Химический элемент sn как он называется. Химические элементы

Квантовая электродинамика Физики решили объяснять поля в терминах частиц потому, что понятие частицы было приемлемым в физике. Физики объясняют поля с помощью квантовой электродинамики (КЭД) – одной из самых полезных и общепринятых физических теорий. Квантовая

Квантовая химия

Химических элементов. 94 из них встречаются в природе (некоторые лишь в микроколичествах), а остальные 24 искусственно синтезированы.

История становления понятия

Близкое к современному пониманию понятие химического элемента отражала новая система химической философии, изложенная Робертом Бойлем в книге «Химик-скептик» (1661). Бойль указал, что ни четыре стихии Аристотеля, ни три принципа алхимиков не могут быть признаны в качестве элементов. Элементы, согласно Бойлю - практически неразложимые тела (вещества), состоящие из сходных однородных (состоящих из первоматерии) корпускул , из которых составлены все сложные тела и на которые они могут быть разложены. Корпускулы могут различаться формой, размером, массой. Корпускулы, из которых образованы тела, остаются неизменными при превращениях последних .

Однако Менделеев был вынужден сделать несколько перестановок в последовательности элементов, распределённой по возрастающему атомному весу, чтобы соблюсти периодичность химических свойств, а также ввести незаполненные клетки, соответствующие неоткрытым элементам. Позднее (в первые десятилетия XX века) стало ясно, что периодичность химических свойств зависит от атомного номера (заряда атомного ядра), а не от атомной массы элемента. Последняя определяется количеством стабильных изотопов элемента и их природной распространённостью. Тем не менее, устойчивые изотопы элемента имеют атомные массы, группирующиеся около некоторого значения, поскольку изотопы с избытком или недостатком нейтронов в ядре нестабильны, причём с ростом числа протонов (то есть атомного номера) число нейтронов, формирующих в совокупности стабильное ядро, также растёт. Поэтому периодический закон может быть сформулирован и как зависимость химических свойств от атомной массы, хотя эта зависимость нарушается в нескольких случаях.

Современное понимание химического элемента как совокупности атомов, характеризующихся одинаковым положительным зарядом ядра , равным номеру элемента в Периодической таблице, появилось благодаря фундаментальным работам Генри Мозли (1915) и Джеймса Чедвика (1920) .

Известные химические элементы

Синтез новых (не обнаруженных в природе) элементов, имеющих атомный номер выше, чем у урана (трансурановых элементов), осуществлялся вначале с помощью многократного захвата нейтронов ядрами урана в условиях интенсивного нейтронного потока в ядерных реакторах и ещё более интенсивного - в условиях ядерного (термоядерного) взрыва. Последующая цепочка бета-распадов нейтроноизбыточных ядер приводит к росту атомного номера и появлению дочерних ядер с атомным номером Z > 92 . Таким образом были открыты нептуний (Z = 93 ), плутоний (94), америций (95), берклий (97), эйнштейний (99) и фермий (100). Кюрий (96) и калифорний (98) также могут быть синтезированы (и практически получаются) этим путём, однако открыты они были первоначально с помощью облучения плутония и кюрия альфа-частицами на ускорителе. Более тяжёлые элементы, начиная с менделевия (101), получаются только на ускорителях, при облучении актиноидных мишеней лёгкими ионами.

Право предложить название новому химическому элементу предоставляется первооткрывателям. Однако это название должно удовлетворять определённым правилам. Сообщение о новом открытии проверяется в течение нескольких лет независимыми лабораториями, и, в случае подтверждения, Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК; англ. International Union for Pure and Applied Chemistry, IUPAC ) официально утверждает название нового элемента.

Все известные на декабрь 2016 года 118 элементов имеют утверждённые ИЮПАК постоянные названия. От момента заявки на открытие до утверждения названия ИЮПАК элемент фигурирует под временным систематическим названием , производным от латинских числительных, образующих цифры в атомном номере элемента, и обозначается трёхбуквенным временным символом, образованным от первых букв этих числительных. Например, 118-й элемент, оганесон, до официального утверждения постоянного названия носил временное название унуноктий и символ Uuo.

Неоткрытые или неутверждённые элементы часто называются с помощью системы, использованной ещё Менделеевым, - по названию вышестоящего гомолога в периодической таблице, с добавлением префиксов «эка-» или (редко) «дви-», означающих санскритские числительные «один» и «два» (в зависимости от того, на 1 или 2 периода выше находится гомолог). Например, до открытия германий (стоящий в периодической таблице под кремнием и предсказанный Менделеевым) назывался эка-кремнием, оганесон (унуноктий, 118) называется также эка-радоном , а флеровий (унунквадий, 114) - эка-свинцом .

Классификация

Символы химических элементов

Символы химических элементов используются как сокращения для названия элементов. В качестве символа обычно берут начальную букву названия элемента и в случае необходимости добавляют следующую или одну из следующих. Обычно это начальные буквы латинских названий элементов: Cu - медь (cuprum ), Ag - серебро (argentum ), Fe - железо (ferrum ), Au - золото (aurum ), Hg - (hydrargirum ). Такая система химических символов была предложена в 1814 году шведским химиком Я. Берцелиусом . Временные символы элементов, использующиеся до официального утверждения их постоянных названий и символов, состоят из трёх букв, означающих латинские названия трёх цифр в десятичной записи их атомного номера (например, унуноктий - 118-й элемент - имел временное обозначение Uuo). Используется также система обозначений по вышестоящим гомологам, описанная выше (Eka-Rn, Eka-Pb и т. п.).

