три молекулы углекислого газа).

Еще удобнее было бы (хотя, впрочем, это мало принято у химиков) вместо знака = писать стрелку , отчетливее указывающую направление химического превращения; обе реакции, которые в виде примера были только что написаны, при этом приняли бы вид

2Н2 + O2 2Н2O, 2KNO3 + S + ЗС K2S + N2 + 3CO2.

После всех этих предварительных разговоров и объяснений приводим таблицу ныне известных химических элементов и их атомных масс.

Не преувеличивая, можно сказать, что эта небольшая таблица, помещающаяся на одной-двух страницах, представляет концентрированный результат упорнейшего труда многих поколений химиков, со времен Берцелиуса и до наших дней. (Порядок, в котором в этой таблице расположены элементы, выбран не случайно: элементы расположены в порядке растущей атомной массы.)

Спросим себя, что же стало с гипотезой Праута, которая была основана на том, что атомные массы элементов - точные целые числа? Осталось ли что-нибудь от этой гипотезы? Увы, не только весьма точные современные числа не подтверждают мнения Праута о целочисленности атомных масс, но даже и первые измерения Берцелиуса показали, что не все атомные массы являются целыми числами.

Таблица химических элементов, их символов и атомных масс[ 6 ]

N п/п Название и символ Атомная масса N п/п Название и символ Атомная масса 1 Водород Н 1,008 37 Рубидий Rb 85,468 2 Гелий Не 4,003 38 Стронций Sr 87,62 3 Литий Li 6,941 39 Иттрий Y 88,906 4 Бериллий Be 9,012 40 Цирконий Zr 91,22 5 Бор В 10,811 41 Ниобий Nb 92,906 6 Углерод С 12,011 42 Молибден Мо 95,94 7 Азот N 14,007 43 Технеций Тс 98,906 8 Кислород О 15,9994 44 Рутений Ru 101,07 9 Фтор F 18,998 45 Родий Rh 102,905 10 Неон Ne 20,179 46 Палладий Pd 106,4 11 Натрий Na 22,990 47 Серебро Ag 107,868 12 Магний Mg 24,305 48 Кадмий Cd 112,40 13 Алюминий А1 26,981 49 Индий In 114,82 14 Кремний Si 28,086 50 Олово Sn 118,69 15 Фосфор Р 30,974 51 Сурьма Sb 121,75 16 Сера S 32,06 52 Теллур Те 127.60 17 Хлор С1 35,453 53 Йод I 126,905 18 Аргон Аr 39,948 54 Ксенон Хе 131,30 19 Калий К 39,098 55 Цезий Cs 132,905 20 Кальций Са 40,08 56 Барий Ва 137,33 21 Скандий Sc 44,956 57 Лантан La 138,906 22 Титан Ti 47,90 58 Церий Се 140,12 23 Ванадий V 50,941 59 Празеодим Рг 140,908 24 Хром Сг 51,996 60 Неодим Nd 144,24 25 Марганец Мп 54,938 61 Прометий Рт 146 26 Железо Fe 55,847 62 Самарий Sm 150,4 27 Кобальт Со 58,933 63 Европий Еu 151,96 28 Никель Ni 58,70 64 Гадолиний Gd 157,25 29 Медь Сu 63,546 65 Тербий Тb 158,925 30 Цинк Zn 65,38 66 Диспрозий Dy 162,50 31 Галлий Ga 69,72 67 Гольмий Но 164,930 32 Германий Ge 72,59 68 Эрбий Еr 167,26 33 Мышьяк As 74,922 69 Туллий Тm 168,934 34 Селен Se 78,96 70 Иттербий Yb 173,04 35 Бром Вr 79,904 71 Лютеций Lu 174,97 36 Криптон Кr 83,80 72 Гафний Hf 178,49

Таблица (продолжение)

N° п/п Название и символ Атомная масса N п/п Название и символ Атомная масса 73 Тантал Та 180,948 89 Актиний Ас 227 74 Вольфрам W 183,85 90 Торий Th 232,038 75 Рений Re 186,2 91 Протактиний Ра 231,036 76 Осмий Os 190,2 92 Уран U 238,029 77 Иридий Ir 192,2 93 Нептуний Np 237,048 78 Платина Pt 195,09 94 Плутоний Рu 244 79 Золото Аu 196,967 95 Америций Am 243 80 Ртуть Нg 200,59 96 Кюрий Cm 247 81 Таллий Т1 204,37 97 Берклий Вк 247 82 Свинец Рb 207,19 98 Калифорний Cf 251 83 Висмут Bi 208,981 99 Эйнштейний Es 254 84 Полоний Ро 209 100 Фермий Fm 257 85 Астат At 210 101 Менделевий Md 258 86 Радон Rn 222 102 Нобелий No 255 87 Франций Fr 223 103 Лоурснсий Lo 256 88 Радий Ra 226,025 104 Курчатовий Кu 260

Примером может служить хлор, атомная масса которого равна 35,453 (в таблице Берцелиуса, составленной в 1826 году, атомная масса хлора 35,4). Поэтому гипотеза Праута в том виде, в каком он ее сформулировал, безусловно долита быть отброшена.

Заметим все же, просматривая нашу таблицу, что очень многие атомные массы, особенно в начале таблицы, весьма близки к целым числам, иногда в точности им равны, например, у фтора и углерода, а иногда отличаются от них меньше чем на 0,01, например, у водорода, гелия, азота, натрия и т. д. Это странное обстоятельство заставляет как будто отнестись с некоторым вниманием к гипотезе Праута[ 7 ], так как трудно себе представить, чтобы это могло быть результатом чистого случая, но тем не менее такие атомные массы, как у магния или хлора, не говоря уже о многочисленных элементах с большими атомными массами, все-таки принуждают отбросить предположение о том, что все атомы состоят из атомов водорода.