Современное определение атома учитывает его строение. Атом — это электронейтральная ча­стица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрица­тельно заряженных электронов. Частица, состоящая из ядра и электронов и имеющая заряд, называется атомным ионом. Данное определение охватывает и некоторые экзотические атомы, например, атом позитрония, который состоит из элект­рона и его античастицы — положительно заряженного позит­рона (который играет роль ядра).

Химический элемент — это вид атомов с определен­ным зарядом ядра. Например, элемент «кислород» включает атомы О, входящие в состав любых соединений (CuSO 4, CO 2, О3 и т. д.). В настоящее время достоверно известны 109 эле­ментов. Последние три элемента были получены в 1981-1984 годах на ускорителе тяжелых ионов в г. Дармштадте (Гер­мания) с использованием метода, разработанного в Институ­те ядерных исследований (Дубна).

По предложению немец­ких физиков эти элементы получат следующие названия: 107— нильсборий (Ns ), в честь великого датского физика Нильса Бора; 108— гассий (Hs ), по латинскому названию земли Гессе, где расположен Дармштадт; 109 — мейтнерий (Mt ), в честь австрийского физика Лизы Мейтнер, одного из авторов идеи деления ядер. Открытие периодического закона, который позволил сис­тематизировать известные химические элементы, явилось так­же основой для предсказания новых элементов.

За первое десятилетие XIX века было открыто 14 эле­ментов. Рекордсменом среди первооткрывателей являлся ан­глийский химик Гемфри Дэви (1778-1829), который за один год с помощью электролиза получил 6 новых простых веществ (натрий, калий, магний, кальций, стронций, барий). К 1830 году число известных элементов достигло 55. Существование такого количества элементов, весьма раз­нородных по своим свойствам, озадачивало химиков и требо­вало упорядочения и систематизации элементов.

Очень мно­гие ученые занимались поисками закономерностей в списке элементов и добивались определенного прогресса. Решающую роль для выявления периодичности сыграл первый Международный химический конгресс (1860 г.) пос­ле которого стало ясно, что основной характеристикой хи­мического элемента является его атомный вес. Француз Б. Де Шанкуртуа в 1862 году впервые расположил элементы в порядке возрастания атомных весов и разместил их по спирали вокруг цилиндра.

Каждый виток спирали содержал по 16 эле­ментов: сходные элементы, как правило, попадали в вертикаль­ные столбцы, хотя имели место и значительные расхождения. Хотя работа де Шанкуртуа осталась незамеченной, выдвину­тая им идея сортировки элементов в порядке возрастания атом­ных весов оказалась плодотворной. Двумя годами позже английский химик Джон Ньюлендс, руководствуясь этой идеей, разместил элементы в виде таб­лицы и заметил, что данную закономерность Ньюлендс назвал «законом октав», фактически предвосхитив понятие пе­риода.

К сожалению, Ньюлендс настаивал на том, что длина периода (равная семи) является неизменной, поэтому его таб­лица содержит, наряду с правильными закономерностями, мно­жество случайных пар (кобальт — хлор, железо — сера и даже углерод — ртуть). Немецкий ученый Лотар Мейер в 1870 г. построил гра­фик зависимости атомного объема элементов от их атомного веса и обнаружил отчетливую периодическую зависимость, причем длина периода, вопреки закону октав, была перемен­ной величиной. Во всех этих работах много общего.

Де Шанкуртуа, Нью­лендс и Мейер открыли проявления периодичности измене­ния свойств элементов в зависимости от их атомного веса. Однако они не смогли создать единую периодическую систе­му всех элементов, поскольку в открытых ими закономернос­тях многие элементы не находили своего места. Никаких се­рьезных выводов из своих наблюдений этим ученым также сделать не удалось, хотя они чувствовали, что многочислен­ные соотношения между атомными весами элементов явля­ются проявлениями общего закона.

Этот общий закон был открыт великим русским хими­ком Дмитрием Ивановичем Менделеевым (1834-1907) в 1869 г. Менделеев сформулировал периодический закон в виде следующих основных положений. Элементы, расположенные по величине атомного веса, представляют явственную периодичность свойств. Должно ожидать открытия еще многих неизвестных про­стых тел, например, сходных с AI и Si элементов с атомным весом 65-75.

Величина атомного веса элемента иногда может быть исправлена, зная его аналогии. Некоторые аналогии элементов открываются по величи­не веса их атома. Первое положение было известно еще до Менделеева, однако именно Менделеев придал ему характер всеобщего закона, предсказав на его основе существование еще не от­крытых элементов, изменив атомные веса ряда элементов и расположив некоторые элементы в таблице вопреки их атом­ным весам, но в полном соответствии с их свойствами (глав­ным образом, валентностью). Положения (2)-(4)

открыты только Менделеевым и являются логическими следствиями из периодического закона. Правильность этих следствий, под­твержденная многими опытами в течение последующих двух десятилетий, позволила говорить о периодическом законе как о строгом законе природы. В коротком варианте периодическая система состоит из 7 периодов (10 рядов) и 8 групп.

Периодом называется наи­меньшая последовательность элементов, которая начинает­ся щелочным металлом (или водородом) и заканчивается инертным газом. Первый период содержит 2 элемента, вто­рой и третий — по 8, четвертый и пятый — по 18, шестой — 32 и седьмой (незавершенный) — 23 элемента. Атомы химических элементов взаимодействуют друг с другом и образуют молекулы.

Молекула — это наименьшая частица вещества, обла­дающая его химическими свойствами (определение Канницаро, 1860 г.). С современной точки зрения молекула — это наимень­шая электронейтральная замкнутая совокупность атомов, об­разующих определенную структуру с помощью химических связей. Атомы в молекуле взаимодействуют друг с другом и не взаимодействуют с атомами других молекул.

Система вза­имодействующих атомов, имеющая заряд, называется моле­кулярным ионом. Индивидуальные молекулы существуют только в газовой фазе. Например, пары воды состоят из молекул Н2О, которые отделены друг от друга значительными расстояниями и хими­чески не взаимодействуют. В жидкой воде или во льду между молекулами Н2О образуются водородные связи, которые свя­зывают их в агрегаты.