Цифрами меньшего размера возле символа элемента обозначаются: слева вверху - атомная масса, слева внизу - порядковый номер, справа вверху - заряд иона, справа внизу - число атомов в молекуле :

Распространённость химических элементов в природе

Из химических элементов наиболее распространены в земной коре кислород и кремний . Эти элементы вместе с элементами алюминий , железо , кальций , натрий , калий , магний , водород и титан составляют более 99 % массы земной оболочки, так что на остальные элементы приходится менее 1 %. В морской воде, помимо кислорода и водорода - составных частей самой воды, высокое содержание имеют такие элементы, как хлор , натрий , магний , сера , калий , бром и углерод . Массовое содержание элемента в земной коре называется кларковым числом или кларком элемента.

Все элементы, следующие после плутония Pu (порядковый номер 94) в периодической системе Д. И. Менделеева , в земной коре полностью отсутствуют , хотя некоторые из них могут образовываться в космосе во время взрывов сверхновых [ ] . Периоды полураспада всех известных изотопов этих элементов малы по сравнению с временем существования Земли . Многолетние поиски гипотетических природных сверхтяжёлых элементов пока не дали результатов.

Большинство химических элементов, кроме нескольких самых лёгких, возникли во Вселенной главным образом в ходе звёздного нуклеосинтеза (элементы до железа - в результате термоядерного синтеза, более тяжёлые элементы - при последовательном захвате нейтронов ядрами атомов и последующем бета-распаде , а также в ряде других ядерных реакций). Легчайшие элементы (водород и гелий - почти полностью, литий , бериллий и бор - частично) образовались в первые три минуты после Большого взрыва (первичный нуклеосинтез).

Одним из главных источников особо тяжёлых элементов во Вселенной должны быть, согласно расчётам, слияния нейтронных звёзд , с выбросом значительных количеств этих элементов, которые впоследствии участвуют в образовании новых звёзд и их планет.

Химические элементы как составная часть химических веществ

Химические элементы образуют около 500 простых веществ . Способность одного элемента существовать в виде различных простых веществ, отличающихся по свойствам, называется аллотропией . В большинстве случаев названия простых веществ совпадают с названием соответствующих элементов (например, цинк, алюминий, хлор), однако в случае существования нескольких аллотропных модификаций названия простого вещества и элемента могут отличаться, например кислород (дикислород, O 2) и

В химических реакциях происходят превращения одних веществ в другие. Чтобы понять, как это происходит, нужно вспомнить из курса природоведения и физики, что вещества состоят из атомов.

Существует ограниченное число видов атомов. Атомы могут различным образом соединяться друг с другом. Как при складывании букв алфавита образуются сотни тысяч разных слов, так из одних и тех же атомов образуются молекулы или кристаллы разных веществ.

Атомы могут образовать молекулы – мельчайшие частицы вещества, которые сохраняют его свойства.

Известно, например, несколько веществ, образованных всего из двух видов атомов – атомов кислорода и атомов водорода, но разными видами молекул. К числу таких веществ относятся вода, водород и кислород.

Молекула воды состоит из трех частиц, связанных друг с другом. Это и есть атомы. К атому кислорода (атомы кислорода обозначаются в химии буквой О) присоединены два атома водорода (они обозначаются буквой Н).

Молекула кислорода состоит из двух атомов кислорода; молекула водорода – из двух атомов водорода. Молекулы могут образовываться в ходе химических превращений, а могут и распадаться.

Так, каждая молекула воды распадается на два атома водорода и один атом кислорода. Две молекулы воды образуют вдвое больше атомов водорода и кислорода. Одинаковые атомы связываются попарно в молекулы новых веществ – водород и кислород. Молекулы, таким образом, разрушаются, а атомы сохраняются.

Отсюда и произошло слово «атом», что значит в переводе с древнегреческого «неделимый».

Атомы – это мельчайшие химически неделимые частицы вещества

В химических превращениях образуются другие вещества из тех же атомов, из которых состояли исходные вещества.

Как микробы стали доступны наблюдению с изобретением микроскопа, так атомы и молекулы – с изобретением приборов, дающих еще большее увеличение и даже позволяющих атомы и молекулы фотографировать. На таких фотографиях атомы выглядят в виде расплывчатых пятен, а молекулы – в виде сочетания таких пятен.

Однако существуют и такие явления, при которых атомы делятся, атомы одного вида превращаются в атомы других видов. При этом получены искусственно и такие атомы, которые в природе не найдены.

Но эти явления изучаются не химией, а другой наукой – ядерной физикой.

Как уже говорилось, существуют и другие вещества, в состав которых входят атомы водорода и кислорода. Но, независимо от того, входят эти атомы в состав молекул воды, или в состав других веществ – это атомы одного и того же химического элемента.

Химический элемент – определенный вид атомов

Сколько всего существует видов атомов? На сегодняшний день человеку достоверно известно о существовании 118 видов атомов, то есть 118 химических элементов. Из них в природе встречаются 90 видов атомов, остальные получены искусственно в лабораториях.

Символы химических элементов

В химии для обозначения химических элементов используют химическую символику. Это язык химии . Для понимания речи на любом языке необходимо знать буквы, в химии точно так же. Чтобы понимать и описывать свойства веществ, и изменения, происходящие с ними, прежде всего, необходимо знать символы химических элементов.

