Табл. Распределение электронов в атомах элементов начала и конца периодов системы Менделеева

Вот и получается, что при возрастании порядкового номера элемента увеличивается величина заряда ядра и величина общего отрицательного заряда электронной оболочки - значит возрастает и сила кулоновского притяжения между ядром и электронами -происходит "стягивание" электронной оболочки к центру атома и радиус этого атома уменьшается. По мере же заполнения электронной оболочки все большим количеством электронов, им становится все "теснее и теснее" на одной оболочке и поэтому у элементов, стоящих в конце любого периода таблицы Менделеева, радиусы атомов возрастают - отрицательно заряженные электроны как бы "расталкивают" друг друга, стремясь удалиться друг от друга на максимально возможные расстояния.

Благодаря аналогичным рассуждениям, нашли свое объяснение и другие периодически изменяющиеся физические свойства веществ: плотность, температура плавления, прочность связей электронов в атоме и т.д.

Но самое главное заключалось в том, что таблица Менделеева не просто давала объяснение физическим свойствам элементов, а ставила им в соответствие и их химические свойства. Основным постулатом таблицы являлось то, что валентность химического элемента определяется числом электронов на внешней электронной оболочке (поэтому эти электроны так и называются - валентные электроны). Важная роль периодического закона заключается именно в том, что в нем устанавливается связь между строением атомов и влиянием этого строения на физические и химические свойства элементов.

Великие открытия приводят к великим последствиям: благодаря периоди­ческому закону были сначала теоретически предсказаны, а затем и открыты и исследованы множество химических элементов и веществ, появилась возможность моделирования химических процессов - закон лег в основу теоретической химии.

В 1872 г. Д.И. Менделеев писал: "Основной задачей современной химии является установление зависимости состава, реакций и свойств простых и сложных тел от основных свойств входящих в их состав элементов, чтобы на основании известного характера данного элемента можно было заключить о неизвестном еще составе и свойствах его соединений". С тех пор минуло больше ста лет. На вооружении современных химиков для успешного решения этой задачи - ЭВМ с новейшими пакетами программ, рассчитывающих разнообразные свойства химических элементов и веществ на основе квантовой химии, работающих с огромными массивами данных. И как во времена Менделеева, результаты подобных теоретических исследований приводят к развитию синтеза сложных химических соединений, в том числе, органического синтеза. Задача, поставленная ученым в прошлом веке, по-прежнему остается актуальной и в наши дни.

                       2. Основная проблема химии как науки

Д. И. Менделеев называл химию "наукой о химических элементах и их соединениях". В одних учебниках химию определяют как "науку о веществах и их превращениях", в других - как "науку, изучающую процессы качественного превращения веществ" и т.д. Все эти определения по своему хороши, но они не учитывают тот факт, что химия является не просто суммой знаний о веществах, а упорядоченной, постоянно развивающейся системой знаний, имеющей определенное социальное назначение и свое место в ряду других наук.

Химия как наука с момента своего зарождения ставила перед собой весьма практические цели и с тех пор она всегда была нужна человечеству для того, чтобы получать из природных веществ по возможности все необходимые металлы и керамику, известь и цемент, стекло и бетон, красители и лекарства, взрывчатые вещества и горючесмазочные материалы, каучук и пластмассы, химические волокна и материалы для электроники с заданными свойствами. Поэтому все химические знания, которые были приобретены в течение многих веков подчинены единственной главной задаче химии - задаче получения веществ с необходимыми свойствами. Но это задача вовсе и не научная, а скорее производственная. Да, действительно, химия как никакая другая естественная наука, тесно связана с производством новых. веществ. Вспомним о самых первых попытках средневековых химиков (вернее алхимиков) добыть драгоценные металлы из доступных природных соединений. Эти попытки были безуспешными, но зато сколько новых простых и сложных химических веществ было попутно открыто! Практическая задача - получение золота и платины стимулировала поиск новых веществ, их синтез и, трансформировавшись, расширяла горизонты представлений о многообразии веществ, существующих в мире. Исследование же химических и физических свойств искусственно синтезируемых веществ ставили перед учеными уже вполне научную задачу - от каких факторов зависят свойства получаемых веществ и возможно ли заранее предугадать свойства этих соединений.

                  Итак, основная двуединая проблема химии - это:

1. Получение веществ с заданными свойствами – производственная задача.

2. Выявление способов управления свойствами вещества – задача научная.

Существует только четыре способа решения этой проблемы, которые связаны прежде всего с наличием всего четырех основных природных факторов, от которых зависят свойства получаемых веществ.

      Основные природные факторы, влияющие на свойства получае­мых веществ:

1. Состав вещества (элементарный, молекулярный).

2. Структура молекул.

3. Термодинамические и кинетические условия химической реакции, в процессе которой это вещество получается.

4. Уровень организации вещества.

Уровни развития химических знаний