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.

Поэтому вода уже не является замкну­той системой и не может считаться молекулой. В газовой фазе существует огромное число самых разно­образных молекул, поскольку, в принципе, любой атом может при определенном возбуждении реагировать с любым другим атомом или молекулой. Получены и подробно исследованы такие любопытные молекулы и ионы, как NaK , Не2, НеАг, Н3+, Na 4, Аг, Н2О, HCI , СО2 и др.

Вещество — это любая совокупность атомов и моле­кул, находящаяся в определенном агрегатном состоянии. Вещества бывают простые и сложные. В состав простых ве­ществ входят атомы только одного элемента. Сложные веще­ства, или химические соединения, содержат атомы нескольких элементов. Очень важно различать понятия «химический элемент» и «простое вещество».

Например, углерод как простое вещество характеризуется определенными физическими и химическими свойствами. Углерод как химический элемент— это просто вид атомов с зарядом ядра +6, которые могут входить в состав простых веществ (графит, алмаз и др.) или сложных веществ (сода, углекислый газ, уксусная кислота). Многие элементы образуют несколько простых веществ, различающихся составом или строением.

Это явление назы­вается аллотропией, а соответствующие простые вещества — аллотропными модификациями. В качестве примера можно привести элемент кислород, который имеет две аллотропные модификации — кислород О2и озон О3, и элемент углерод, ко­торый образует 4 простых вещества — алмаз, графит, карбин и фуллерен С60. Современные химические символы придумал шведский химик Йене Якоб Берцелиус (1779-1848)

, который предложил обозначать элемент первой буквой его латинского названия. Если эта буква уже занята другим элементом, то добавляется вторая буква. Так, углерод, известный человеку с незапамят­ных времен, обозначается буквой С (Carboneum ), а кальций и хлор, открытые намного позже, — двумя буквами, Са (Calcium ), CI (Chlorum ), соответственно.

Состав соединений обозначается с помощью химических формул, которые состоят из символов элементов и подстроч­ных индексов, указывающих число атомов данного элемента в составе молекулы. Химические формулы газообразных веще­ства отражают состав молекулы (Н2, Не, COCI ,, О3), а форму­лы твердых и жидких веществ, как правило, описывают про­стейшее соотношение атомов элементов (CaS , С, Н2О).

Превращения веществ, сопровождающиеся измене­нием их состава и (или) строения, называются хими­ческими реакциями. При химических реакциях ядра ато­мов не затрагиваются, и число атомов каждого элемента сохраняется. Классификация химических реакций осуществ­ляется по многим признакам: по типу превращения (реакции соединения, разложения, обмена), по тепловому эффекту (экзо- и эндотермические реакции), по степени превращения веществ (обратимые и необратимые реакции).