В эпоху алхимии химических элементов было известно намного меньше, чем сейчас. Алхимики отождествляли их с планетами, различными животными, античными божествами.

В настоящее время во всем мире пользуются системой обозначений, введенной шведским химиком Йёнсом Якобом Берцелиусом. В его системе химические элементы обозначают начальной или одной из последующих букв латинского названия данного элемента. Например, элемент серебро обозначается символом – Ag (лат. Argentum). Ниже приведены символы, произношения символов, и названия наиболее распространенных химических элементов. Их нужно заучить на память!

Периодическая Система химических элементов Д.И. Менделеева

Русский химик Дмитрий Иванович Менделеев первым упорядочил разнообразие химических элементов, и на основании открытого им Периодического Закона составил Периодическую Систему химических элементов.

Как устроена Периодическая Система химических элементов?

На рисунке 58 изображен короткопериодный вариант Периодической Системы.

Периодическая Система состоит из вертикальных столбцов и горизонтальных строк. Горизонтальные строки называются периодами. На сегодняшний день все известные элементы размещаются в семи периодах. Периоды обозначают арабскими цифрами от 1 до 7.

Периоды 1–3 состоят из одного ряда элементов – их называют малыми. Периоды 4–7 состоят из двух рядов элементов, их называют большими.

Вертикальные столбцы Периодической Системы называют группами элементов. Всего групп восемь, и для их обозначения используют римские цифры от I до VIII. Выделяют главные и побочные подгруппы.

Периодическая Система – универсальный справочник химика, с ее помощью можно получить информацию о химических элементах.

Существует еще один вид Периодической Системы – длиннопериодный.

В длиннопериодной форме Периодической Системы элементы сгруппированы иначе, и распределены на 18 групп. В данном варианте

Периодической Системы элементы сгруппированы по «семействам», то есть в каждой группе элементов расположены элементы со сходными, похожими свойствами. В данном варианте Периодической Системы , номера групп, как и периодов, обозначают арабскими цифрами.

Периодическая Система химических элементов Д.И. Менделеева

Характеристики элемента в Периодической Системе

Распространенность химических элементов в природе

Атомы элементов, встречающихся в природе, распределенные в ней очень неравномерно. В космосе самым распространенным элементом является водород – первый элемент Периодической Системы. На его долю приходится около 93% всех атомов Вселенной. Около 6,9% составляют атомы гелия – второго элемента Периодической Системы. Остальные 0,1% приходится на все остальные элементы.

Распространенность химических элементов в земной коре значительно отличается от их распространенности во Вселенной. В земной коре больше всего атомов кислорода и кремния. Вместе с алюминием и железом они формируют основные соединения земной коры. А железо и никель – основные элементы, из которых состоит ядро нашей планеты.

Живые организмы также состоят из атомов различных химических элементов. В организме человека больше всего содержится атомов углерода, водорода, кислорода и азота.

Делаем выводы из статьи про Химические элементы.

• Химический элемент – определенный вид атомов
• На сегодняшний день человеку достоверно известно о существовании 118 видов атомов, то есть 118 химических элементов. Из них в природе встречаются 90 видов атомов, остальные – получены искусственно в лабораториях
• Существует два варианта Периодической Системы химических элементов Д.И. Менделеева – короткопериодный и длиннопериодный
• Современная химическая символика образована от латинских названий химических элементов
• Периоды – горизонтальные строки Периодической Системы. Периоды разделяют на малые и большие
• Группы – вертикальные строки периодической таблицы. Группы разделяют на главные и побочные

СТАТЬЯ ТРЕТЬЯ.
Алхимические элементы. Элементы, названия которых связаны c их свойствами или способом открытия.

Считается, что в XIII-XVII веках алхимики открыли пять новых элементов (правда их элементарность доказана была значительно позднее). Речь идёт о фосфоре, мышьяке, сурьме, висмуте и цинке. Удивительное совпадение - четыре из пяти элементов находятся в одной группе. Если же учесть, что открытие цинка было, по сути, переоткрытием (металлический цинк выплавляли ещё в Древней Индии и в Риме), то получается, что алхимики открывали исключительно элементы пятой группы.

Цинк
Название металла ввёл в русский язык М.В. Ломоносов - от немецкого Zink . Вероятно оно происходит от древнегерманского tinka - белый, действительно, самый распространённый препарат цинка - оксид ZnO („философская шерсть“ алхимиков) имеет белый цвет.

Фосфор
Когда в 1669 году гамбургский алхимик Хеннинг Бранд открыл белую модификацию фосфора, он был поражён его свечением в темноте (на самом деле светится не фосфор а его пары при их окислении кислородом воздуха). Новое вещество получило название, которое в переводе с греческого означает „несущий свет“. Так что „светофор“ - лингвистически то же самое, что и „Люцифер“. Кстати, греки называли Фосфоросом утреннюю Венеру, которая предвещала восход солнца.

Мышьяк
Русское название, наиболее вероятно, связано с ядом которым травили мышей, помимо прочего, по цвету серый мышьяк напоминает мышь. Латинское arsenicum восходит к греческому „арсеникос“ - мужской, вероятно, по сильному действию соединений этого элемента. А для чего их использовали, благодаря художественной литературе знают все.

