Конспект урока: Знаки химических элементов

Химический элемент

В химии есть очень важное понятие  «химический элемент» (слово «элемент» по-гречески означает «составная часть»). 

Так, например, все атомы кислорода независимо от того, входят ли они в состав молекулы кислорода или в состав молекулы воды, — это химический элемент кислород. Все атомы водорода, железа, серы — это, соответственно, химические элементы водород, железо, сера и т. д.

Древнегреческие мудрецы первыми сказали слово «элемент», и произошло это за пять веков до нашей эры. «Элементами» у древних греков считались земля, вода, воздух и огонь.

Рис. 1. «Элементы» древних греков: а — огонь; б — вода; в — воздух; г — земля

В средние века учёные знали уже десять химических элементов: семь металлов (золото, серебро, медь, железо, олово, свинец и ртуть) и три неметалла (серу, углерод, и сурьму).

Рис. 2. Металлы и символы планет

В ХVII веке алхимики использовали различные символы (знаки) для обозначения различных веществ.

В XVIII веке первую систему химических знаков изобрёл учитель математики и физики в школе и колледже Джон Дальтон.

Рис. 3. Алхимические  обозначения

Рис. 4. Символы элементов и соединений по Д. Дальтону

Над задачей составления единой химической символики трудились многие учёные всего мира. Усложняло задачу ещё и то, что люди с течением времени открывали новые химические элементы. В конце XVIII века было открыто 25 элементов, к середине XIX — ещё 31, к 1870 году — были известны 63 элемента.

Знаки химических элементов

Рис. 5. Йенс Яков Берцелиус

Сейчас в таблице Д. И. Менделеева более 100 элементов.

 

Разными учёными были предложены многие символики, но мировое признание получила химическая символика Й. Я. Берцелиуса.

 

Йенс Яков Берцелиус (шведский химик). В 1814 г. ввёл современное обозначение химических элементов.

Каждый химический элемент имеет своё название. Для упрощённого обозначения химических элементов используют химическую символику. Химический элемент обозначают начальной или начальной и одной из последующих букв латинского названия данного элемента. Так, водород (лат. hydrogenium — гидрогениум) обозначают буквой Н, ртуть (лат. hydrargyrum — гидраргирум) — буквами Hg и т. д.

Д. И. Менделеев разработал научную классификацию химических элементов — Периодическую систему в форме таблицы.

Рис. 6. Варианты написания Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева

Существует более 400 вариантов Периодической системы химических элементов. Дмитрий Иванович хорошо знал свойства каждого химического элемента и расположил их так, что выделил группы элементов сходных по химическим свойствам и даже оставил места в таблице ещё не изученным химическим элементам. Дмитрий Иванович предугадал свойства некоторых ещё не открытых элементов и указал пути открытия этих элементов. В любой периодической таблице изображены одни и те же химические элементы, в одинаковой последовательности. Гениальность этого творения заключается в том, что оно таит в себе очень много информации о химических элементах, о закономерностях их расположения, о строении атомов химических элементов, поэтому при изображении периодической системы разными цветами выделяются смысловые категории элементов.

Рассмотрим некоторые источники происхождения названия химических элементов

1. Элементы, получившие названия в честь мифических героев.
   
   Кадмий (Cd) — открыт в 1818 г., греческим словом «кадмейа» с древних времён называли карбонатные цинковые руды. Название восходит к мифическому Кадму (Кадмосу) — герою греческой мифологии, брату Европы, царю Кадмейской земли, основателю Фив, победителю дракона, из зубов которого выросли воины. 
   
   Торий (Th) — в 1828 году Й. Я. Берцелиус обнаружил в редком минерале, присланном ему из Норвегии, соединение нового элемента, который он назвал торием — в честь древнескандинавского бога Тора. 
   
   Прометий (Pm) — в 1947 его открыли году американские исследователи 
   Дж. Маринский, Л. Гленденин и Ч. Кориэлл, разделив хроматографически продукты деления урана в ядерном реакторе. Жена Кориэлла предложила назвать открытый элемент прометием по имени Прометея, похитившего у богов огонь и передавшего его людям. Этим подчеркивалась грозная сила, заключенная в ядерном «огне».
   
    
2. Элементы, названные в честь государств и географических объектов.
   
