Хімічний елемент, що дав назву групі. І.А

СТАТТЯ ТРЕТЯ.
Алхімічні елементи. Елементи, назви яких пов'язані з їх властивостями або способом відкриття.

Вважається, що в XIII-XVII століттях алхіміки відкрили п'ять нових елементів (щоправда, їх елементарність доведена була значно пізніше). Йдеться про фосфор, миш'як, сурму, вісмут і цинк. Дивовижний збіг – чотири з п'яти елементів знаходяться в одній групі. Якщо ж врахувати, що відкриття цинку було, по суті, перевідкриттям (металевий цинк виплавляли ще в Стародавній Індії та Римі), то виходить, що алхіміки відкривали виключно елементи п'ятої групи.

Цинк
Назву металу ввів у російську мову М.В. Ломоносов – від німецької Zink. Ймовірно, воно походить від давньонімецького tinka- білий дійсно найпоширеніший препарат цинку - оксид ZnO ("філософська вовна" алхіміків) має білий колір.

Фосфор
Коли в 1669 році гамбурзький алхімік Хеннінг Бранд відкрив білу модифікацію фосфору, він був уражений його свіченням у темряві (насправді світиться не фосфор, а його пари при їх окисленні киснем повітря). Нова речовина одержала назву, яка в перекладі з грецької означає „несе світло“. Тож „світлофор“ – лінгвістично те саме, що й „Люцифер“. До речі, греки називали Фосфоросом ранкову Венеру, яка передвіщала схід сонця.

Миш'як
Російська назва, найбільш ймовірно, пов'язана з отрутою яким труїли мишей, крім іншого, за кольором сірий миш'як нагадує мишу. Латинське arsenicumперегукується з грецькому „арсенікос“ - чоловічий, мабуть, по сильному дії сполук цього елемента. А навіщо їх використовували, завдяки художній літературі знають усі.

Сурма
У хімії цей елемент має три назви. Російське слово "сурма" походить від турецького "сюрме" - натирання або чорніння брів у давнину фарбою для цього служив тонко розмелений чорний сульфід сурми Sb2S3 ("Ти постом говей, не сурми брів". - М. Цвєтаєва). Латинська назва елемента ( stibium) походить від грецького „стибі“ - косметичного засобу для підведення очей та лікування очних хвороб. Солі сурм'яної кислоти називають антимонітами, назва, можливо, пов'язана з грецьким "антемон" - квітка зростки голчастих кристалів сурм'яного блиску Sb2S2 схожі на квіти.

Вісмут
Ймовірно, це спотворене німецьке „ weisse Masse- біла маса з давнини були відомі білі з червоним відтінком самородки вісмуту. До речі, у західноєвропейських мовах (крім німецької) назва елемента починається на „b“ ( bismuth). Заміна латинського „b“ російською „в“ - поширене явище Abel- Авель, Basil- Василю, basilisk- василіск, Barbara- Варваро, barbarism- варварство, Benjamin- Веніамін, Bartholomew- Варфоломію, Babylon- Вавилон, Byzantium- Візантія, Lebanon- Ліван, Libya- Лівія, Baal- Ваал, alphabet- алфавіт… Можливо перекладачі вважали, що грецька „бета“ – це російська „в“.

Елементи, названі за їх властивостями чи властивостями їх сполук.

Фтор
Протягом тривалого часу були відомі тільки похідні цього елемента, у тому числі виключно їдка фтороводородна (плавикова) кислота, що розчиняє навіть скло і залишає на шкірі дуже важкі опіки, що важко загоюються. Природу цієї кислоти встановив у 1810 році французький фізик та хімік А.М. Ампер; він і запропонував для відповідного елемента (якого було виділено набагато пізніше, у 1886 році) назву: від грец. "Фторос" - руйнування, загибель.

Хлор
По-грецьки „хлорос“ – жовто-зелений Саме такий колір має цей газ. Той самий корінь - у слові "хлорофіл" (від грецьк. "хлорос" і "філон" - лист).

Бром
По-грецьки "бромос" - смердючий. Задушливий запах брому схожий запах хлору.

Осмій
По-грецьки "осмі" - запах. Хоча сам метал не пахне, досить неприємним запахом, схожим на запах хлору і часнику, має досить леткий тетраоксид осмію OsO4.

Йод
По-грецьки „іодес“ – фіолетовий. Такий колір мають пари цього елемента, а також його розчини в несольватуючих розчинниках (алкани, чотирихлористий вуглець та ін.)

Хром
По-грецьки "хрома" - забарвлення, колір. Багато сполук хрому яскраво забарвлені: оксиди - зелений, чорний і червоний кольори, гідратовані солі Cr(III) - зелений і фіолетовий, а хромати і дихромати - жовтий і оранжевий.

Іридій
Елемент названий по суті так само, як і хром; по-грецьки „ірис“ („іридос“) – веселка, Іріда – богиня веселки, вісниця богів. Дійсно, кристалічний IrCl – мідно-червоний, IrCl2 – темно-зелений, IrCl3 – оливково-зелений, IrCl4 – коричневий, IrF6 – жовтий, IrS, Ir2O3 та IrBr4 – сині, IrO2 – чорний. Того ж походження і слова "іризація" - райдужне забарвлення поверхні деяких мінералів, країв хмар, а також "ірис" (рослина), "ірисова діафрагма" і навіть "ірит" - запалення райдужної оболонки ока.

Родій
Елемент було відкрито 1803 року англійським хіміком У.Г. Волластон. Він розчинив самородну американську платину в царській горілці; після нейтралізації надлишку кислоти їдким натром та відділення платини та паладію у нього залишився рожево-червоний розчин, гексахлородату натрію Na3RhCl6, з якого і був виділений новий метал. Його назва вироблена від грецьких слів „родон“ – троянда та „родеос“ – рожево-червоний.