Сурьма
В химии у этого элемента три названия. Русское слово „сурьма“ происходит от турецкого „сюрме“ - натирание или чернение бровей в древности краской для этого служил тонко размолотый чёрный сульфид сурьмы Sb2S3 („Ты постом говей, не сурьми бровей“. - М. Цветаева). Латинское название элемента (stibium ) происходит от греческого „стиби“ - косметического средства для подведения глаз и лечения глазных болезней. Соли сурьмяной кислоты называют антимонитами, название, возможно, связано с греческим „антемон“ - цветок сростки игольчатых кристаллов сурьмяного блеска Sb2S2 похожи на цветы.

Висмут
Вероятно это искажённое немецкое „weisse Masse “ - белая масса с древности были известны белые с красноватым оттенком самородки висмута. Кстати в западноевропейских языках (кроме немецкого) название элемента начинается на „b“ (bismuth ). Замена латинского „b“ русским „в“ - распространённое явление Abel - Авель, Basil - Василий, basilisk - василиск, Barbara - Варвара, barbarism - варварство, Benjamin - Вениамин, Bartholomew - Варфоломей, Babylon - Вавилон, Byzantium - Византия, Lebanon - Ливан, Libya - Ливия, Baal - Ваал, alphabet - алфавит… Возможно переводчики полагали, что греческая „бета“ - это русская „в“.

Элементы, названные по их свойствам или свойствам их соединений.

Фтор
В течение длительного времени были известны только производные этого элемента, в том числе исключительно едкая фтороводородная (плавиковая) кислота, растворяющая даже стекло и оставляющая на коже очень тяжёлые труднозаживающие ожоги. Природу этой кислоты установил в 1810 году французский физик и химик А.М. Ампер; он и предложил для соответствующего элемента (который был выделен намного позднее, в 1886 году) название: от греч. „фторос“ - разрушение, гибель.

Хлор
По-гречески „хлорос“ - жёлто-зелёный Именно такой цвет имеет этот газ. Этот же корень - в слове „хлорофилл“ (от греч. „хлорос“ и „филлон“ - лист).

Бром
По-гречески „бромос“ - зловонный. Удушающий запах брома похож на запах хлора.

Осмий
По-гречески „осме“ - запах. Хотя сам металл не пахнет, довольно противным запахом, похожим на запах хлора и чеснока, обладает весьма летучий тетраоксид осмия OsO4.

Иод
По-гречески „иодес“ - фиолетовый. Такой цвет имеют пары этого элемента, а также его растворы в несольватирующих растворителях (алканы, четырёххлористый углерод и др.)

Хром
По-гречески „хрома“ - окраска, цвет. Многие соединения хрома ярко окрашены: оксиды - в зелёный, чёрный и красный цвета, гидратированные соли Cr(III) - в зелёный и фиолетовый, а хроматы и дихроматы - в жёлтый и оранжевый.

Иридий
Элемент назван, по сути, так же, как и хром; по-гречески „ирис“ („иридос“) - радуга, Ирида - богиня радуги, вестница богов. Действительно, кристаллический IrCl - медно-красный, IrCl2 - темно-зелёный, IrCl3 - оливково-зелёный, IrCl4 - коричневый, IrF6 - жёлтый, IrS, Ir2O3 и IrBr4 - синие, IrO2 - чёрный. Того же происхождения и слова „иризация“ - радужная окраска поверхности некоторых минералов, краёв облаков, а также „ирис“ (растение), „ирисовая диафрагма“ и даже „ирит“ - воспаление радужной оболочки глаза.

Родий
Элемент был открыт в 1803 году английским химиком У.Г. Волластоном. Он растворил самородную южноамериканскую платину в царской водке; после нейтрализации избытка кислоты едким натром и отделения платины и палладия у него остался розово-красный раствор, гексахлородата натрия Na3RhCl6, из которого и был выделен новый металл. Его название произведено от греческих слов „родон“ - роза и „родеос“ - розово-красный.

Празеодим и неодим
В 1841 году К. Мосандер разделил „лантановую землю“ на две новые „земли“ (то есть оксиды). Одна из них представляла собой оксид лантана, другая была очень на неё похожа и получила название „дидимия“ - от греч. „дидимос“ - близнец. В 1882 году К. Ауэр фон Вельсбах сумел разделить на компоненты и дидимию. Оказалось, что это смесь оксидов двух новых элементов. Один из них давал соли зелёного цвета, и этот элемент Ауэр назвал празеодимом, то есть „зелёным близнецом“ (от греч. „празидос“ - светло-зелёный). Второй элемент давал соли розово-красного цвета, его назвали неодимом, то есть „новым близнецом“.

Таллий
Английский физик и химик Уильям Крукс, специалист в области спектрального анализа, изучая отходы сернокислотного производства, записал 7 марта 1861 года в лабораторном журнале: „Зелёная линия в спектре, даваемая некоторыми порциями селеновых остатков, не обусловлена ни серой, селеном, теллуром; ни кальцием, барием, стронцием; ни калием, натрием, литием“. Действительно, это была линия нового элемента, название которого произведено от греческого thallos - зелёная ветвь. К выбору названия Крукс подошёл романтично: „Я выбрал это название, ибо зелёная линия соответствует спектру и перекликается со специфической яркостью свежего цвета растений в настоящее время“.

