Химия. 7 класс. Попель

§ 9. Атомы. Химические элементы

Материал параграфа поможет вам:

  • выяснить состав атомов;
  • понять, что такое химический элемент;
  • усвоить названия и символы химических элементов;
  • использовать периодическую систему как источник сведений о химических элементах.

Атомы. Гипотезу о том, что все вещества состоят из невидимых и неделимых частиц — атомов, выдвинули еще древнегреческие философы. Наличие запаха некоторых веществ они объясняли движением атомов и их воздействием на органы чувств, а процесс растворения — проникновением атомов одного вещества между атомами другого вещества.

Доказать существование атомов удалось лишь в XIX в. с помощью сложных физических экспериментов. Тогда же было обнаружено, что атом не является цельной, монолитной частицей, а состоит из ядра и электронов. Одна из первых моделей атома — планетарная — была предложена в 1911 г. В соответствии с ней, ядро занимает незначительную часть объема атома, а электроны движутся вокруг ядра (с. 40, рис. 29), как планеты вокруг Солнца.

Электрон намного легче атомного ядра. Он имеет отрицательный заряд, наименьший из существующих в природе. Поэтому величину заряда электрона физики приняли за единицу измерения зарядов мельчайших частиц (кроме электронов, существуют и другие заряженные частицы). Следовательно, заряд электрона равен -1. Эту частицу обозначают так: е-.

Ядро атома заряжено положительно. Заряд ядра и суммарный заряд всех электронов атома одинаковы по величине, но противоположны по знаку. Поэтому атом электронейтралъный. Если заряд ядра атома равен +1, то такой атом содержит один электрон, если +2 — два электрона и т. д.

Это интересно

Если атом увеличить до размеров стадиона, ядро будет выглядеть как вишневая косточка.

Ионы. Некоторые атомы в определенных условиях могут терять один или несколько своих электронов. В таком случае атом превращается в положительно заряженную частицу. Другие атомы способны присоединять дополнительные электроны и превращаться в частицы с негативным зарядом. Такие заряженные частицы называют ионами. Если атом теряет один электрон, то образуется ион с зарядом +1, а если присоединяет два электрона, то заряд иона составляет -2. Из противоположно заряженных ионов состоит значительное количество веществ, в частности поваренная соль.

Химические элементы. Атомы различают по величине заряда их ядер.

Вид атомов с определенным зарядом ядра называют химическим элементом.

Атомы с зарядом ядра +1 принадлежат одному химическому элементу, с зарядом +2 — другому элементу и т. д.

Понятие «химический элемент» применяют для классификации атомов. С аналогичной целью, например, введены сорта фруктов, овощей, цветов и т. п. Следует помнить: химический элемент — не частица и не вещество (так же, как сорт яблок — это не яблоко). Он не имеет агрегатного состояния, плотности, температур плавления и кипения, других физических свойств.

В настоящее время известны 115 химических элементов. Заряды ядер их атомов составляют от +1 до +112, а также +114, +116 и +118.

Почти 90 элементов существуют в природе, а остальные (как правило, с наибольшими зарядами атомных ядер) — искусственные элементы. Их атомы получают ученые на уникальном оборудовании. Ядра таких атомов неустойчивы и быстро распадаются.

Информацию о распространенности химических элементов в окружающей среде, растениях, организме человека вы найдете после параграфа в тексте под заголовком «Для любознательных».

Названия химических элементов. Каждый элемент имеет название. Современные названия почти всех химических элементов происходят от латинских названий (табл. 1). Их пишут с большой буквы. Названия элементов используют и для соответствующих атомов.

Названия химических элементов имеют разное происхождение. Одни связаны со свойствами (цветом, запахом) или названиями веществ, другие — с названиями планет, стран и т. п. Несколько элементов названо в честь выдающихся ученых. Среди этих элементов — Менделевий, Эйнштейний, Коперниций. Происхождение некоторых названий неизвестно, поскольку они возникли очень давно.

