Что такое химический элемент. Химические элементы. Происхождение лёгких химических элементов во Вселенной

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!

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

]]>

Слово «элемент» в переводе значит «стихия». А что такое химический элемент? Это некая часть, которая является самостоятельной, и при этом является основой чего-либо. Еще античные ученые, такие как Гораций и Цицерон это слово использовали в том самом смысле, в котором оно используется в наше время.

Рассмотрим детально

Множество атомов, которые имеют одинаковый заряд ядра, число протонов и совпадают с порядковым номером в таблице Менделеева, называются химическим элементом. В своей Периодической системе элементов Менделеев упорядочил химические элементы, каждый из них имеет свой символ и свое название.

Сегодня, что такое химический элемент, должен знать каждый ученик, который начал в школе учить химию. Он должен знать символы химических элементов, которые обозначают: название элемента, один атом элемента и один моль атомов этого элемента.

Для названий химических элементов используют сокращенные символы химических элементов. Сначала используют первую букву названия химического элемента, а если нужно, то добавляют еще одну. Впереди стоит цифра, которая обозначает число атомов или молей атомов того или иного химического элемента.

Не перепутайте

Не нужно путать определения химического элемента и химического вещества. Это разные понятия. Химическое вещество состоит из химических элементов, может состоять из одного, а может из разных.

Восемьдесят восемь элементов найдены в природе, а все остальные выведены искусственно.

Символы химических элементов

Распространенность химических элементов в природе

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

]]>

Все химические элементы можно охарактеризовать в зависимости от строения их атомов, а также по их положению в Периодической системе Д.И. Менделеева. Обычно характеристику химического элемента дают по следующему плану:

указывают символ химического элемента, а также его название;
исходя из положения элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева указывают его порядковый, номер периода и группы (тип подгруппы), в которых находится элемент;
исходя из строения атома указывают заряд ядра, массовое число, число электронов, протонов и нейтронов в атоме;
записывают электронную конфигурацию и указывают валентные электроны;
зарисовывают электронно-графические формулы для валентных электронов в основном и возбужденном (если оно возможно) состояниях;
указывают семейство элемента, а также его тип (металл или неметалл);
указывают формулы высших оксидов и гидроксидов с кратким описанием их свойств;
указывают значения минимальной и максимальной степеней окисления химического элемента.

Характеристика химического элемента на примере ванадия (V)

Рассмотрим характеристику химического элемента на примере ванадия (V) согласно плану, описанному выше:

1. V – ванадий.

2. Порядковый номер – 23. Элемент находится в 4 периоде, в V группе, А (главной) подгруппе.

3. Z=23 (заряд ядра), M=51 (массовое число), e=23 (число электронов), p=23 (число протонов), n=51-23=28 (число нейтронов).

4. 23 V 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 4s 2 – электронная конфигурация, валентные электроны 3d 3 4s 2 .

5. Основное состояние

Возбужденное состояние

6. d-элемент, металл.

7. Высший оксид – V 2 O 5 — проявляет амфотерные свойства, с преобладанием кислотных:

V 2 O 5 + 2NaOH = 2NaVO 3 + H 2 O

V 2 O 5 + H 2 SO 4 = (VO 2) 2 SO 4 + H 2 O (рН<3)

Ванадий образует гидроксиды следующего состава V(OH) 2 , V(OH) 3 , VO(OH) 2 . Для V(OH) 2 и V(OH) 3 характерны основные свойства (1, 2), а VO(OH) 2 обладает амфотерными свойствами (3, 4):

V(OH) 2 + H 2 SO 4 = VSO 4 + 2H 2 O (1)

2 V(OH) 3 + 3 H 2 SO 4 = V 2 (SO 4) 3 + 6 H 2 O (2)

VO(OH) 2 + H 2 SO 4 = VOSO 4 + 2 H 2 O (3)

4 VO(OH) 2 + 2KOH = K 2 + 5 H 2 O (4)

8. Минимальная степень окисления «+2», максимальная – «+5»

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Охарактеризуйте химический элемент фосфор

Решение

1. P – фосфор.

2. Порядковый номер – 15. Элемент находится в 3 периоде, в V группе, А (главной) подгруппе.

3. Z=15 (заряд ядра), M=31 (массовое число), e=15 (число электронов), p=15 (число протонов), n=31-15=16 (число нейтронов).

4. 15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 – электронная конфигурация, валентные электроны 3s 2 3p 3 .

5. Основное состояние

Возбужденное состояние

6. p-элемент, неметалл.

7. Высший оксид – P 2 O 5 — проявляет кислотные свойства:

P 2 O 5 + 3Na 2 O = 2Na 3 PO 4

Гидроксид, соответствующий высшему оксиду – H 3 PO 4 , проявляет кислотные свойства:

H 3 PO 4 + 3NaOH = Na 3 PO 4 + 3H 2 O

8. Минимальная степень окисления «-3», максимальная – «+5»

ПРИМЕР 2

Задание	Охарактеризуйте химический элемент калий
Решение	1. K – калий. 2. Порядковый номер – 19. Элемент находится в 4 периоде, в I группе, А (главной) подгруппе.

В 1869 году русский ученый Д.И. Менделеев разработал периодическую таблицу химических элементов, которая затем стала применяться в качестве универсальной и единственной системы такого рода во всем мире. Сегодня мало кто знает, что эта классификация, графически отражающая свойства элементов и их атомную массу, на самом деле является ключом к открытию множества удивительных фактов. Пришло время познакомиться с миром химии с новой стороны и узнать о том, чего практически никогда не рассказывают в школах и университетах!

