О химических процессах

Уже на первых уроках химии вы выясняли, какие процессы называют физическими, а какие – химическими.

Проще всего определить химические процессы как процессы, в которых происходит изменение веществ. Это было удобно, пока считали, что атом неделим и что он является мельчайшей частицей вещества. Но выяснилось, что атом имеет сложную структуру. Тут и уже знакомый нам электрон, а также позитрон, нейтрон, протон и др. И все они – частицы вещества. Ведь именно из них и состоит все то, что нас окружает. А потом узнали, что в некоторых процессах и эти частицы могут претерпевать изменения.

– Речь идет о химических реакциях?

– Вы, вероятно, изучали радиоактивный распад и знаете, что атомы некоторых элементов могут самопроизвольно распадаться. Ядра атомов выделяют лучи, которые представляют собой поток выделяющихся электронов (b-лучи), дважды заряженные ионы атома гелия (ос-лучи) и жесткое электромагнитное излучение (y-лучи). При таком распаде атомные ядра изменяются, изменяется и сам атом – он становится атомом другого химического элемента.

– И это тоже химический процесс? Ведь одно вещество превращается в другое.

– Нет. Это ядерный процесс.

Ядерными реакциями занимаются физики. Они изучают и взаимодействия элементарных частиц.

Ядерные реакции – это физические процессы, хотя они также связаны с превращением веществ. Выходит, что не всякое превращение вещества – процесс химический. Необходим какой-то дополнительный, новый признак, наличие которого позволяло бы четко разделить ядерные и химические процессы. Такой признак есть: среди всех реакций, связанных с превращением веществ, химические – те, при которых рвутся старые и образуются новые химические связи. Это уточняет определение химических процессов, но отправляет нас к другому основному понятию химии – химической связи.

Нельзя говорить о химической связи, не принимая в расчет электроны – ведь именно они ее осуществляют.

– Как это происходит?

– На этот вопрос ответили В. Коссел и Дж. Льюис еще в начале XX столетия. Они обратили внимание на тот факт, что атомы инертных газов имеют одну и ту же устойчивую восьмиэлектронную конфигурацию внешней электронной оболочки. Такая конфигурация очень устойчива, и каждый атом стремится именно к такой структуре. Могут ли достичь атомы такого строения? Могут, именно это и происходит при химических процессах. По мнению Коссела, при химическом взаимодействии атомов двух химических элементов происходит переход одного или нескольких электронов от одного атома к другому, вследствие чего электронные оболочки обоих атомов приобретают устойчивую восьмиэлектронную структуру наружного слоя, аналогичную электронной структуре благородных газов, а атомы превращаются в противоположно заряженные ионы. Эти противоположно заряженные ионы притягиваются, соединяются, так образуется ионная связь.

Взгляды Льюиса были несколько иными. Почему электрон должен перейти в электронную оболочку другого атома? – рассуждал он. Почему один атом лишается электронов за счет другого? Можно и без перехода электронов удовлетворить стремление обоих атомов иметь устойчивую структуру. По мнению Льюиса, электроны могут принадлежать не только каждый своему атому, но и двум атомам одновременно. Не все электроны, разумеется, а только те, которые участвуют в образовании химической связи, т. е. так называемые валентные электроны.


Полезное чтиво:
Как образуются молекулы
Строение молекулы из атомов
Особенности электронов металла
Образование кристаллической поверхности
Об электронах и химических процессах
Что такое валентность