Празеодим та неодим
1841 року К. Мосандер розділив „лантанову землю“ на дві нові „землі“ (тобто оксиди). Одна з них являла собою оксид лантану, інша була дуже схожа на неї і отримала назву „дидимія“ - від грець. "Дідімос" - близнюк. В 1882 К. Ауер фон Вельсбах зумів розділити на компоненти і дидимію. Виявилося, що це суміш оксидів двох нових елементів. Один із них давав солі зеленого кольору, і цей елемент Ауер назвав празеодимом, тобто "зеленим близнюком" (від грец. "Празідос" - світло-зелений). Другий елемент давав солі рожево-червоного кольору, його назвали неодимом, тобто „новим близнюком“.

Талій
Англійський фізик та хімік Вільям Крукс, фахівець у галузі спектрального аналізу, вивчаючи відходи сірчанокислотного виробництва, записав 7 березня 1861 року в лабораторному журналі: „Зелена лінія в спектрі, що дається деякими порціями селенових залишків, не обумовлена ​​ні сіркою, селеном; ні кальцієм, барієм, стронцієм; ні калієм, натрієм, літієм“. Справді, це була лінія нового елемента, назва якого виготовлена ​​від грецької thallos- Зелена гілка. До вибору назви Крукс підійшов романтично: „Я вибрав цю назву, бо зелена лінія відповідає спектру та перегукується зі специфічною яскравістю свіжого кольору рослин нині“.

Індій
У 1863 році в німецькому „Журналі практичної хімії“ з'явилося повідомлення директора Металургійної лабораторії Фрейберзької гірничої академії Ф. Райха та його асистента Т. Ріхтера про відкриття нового металу. Аналізуючи місцеві поліметалеві руди у пошуках нещодавно відкритого талію, автори „помітили невідому досі індиговосину лінію“. І далі вони пишуть: „Ми отримали у спектроскопі настільки яскраву, різку та стійку синю лінію, що без вагань дійшли висновку про існування невідомого металу, який ми пропонуємо назвати індією“. Концентрати солей нового елемента виявлялися навіть без спектроскопа - по інтенсивному синьому фарбуванню полум'я пальника Цей колір дуже схожий на колір барвника індиго, звідси - назва елемента.

Рубідій та цезій
Це перші хімічні елементи, відкриті на початку 60-х років XVIII століття Г. Кірхгофом та Р. Бунзеном за допомогою розробленого ними методу – спектрального аналізу. Цезій названий по яскраво-блакитній лінії у спектрі (лат. caesius – блакитний), рубідій – по лініях у червоній частині спектру (лат. rubidus- червоний). Для отримання кількох грамів солей нових лужних металів дослідники переробили 44 тонни мінеральної води з Дюркхейму та понад 180 кг мінералу лепідоліту - алюмосилікату складу K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(F,OH)2, у якому у вигляді домішок. присутні оксиди рубідія та цезію.

Водень та кисень
Ці назви - дослівний переклад російською з латини ( hydrogenium, oxygenium). Їх вигадав А.Л. Лавуазьє, який помилково вважав, що кисень „народжує“ всі кислоти. Логічніше було б зробити навпаки: назвати кисень воднем (цей елемент теж „народжує“ воду), а водень – киснем, оскільки він входить до складу всіх кислот.

Азот
Французька назва елемента (azote) також запропонував Лавуазьє - від грецької негативної приставки „a“ та слова „зое“ - життя (той самий корінь у слові „зоологія“ та його похідних – зоопарк, зоогеографія, зооморфізм, зоопланктон, зоотехнік тощо) .). Назва не зовсім вдала: азот, хоч і не придатний для дихання, для життя абсолютно необхідний, оскільки входить до складу будь-якого білка, будь-якої нуклеїнової кислоти. Того ж походження та німецька назва Stickstoff- Задушлива речовина. Корінь „азо“ є у міжнародних назвах „азид“, „азоз'єднання“, „азин“ та інших. А ось латинське nitrogeniumта англійська nitrogenпоходять від давньоєврейського „нетер“ (грец. „нітрон“, лат. nitrum); так у давнину називали природну луг - соду, а пізніше - селітру.

Радій та радон
Назви, загальні всім мов, походять від латинських слів radius- промінь та radiare- Випускати промені. Так подружжя Кюрі, яке відкрило радій, позначило його здатність випромінювати невидимі частинки. Того ж походження слова „радіо“, „радіація“ та їх незліченні похідні (у словниках можна знайти більше сотні таких слів, починаючи від застарілої радіоли та закінчуючи сучасною радіоекологією). При розпаді радію виділяється радіоактивний газ, який назвали еманацією радію (від лат. emanatio- закінчення), а потім радоном - за аналогією з назвами ряду інших шляхетних газів (а може бути, просто за початковими і кінцевими буквами запропонованої Е. Резерфордом англійської назви radium emanation).

Актиній та протактиній
Назва цим радіоактивним елементам дано за аналогією з радієм: грецькою „актис“ - випромінювання, світло. Хоча протактиній було відкрито 1917 року, тобто на 18 років пізніше актинія, у так званому природному радіоактивному ряду актинія (який починається з урану-235) протактиній стоїть раніше; звідси та його назва: від грецького „протос“ – перший, вихідний, початковий.

Астат
Цей елемент був отриманий в 1940 штучно - опроміненням на циклотроні вісмуту альфа-частинками. Але лише через сім років автори відкриття - американські фізики Д. Корсон, К. Макензі та Е. Сегре дали цьому елементу назву, виготовлену від грецького слова "астатос" - нестійкий, хисткий (того ж кореня слово "статика" і безліч його похідних) . Найдовгоживучий ізотоп елемента має період напіврозпаду 7,2 години – тоді здавалося, що це дуже мало.