Это интересно

Современное название одного из элементов — Меркурий. Оно отличается от латинского названия (Hydrargyrum), но близкое к английскому (Mercury) и французскому (Mercure).

Таблица 1

Названия и символы некоторых химических элементов

Заряд ядра атома

Название элемента

Символ элемента

Произношение символа

современное

латинское

+1

Гидроген

Hydrogenium

H

Аш

+6

Карбон

Carboneum

C

Цэ

+7

Нитроген

Nitrogenium

N

Эн

+8

Оксиген

Oxygenium

О

О

+9

Флуор

Fluorum

F

Фтор

+14

Силиций

Silicium

Si

Силициум

+15

Фосфор

Phosphorus

Р

Пэ

+16

Сульфур

Sulfur

S

Эс

+80

Меркурий

Hydrargyrum

Hg

Гидраргирум

  • Что вы думаете по поводу происхождения названий таких элементов: Скандий, Нептуний, Прометий, Нобелий?

Символы химических элементов. Кроме названия, каждый элемент имеет еще и сокращенное обозначение — символ, или знак. В наше время используют символы элементов, предложенные почти 200 лет тому назад известным шведским химиком Й. Я. Берцелиусом. Они состоят из одной латинской буквы (первой в латинских названиях элементов) или двух1. В таблице 1 такие буквы в названиях элементов выделены курсивом.

Произношение символов почти всех элементов совпадает с их названиями. Например, символ элемента Иода I читается «йод», а не «и», а элемента Феррума Fe — «фэрум», а не «фэ». Все исключения собраны в таблице 1.

В некоторых случаях используют общее обозначение химического элемента — Е.

Это интересно

Символы химических элементов во всех странах одни и те же.

1 Символ одного из элементов, открытых в последние годы, состоит из трех букв.

Дмитрий Иванович Менделеев (1834—1907)

Выдающийся русский ученый-химик, член и почетный член академий наук многих стран. В 1869 г. открыл периодический закон — фундаментальный закон химии. На его основе создал учебник «Основы химии», который неоднократно переиздавали в России и других странах. Проводил исследования растворов, разработал теорию их строения (1865—1887). Вывел общее уравнение газового состояния (1874). Предложил теорию происхождения нефти, разработал технологию изготовления бездымного пороха, сделал весомый вклад в развитие метрологии — науки об измерениях.

Символы и названия химических элементов имеются в периодической системе.

Периодическая система химических элементов. В 1869 г. русский химик Д. И. Менделеев предложил таблицу, в которой разместил известные к тому времени 63 элемента. Она была названа периодической системой химических элементов. В нашем учебнике приведены два ее варианта — короткий (форзац I) и длинный (форзац II).

Периодическая система состоит из горизонтальных строк, называемых периодами, и вертикальных столбцов — групп. Пересекаясь, они образуют клетки, в которых имеется важнейшая информация о химических элементах. Номера периодов указаны арабскими цифрами, а номера групп — римскими.

Каждая клетка пронумерована. В ней указан символ химического элемента, а под ним — название (рис. 38).

Номер клетки является порядковым (атомным) номером размещенного в ней элемента. Его общее обозначение — Z. Выражение «порядковый номер элемента Неона — 10» сокращенно записывают так: Z(Ne) = 10.

Рис. 38. Клетка периодической системы

Порядковый номер элемента совпадает с величиной заряда ядра его атома и количеством электронов в нем. В периодической системе все элементы размещены по возрастанию заряда ядер атомов.

Таким образом, из периодической системы можно получить следующие сведения о химическом элементе:

  • символ;
  • название;
  • порядковый номер;
  • заряд ядра атома;
  • количество электронов в атоме;
  • номер периода, в котором находится элемент;
  • номер группы, в которой он размещен.