Индий
В 1863 году в немецком „Журнале практической химии“ появилось сообщение директора Металлургической лаборатории Фрейбергской горной академии Ф. Райха и его ассистента Т. Рихтера об открытии нового металла. Анализируя местные полиметаллические руды в поисках недавно открытого таллия, авторы „заметили неизвестную до сих пор индиговосинюю линию“. И далее они пишут: „Мы получили в спектроскопе столь яркую, резкую и устойчивую синюю линию, что без колебаний пришли к выводу о существовании неизвестного металла, который мы предлагаем назвать индием“. Концентраты солей нового элемента обнаруживались даже без спектроскопа - по интенсивному синему окрашиванию пламени горелки Этот цвет был очень похож на цвет красителя индиго, отсюда - название элемента.

Рубидий и цезий
Это первые химические элементы, открытые в начале 60-х годов XVIII века Г. Кирхгофом и Р. Бунзеном с помощью разработанного ими метода - спектрального анализа. Цезий назван по ярко-голубой линии в спектре (лат. caesius - голубой), рубидий - по линиям в красной части спектра (лат. rubidus - красный). Для получения нескольких граммов солей новых щелочных металлов исследователи переработали 44 тонны минеральной воды из Дюркхейма и свыше 180 кг минерала лепидолита - алюмосиликата состава K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(F,OH)2, в котором в виде примесей присутствуют оксиды рубидия и цезия.

Водород и кислород
Эти названия - дословный перевод на русский с латыни (hydrogenium , oxygenium ). Их придумал А.Л. Лавуазье, который ошибочно полагал, что кислород „рождает“ все кислоты. Логичнее было бы поступить наоборот: назвать кислород водородом (этот элемент тоже „рождает“ воду), а водород - кислородом, так как он входит в состав всех кислот.

Азот
Французское название элемента (azote) также предложил Лавуазье - от греческой отрицательной приставки „a“ и слова „зоэ“ - жизнь (тот же корень в слове „зоология“ и его производных - зоопарк, зоогеография, зооморфизм, зоопланктон, зоотехник и т. д.). Название не вполне удачное: азот, хотя и не пригоден для дыхания, для жизни совершенно необходим, поскольку входит в состав любого белка, любой нуклеиновой кислоты. Того же происхождения и немецкое название Stickstoff - удушливое вещество. Корень „азо“ присутствует в интернациональных названиях „азид“, „азосоединение“, „азин“ и других. А вот латинское nitrogenium и английское nitrogen происходят от древнееврейского „нетер“ (греч. „нитрон“, лат. nitrum ); так в древности называли природную щёлочь - соду, а позднее - селитру.

Радий и радон
Названия, общие для всех языков, происходят от латинских слов radius - луч и radiare - испускать лучи. Так супруги Кюри, открывшие радий, обозначили его способность излучать невидимые частицы. Того же происхождение слова „радио“, „радиация“ и их бесчисленные производные (в словарях можно найти более сотни таких слов, начиная от устаревшей радиолы и кончая современной радиоэкологией). При распаде радия выделяется радиоактивный газ, который назвали эманацией радия (от лат. emanatio - истечение), а затем радоном - по аналогии с названиями ряда других благородных газов (а может быть, просто по начальным и конечным буквам предложенного Э. Резерфордом английского названия radium emanation ).

Актиний и протактиний
Название этим радиоактивным элементам дано по аналогии с радием: по-гречески „актис“ - излучение, свет. Хотя протактиний был открыт в 1917 году, то есть на 18 лет позже актиния, в так называемом естественном радиоактивном ряду актиния (который начинается с урана-235) протактиний стоит раньше; отсюда и его название: от греческого „протос“ - первый, исходный, начальный.

Астат
Этот элемент был получен в 1940 году искусственно - облучением на циклотроне висмута альфа-частицами. Но лишь через семь лет авторы открытия - американские физики Д. Корсон, К. Макензи и Э. Сегре дали этому элементу название, произведенное от греческого слова „астатос“ - неустойчивый, шаткий (того же корня слово „статика“ и множество его производных). Самый долгоживущий изотоп элемента имеет период полураспада 7,2 часа - тогда казалось, что это очень мало.

Аргон
Благородный газ, выделенный в 1894 году из воздуха английскими учеными Дж.У. Рэлеем и У. Рамзаем, не вступал в реакции ни с одним веществом, за что и получил свое название - от греческой отрицательной приставки „а“ и слова „эргон“ - дело, деятельность. От этого корня - и внесистемная единица энергии эрг, и слова „энергия“, „энергичный“ и т. п. Название „аргон“ предложил химик Мазан, председательствовавший на собрании Британской ассоциации в Оксфорде, где Рэлей и Рамзай выступили с сообщением об открытии нового газа. В 1904 году химик Рамзай за открытие в атмосфере аргона и других благородных газов получил Нобелевскую премию по химии, а физик Джон Уильям Стретт (лорд Рэлей) в том же году и, по сути, за то же открытие получил Нобелевскую премию по физике. Вероятно, это единственный случай такого рода. Пока аргон подтверждает своё название - не получено ни одного его стабильного соединения, если не считать соединения включения с фенолом, гидрохиноном,ацетоном.

Платина
Когда испанцы в Америке в середине XVI века познакомились с новым для себя металлом, весьма похожим на серебро (по-испански plata ), они дали ему несколько пренебрежительное название platina , буквально „маленькое серебро“, „серебришко“. Объясняется это тугоплавкостью платины (около 1770°С), которая не поддавалась переплавке.