Аргон
Шляхетний газ, виділений 1894 року з повітря англійськими вченими Дж.У. Релеєм та У. Рамзаєм, не вступав у реакції з жодною речовиною, за що й отримав свою назву - від грецької негативної приставки „а“ та слова „ергон“ – справа, діяльність. Від цього кореня - і позасистемна одиниця енергії ерг, і слова "енергія", "енергійний" тощо. Назву "аргон" запропонував хімік Мазан, який головував на зборах Британської асоціації в Оксфорді, де Релей і Рамзай виступили з повідомленням про відкриття нового газу. У 1904 році хімік Рамзай за відкриття в атмосфері аргону та інших благородних газів отримав Нобелівську премію з хімії, а фізик Джон Вільям Стретт (лорд Релей) того ж року і, по суті, за те саме відкриття отримав Нобелівську премію з фізики. Мабуть, це єдиний випадок такого роду. Поки аргон підтверджує свою назву - не отримано жодної його стабільної сполуки, якщо не вважати сполуки включення з фенолом, гідрохіноном, ацетоном.

Платина
Коли іспанці в Америці в середині XVI століття познайомилися з новим для себе металом, дуже схожим на срібло. plata), вони дали йому дещо зверхню назву platina, буквально „маленьке срібло“, „срібло“. Пояснюється це тугоплавкістю платини (близько 1770 ° С), яка не піддавалася переплавлення.

Молібден
По-грецьки „молібдос“ – свинець, звідси латинське molibdaena- так у середні віки називали і свинцевий блиск PbS, і більш рідкісний молібденовий блиск (MoS2), та інші схожі мінерали, що залишали чорний слід на папері, у тому числі графіт і сам свинець (недарма по-німецьки олівець) Bleistift, тобто свинцевий стрижень). Наприкінці XVIII століття із молібденового блиску (молібденіту) виділили новий метал; на пропозицію Й.Я. Берцеліуса його назвали молібденом.

Вольфрам
Мінерал із такою назвою здавна був відомий у Німеччині. Це змішаний вольфрамат заліза-марганцю x FeWO4 · y MnWO4. Через тяжкість його часто брали за олов'яну руду, з якої, проте, ніякі метали не виплавлялися. Підозріле ставлення гірників до цієї ще однієї "диявольської" руди (згадаймо про нікель і кобальт) позначилося і на її назві: Wolfнімецькою - вовк. А що таке „рам“? Є така версія: у давньонімецькій Ramm- баран; виходить, що нечиста сила „пожирає“ метал, як вовк барана. Але можна припустити й інше: у південнонімецькій, швейцарській та австрійській діалектах німецької мови і зараз є дієслово rahm(читається „рам“), який означає „знімати вершки“, „брати собі найкращу частину“. Тоді замість "вовки - вівці" виходить інша версія: "вовк" забирає собі найкращу частину і гірникам нічого не залишається. Слово „вольфрам“ є в німецькій та російській мовах, тоді як в англійській та французькій від нього залишився лише знак W у формулах та назва мінералу вольфраміту; в інших випадках – лише „тунгстен“. Так, колись Берцеліус назвав важкий мінерал, з якого К.В. Шееле в 1781 виділив оксид вольфраму. Шведською tung sten- важкий камінь, звідси назва металу. До речі, потім цей мінерал (CaWO4) на вшанування вченого назвали шеелітом.

Елементи, назви яких пов'язані зі способом їхнього відкриття.

Літій
Коли 1817 року учень Берцеліуса шведський хімік І.А. Арфведсон виявив в одному з мінералів нову "вогнепостійну лугу досі невідомої природи", його вчитель запропонував назвати її "літіоном" - від грецького "літос" - камінь, так як ця луг, на відміну від вже відомих натрієвої та калієвої, вперше була виявлено у „царстві“ каміння. За елементом закріпилася назва "літій". Цей же грецький корінь – у словах „літосфера“, „літографія“ (відбиток із кам'яної форми) та інших.

Натрій
У XVIII столітті назва „натрон“ (див. „Азот“) закріпилася за „мінеральною лугою“ – їдким натром. Зараз у хімії „натронне вапно“ - суміш гідроксидів натрію та кальцію. Так що натрій і азот - два абсолютно несхожі елементи - мають, виявляється, загальне (якщо виходити з латинських назв nitrogeniumі natrium) походження. Англійська та французька назви елемента ( sodium) походять, ймовірно, від арабського „сувад“ - так араби називали прибережну морську рослину, попел якої, на відміну від більшості інших рослин, містить карбонат не калію, а натрію, тобто соду.

Калій
Арабською "аль-калі" - продукт, що отримується із золи рослин, тобто карбонат калію. Досі цю золу сільські жителі використовують для підживлення рослин калієм; наприклад, у золі соняшнику калію більше 30%. Англійська назва елемента potassium, Як і російське "поташ", запозичене з мов німецької групи; німецькою та голландською ash- зола, pot- горщик, тобто поташ - це "зола з горщика". Раніше карбонат калію отримували, випаровуючи у чанах витяжку із золи.

Кальцій
Римляни словом calx(нар. відмінок calcis) називали все м'яке каміння. Згодом ця назва закріпилася тільки за вапняком (недарма крейда англійською - chalk). Це слово використовували для вапна - продукту випалу карбонату кальцію. Алхіміки кальцинацією називали процес випалу. Звідси кальцинована сода - безводний карбонат натрію, що виходить при прожарюванні кристалічного карбонату Na2CO3 10H2O. Вперше кальцій отримав із вапна в 1808 році Г. Деві, він же дав назву новому елементу. Кальцій – родич калькулятору: у римлян calculus(зменшуюче від calx) - дрібний камінчик, галька. Такі камені використовували для простих розрахунків за допомогою дошки з прорізами - абака, предка російських рахівниць. Усі ці слова залишили слід у європейських мовах. Так, англійською calx- окалина, зола, а також вапно; calcimine- вапняний розчин для побілки; calcination- прожарювання, випалювання; calculus- камінь у нирках, сечовому міхурі, а також обчислення (диференціальне та інтегральне) у вищій математиці; calculate- Вираховувати, розраховувати. У сучасній італійській мові, яка найближча до латинського, calcolo- це обчислення, і камінь.

