5.6. В чём сущность Периодического закона д.И. Менделеева? По каким принципам построена Периодическая система химических элементов?
Периодический закон был сформулирован Д.И. Менделеевым в 1869 году. Учёный установил, что открытые к тому времени химические элементы образуют периодические последовательности при расположении в порядке увеличения атомных масс. Это позволило сгруппировать элементы по признаку схожести их химической природы (щелочные металлы, галогены, инертные газы и т.д.). Менделеевым была выстроена Периодическая система химических элементов (Рис. 8), которая по существу стала графическим отображением Периодического закона.
Позже, в начале ХХ в. на основе полученных к тому времени представлений об атомном ядре, электронах и квантах Н. Бор создал модель атома в соответствии с Периодической системой Д.И. Менделеева. Современная формулировка Периодического закона имеет следующий вид: свойства простых веществ и их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома.
В основе современной структуры Периодической системы лежит систематизация:
В периодах (горизонтальных рядах) располагаются элементы с одинаковым числом электронных слоёв.
В группах и подгруппах (вертикальных рядах) располагаются элементы с одинаковым строением внешних (валентных) электронных уровней.
Рис. 8. Один из способов представления Периодической системы Д.И. Менделеева (на примере программного продукта Periodic Library for Windows v1.8a)
5.7. Как известно, вода является уникальным химическим соединением, играющим исключительную роль в поддержании жизни на Земле. Какими свойствами воды это объясняется?
Вода (гидроксид водорода, Н2О) имеет ряд уникальных химических особенностей, благодаря которым это вещество сыграло решающую роль в возникновении биологической жизни на Земле и её поддержании. Рассмотрим эти особенности.
1. Молекула воды имеет не прямолинейное (Н – О – Н), а угловое строение:
Н – О
\ Н
Этой особенностью объясняется такое свойство воды, как полярность и, как следствие, её высокая растворяющая способность по отношению к полярным соединениям (солям, кислотам) и биологически активным веществам. Данное свойство воды играет решающую роль в обеспечении процессов переноса питательных веществ и продуктов обмена в живых организмах.
2. Молекулы воды ассоциированы (взаимно связаны) друг с другом: в массиве они образуют друг с другом дополнительные силы притяжения за счёт водородных связей (показаны пунктиром):
… - - - Н – О - - - Н
\ Н - - - \ О – Н - - - …
Этой особенностью, а именно необходимостью затрат энергии на разрыв дополнительных связей, объясняются аномально высокие температуры плавления и кипения воды (соответственно 0°С и 100°С). Это намного выше, чем аналогичные характеристики водородных соединений других элементов – соседей кислорода по Периодической системе (например, СН4 – метан, NH3 – аммиак).
Данное свойство, наряду с высокой теплоёмкостью воды, способствует поддержанию температурного баланса, как в глобальном масштабе, так и внутри отдельно взятого организма. Вода – единственное вещество, которое на Земле присутствует одновременно В ТРЁХ АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЯХ – твёрдом, жидком и газообразном. Если бы на Земле не было водной оболочки (гидросферы), перепады температур на поверхности планеты достигали бы значительно более широких интервалов. Это привело бы к невозможности возникновения жизни.
3. Вода обладает высокой химической активностью. Этим обусловлено участие воды в качестве реагента, участвующего в биохимических реакциях.