   Рутений (Ru) — этот металл платиновой группы открыт К. К. Клаусом в Казани в 1844 г. при анализе так называемых заводских платиновых осадков. Клаус выделил новый металл в виде сульфида и предложил назвать его рутением в честь России.
   
   Германий (Ge)  — в честь Германии.
   
   Галлий (Ga), Франций (Fr) — в честь Франции.
   
   Скандий (Sc)  — в честь Скандинавского полуострова.
   
   Европий (Eu) — в честь Европы.
   
   Америций (Am)  — в честь Америки.
   
   Полоний (Po)  — в честь Польши.
   
    
3. Элементы, названные в честь городов.
   
   Гафний (Hf)  — в честь Копенгагена.
   
   Лютеций (Lu)  — в честь Парижа (Лютеция).
   
   Берклий (Bk)  — в честь города в США.
   
   Дубний (Db)  — в честь города Дубна в России.
   
   Иттрий (Y), Тербий (Tb), Эрбий (Er), Иттербий (Yb)  — в честь города Иттерби в Швеции, где был обнаружен минерал, содержащий эти элементы.
   
   Гольмий (Ho)  — в честь Стокгольма (его старинное латинское название Holmia).
   
    
4. Элементы, названные в честь исследователей.
   
   Гадолиний (Gd) — в 1794 году финский химик и минералог Юхан Гадолин открыл в минерале, найденном вблизи Иттербю, оксид неизвестного металла.
   
   Фермий (Fm) и Эйнштейний (Es) — в 1953 году в продуктах термоядерного взрыва, который американцы произвели в 1952 году, были обнаружены изотопы двух новых элементов, которые назвали фермием и эйнштейнием — в честь физиков Энрико Ферми и Альберта Эйнштейна.
   
   Кюрий (Cm) — элемент был получен в 1944 году группой американских физиков во главе с Гленном Сиборгом путём бомбардировки плутония ядрами гелия. Его назвали в честь Пьера и Марии Кюри.
   
   Менделевий (Md) — впервые о его получении заявила в 1955 году группа Сиборга, но лишь в 1958 году в Беркли были получены надёжные данные. Назван в честь Д. И. Менделеева.
   
    
5. Есть названия элементов, обязанные собой цвету простых веществ и соединений.
   
   Сера (S)  (от индийского «сира» — светло-жёлтый цвет).
   
   Хлор (Cl)  (от греческого «хлорос» — зелёный).
   
   Йод (I)  (от греческого «иодес» — фиолетовый).
   
   Хром (Cr)  (образовано от греческого «хрома» — окрашенный) — из-за разнообразной окраски соединений этого элемента.
   
    
6. Названия  бром (Br)  и  осмий (Os)  происходят от греческих слов «бромос» и «осме», означающих «зловоние», «запах»; понятно, что именно было самым сильным впечатлением химиков, открывших эти элементы.

Некоторые группы химических элементов имеют названия

Щелочные металлы  — металлы первой группы: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Так как эти элементы образуют в воде едкие растворимые в воде соединения — щёлочи .

Галогены  — элементы седьмой группы: F, Cl, Br, I, At, так как они образуют соли (от греч. galos — соль, genes — рождающий).

Инертные (благородные) газы  — элементы восьмой группы: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, так как они образуют соединения с другими химическими элементами с большим трудом, существуют в виде одноатомных молекул.

Таблица 1. Символы химических элементов, их название и произношение

Относительная атомная масса химических элементов

В Периодической системе химических элементов для каждого элемента указывается его:

• символ,
• название,
• порядковый номер,
• значение относительной атомной массы.

Рис. 7. Масса атома углерода равна массе 12 атомов водорода

 

 

 

 

 

Атомы разных химических элементов отличаются друг от друга по массе. В настоящее время массы атомов химических элементов сравнивают с ¹/₁₂ массы атома углерода.

Относительная атомная масса обозначается A_r, где r — начальная буква английского слова relative — относительный:

A_r (С) — 12; 
A_r (O) — 16;
A_r (Fe) — 56.

Относительные атомные массы, приведенные в таблице Менделеева, для удобства проведения химических расчётов принято округлять. Исключение составляет хлор, его относительная атомная масса составляет  A_r (Cl) — 35,5.

Рис. 8. Относительные атомные массы некоторых химических элементов