Барій
1774 року шведські хіміки К.В. Шееле та Ю.Г. Ган виділили з мінералу важкого шпату (BaSO4) нову „землю“, яку назвали баритом; грецькою "барос" - важкість, "баріс" - важкий. Коли у 1808 році з цієї „землі“ (BaO) було за допомогою електролізу виділено новий метал, його назвали барієм. Тож у барію теж є несподівані та практично не пов'язані один з одним „родичі“; серед них – барометр, барограф, барокамера, баритон – низький („важкий“) голос, баріони – важкі елементарні частинки.

Бор
Араби словом "бурак" називали багато солі білого кольору, розчинні у воді. Одна з таких солей – бура, природний тетраборат натрію Na2B4O7 · 10H2O. З бури в 1702 була шляхом прожарювання отримана борна кислота, а з неї в 1808 Л. Гей-Люссак і Л. Тенар незалежно один від одного виділили новий елемент, бор.

Алюміній
Його відкрив фізик та хімік X.К. Ерстед у 1825 році. Назва походить від латинського alumen(нар. відмінок aluminis) - так називали галун (подвійний сульфат калію-алюмінію KAl(SO4)2·12H2O), їх використовували як протраву при фарбуванні тканин. Латинська назва, ймовірно, походить від грецького "халме" - розсіл, соляний розчин. Цікаво, що в Англії алюміній – це aluminium, а в США - aluminum.

Лантан
У 1794 році фінський хімік Ю. Гадолін у мінералі цериту виявив нову „ітрієву землю“. Через дев'ять років у тому ж мінералі Й. Берцеліус та В. Хізінгер знайшли ще одну „землю“, яку назвали церієвою. З цих "земель" згодом виділили оксиди ряду рідкісноземельних елементів. Один із них, відкритий у 1839 році, на пропозицію Берцеліуса, назвали лантаном - від грецьк. "Лантанейн" - ховатися: новий елемент десятки років "ховався" від хіміків.

Кремній
Російська назва елемента, дана йому Г.І. Гессом у 1831 році, походить від старослов'янського слова "кремінь" - твердий камінь. Таке ж походження латинського silicium(і міжнародного „силікату“): silex- камінь, камінь, а також скеля, скеля. Зрозуміло, що скелі з м'якого каміння не бувають.

Цирконій
Назва походить від перського „царгун“ – забарвлений у золотистий колір. Таке забарвлення має один із різновидів мінералу циркону (ZrSiO4) - дорогоцінний камінь гіацинт. Діоксид цирконію („цирконова земля“) виділив із цейлонського циркону у 1789 році німецький хімік М.Г. Клапрот.

Технецький
Назва відображає штучне отримання цього елемента: нікчемні кількості технеції були синтезовані в 1936 при опроміненні молібдену в циклотроні ядрами дейтерію. По-грецьки „технетос“ і означає „штучний“.

"Хімія і життя - XXI століття"

Дуже багато різних речей та предметів, живих та неживих тіл природи нас оточує. І всі вони мають свій склад, будову, властивості. У живих істотах протікають найскладніші біохімічні реакції, що супроводжують життєдіяльність. Неживі тіла виконують різні функції в природі та житті біомаси та мають складний молекулярний та атомарний склад.

Але всі разом об'єкти планети мають спільну особливість: вони складаються з безлічі найдрібніших структурних частинок, які називають атомами хімічних елементів. Настільки дрібних, що неозброєним поглядом їх не розглянути. Що таке хімічні елементи? Якими характеристиками вони мають і звідки стало відомо про їхнє існування? Спробуємо розібратися.

Поняття про хімічні елементи

У загальноприйнятому розумінні хімічні елементи – це лише графічне відображення атомів. Частинок, з яких складається все, що існує у Всесвіті. Тобто питанням "що таке хімічні елементи" можна дати таку відповідь. Це складні дрібні структури, сукупності всіх ізотопів атомів, об'єднані загальною назвою, що мають своє графічне позначення (символ).

На сьогоднішній день відомо про 118 елементів, які відкриті як у природних умовах, так і синтетично шляхом здійснення ядерних реакцій та ядер інших атомів. Кожен з них має набір характеристик, своє місцезнаходження в загальній системі, історію відкриття та назву, а також виконує певну роль у природі та житті живих істот. Вивчення цих особливостей займається наука хімія. Хімічні елементи – це основа для побудови молекул, простих та складних сполук, а отже, хімічних взаємодій.

Історія відкриття

Саме розуміння те, що таке хімічні елементи, прийшло лише XVII столітті завдяки роботам Бойля. Саме він уперше заговорив про це поняття і дав йому таке визначення. Це неподільні маленькі прості речовини, з яких складається все навколо, у тому числі всі складні.

До цієї роботи панували погляди алхіміків, які визнавали теорію чотирьох стихій - Емпідокла та Арістотеля, а також відкрили "горючі початку" (сірка) і "металеві початку" (ртуть).

Майже все XVIII століття була поширена абсолютно хибна теорія флогістона. Проте вже наприкінці цього періоду Антуан Лоран Лавуазьє доводить, що вона неспроможна. Він повторює формулювання Бойля, але при цьому доповнює її першою спробою систематизації всіх відомих на той момент елементів, розподіливши їх на чотири групи: метали, радикали, землі, неметали.

Наступний великий крок у розумінні того, що таке хімічні елементи робить Дальтон. Йому належить заслуга відкриття атомної маси. На основі цього він розподіляє частину відомих хімічних елементів у порядку зростання їхньої атомної маси.

