В конце XIX - начале XX века физики доказали, что атом является сложной частицей

и состоит из более простых (элементарных

) частиц. Были обнаружены:

· катодные лучи(английский физик Дж. Дж.Томсон, 1897 г.),частицы которых получили название электроныe− (несут единичный отрицательный заряд);

· естественная радиоактивность

элементов (французские ученые - радиохимики А. Беккерель и М. Склодовская-Кюри, физик Пьер Кюри, 1896 г.) и существование б-частиц (ядер гелия

4He2+);

· наличие в центре атома положительно заряженного ядра

(английский физик и радиохимик Э. Резерфорд, 1911 г.);

· искусственное превращение одного элемента в другой

, например азота

в кислород

(Э. Резерфорд, 1919 г.). Из ядра атома одного элемента (азота - в опыте Резерфорда) при соударении с б-частицей образовывалось ядро атома другого элемента (кислорода) и новая частица, несущая единичный положительный заряд и названная протоном(p+, ядро 1H)

· наличие в ядре атома электронейтральных

частиц - нейтронов

n0 (английский физик Дж. Чедвик, 1932 г.).

В результате проведенных исследований было установлено, что в атоме каждого элемента (кроме 1H) присутствуют протоны

, нейтроны

и электроны

, причем протоны и нейтроны сосредоточены в ядре

атома, а электроны

- на его периферии (в электронной оболочке

).

Число протонов

в ядре равно числу электронов

в оболочке атома и отвечает порядковому номеру

этого элемента в Периодической системе.

Электронная оболочка

атома представляет собой сложную систему. Она делится на подоболочки с разной энергией (энергетические уровни

); уровни, в свою очередь, подразделяются на подуровни

, а подуровни включают атомные орбитали

, которые могут различаться формой и размерами (обозначаются буквами s, p, d, f и др.).

Итак, главной характеристикой атома является не атомная масса, а величина положительного заряда ядра. Это более общая и точная характеристика атома, а значит, и элемента. От величины положительного заряда ядра атома зависят все свойства элемента и его положение в периодической системе. Таким образом, порядковый номер химического элемента численно совпадает с зарядом ядра его атома. Периодическая система элементов является графическим изображением периодического закона и отражает строение атомов элементов.

Теория строения атома объясняет периодическое изменение свойств элементов. Возрастание положительного заряда атомных ядер от 1 до 110 приводит к периодическому повторению у атомов элементов строения внешнего энергетического уровня. А поскольку от числа электронов на внешнем уровне в основном зависят свойства элементов, то и они периодически повторяются. В этом физический смысл периодического закона.

Каждый период в периодической системе начинается элементами, атомы которых на внешнем уровне имеют один s-электрон (незавершенные внешние уровни) и потому проявляют сходные свойства — легко отдают валентные электроны, что обуславливает их металлический характер. Это щелочные металлы — Li, Na, К, Rb, Cs.