Молибден
По-гречески „молибдос“ - свинец, отсюда латинское molibdaena - так в средние века называли и свинцовый блеск PbS, и более редкий молибденовый блеск (MoS2), и другие похожие минералы, оставлявшие чёрный след на бумаге, в том числе графит и сам свинец (недаром по-немецки карандаш - Bleistift , то есть свинцовый стержень). В конце XVIII века из молибденового блеска (молибденита) выделили новый металл; по предложению Й.Я. Берцелиуса его назвали молибденом.

Вольфрам
Минерал с таким названием издавна был известен в Германии. Это смешанный вольфрамат железа-марганца x FeWO4· y MnWO4. Из-за тяжести его часто принимали за оловянную руду, из которой, однако, никакие металлы не выплавлялись. Подозрительное отношение горняков к этой ещё одной „дьявольской“ руде (вспомним о никеле и кобальте) отразилось и на её названии: Wolf по-немецки - волк. А что такое „рам“? Есть такая версия: в древнегерманском Ramm - баран; получается, что нечистая сила „пожирает“ металл, как волк барана. Но можно предположить и другое: в южнонемецком, швейцарском и австрийском диалектах немецкого языка и сейчас есть глагол rahm (читается „рам“), который означает „снимать сливки“, „брать себе лучшую часть“. Тогда вместо „волки - овцы“ получается другая версия: „волк“ забирает себе лучшую часть и горнякам ничего не остаётся. Слово „вольфрам“ есть в немецком и русском языках, тогда как в английском и французском от него остался только знак W в формулах да название минерала вольфрамита; в остальных случаях - только „тунгстен“. Так когда-то Берцелиус назвал тяжёлый минерал, из которого К.В. Шееле в 1781 году выделил оксид вольфрама. По-шведски tung sten - тяжёлый камень, отсюда и название металла. Кстати, потом этот минерал (CaWO4) в честь ученого назвали шеелитом.

Элементы, названия которых связаны со способом их открытия.

Литий
Когда в 1817 году ученик Берцелиуса шведский химик И.А. Арфведсон обнаружил в одном из минералов новую „огнепостоянную щёлочь до сих пор неизвестной природы“, его учитель предложил назвать её „литионом“ - от греческого „литос“ - камень, так как эта щёлочь, в отличие от уже известных натриевой и калиевой, впервые была обнаружена в „царстве“ камней. За элементом же закрепилось название „литий“. Этот же греческий корень - в словах „литосфера“, „литография“ (оттиск с каменной формы) и других.

Натрий
В XVIII веке название „натрон“ (см. „Азот“) закрепилось за „минеральной щёлочью“ - едким натром. Сейчас в химии „натронная известь“ - смесь гидроксидов натрия и кальция. Так что натрий и азот - два совершенно несхожих элемента - имеют, оказывается, общее (если исходить из латинских названий nitrogenium и natrium ) происхождение. Английское и французское названия элемента (sodium ) произошли, вероятно, от арабского „суввад“ - так арабы называли прибрежное морское растение, зола которого, в отличие от большинства других растений, содержит карбонат не калия, а натрия, то есть соду.

Калий
По-арабски „аль-кали“ - продукт, получаемый из золы растений, то есть карбонат калия. До сих пор эту золу сельские жители используют для подкормки растений калием; например, в золе подсолнечника калия больше 30%. Английское название элемента potassium , как и русское „поташ“, заимствовано из языков германской группы; по-немецки и голландски ash - зола, pot - горшок, то есть поташ - это „зола из горшка“. Раньше карбонат калия получали, выпаривая в чанах вытяжку из золы.

Кальций
Римляне словом calx (род. падеж calcis ) называли все мягкие камни. Со временем это название закрепилось только за известняком (недаром мел по-английски - chalk ). Это же слово использовали для извести - продукта обжига карбоната кальция. Алхимики кальцинацией называли сам процесс обжига. Отсюда кальцинированная сода - безводный карбонат натрия, получающийся при прокаливании кристаллического карбоната Na2CO3·10H2O. Впервые кальций получил из извести в 1808 году Г. Дэви, он же дал название новому элементу. Кальций - родственник калькулятору: у римлян calculus (уменьшительное от calx ) - мелкий камешек, галька. Такие камешки использовали для простых расчётов с помощью доски с прорезями - абака, предка русских счётов. Все эти слова оставили след в европейских языках. Так, по-английски calx - окалина, зола, а также известь; calcimine - известковый раствор для побелки; calcination - прокаливание, обжиг; calculus - камень в почках, мочевом пузыре, а также исчисление (дифференциальное и интегральное) в высшей математике; calculate - вычислять, рассчитывать. В современном итальянском языке, который ближе всех к латинскому, calcolo - это и вычисление, и камень.

Барий
В 1774 году шведские химики К.В. Шееле и Ю.Г. Ган выделили из минерала тяжелого шпата (BaSO4) новую „землю“, которую назвали баритом; по-гречески „барос“ - тяжесть, „барис“ - тяжёлый. Когда в 1808 году из этой „земли“ (BaO) был с помощью электролиза выделен новый металл, его назвали барием. Так что у бария тоже есть неожиданные и практически не связанные друг с другом „родственники“; среди них - барометр, барограф, барокамера, баритон - низкий („тяжёлый“) голос, барионы - тяжёлые элементарные частицы.