Стабільно інтенсивний розвиток науки і техніки дозволяє робити низку відкриттів нових елементів у складі природних тіл. Тому до 1869 - часу великого творіння Д. І. Менделєєва - науці стало відомо про існування 63 елементів. Робота російського вченого стала першою повною і назавжди закріпилася класифікацією цих частинок.

Будова хімічних елементів на той момент не була встановлена. Вважалося, що атом неподільний, що це найдрібніша одиниця. З відкриттям явища радіоактивності доведено, що він ділиться на структурні частини. Майже кожен при цьому існує у формі декількох природних ізотопів (аналогічних частинок, але з іншою кількістю структур нейтронів, від чого змінюється атомна маса). Таким чином, до середини минулого століття вдалося досягти порядку у визначенні поняття хімічного елемента.

Система хімічних елементів Менделєєва

В основу вчений поклав різницю в атомній масі і зумів геніальним чином розмістити всі відомі хімічні елементи в порядку її зростання. Проте вся глибина та геніальність його наукового мислення та передбачення полягала в тому, що Менделєєв залишив порожні місця у своїй системі, відкриті осередки для ще невідомих елементів, які, на думку вченого, у майбутньому будуть відкриті.

І все вийшло так, як він сказав. Хімічні елементи Менделєєва з часом заповнили всі порожні комірки. Було відкрито кожну передбачену вченим структуру. І тепер ми можемо сміливо говорити, що система хімічних елементів представлена ​​118 одиницями. Щоправда, три останні відкриття поки що офіційно не підтверджені.

Сама по собі система хімічних елементів відображається графічно таблицею, в якій елементи розташовуються згідно з ієрархічною їх властивістю, зарядами ядер та особливостями будови електронних оболонок їх атомів. Так, є періоди (7 штук) – горизонтальні ряди, групи (8 штук) – вертикальні, підгрупи (головна та побічна в межах кожної групи). Найчастіше окремо в нижні шари таблиці виносяться два ряди сімейств – лантаноїди та актиноїди.

Атомна маса елемента складається з протонів і нейтронів, сукупність яких має назву "масове число". Кількість протонів визначається дуже просто - воно дорівнює порядковому номеру елемента в системі. Оскільки атом загалом - система електронейтральна, тобто яка має взагалі ніякого заряду, то кількість негативних електронів завжди дорівнює кількості позитивних частинок протонів.

Таким чином, характеристика хімічного елемента може бути дана за його положенням у періодичній системі. Адже в осередку описано практично все: порядковий номер, а значить, електрони та протони, атомна маса (середнє значення всіх існуючих ізотопів даного елемента). Видно, в якому періоді знаходиться структура (означає, на стільки шарах будуть розташовуватися електрони). Також можна передбачити кількість негативних частинок на останньому енергетичному рівні для елементів головних підгруп - воно дорівнює номеру групи, в якій розміщується елемент.

Кількість нейтронів можна розрахувати, якщо відняти з масової кількості протони, тобто порядковий номер. Таким чином, можна одержати і скласти цілу електронно-графічну формулу для кожного хімічного елемента, яка точно відображатиме його будову і показуватиме можливі та виявлені властивості.

Поширення елементів у природі

Вивченням цього питання займається ціла наука – космохімія. Дані показують, що розподіл елементів на планеті повторює такі самі закономірності у Всесвіті. Головним джерелом ядер легких, важких і середніх атомів є ядерні реакції, що відбуваються у надрах зірок – нуклеосинтез. Завдяки цим процесам Всесвіт і космічний простір забезпечили нашу планету всіма наявними хімічними елементами.

Всього з відомих 118 представників у природних джерелах людьми було виявлено 89. Це основні, найпоширеніші атоми. Хімічні елементи також були синтезовані штучно шляхом бомбардування ядер нейтронами (нуклеосинтез в лабораторних умовах).

Найчисленнішими вважаються прості речовини таких елементів, як азот, кисень, водень. Вуглець входить до складу всіх органічних речовин, а значить також займає лідируючі позиції.

Класифікація з електронної будови атомів

Одна з найпоширеніших класифікацій усіх хімічних елементів системи – це розподіл їх на основі електронної будови. По тому, скільки енергетичних рівнів входить до складу оболонки атома і який містить останні валентні електрони, можна виділити чотири групи елементів.

S-елементи

Це такі, у яких останньою заповнюється s-орбіталь. До цього сімейства належать елементи першої групи головної підгрупи (або лише один електрон на зовнішньому рівні визначає схожі властивості цих представників як сильних відновників).

Р-елементи

Усього 30 штук. Валентні електрони розташовуються на р-підрівні. Це елементи, що формують головні підгрупи з третьої по восьму групу, що належать до 3,4,5,6 періодів. У тому числі за властивостями зустрічаються як метали, і типові неметалеві елементи.

d-елементи та f-елементи

Це перехідні метали з 4 до 7 великий період. Усього 32 елементи. Прості речовини можуть виявляти як кислотні, так і основні властивості (окислювальні та відновлювальні). Також амфотерні, тобто подвійні.

До f-родини належать лантаноїди та актиноїди, у яких останні електрони розташовуються на f-орбіталях.

Речовини, що утворюються елементами: прості

Також всі класи хімічних елементів здатні існувати як простих чи складних сполук. Так, простими прийнято вважати такі, що утворені з однієї й тієї ж структури у різній кількості. Наприклад, Про 2 - кисень або дикисень, а Про 3 - озон. Таке явище зветься алотропії.

Прості хімічні елементи, що формують однойменні сполуки, притаманні кожному представнику періодичної системи. Але не всі вони однакові за властивостями, що виявляються. Так, існують прості речовини метали та неметали. Перші утворюють головні підгрупи з 1-3 групою і всі побічні підгрупи в таблиці. Неметали формують головні підгрупи 4-7 груп. У восьму основну входять спеціальні елементи - благородні чи інертні гази.