Галлий: как наука помогает шутникам

Этот химический элемент, расположенный под 13 атомным номером и обозначаемый символом Ga (от лат. Gallium), представляет собой мягкий металл серого цвета. Хрупкое вещество было открыто химиком из Франции Полем Эмилем Лекоком де Буабодраном в 1875 году. Именно благодаря своему первооткрывателю и его родине элемент и получил свое современное название, ведь в переводе с латинского «Галлия» означает «Франция». Также существует версия, что в наименовании галлия ученый захотел скрыто увековечить свое имя. На латинском языке слово «Gallium» оказывается сходно по звучанию с «gallusom» – «петухом». Во французском же «петух» произносится как «le coq». Остается только сравнить это слово с фамилией Поля Эмиля – и вот уже теория не кажется такой неправдоподобной, пусть официально она и не была нигде задокументирована. Кстати, эта же птица является и символом государства!

Удивительные свойства данного химического элемента наиболее ярко демонстрируют себя при переходе из одного состояния в другое. Несмотря на то, что обычно металл находится в твердом состоянии, уже при нагревании до температуры в 30°С он начинает медленно плавиться. Что же это означает?

Теоретически из подобного материала можно вылепить, например, ложку, после чего передать ее своему коллеге. Озадаченное выражение лица приятеля окажется обеспечено, ведь столовый прибор начнет просто-напросто растворяться при соприкосновении с горячей жидкостью! К такому розыгрышу вполне могут прибегнуть изобретательные химики-лаборанты. Вот только от напитка придется отказаться – пусть галлий и практически безвреден для человеческого организма, все же возможные риски лучше исключить совершенно.

Почему кадмий использовался для борьбы с Годзиллой

И снова металл, но на этот раз – уже с порядковым атомным номером 48, мягкий, тягучий и отличающийся серебристо-серым цветом. Может менять состояния и подвергаться обработке деформированием (ковке). Именно из данного вещества изготавливались специальные наконечники на ракеты, с помощью которых военные боролись с удивительным Годзиллой в одном из фильмов про гигантского монстра-мутанта. Но почему же при написании сценария создатели решили отдать предпочтение именно этому химическому элементу?

Все дело заключается в том, что на самом деле данное вещество является смертельно связывающим и крайне токсичным – при проникновении в живой организм оно начисто уничтожает любое благоприятное действие белков, металлотионеина, аминокислот и ферментов, а также провоцирует возникновение злокачественных опухолей. Сначала происходит снижение активности всех ферментных систем, затем одно за другим начинают обнаруживаться:

общее ухудшение самочувствия;
рвота и судороги;
поражение центральной нервной системы, печени и почек;
нарушение фосфорно-кальциевого обмена;
анемия и разрушение костей скелета.

Именно эти свойства кадмия проявились в реальной жизни из-за того, что опасность элемента была недооценена ни властями, ни добывающими промышленниками. Случай, начавшийся в Японии еще в 1817 году, растянулся вплоть до наступления 20 века. В те времена о кадмии знали мало – его добывали и рассматривали как примесь цинка, от которой после очистки избавлялись путем сброса в реки. Разумеется, канцерогенные отходы сделали свое дело, и однажды врач, пришедший осмотреть жителей деревни, которая была расположена рядом с одной из таких быстрин, ужаснулся… Он сломал девушке запястье в попытке прощупать ее пульс! Выяснилось, что кадмий отравил злаки, ведь для их полива использовалась именно речная вода. Все необходимые минеральные вещества в организмах людей просто сворачивались, в результате чего их кости стали катастрофически хрупкими.

Добывающая организация признала страшную ошибку только в 1972 году, и выплатила компенсации пострадавшим и их родственникам – в общей сложности 178 жителям.

Как церковь внесла вклад в открытие «видов» воздуха

Удивительные факты о последнем элементе, кислороде, который в соединении с углеродом образует углекислый газ, будут неразрывно связаны с именем Джозефа Пристли. Этот скромный английский священник в действительности сделал множество открытий в газовой химии. Уже в детстве будущий служитель церкви обладал живым и незаурядным мышлением, которое однажды заставило его задаться вопросом: «Что остается в банке, когда в ней умирает паук?». Пристли понимал, что существу оказывается недостаточно воздуха (понятия «кислород» тогда еще не существовало). Но почему же его хватает, например, цветам, которые могут существовать в герметично закупоренных тарах куда дольше животных или насекомых?..

Тогда Пристли провел практический опыт, который сегодня считается начальной вехой в изучении фотосинтеза и входит во все учебники по естествознанию. Он поместил под стеклянный колпак мышь, свечу и зеленое растение, а также поставил конструкцию под естественный солнечный свет. Так ученому удалось установить, что животные не только не погибают, а продолжают благополучно существовать и дышать в атмосфере вырабатываемого цветком газа. Пристли сравнил результаты первого эксперимента с итогами второго, во время которого он поместил мышь под колпак с одной лишь горящей свечой, и установил, что здесь мышь попросту задыхается. Джозеф решил, что растения очищают, «освежают» воздух, в то время как позднее ученые научно доказали: они сами вырабатывают кислород в результате фотосинтеза. И все же первое практическое, пусть и не до конца точное разграничение химического элемента кислорода и соединения под названием «углекислый газ» произошло именно тогда – в далеком 1774 году.

Кислород, представленный в таблице Менделеева под атомным номером 8,относится к газам и характеризуется отсутствием вкуса, цвета и запаха. Этот неметалл регулярно восполняется наземной растительностью, на долю которой приходится до 30% его выработки, и морскими водорослями (до 70%). Он составляет около 45% от веса всей земной коры и 89% веса воды, а также всегда наблюдается там, где присутствуют живые организмы. Если в будущем человечеству удастся обнаружить планету, богатую кислородом, можно будет почти с абсолютной уверенностью заявить, что соседи во Вселенной найдены!