Бор
Арабы словом „бурак“ называли многие соли белого цвета, растворимые в воде. Одна из таких солей - бура, природный тетраборат натрия Na2B4O7·10H2O. Из буры в 1702 году была путем прокаливания получена борная кислота, а из неё в 1808 году Л. Гей-Люссак и Л. Тенар независимо друг от друга выделили новый элемент, бор.

Алюминий
Его открыл физик и химик X.К. Эрстед в 1825 году. Название происходит от латинского alumen (род. падеж aluminis ) - так называли квасцы (двойной сульфат калия-алюминия KAl(SO4)2·12H2O), их использовали как протраву при крашении тканей. Латинское название, вероятно, восходит к греческому „халмэ“ - рассол, соляной раствор. Любопытно, что в Англии алюминий - это aluminium , а в США - aluminum .

Лантан
В 1794 году финский химик Ю. Гадолин в минерале церите обнаружил новую „иттриевую землю“. Через девять лет в том же минерале Й. Берцелиус и В. Хизингер нашли ещё одну „землю“, которую назвали цериевой. Из этих „земель“ впоследствии выделили оксиды ряда редкоземельных элементов. Один из них, открытый в 1839 году, по предложению Берцелиуса, назвали лантаном - от греч. „лантанейн“ - скрываться: новый элемент десятки лет „прятался“ от химиков.

Кремний
Русское название элемента, данное ему Г.И. Гессом в 1831 году, произошло от старославянского слова „кремень“ - твёрдый камень. Таково же происхождение латинского silicium (и международного „силикат“): silex - камень, булыжник, а также утёс, скала. Понятно, что скалы из мягких камней не бывают.

Цирконий
Название происходит от персидского „царгун“ - окрашенный в золотистый цвет. Такую окраску имеет одна из разновидностей минерала циркона (ZrSiO4) - драгоценный камень гиацинт. Диоксид циркония („цирконовая земля“) выделил из цейлонского циркона в 1789 году немецкий химик М.Г. Клапрот.

Технеций
Название отражает искусственное получение этого элемента: ничтожные количества технеция были синтезированы в 1936 году при облучении молибдена в циклотроне ядрами дейтерия. По-гречески „технетос“ и означает „искусственный“.

„Химия и жизнь - XXI век“

Очень много различных вещей и предметов, живых и неживых тел природы нас окружает. И все они имеют свой состав, строение, свойства. В живых существах протекают сложнейшие биохимические реакции, сопровождающие процессы жизнедеятельности. Неживые тела выполняют различные функции в природе и жизни биомассы и имеют сложный молекулярный и атомарный состав.

Но все вместе объекты планеты имеют общую особенность: они состоят из множества мельчайших структурных частиц, называемых атомами химических элементов. Настолько мелких, что невооруженным взглядом их не рассмотреть. Что такое химические элементы? Какими характеристиками они обладают и откуда стало известно об их существовании? Попробуем разобраться.

Понятие о химических элементах

В общепринятом понимании химические элементы - это лишь графическое отображение атомов. Частиц, из которых складывается все существующее во Вселенной. То есть на вопрос "что такое химические элементы" можно дать такой ответ. Это сложные маленькие структуры, совокупности всех изотопов атомов, объединенные общим названием, имеющие свое графическое обозначение (символ).

На сегодняшний день известно о 118 элементах, которые открыты как в естественных условиях, так и синтетически, путем осуществления ядерных реакций и ядер других атомов. Каждый из них имеет набор характеристик, свое местоположение в общей системе, историю открытия и название, а также выполняет определенную роль в природе и жизни живых существ. Изучением этих особенностей занимается наука химия. Химические элементы - это основа для построения молекул, простых и сложных соединений, а следовательно, химических взаимодействий.

История открытия

Само понимание того, что такое химические элементы, пришло только в XVII веке благодаря работам Бойля. Именно он впервые заговорил об этом понятии и дал ему следующее определение. Это неделимые маленькие простые вещества, из которых складывается все вокруг, в том числе и все сложные.

До этой работы господствовали взгляды алхимиков, признававшим теорию четырех стихий - Эмпидокла и Аристотеля, а также открывших "горючие начала" (сера) и "металлические начала" (ртуть).

Практически весь XVIII век была распространена совершенно ошибочная теория флогистона. Однако уже в конце этого периода Антуан Лоран Лавуазье доказывает, что она несостоятельна. Он повторяет формулировку Бойля, но при этом дополняет ее первой попыткой систематизации всех известных на тот момент элементов, распределив их на четыре группы: металлы, радикалы, земли, неметаллы.

Следующий большой шаг в понимании того, что такое химические элементы, делает Дальтон. Ему принадлежит заслуга открытия атомной массы. На основе этого он распределяет часть известных химических элементов в порядке возрастания их атомной массы.

Стабильно интенсивное развитие науки и техники позволяет делать ряд открытий новых элементов в составе природных тел. Поэтому к 1869 году - времени великого творения Д. И. Менделеева - науке стало известно о существовании 63 элементов. Работа русского ученого стала первой полной и навсегда закрепившейся классификацией этих частиц.

Строение химических элементов на тот момент установлено не было. Считалось, что атом неделим, что это мельчайшая единица. С открытием явления радиоактивности было доказано, что он делится на структурные части. Практически каждый при этом существует в форме нескольких природных изотопов (аналогичных частиц, но с иным количеством структур нейтронов, от чего меняется атомная масса). Таким образом, к середине прошлого столетия удалось добиться порядка в определении понятия химического элемента.

