Элементарные частицы – термин, употребляемый не в своем точном значении, а для названия мельчайших частей, которых на сегодня более 350. Их можно расклассифицировать по уровням и подуровням со своими ветвями структурной организации, однако, оставим это специалистам профессионалам, приведу лишь некоторые из вариантов классификации. И так, элементарные частицы принято классифицировать по способности к взаимодействиям и по массе. В свою очередь взаимодействия элементарных частиц различаются по интенсивности: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Сильные взаимодействия называются еще ядерными и отвечают за связь протонов и нейтронов в ядре атома, обеспечивая устойчивость и прочность. Электромагнитное взаимодействие осуществляется через электрическое поле, и оно действует только между заряженными частицами, обеспечивая связь электрона с ядром и атомов в молекуле.

Из всего множества элементарных частиц выделяют 16: 6 кварков – верхний, нижний, очарованный, странный, верхний и нижний тяжелые; 6 лептонов – 3 нейтрино, электрон, мюон и тау; и 4 квантопереносчика, переносчика взаимодействия: y – электромагнитного, g – сильного взаимодействия, z и w бозоны – переносчики слабого взаимодействия. Названия частиц конечно же условные. Кварки – это частицы, которые участвуют в сильных взаимодействиях, являются элементами протонов и нейтронов. Лептоны – это частицы, которые участвуют в слабых взаимодействиях. Графическое изображение описанной классификации приведено на рис. 4, где отражены данные, частично полученные опытным путем и больших затрат, а также с помощью фантазии, достраивающей теорию до логического завершения (чего здесь больше – не берусь судить).

Рис. 4

Другой вариант классификации элементарных частиц приведен на рис. 5, без комментарий.

рис. 5 Краткий обзор различных семейств элементарных и составных частиц, и теории, описывающие их взаимодействия. Фермионы – слева, бозоны – справа.

Следующим за атомным, более высшим уровнем структурной организации материи, является молекулярный уровень, молекула – уменьшительное слово от массы, т. е. молекула, наименьшая частица вещества, обладающая всеми его свойствами. Элементом молекулы является два или большее число атомов, связанных между собой, обобщенными валентными электронами, в результате чего получается качественно новое вещество – молекула, как целостность. Таким образом, химическая связь – это совокупность сил, которые удерживают атомы в пределах молекулы, образуя восьми электронную оболочку (кроме водорода, ограниченного двумя электронами в молекуле). Данная связь является наиболее предпочтительной, т. к. является аналогичной благородным газам. Отдельные атомы до соединения в молекулу, взаимодействуют между собой с помощью сил отталкивания: два положительно заряженные ядра и отрицательно заряженные электроны отталкиваются, в то же время ядро одного атома и электроны другого притягиваются. Движущей силой, соединяющей атомы в молекулу, является минимум энергии: 2 отдельных атома имеют большую энергию, нежели энергия молекулы, полученной из этих атомов, что можно видеть на рис. 6. Минимум энергии, указанный на графике, есть момент образования молекулы.

Рис. 6

Число и тип атомов, соединенных в молекулу, определяется химической формулой, показывающей количественный и качественный состав. Химическое соединение определяется валентностью и окислением химических элементов. Валентность это способность одних химических элементов присоединять к себе других и соответствует номеру группы в таблице Д. И. Менделеева. Например, металлы: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr – всегда одновалентны, т. к. принадлежат к главной подгруппе первой группы. Металлы: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra – всегда двухвалентны, т. к. принадлежат к главной подгруппе второй группы и т. д. У неметаллов две валентности – высшая и низшая. Например, Cl – главный элемент подгруппы 7-й группы – высшая валентность =7, низшая =8–7=1. Между ними имеются соответствующие валентности. Кроме упомянутых выше правил, существует еще правило построения формулы для элементов, проявляющих переменную валентность: высшую валентность проявляет тот элемент, который находится левее и ниже, а элемент, расположенный правее и выше, проявляет низшую валентность.