), что схематически обозначено помещением их на одну окружность. Выбор между ними может быть произведен на основании химических свойств гелия. Если бы верна была модель А, то внешний электрон был бы связан в гелии не прочнее, чем в водороде. В соответствии с этим гелий должен был бы походить по свойствам на водород. Между тем он химически инертен. Это говорит за то, что оба его электрона находятся в одинаковых условиях и оба весьма прочно связаны с ядром, что и заставляет остановиться на модели Б.

Й S А б В Г

Рис. Ш-17. Возможные Рис. III-18. Возможные модели атома литня.

модели атома гелия.

Следующий элемент — литий — имеет уже три электрона. Для него мыслимы четыре различные модели, показанные на рис. III-18. Литий представляет собой металл, по химическим свойствам похожий на натрий и во всех своих соединениях одновалентный. Очевидно, что этому лучше всего соответствует модель Г. Принципиально важно то обстоятельство, что в ней сохраняется устойчивая конфигурация гелия из двух электронов в первом слое около ядра.

Элемент с атомным номером 4 — бериллий — всегда двухвалентен. Это показывает, что валентными являются в ием только два электрона, причем оба они находятся в одинаковых условиях. Очевидно, что и в бериллии сохраняется устойчивая гелийная двойка, а два остальных электрона располагаются в следующем слое.

Элемент № 5 — бор — трехвалентен. Его модель, следовательно, строится аналогично модели бериллия, с той лишь разницей, что во втором от ядра слое содержится уже три электрона. Элемент № 6-*-" углерод — четырехвалентен и расположение его электронов будет: 2 в первом слое и 4 во втором. Общая тенденция развития атомных структур уже видна: при сохранении гелийной двойки в "первом слое постепенно заполняется электронами второй. Это заполнение второго слоя будет, очевидно, продолжаться до тех пор, пока не достигнется число электронов, соответствующее его максимальной устойчивости. Но тогда должен получиться атом инертного газа. Рассматривая элементы, следующие в системе за углеродом, находим, что азот (2 и 5), кислород (2 и 6) и фтор (2 и 7) являются химически активными. Лишь элемент № 10 — неон — со структурой 2 и 8 оказывается аналогом гелия — инертным газом. Отсюда можно сделать вывод, что второй электронный слой становится устойчивым при 8 электронах.

Продолжая рассмотрение, находим, что элемент № 11 — натрий — одновалентен, магний — двухвалентен и т. д. Так как второй электронный слой заполнен уже в неоне, валентные электроны этих элементов будут располагаться в третьем слое. Электронные модели для элементов от неоиа до аргона приведены на рис. III-19.

MjJ Al SJ Р S CI АГ

Рис. 111-19. Электронные модели атомов.

Ввиду того что пользование моделями атомов для выражения структур химических соединений затруднительно (с чисто графической стороны), обычно применяется упрощенный способ их изображения, при котором указывается только число электронов во внешнем слое:

:Ne: Na Mg Al Si P- S» -CI: :Art

Свободные электронные пары иногда обозначают черточками. Например, атомы серы и хлора в таком изображении имеют вид: S| и -С1|.

Само собой разумеется, что приведенные модели атомов отображают их строение лишь весьма схематично. Однако именно эта первая ступень познания структуры атома — распределение электронов по слоям — имеет основное значение для понимания химических свойств и процессов.

Дополнения

1) Соответствующее отдельным областям электромагнитного спектра излучение различно поглощается земной атмосферой (рис. 111-20). Весьма важно существование «окна> для сантиметровых и метровых радиоволн. Оно прежде всего позволяет принимать отражение посылаемых с Земли радиоволн от различных небесных тел. Таким путем может быть, например, с недоступной ранее точностью определено расстояние до Луны (в среднем 384 тыс. км). Вместе с тем перед радиоастрономией открывается возможность регистрации собственного радиоизлучения, идущего из различных частей Вселенной.

2) Наиболее надежные результаты получаются при использовании жестких рентгеновских лучей. Применительно к ним уравнение Мозли имеет вид "|/^=е a (Z — 1), где А, — длина волны, Z — порядковый номер элемента в периодической системе и

а—константа. Неизменность этой константы при переходе от одних элементов к другим и доказывает правильность найденного соотношения, . .

3) Приведенный в основном тексте вывод, вскрывающий физический смысл порядкового номера, имел настолько принципиальное значение, что представлялось крайне желательным получить для него прямое экспериментальное подтверждение.

Оптические

Молекулярное ^ и инажАШскулярное 08лаеть,ош" Областьотраже-Поглощение " ^ff^ поглощение "для радиоволн тя от ионосферы

Оолная прозрачность Частичная прозрачность

тешиениеР,0001 о,Ш 0,01 0,1

Микроны Сантиметры Метры

Рис. II1-20. Взаимодействие различных воли с атмосферой.

Си - 27,8; 29,0; 29,6; 27,6;

-46,0; 41,0: 44,0; 45.9

Pt- -80,6; 79,4; 79,6*. 76,0;

С этой целью на основе усовершенствованн