Ломоносов провел простой опыт, который показал, что го­рение металла есть реакция присоединения, а увеличение мас­сы металла происходит за счет присоединения части воздуха. Он прокаливал металлы в запаянном стеклянном сосуде и об­наружил, что масса сосуда не изменялась, хотя химическая реакция происходила. После того, как сосуд был вскрыт, туда устремлялся воздух и масса сосуда увеличивалась.

Таким об­разом, при аккуратном измерении массы компонентов реакции выясняется, что масса веществ при химической реакции со­храняется. К сожалению, открытие русского ученого не было замечено зарубежными учеными, поскольку Ломоносов опуб­ликовал свои результаты на русском языке. Закон сохранения массы утвердился в химии только после аккуратных и тщательно обоснованных опытов Лавуазье, ко­торый проводил реакции сжигания металлов и восстановления оксидов металлов углем и ни в одном случае не обнаружил уменьшения или увеличения массы продуктов реакции по срав­нению с исходными веществами.

Закон сохранения массы имел огромное значение для атомно-молекулярной теории. Он под­твердил, что атомы являются неделимыми и при химических реакциях не изменяются. Молекулы при реакции обменивают­ся атомами, но общее число атомов каждого вида не изменя­ется, и поэтому общая масса вещества в процессе реакции со­храняется. Таким образом, в рамках атомно — молекулярной теории определены основные материальные элементы систем, принадлежащих к макроуровню организации материи.

Утверждение атомно-молекулярной теории на рубеже XVII -XIX веков сопровождалось бурным ростом числа известных химических элементов. 1 марта 1869 года выдающийся ученый-химик Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) разослал русским и иностранным химикам сообщение, которое он озаглавил «Опыт системы элементов, основанный на их атом­ном весе и химическом сходстве».

В этом сообщении было из­ложено великое открытие: существует закономерная связь между химическими элементами, которая заключается в том, что свойства элементов изменяются в периодичес­кой зависимости от их атомных весов. Качественные свой­ства элементов зависят от их количественных свойств, причем это отношение меняется периодически, скачками. Обнаружив эту закономерную связь, Менделеев расположил элементы в естественную систему, в зависимости от их род­ства.

В результате появилась также возможность предвидеть свойства ряда новых, еще не открытых элементов, для кото­рых Д. И. Менделеев оставил в таблице пустые места. Пер­вым элементом из предсказанных Менделеевым был элемент галлий, открытый в 1875 году. За этим последовали открытия и других элементов. В 1954 г. был открыт «элемент 101», назван­ный «менделеевиумом» в честь великого русского химика.

Трансформация представлений о материи, энергии, пространстве Еще в конце XIX в. большинство ученых склонялось к точке зрения, что физическая картина мира, в основном, построена и останется в дальнейшем незыблемой. Предстоит уточнять лишь детали. Но первые десятилетия XX века привели к серии научных открытий, заставивших в этом усомниться. В 1896 г.

французский физик Антуан Анри Беккерелъ (1852-1908) от­крыл явление самопроизвольного излучения урановой соли. Исследуя это явление, он наблюдал разряд наэлектризованных тел под действием указанного излучения и установил, что ак­тивность препаратов урана оставалась неизменной более года. Однако природа нового явления еще не была понята. В его ис­следование включились французские физики, супруги Пьер Кюри (1859-1906) и Мария Склодовская-Кюри (1867-1934).

Прежде всего их заинтересовал вопрос: нет ли других веществ, обладающих свойствами аналогичными урану? В 1898 г. были открыты новые элементы, также обладающие свойством ис­пускать «беккерелевы лучи», — полоний и радий. Это свой­ство супруги Кюри назвали радиоактивностью. Их напряжен­ный труд принес щедрые плоды: с 1898 г. одна за другой стали появляться статьи о получении новых радиоактивных веществ. Годом раньше, в 1897 г.

, в лаборатории Кавендиша в Кем­бридже при изучении электрического разряда в газах (катод­ных лучей) английский физик Джозеф Джон Томсон (1856— 1940) открыл первую элементарную частицу — электрон. В последующих опытах по измерению заряда электрона и по­лучению отношения этого заряда к массе было обнаружено совершенно необычное явление зависимости массы электрона от его скорости.

Уяснив, что электроны являются составными частями атомов всех веществ, Дж. Томсон предложил в 1903 г. первую (электромагнитную) модель атома. Согласно этой мо­дели, отрицательно заряженные электроны располагаются оп­ределенным образом (как бы «плавают») внутри положитель­но заряженной сферы. Сохранение электронами определенного места в сфере есть результат равновесия между положитель­ными равномерно распределенными зарядами и отрицатель­ными зарядами электронов Но модель «атома Томсона» про­существовала сравнительно недолго. В 1911 г.

знаменитый английский физик Эрнест Резерфорд (1871-1937) предложил свою модель атома, которая получила название планетарной. Появлению этой новой мо­дели атома предшествовали эксперименты, проводимые Э. Резерфордом и его учениками, ставшими впоследствии знаменитыми физиками, Гансом Гейгером (1882-1945) и Эрнстом Марсденом (1889-1970). В результате этих экспе­риментов, показавших неприемлемость модели атома Дж.

Томсона, было обнаружено, что в атомах существуют ядра — положительно заряженные микрочастицы, размер которых очень мал по сравнению с размерами атомов. Но масса атома почти полностью сосредоточена в его ядре. Исходя из этих новых представлений Резерфорд и выдвинул свое понимание строения атома, которое он обнародовал 7 марта 1911 г. на заседании Манчестерского философского общества.

По его мнению, атом подобен Солнечной системе: он состоит из ядра и электронов, которые обращаются вокруг него. Сравнение с Солнечной системой было не случайно: диаметр Солнца (1,4x 106 км) почти во столько же раз меньше размеров Сол­нечной системы (6109 км), во сколько размеры ядер (10-2 см) меньше диаметра атома (10-8см). Но планетарная модель Резерфорда обнаружила серьез­ный недостаток: она оказалась несовместимой с электроди­намикой Максвелла.