В ходе любой химической реакции происходит перестройка электронных оболочек реагирующих частиц: одни химические связи разрываются, другие - образуются. Изучение излагаемых в главе 1 вопросов позволяет перейти в дальнейшем к рассмотрению классификации химических реакций и их механизмов, что позволит разобраться в многообразии биохимических процессов.
1.1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ АТОМА
В соответствии с классическими представлениями атом состоит из положительно заряженного ядра, находящегося в центре, и электронов - отрицательно заряженных частиц, располагающихся по периферии. Для протонов и нейтронов, составляющих ядро, и электронов характерен корпускулярно-волновой дуализм, выражающийся в том, что микрочастицы материи обладают свойствами как частиц, так и волн. Электрон во много раз легче протона и нейтрона: по углеродной шкале масса покоя протона составляет 1,00726, нейтрона - 1,008665, электрона - 0,000549.
В рамках квантово-механических представлений для описания энергетического состояния электрона в атоме пользуются термином «орбиталь» и системой четырех квантовых чисел.
Орбиталь - область пространства внутри атома, в которой сосредоточена большая часть заряда электрона. Таким образом, орбиталь рассматривается как совокупность вероятных (примерно 95 % от возможных) положений электрона.
Первое (главное) квантовое число (n) характеризует удаленность электрона от ядра, т. е. размер орбитали. Чем дальше находится электрон от ядра, тем большим запасом энергии он обладает. Главное квантовое число, которое может принимать значения целых положительных чисел, характеризует энергетический уровень орбитали. Максимально
возможное значение n для электронов невозбужденного атома данного элемента соответствует номеру периода, в котором находится этот элемент (для водорода п = 1, для серы п = 3, для свинца n = 6). Чем больше значение n, тем большее число электронов может находиться на данном энергетическом уровне. Емкость энергетического уровня вычисляется по формуле 2n2. Таким образом, на первом энергетическом уровне могут находиться максимально 2 ? 12 = 2 электрона, на втором - 2 ? 22 = 8 электронов, на третьем - 2 ? 32 = 18 электронов, на четвертом - 2 ? 42 = 32 электрона.