Невозможно также оп­ределить точно координаты и скорости всех молекул макро­скопического тела одновременно в данный момент времени. Задачу следует ставить иначе, а именно, попытаться найти вероятность того, что данная молекула обладает таким-то зна­чением скорости. Максвелл ввел для описания случайного ха­рактера поведения молекул понятие вероятности, статистичес­кий закон.

Используя новый подход, Максвелл вывел закон рас­пределения числа молекул по скоростям. Работы Максвелла по кинетической теории газов являются конкретизацией и раз­витием идей Клаузиуса, которого Максвелл называл «создате­лем новой области математической физики». Работами Клау­зиуса, Томсона, Максвелла и Больцмана была решена основ­ная задача построения кинетической теории газов: ими был установлен закон, выражающий макропараметры идеального газа— давления Р и температуры Т— через микропарамет­ры идеального газа.

Тем самым было дано молекулярно-кинетическое толкование температуры как меры средней ки­нетической энергии движения молекул. В дальнейшем Больцман показал, что второй закон термодинамики также является следствием более глубоких статистических законов поведе­ния большой совокупности частиц. Точка зрения Больцмана оз­начала, что необратимое возрастание энтропии в изолирован­ной системе, которая не обменивается энергией с окружающей средой, следует рассматривать как проявление все увеличива­ющегося хаоса и приводит к уменьшению числа способов, ко­торыми может быть осуществлено данное макросостояние, т. е.

к уменьшению термодинамической вероятности W . Учет молекулярного строения вещества при изучении теп­ловых процессов привел к появлению молекулярно-кинетической теории, которая явилась развитием кинетической тео­рии вещества. Она рассмотривает различные макропроявления систем как результат суммарного взаимодействия огромной совокупности хаотически движущихся молекул.

При этом молекулярно-кинетическая теория использует статистический метод, интересуясь не движением отдельных молекул, а только средними величинами, которые характеризуют движение ог­ромной совокупности частиц. Представление тепловых процессов на основе понятий статистической термодинамики является шагом к более глу­бокому проникновению в механизм процессов, протекающих на макроуровне организации материи.

Это знание открывает верующему человеку мудрость Творца и его безграничные инженерные возможности. К числу наук, изучающих элементы мироздания так же на уровне беспорядочного теплового движения молекул и состав­ляющих их атомов, относится химия.   Глава 3  ОСНОВЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ХИМИЧЕСКОЙ ФОРМЕ ДВИЖЕНИЯ МАТЕРИИ   Характеристика основных элементов химических систем и их взаимодействия Химия определяется как наука о химических элементах и их соединениях.

Основными элементами химических систем являются атомы, молекулы, химические вещества. В сфере химических наук атомы различных химических элементов играют роль «первокирпичиков». Они стали призна­ваться делимыми, имеющими внутреннюю структуру лишь с конца XIX века. Определение Канницаро, данное им в 1860 году, гласит, что атом — это наименьшая частица элемента в химических соединениях.

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.