Серед усіх відкритих на сьогодні простих елементів відомі за звичайних умов 11 газів, 2 рідкі речовини (бром і ртуть), решта - тверді.

Складні сполуки

До таких прийнято відносити всі, що складаються із двох і більше хімічних елементів. Прикладів маса, адже хімічних сполук відомо понад 2 мільйони! Це солі, оксиди, основи та кислоти, складні комплексні сполуки, всі органічні речовини.

У хімічних реакціях відбуваються перетворення одних речовин на інші. Щоб зрозуміти, як це відбувається, треба згадати з курсу природознавства та фізики, що речовини складаються з атомів.

Існує обмежена кількість видів атомів. Атоми можуть по-різному з'єднуватися один з одним. Як при складанні букв алфавіту утворюються сотні тисяч різних слів, так з тих самих атомів утворюються молекули або кристали різних речовин.

Атоми можуть утворити молекули- дрібні частинки речовини, які зберігають його властивості.

Відомо, наприклад, кілька речовин, утворених всього із двох видів атомів – атомів кисню та атомів водню, але різними видами молекул. До таких речовин відносяться вода, водень і кисень.

Молекула води складається з трьох частинок, пов'язаних одна з одною. Це і є атоми. До атома кисню (атоми кисню позначаються в хімії буквою О) приєднано два атоми водню (вони позначаються буквою Н).

Молекула кисню і двох атомів кисню; молекула водню – із двох атомів водню. Молекули можуть утворюватися під час хімічних перетворень, а можуть і розпадатися.

Так, кожна молекула води розпадається на два атоми водню та один атом кисню. Дві молекули води утворюють удвічі більше атомів водню та кисню. Поодинокі атоми зв'язуються попарно в молекули нових речовин– водень та кисень. Молекули таким чином руйнуються, а атоми зберігаються.

Звідси й походить слово «атом», що означає в перекладі з давньогрецької "Неподільний".

Атоми – це найдрібніші хімічно неподільні частинки речовини

У хімічних перетвореннях утворюються інші речовини з тієї ж атомів, у тому числі складалися вихідні речовини.

Як мікроби стали доступні спостереженню з винаходом мікроскопа, так і атоми і молекули – з винаходом приладів, що дають ще більше збільшення і навіть дозволяють фотографувати атоми і молекули. На таких фотографіях атоми виглядають як розпливчастих плям, а молекули – як поєднання таких плям.

Проте існують такі явища, у яких атоми діляться, атоми одного виду перетворюються на атоми інших видів. При цьому отримані штучно й такі атоми, які у природі не знайдено.

Але це явища вивчаються не хімією, а інший наукою – ядерної фізикою.

Як уже говорилося, існують інші речовини, до складу яких входять атоми водню і кисню. Але, незалежно від цього, входять ці атоми до складу молекул води, чи складу інших речовин – це атоми однієї й тієї ж хімічного елемента.

Хімічний елемент – певний вид атомів

Скільки всього є видів атомів?Сьогодні людині достовірно відомо про існування 118 видів атомів, тобто 118 хімічних елементів. З них у природі зустрічаються 90 видів атомів, інші отримані штучно у лабораторіях.

Символи хімічних елементів

У хімії позначення хімічних елементів використовують хімічну символіку. Це мова хімії. Для розуміння мови будь-якою мовою необхідно знати букви, в хімії так само. Щоб розуміти та описувати властивості речовин, та зміни, що відбуваються з ними, насамперед необхідно знати символи хімічних елементів.

В епоху алхімії хімічних елементів було відомо набагато менше, ніж зараз. Алхіміки ототожнювали їх із планетами, різними тваринами, античними божествами.

В даний час в усьому світі користуються системою позначень, запровадженою шведським хіміком Йонсом Якобом Берцеліусом. У його системі хімічні елементи позначають початкову або одну з наступних літер латинської назви даного елемента. Наприклад, елемент срібло позначається символом – Ag (лат. Argentum).Нижче наведено символи, вимови символів та назви найбільш поширених хімічних елементів. Їх треба завчити на згадку!

Періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва

Російський хімік Дмитро Іванович Менделєєв першим упорядкував різноманітність хімічних елементів, і виходячи з відкритого їм Періодичного Закону склав Періодичну Систему хімічних елементів.

Як влаштовано Періодичну систему хімічних елементів?

На малюнку 58 зображено короткоперіодний варіант Періодичної системи.

Періодична система складається з вертикальних стовпців та горизонтальних рядків. Горизонтальні рядки називаються періодами. На сьогоднішній день усі відомі елементи розміщуються у семи періодах. Періоди означають арабськими цифрами від 1 до 7.

Періоди 1–3 складаються з ряду елементів – їх називають малими.Періоди 4–7 складаються із двох рядів елементів, їх називають великими.

Вертикальні стовпці Періодичної системи називають групами елементів. Усього груп вісім, і їх позначення використовують римські цифри від I до VIII.Виділяють головні та побічні підгрупи.

Періодична система- Універсальний довідник хіміка, з її допомогою можна отримати інформацію про хімічні елементи.

Існує ще один вид Періодичної системи – довгооперіодний.

У довгооперіодній формі Періодичної Системи елементи згруповані інакше, і розподілені на 18 груп. В даному варіанті

Періодичної системиелементи згруповані за «родинами», тобто у кожній групі елементів розташовані елементи зі схожими, схожими властивостями. В даному варіанті Періодичної системи, номери груп, як і періодів, позначають арабськими цифрами

Періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва

Характеристики елемента в Періодичній системі

Поширеність хімічних елементів у природі

Атоми елементів, які у природі, розподілені у ній дуже нерівномірно. У космосі найпоширенішим елементом є водень – перший елемент Періодичної системи. На його частку припадає близько 93% всіх атомів Всесвіту. Близько 6,9% становлять атоми гелію - другий елемент Періодичної Системи. Інші 0,1% припадає на всі інші елементи.