Периодическая система химических элементов в большом формате есть в школьном химическом кабинете. Ее можно увидеть в научных лабораториях, а также аудиториях, где студенты слушают лекции по химии. Сведениями, имеющимися в периодической системе, часто пользуются, когда решают задачи, выполняют упражнения.

  • Найдите в периодической системе элемент с порядковым номером 5 и выпишите в тетрадь сведения о нем.

Выводы

Атом — электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Вид атомов с определенным зарядом ядра называют химическим элементом. Каждый элемент имеет название и символ.

В настоящее время известны 115 химических элементов. Почти 90 элементов существуют в природе.

Важнейшие сведения о химических элементах имеются в периодической системе.

56. Охарактеризуйте строение и состав атома.

57. Что такое химический элемент? Почему его нельзя отождествлять с атомом или веществом?

58. Чем различаются короткий и длинный варианты периодической системы? Сколько периодов и групп в каждом варианте?

59. Найдите в периодической системе и прочитайте такие символы химических элементов: Li, Н, AI, О, C, Na, S, Cu, Ag, N, Au. Назовите эти элементы.

60. Какой символ имеет Феррум — F, Fr, Fe или Fm; Силиций — С, Cl, S, Si или Sc; Карбон — К, С, Со, Са, Cr или Kr?

61. Выпишите из периодической системы символы всех элементов, которые начинаются с буквы А. Сколько существует таких элементов?

62. По материалам из интернета подготовьте небольшое сообщение о происхождении названий Гидрогена, Гелия или любого другого элемента.

63. Заполните пропуски:

  • а) Z(...) = 8, Z(...) = 12;
  • б) Z(C) = ..., Z(Na) = ... .

64. Заполните таблицу:

Элемент

Размещение в периодической системе

Характеристика атома

символ

название

№ периода

№ группы

заряд ядра

количество электронов

Не

Кальций

+30

Владимир Иванович Вернадский (1863—1945)

Русский и украинский ученый-естествоиспытатель, академик, первый президент Академии наук Украины (1919). Один из основоположников геохимии. Выдвинул теорию происхождения минералов. Развил представление о роли живых организмов в геохимических процессах. Исследовал химический состав литосферы, гидросферы, атмосферы. Организатор нескольких научно-исследовательских учреждений. Основатель школы ученых-геохимиков.

ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ

Распространенность химических элементов

Наиболее распространенные элементы

в атмосфере — N, O

в гидросфере — Н, О

в литосфере — О, Si

во Вселенной — Н, Не

Во Вселенной существуют те же элементы, что и на нашей планете. Первое и второе места по распространенности в ней занимают Гидроген (почти 90 % всех атомов) и Гелий — элементы, которые имеют самые простые по составу атомы.

Подсчитано, что в среднем 80 % массы всех растений приходится на воду. В организмах животных и человека это вещество также преобладает. Следовательно, самым распространенным элементом в живой природе, как и в гидросфере, является Гидроген.

Организму человека необходимы более 20 химических элементов. Их называют биоэлементами (рис. 39). Они содержатся в воздухе, воде, а также во многих веществах, которые попадают в организм с пищей. Карбон, Оксиген, Гидроген, Нитроген, Сульфур входят в состав белков, других веществ, из которых состоит наш организм. Калий и Натрий содержатся в крови, клеточных жидкостях. Оксиген, Фосфор и Кальций необходимы для формирования костей. Важными для человека элементами являются также Феррум, Флуор, Иод. Недостаток Феррума в организме приводит к малокровию, Флуора — вызывает кариес, а Иода — замедляет умственное развитие ребенка.

Рис. 39. Химические элементы в организме взрослого человека (в процентах от общего количества атомов)

Растениям необходимо немного меньше элементов. Важнейшие среди них — Карбон, Оксиген, Гидроген, Нитроген, Фосфор, Калий, Магний, Сульфур. Они поступают в растения из воздуха и почвы с углекислым газом, водой и растворенными в ней веществами.