Представете си, че за да съберете цялата Вселена и следователно нашата Земя, която е само малко зърно в нея, ви трябват само малко над сто различни „основни камъка“, които ние наричаме химични елементи. Вероятно вече ще знаете някои от тях. Например, основата на въздуха е кислородът и азотът, водата се състои от кислород и водород. Учените смятат, че желязото и никелът са в основата на нашия свят и също така са установили, че каменната му обвивка съдържа много силиций и алуминий.

В гората растат дървета. Дърварите ги пометат, дърводелецът прави маса и малцина откриват дъб или бук на масата. И все пак дървото е - както може да разбере химик в лабораторията - главно от въглерод, водород, кислород и азот, както всичко живо на Земята.

Основният градивен елемент на всеки химичен елемент е атом. Толкова е мъничка, че много милиони атоми биха се побрали в точката. Едва ли можем да си представим това. И все пак атомите не са най-малките частици, те са изградени от още по-малки частици. В средата те имат сърцевина, съставена от протони и неутрони, около ядрото е покритие на електрони. Протоните и електроните са „наелектризирани“ частици. Те имат електрически заряд, протони положителни (+), електрони отрицателни (-). Но тъй като в атома има еднакъв брой положителни и отрицателни атоми, отвън изглежда, че те нямат електрически заряд.

Например водородните атоми имат само един протон в ядрото, атомите на кислорода имат осем протона. Всички атоми на един и същ елемент имат еднакъв брой протони.

Когато химиците разпознаха няколко елемента, изглеждаше, че имат бъркотия. Различните елементи имаха различни свойства, но някои бяха сходни. И не беше ясно защо понякога приличаха, а понякога не. Но когато химиците „подреждат“ известните елементи според размера на техните атоми, се създава „голяма етажна къща“, която се нарича периодична таблица на елементите (Фиг. 2).

Тази къща е на седем етажа, но е обърната. Първият етаж е нагоре, седмият етаж е надолу. И знаете ли от какво зависи „настаняването“ на елементите на отделните етажи? Всеки елемент има зададен под според това колко слоя са разположени неговите атоми.

Къщата за елементи също има осем главни входа (I.A - VIII.A) и осем странични входа (I.B - VIII.B). В един вход има елементи със сходни интереси - те се държат подобно, често имат сходни приятели. И забелязахте ли „етикетите на вратите“ на отделните елементи? Там имат само къси марки, но според тях ги познават по цял свят. Вие също ще научите много от тях с течение на времето.

Повечето жители на многоетажната ни къща имат много приятели, атомите им харесват компания. Има обаче и пълни самотници. Това са елементите, които се намират в осмия главен вход на периодичната таблица. Сигурно също биха искали да бъдат приятели с някого, но това не работи, атомите им не могат да се „ръкуват“ с никого (или един с друг).

Нека се върнем сега към елементите, които приятелите харесват, тоест, както го наричаме в химията, техните атоми често се събират химически връзки. Има няколко начина да създадете това приятелство. Би било трудно и досадно да се говори за всички. Ще запомним две и за да разберем по-добре, ще се наричаме „химически приказки“.

За лошия натрий и богатия хлор

В седмия главен вход на многоетажната къща за елементи, на третия етаж е бил Хлор. На вратата имаше табелка с име „Cl“. Най-голямото му богатство бяха седем електрона на третия, външен слой на електронната обвивка на неговите атоми (фиг. 3).

Въпреки че хлорът беше един от най-богатите елементи в периодичната система, той не беше доволен, защото беше много завиден. Той посвети цялото си време на идеята да спечели друг електрон, който да съответства на богатството на съседа му, добре познатия богаташ Аргон. Той не виждаше друга възможност освен да търси в цялата периодична таблица някой, от когото може да получи липсващия електрон.

След дълго търсене хлорът също дойде до първия главен вход и намери Натрия, живеещ на третия етаж. Всички го разпознаха под знака „Na“. Натрият е постно, тъй като атомите му имат само един електрон върху външния слой на електронната обвивка (фиг. 4).

Въпреки бедността си обаче той беше много благороден и щедър. Той усещаше, че когато дари единствения си електрон на хлор, ще се случат големи неща. По този начин хлорът придобива натриевия електрон и по този начин допълва и без това огромното си богатство до дългоочакваното и мечтателно число, осем електрона.

chémie

Но в този момент и двамата се промениха. Натрият се зарежда положително, тъй като протоните го надвишават, а хлорът се зарежда отрицателно. Ние наричаме променен атом катион и анион. Натрият и хлорът станаха неразделни приятели. Вече знаете, че това е така, защото различни електрически заряди се привличат един към друг. В приятелството на катиона и аниона химиците говорят за йонно свързване (Фиг. 5).

Ето как се превърна в „химическо чудо“. Произхожда от два елемента - натрий и хлор химично съединение NaCl - натриев хлорид (трапезна сол), която има напълно различни свойства от оригиналните вещества (фиг. 6):

За това как Oxygen се сприятели с Hydrogen

Кислородът също живееше на втория етаж, в шестия главен вход на многоетажната сграда за елементите. На вратата имаше етикет „O“. Беше много по-богат от натрий, но по-беден от хлор. Кислородните атоми имаха шест електрона в електронната си обвивка на външния втори слой (фиг. 7). Шест е четно число, но тези електрони бяха подредени така, че два от тях бяха изолирани и кислородът беше притеснен.

Кислородът не беше толкова алчен като Хлора, така че той не искаше да реши самотата на два от своите електрони, като взе два електрона от някого и ги присвои. По-скоро той си помисли да намери приятел в голяма къща, който също имаше два самотни електрона, така че два от неговите и двама приятели да образуват две общи двойки и те нямаше да са тъжни. Така той би помогнал на себе си и на приятеля си.

По време на старателното търсене Кислородът се „изгуби“ в последния главен вход. Той забеляза името „Той“ на първия етаж. Хелий беше в апартамента. Когато кислородът разбра, че има само два електрона, той беше много доволен. Радостта му обаче не продължи дълго, защото не искаше да бъде приятел с него. Двата й електрона образуват твърда двойка. Те не искаха и не можеха да се сбогуват и да се сприятеляват с кислородните електрони. Така кислородът продължаваше да изглежда тъжен. За промяна той влезе в първия главен вход. На първия етаж, зад вратата с етикет „H“, преди беше Vodík. Това беше най-лошият елемент в цялата периодична система. Всеки от неговите атоми имаше само един единствен електрон в своята електронна обвивка (фиг. 8).

По това време Кислородът осъзнава, че Водородът също може да му помогне да реши проблема със самотните електрони. Два водородни атома обаче могат да образуват две общи електронни двойки, две, с един кислороден атом ковалентни връзки (Фиг. 9). Виж как!

Приятелството на кислорода с водорода (по-точно един кислороден атом с два водородни атома) е от полза за цялата ни Земя. "Химическото чудо" се случи отново. Образува се от тези два газообразни елемента вода (H2O), много важно съединение, без което нищо не може да бъде живо на Земята.

Какво да кажа в заключение? Ако атомите на елементите не бяха „приятели“, Вселената изобщо не би приличала на нашата, ако изобщо съществува.

В химията ще научите за много други "химически чудеса" и ще научите, че светът на химията е магически.