Поширеність хімічних елементів у земній корі значно відрізняється від їхньої поширеності у Всесвіті. У земній корі найбільше атомів кисню та кремнію. Разом з алюмінієм та залізом вони формують основні сполуки земної кори. А залізо та нікель- Основні елементи, з яких складається ядро ​​нашої планети.

Живі організми складаються з атомів різних хімічних елементів.В організмі людини найбільше міститься атомів вуглецю, водню, кисню та азоту.

Робимо висновки зі статті про Хімічні елементи.

• Хімічний елемент– певний вид атомів
• Сьогодні людині достовірно відомо про існування 118 видів атомів, тобто 118 хімічних елементів. З них у природі зустрічаються 90 видів атомів, інші – отримані штучно у лабораторіях
• Існує два варіанти Періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва - короткоперіодний та довгоперіодний
• Сучасна хімічна символіка утворена від латинських назв хімічних елементів
• Періоди– горизонтальні рядки Періодичної системи. Періоди поділяють на малі та великі
• Групи- Вертикальні рядки періодичної таблиці. Групи поділяють на головні та побічні

Хімічний елемент - це збірний термін, що описує сукупність атомів простої речовини, тобто такої, яка не може бути поділена на будь-які простіші (за структурою їх молекул) складові. Уявіть собі, що ви отримуєте шматок чистого заліза з проханням поділити його на гіпотетичні складові за допомогою будь-якого пристрою чи методу, колись винайденого хіміками. Однак ви нічого не зможете зробити, ніколи залізо не розділиться на щось простіше. Проста речовина - заліза - відповідає хімічний елемент Fe.

Теоретичне визначення

Зазначений вище експериментальний факт можна пояснити з допомогою такого визначення: хімічний елемент - це абстрактна сукупність атомів (не молекул!) відповідного простого речовини, т. е. атомів однієї й тієї виду. Якби існував спосіб дивитися на кожен із окремих атомів у шматку чистого заліза, згаданого вище, то всі вони були б однаковими - атомами заліза. На противагу цьому, хімічна сполука, наприклад, оксид заліза, завжди містить щонайменше два різні види атомів: атоми заліза та атоми кисню.

Терміни, які слід знати

Атомна маса: маса протонів, нейтронів та електронів, що складають атом хімічного елемента.

Атомний номер: число протонів у ядрі атома елемента

Хімічний символ: літера або пара латинських літер, що являють собою позначення даного елемента.

Сполука хімічна: речовина, яка складається з двох або більше хімічних елементів, з'єднаних один з одним у певній пропорції

Метал: елемент, який втрачає електрони в хімічних реакціяхз іншими елементами.

Металоїд: елемент, який іноді реагує як метал, а іноді і як неметал.

Неметал: елемент, який прагне отримати електрони у хімічних реакціях з іншими елементами.

Періодична система хімічних елементів: система класифікації хімічних елементів відповідно до їх атомних номерів.

Синтетичний елемент: той, що отриманий штучно в лабораторії, і, як правило, не зустрічається в природі

Природні та синтетичні елементи

Дев'яносто два хімічні елементи зустрічаються у природі Землі. Інші були отримані штучно в лабораторіях. Синтетичний хімічний елемент - це, як правило, продукт ядерних реакцій у прискорювачах частинок (пристроях, що використовуються для збільшення швидкості субатомних частинок, таких як електрони та протони) або ядерних реакторах (пристроях, що використовуються для управління енергією, що виділяється при ядерних реакціях). Першим отриманим синтетичним елементом з атомним номером 43 став технецій, виявлений в 1937 італійськими фізиками К. Перр'є та Е. Сегре. Крім технеція та прометія, всі синтетичні елементи мають ядра більші, ніж у урану. Останній синтетичний хімічний елемент, що отримав свою назву - це ліверморій (116), а перед ним був флеровий (114).

Два десятки поширених та важливих елементів

* Якщо величина не вказана, то елемент становить менше ніж 0,1 відсотка.

Великий вибух як причина утворення матерії

Який хімічний елемент був найпершим у Всесвіті? Вчені вважають, що відповідь на це питання лежить у зірках та у процесах, за допомогою яких формуються зірки. Всесвіт, як вважають, виник у якийсь момент часу від 12 до 15 мільярдів років тому. До цього моменту нічого сущого, окрім енергії, не мислиться. Але щось сталося, що перетворило цю енергію на величезний вибух (так званий Великий вибух). У наступні секунди після Великого вибуху почала формуватись матерія.

Першими найпростішими формами матерії, що з'явилися, були протони і електрони. Деякі їх об'єднуються в атоми водню. Останній складається з одного протону та одного електрона; це найпростіший атом, який може існувати.

Повільно протягом тривалих періодів часу атоми водню стали збиратися разом у певних областях простору, утворюючи щільні хмари. Водень у цих хмарах стягувався у компактні освіти гравітаційними силами.Зрештою ці хмари водню стали досить щільними, щоб сформувати зірки.

Зірки як хімічні реактори нових елементів

Зірка – просто маса речовини, яка генерує енергію ядерних реакцій. Найбільш поширена з цих реакцій є комбінацією чотирьох атомів водню, що утворюють один атом гелію. Як тільки зірки почали формуватися, то гелій став другим елементом, що з'явився у Всесвіті.

Коли зірки стають старшими, вони переходять від воднево-гелієвих ядерних реакцій на інші їх типи. Вони атоми гелію утворюють атоми вуглецю. Пізніше атоми вуглецю утворюють кисень, неон, натрій та магній. Ще пізніше неон і кисень поєднуються один з одним з утворенням магнію. Оскільки ці реакції продовжуються, то дедалі більше хімічних елементів утворюються.

