Благодаря усилиям физиков мы знаем, что атомы состоят из других, еще более мелких частичек. Некоторое время назад считали, что частиц этих – три: нейтрон, протон и электрон. Нейтрон и протон имеют примерно одинаковую массу, а электрон по сравнению с ними – гораздо меньшую. Протон заряжен позитивно, электрон – прямо противоположно протону, то есть негативно, а нейтрон вообще не имеет электрического заряда. Атомы не несут заряда, поскольку количество протонов и электронов в них одинаково, в то время как количество нейтронов не определено. Вы можете довольно точно вычислить атомные веса, просто сложив количество протонов и нейтронов. Например, в атоме кислорода содержится по восьми штук тех и других, следовательно, его атомный вес – 16.
По человеческим меркам, даже и сами-то атомы невероятно малы (диаметр атома свинца – примерно одна стомиллионная дюйма, или одна двухсотпятидесятимиллионая сантиметра), что же говорить о частицах, их составляющих. Сталкивая атомы друг с другом, физики обнаружили, что те ведут себя так, как будто протоны и нейтроны располагаются на небольшом участке в центре, а электроны рассеяны в окрестностях этого ядра и занимают сравнительно большую область. Одно время атом даже рисовали в виде крошечной Солнечной системы, где роль Солнца играло ядро, а в роли вращающихся вокруг него планет выступали электроны. Тем не менее эта модель оказалась не слишком удачной, поскольку электрон – это движущийся заряд и, согласно классической физике, должен излучать радиацию, а исходя из предложенной модели все электроны в атоме потеряют всю свою энергию и упадут на ядро в течение доли секунды. Согласно физике, развившейся со времени эпохальных открытий Исаака Ньютона, атом, устроенный подобно Солнечной системе, невозможен. И тем не менее этот миф, эти «враки детям» автоматически всплывают в голове, и так просто их не искоренить по той причине, что они содержат убойное количество нарративиума.
После долгих споров физики, работавшие с материей на микроуровне, все-таки решили придерживаться планетарной модели атома, отказавшись для этого от ньютоновской модели и заменив ее так называемой квантовой. Самое забавное, что модель эта тоже не работает, однако она просуществовала достаточно, чтобы на ее основе развилась квантовая физика, согласно которой протоны, нейтроны и электроны, формирующие атом, не занимают строго определенных мест, а как бы «размазаны» в некотором объеме. И область такого «размазывания» вполне можно определить: протоны и нейтроны окажутся распределены в крошечной зоне по центру атома, а электроны – вокруг них.
Впрочем, какой бы ни была физическая модель, все согласны, что химические свойства атома по большей части зависят от электронов, ведь именно они находятся снаружи. Атомы объединяются, обмениваясь электронами и формируя таким образом молекулы. Данный процесс относится уже к ведению химии. Раз атом электрически нейтрален, значит, количество электронов должно быть равным количеству протонов. Это число, оно же – атомный номер, и лежит в основе Периодической таблицы Менделеева, а вовсе не атомные веса. Впрочем, атомные веса обычно в два раза больше атомных номеров, поскольку по квантовым причинам количество нейтронов близко к количеству протонов, так что в принципе неважно, какое число использовать – порядок расположения химических элементов практически не изменится. Тем не менее атомный номер лучше всего подходит для объяснения химических зависимостей и периодичности. Оказалось, что период, равный восьми, действительно очень важен, потому что электроны распределены в последовательности концентрических оболочек, подобных матрешке, и для элементов в верхней части таблицы каждая такая оболочка может содержать не более восьми электронов.
