Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
Концепція хімічного елемента з'явилася в хімічній науці в результаті прагнення людини виявити першоелемент природи. Вона проіснувала більше двох тисяч років. Однак лише в XVII столітті Р. Бойль поклав початок сучасному уявленню про хімічний елемент як про просте тілі, межі хімічного розкладання речовини, що переходить без зміни зі складу одного складного тіла в інше. Проте ще ціле століття хіміки робили помилки у виділенні хімічних елементів. Справа в тому, що, сформулювавши поняття хімічного елемента, хіміки ще не знали жодного з них. Прагнучи отримати елементи в чистому вигляді, вони користувалися вважався тоді універсальним методом прожарювання - окалину брали за елемент. Так що відомі тоді метали - залізо, мідь, свинець - брали за складні тіла, що складалися з відповідного елемента і універсального тіла - флогістону. Проте саме флогістону теорія, помилкова по суті, виявилася двигуном багатьох досліджень, що призвели в кінцевому підсумку до правильних висновків.
Цей висновок був зроблений Д.І. Менделєєвим, який довів, що властивості хімічного елемента залежать від місця даного елемента в періодичній системі, що визначається зарядом ядра атома. У XX столітті фізика допомогла встановити складну структуру атома будь-якого хімічного елемента. Атом являє собою єдину квантово-механічну систему, що складається з позитивно зарядженого ядра і негативно зарядженої електронної оболонки. З'ясовано особливості будови електронних орбіталей атомів всіх елементів і особлива роль зовнішнього електронного рівня атома, від кількості електронів в якому залежить реакційна здатність елемента. Найбільш активними з хімічної точки зору є елементи, які мають мінімальну атомну масу і 6-7 електронів на зовнішньому електронному рівні (фтор, хлор, кисень): вони прагнуть добудувати свою електронну оболонку, приєднавши відсутнє число електронів; а також метали, що володіють великою атомною масою і мають 1 - 2 електрони на зовнішньому електронному рівні (барій, цезій), які прагнуть їх віддати для його добудови. На цьому засновано поняття валентності - здатності атома до утворення хімічного зв'язку.
Перш за все дослідження в цій області спрямовані на вивчення і використання силікатів, які складають 97% маси земної кори. Звідси цілком природно переконання вчених, що силікати повинні стати основною сировиною для виробництва всіх будівельних матеріалів і напівфабрикатів при виготовленні кераміки, здатної конкурувати з металами.
Увага хіміків до цих двох видів матеріалів не випадково: саме метали і кераміка складають на 90% сучасну матеріально-технічну базу виробництва. У світі щорічно виробляється близько 600 млн. Тонн металу - більше 150 кг на кожного жителя планети. Приблизно стільки ж виробляється і кераміки разом з цеглою. Однак виготовлення металу обходиться в сотні і тисячі разів дорожче, ніж кераміки. Різниця в їх вартості до недавнього часу нікого особливо обходила, так як кожен матеріал мав своє строго певне призначення. Але сьогодні завдяки хімії все більше відкривається можливостей для заміни металу керамікою. Тут важливими є два обставини:
виробництво кераміки набагато легше в технічному відношенні і вигідніше економічно, а, головне, кераміка за своїми показниками виявляється більш відповідним конструкційним матеріалом в порівнянні з металом.
Очевидна перевага кераміки полягає в тому, що її щільність на 40% нижче, ніж щільність металів, що дозволяє, відповідно, знизити масу виготовлених з кераміки деталей. А при використанні у виробництві кераміки нових хімічних елементів - цирконію, титану, бору, германію, хрому, молібдену, вольфраму та ін. - можна отримувати керамічні вироби з наперед заданими властивостями. Так, останнім часом була синтезована вогнетривка, термостійкий, високотвердих кераміка з набором заданих електрофізичних властивостей.
Вперше в світі в 60-х роках в нашій країні був отриманий надтвердих матеріал - гексаном-Р, який представляє собою одну з різновидів нітриду бору з температурою плавлення 3200 градусів за Цельсієм і твердістю, близькою до твердості алмаза. У нього відсутня крихкість, притаманна кераміці. Така кераміка проводиться методом пресування порошків з отриманням необхідних форм і розмірів, що робить непотрібною механічну обробку виробів.
Ще одна перевага кераміки перед металами - надпровідність при температурі кипіння азоту (- 195,8 ° С). Практична реалізація високотемпературної надпровідності відкриває величезні перспективи для створення надпотужних двигунів і генераторів, транспортних систем на магнітній подушці, розробки надпотужних електромагнітних прискорювачів і т.п.
Однак справжній переворот в теорії хімічних елементів справила хімія фторорганічних сполук. Вона відкрила зовсім новий світ органічних речовин. Справа в тому, що фторуглероди мають виняткову стійкістю навіть в дуже агресивних середовищах кислот і лугів, особливої поверхневою активністю, здатністю поглинати кисень і перекису. Тому вироби з фторуглеродов приймаються в якості матеріалу для виготовлення внутрішніх органів людини (наприклад, серцевих клапанів, кровоносних судин і т.д.).
Синтез унікальних матеріалів змушує по-новому досліджувати всі хімічні елементи і накопичувати дані для нових концепцій хімічних елементів.