Система химических элементов Менделеева

В основу ученый положил различие в атомной массе и сумел гениальным образом расположить все известные химические элементы в порядке ее возрастания. Однако вся глубина и гениальность его научного мышления и предвидения заключалась в том, что Менделеев оставил пустые места в своей системе, открытые ячейки для еще неизвестных элементов, которые, по мнению ученого, в будущем будут открыты.

И все получилось именно так, как он сказал. Химические элементы Менделеева с течением времени заполнили все пустые ячейки. Была открыта каждая предсказанная ученым структура. И теперь мы можем смело говорить о том, что система химических элементов представлена 118 единицами. Правда, три последних открытия пока еще официально не подтверждены.

Сама по себе система химических элементов отображается графически таблицей, в которой элементы располагаются согласно иерархичности их свойств, зарядам ядер и особенностям строения электронных оболочек их атомов. Так, имеются периоды (7 штук) - горизонтальные ряды, группы (8 штук) - вертикальные, подгруппы (главная и побочная в пределах каждой группы). Чаще всего отдельно в нижние слои таблицы выносятся два ряда семейств - лантаноиды и актиноиды.

Атомная масса элемента складывается из протонов и нейтронов, совокупность которым имеет название "массовое число". Количество протонов определяется очень просто - оно равно порядковому номеру элемента в системе. А так как атом в целом - система электронейтральная, то есть не имеющая вообще никакого заряда, то количество отрицательных электронов всегда равно количеству положительных частиц протонов.

Таким образом, характеристика химического элемента может быть дана по его положению в периодической системе. Ведь в ячейке описано практически все: порядковый номер, а значит, электроны и протоны, атомная масса (усредненное значение всех существующих изотопов данного элемента). Видно, в каком периоде находится структура (значит, на стольких слоях будут располагаться электроны). Также можно предсказать количество отрицательных частиц на последнем энергетическом уровне для элементов главных подгрупп - оно равно номеру группы, в которой располагается элемент.

Количество нейтронов можно рассчитать, если вычесть из массового числа протоны, то есть порядковый номер. Таким образом, можно получить и составить целую электронно-графическую формулу для каждого химического элемента, которая будет в точности отражать его строение и показывать возможные и проявляемые свойства.

Распространение элементов в природе

Изучением этого вопроса занимается целая наука - космохимия. Данные показывают, что распределение элементов по нашей планете повторяет такие же закономерности во Вселенной. Главным источником ядер легких, тяжелых и средних атомов являются ядерные реакции, происходящие в недрах звезд - нуклеосинтез. Благодаря этим процессам Вселенная и космическое пространство снабдили нашу планету всеми имеющимися химическими элементами.

Всего из известных 118 представителей в естественных природных источниках людьми были обнаружены 89. Это основополагающие, самые распространенные атомы. Химические элементы также были синтезированы искусственно, путем бомбардировки ядер нейтронами (нуклеосинтез в лабораторных условиях).

Самыми многочисленными считаются простые вещества таких элементов, как азот, кислород, водород. Углерод входит в состав всех органических веществ, а значит, также занимает лидирующие позиции.

Классификация по электронному строению атомов

Одна из самых распространенных классификаций всех химических элементов системы - это распределение их на основе электронного строения. По тому, сколько энергетических уровней входит в состав оболочки атома и который из них содержит последние валентные электроны, можно выделить четыре группы элементов.

S-элементы

Это такие, у которых последней заполняется s-орбиталь. К этому семейству относятся элементы первой группы главной подгруппы (или Всего один электрон на внешнем уровне определяет схожие свойства этих представителей как сильных восстановителей.

Р-элементы

Всего 30 штук. Валентные электроны располагаются на р-подуровне. Это элементы, формирующие главные подгруппы с третьей по восьмую группу, относящиеся к 3,4,5,6 периодам. Среди них по свойствам встречаются как металлы, так и типичные неметаллические элементы.

d-элементы и f-элементы

Это переходные металлы с 4 по 7 большой период. Всего 32 элемента. Простые вещества могут проявлять как кислотные, так и основные свойства (окислительные и восстановительные). Также амфотерные, то есть двойственные.

К f-семейству относятся лантаноиды и актиноиды, у которых последние электроны располагаются на f-орбиталях.

Вещества, образуемые элементами: простые

Также все классы химических элементов способны существовать в виде простых или сложных соединений. Так, простыми принято считать такие, которые образованы из одной и той же структуры в разном количестве. Например, О 2 - кислород или дикислород, а О 3 - озон. Такое явление носит название аллотропии.

Простые химические элементы, формирующие одноименные соединения, характерны для каждого представителя периодической системы. Но не все они одинаковы по проявляемым свойствам. Так, существуют простые вещества металлы и неметаллы. Первые образуют главные подгруппы с 1-3 группу и все побочные подгруппы в таблице. Неметаллы же формируют главные подгруппы 4-7 групп. В восьмую основную входят особые элементы - благородные или инертные газы.

Среди всех открытых на сегодня простых элементов известны при обычных условиях 11 газов, 2 жидких вещества (бром и ртуть), все остальные - твердые.

Сложные соединения

К таковым принято относить все, которые состоят из двух и более химических элементов. Примеров масса, ведь химических соединений известно более 2 миллионов! Это соли, оксиды, основания и кислоты, сложные комплексные соединения, все органические вещества.