Перші системи хімічних елементів

Понад 200 років тому хіміки почали шукати способи їхньої класифікації. У середині ХІХ століття були відомі близько 50 хімічних елементів. Одне з питань, яке прагнули вирішити хіміки. зводився до наступного: хімічний елемент - це повністю відмінна від будь-якого іншого елемента речовина? Або деякі елементи, пов'язані з іншими певною мірою? Чи є загальний закон, який їх об'єднує?

Хіміки пропонували різноманітні системи хімічних елементів. Так, наприклад, англійський хімік Вільям Праут у 1815 р. припустив, що атомні маси всіх елементів кратні масі атома водню, якщо прийняти її рівною одиниці, тобто вони мають бути цілими числами. У той час атомні маси багатьох елементів вже були обчислені Дж. Дальтон по відношенню до маси водню. Однак якщо для вуглецю, азоту, кисню це приблизно так, то хлор з масою 35,5 в цю схему не вписувався.

Німецький хімік Йоганн Вольфганг Доберайнер (1780 - 1849) показав у 1829 році, що три елементи з так званої групи галогенів (хлор, бром та йод) можуть класифікуватися за їх відносним атомним масам.Атомна вага брому (79,9) виявилася майже точно середньою з атомних ваг хлору (35,5) та йоду (127), а саме 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (близько до 79,9). Це був перший підхід до побудови однієї із груп хімічних елементів. Доберайнер виявив ще дві такі тріади елементів, але сформулювати загальний періодичний закон йому не вдалося.

Як виникла періодична система хімічних елементів

Більшість ранніх класифікаційних схем було дуже успішними. Потім, близько 1869 року, двома хіміками було зроблено майже одне відкриття і майже одночасно. Російський хімік Дмитро Менделєєв (1834-1907) та німецький хімік Юліус Лотар Мейєр (1830-1895) запропонували організувати елементи, що мають аналогічні фізичні та хімічні властивості, у впорядковану систему груп, рядів та періодів. При цьому Менделєєв і Мейєр вказували, що властивості хімічних елементів періодично повторюються залежно від їхньої атомної ваги.

Сьогодні Менделєєв, як правило, вважається першовідкривачем періодичного закону, тому що він зробив один крок, який Мейєр не зробив. Коли всі елементи були у періодичної таблиці, у ній з'явилися деякі прогалини. Менделєєв передбачив, що це місця для елементів, які ще не знайшли.

Однак він пішов ще далі. Менделєєв передбачив властивості цих ще відкритих елементів. Він знав, де вони розташовані в періодичній таблиці, тому міг прогнозувати їх властивості. Примітно, що кожен передбачений хімічний елемент Менделєєва, майбутні галій, скандій та германій, були виявлені через десять років після опублікування ним періодичного закону.

Коротка форма періодичної таблиці

Були спроби підрахувати, скільки варіантів графічного зображення періодичної системи пропонувалося різними вченими. Виявилося, більше 500. Причому 80% загального числа варіантів - це таблиці, а решта - геометричні фігури, математичні криві і т. д. У результаті практичне застосування знайшли чотири види таблиць: коротка, напівдовга, довга та сходова (пірамідальна). Остання була запропонована великим фізиком М. Бором.

На малюнку нижче показано коротку форму.

У ній хімічні елементи розташовані за зростанням їх атомних номерів зліва направо та зверху донизу. Так, перший хімічний елемент періодичної таблиці водень має атомний номер 1 тому, що ядра атомів водню містить один і лише один протон. Аналогічно і кисень має атомний номер 8, оскільки ядра всіх атомів кисню містять 8 протонів (див. малюнок нижче).

Головні структурні фрагменти періодичної системи - періоди та групи елементів. У шести періодах всі клітини заповнені, сьомий ще не завершений (елементи 113, 115, 117 і 118 хоч і синтезовані в лабораторіях, проте офіційно не зареєстровані і не мають назв).

Групи поділяються на головні (A) та побічні (B) підгрупи. Елементи перших трьох періодів, що містять по одному рядку-рядку, входять виключно в A-підгрупи. Інші чотири періоди включають по два ряди-рядки.

Хімічні елементи у одній групі, зазвичай, мають схожі хімічні характеристики. Так, першу групу складають лужні метали,другу – лужноземельні. Елементи, що знаходяться в одному періоді, мають властивості, що повільно змінюються від лужного металу до благородного газу. Малюнок нижче показує, як одне з властивостей - атомний радіус - змінюється окремих елементів у таблиці.

Довгоперіодна форма періодичної таблиці

Вона показана на малюнку нижче і ділиться у двох напрямках, рядками та стовпцями. Є сім рядків-періодів, як і в короткій формі, і 18 стовпців, які називають групами або сім'ями. По суті, збільшення числа груп з 8 у короткій формі до 18 у довгій отримано шляхом розміщення всіх елементів у періодах, починаючи з 4-го, не в два, а в один рядок.

Дві різні системи нумерації використовуються для груп, як показано у верхній частині таблиці. Система на основі римських цифр (IA, IIA, IIB, IVB тощо) традиційно була популярна в США. Інша система (1, 2, 3, 4 тощо) традиційно використовується в Європі, а кілька років тому була рекомендована для використання в США.

Вигляд періодичних таблиць на рисунках вище трохи вводить в оману, як і будь-якої такої опублікованої таблиці. Причиною цього є те, що дві групи елементів, показаних у нижній частині таблиць, насправді мають бути розташовані всередині них. Лантаноїди, наприклад, належать до періоду 6 між барієм (56) та гафнієм (72). Крім того, актиноїди належать періоду 7 між радієм (88) та резерфордієм (104). Якби вони були вставлені в таблицю, вона стала б занадто широкою, щоб поміститися на аркуші паперу або настінній діаграмі. Тому ці елементи прийнято розміщувати в нижній частині таблиці.