Химический элемент

Химический элемент в совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра и числом протонов, совпадающим с порядковым (атомным) номером в таблице Менделеева^[1]. Каждый химический элемент имеет свои название и символ, которые приводятся в Периодической системе элементов Дмитрия Ивановича Менделеева.^[2]

Формой существования химических элементов в свободном виде являются простые вещества (одноэлементные)^[3]

Содержание

1 История становления понятия
2 Известные химические элементы
3 Символы химических элементов
4 Распространённость химических элементов в природе
5 Классификация химических элементов
6 Химические элементы как составная часть химических веществ
7 См. также
8 Ссылки
9 Примечания

[править] История становления понятия

Слово «элемент» (лат. elementum) использовалось еще в античности (Цицероном, Овидием, Горацием) как часть чего-то (элемент речи, элемент образования и т. п.). В древности было распространено изречение «Как слова состоят из букв, так и тела в из элементов». Отсюда в вероятное происхождение этого слова: по названию ряда согласных букв в латинском алфавите: l, m, n, t («el» в «em» в «en» в «tum»).^[4]

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 в 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^[5].

Символы химических элементов по Дж. Дальтону: 1 в водород; 2 в магний; 3 в кислород; 4 в сера; 5 в аммиак; 6 в диоксид углерода

В 1789 г. Антуан Лоран Лавуазье в «Элементарном курсе химии», приводит первый в истории новой химии список химических элементов (таблицу простых тел), разделённых на несколько типов. Он впервые отождествляет с химическими элементами ряд простых веществ (в их числе, кислород, азот, водород, сера, фосфор, уголь и все известые к тому времени металлы). В число элементов были включены свет, теплород и «солеобразующие землистые вещества» (трудноразлагаемые оксиды кальция, магния и др.). Данную концепцию элементов принято называть эмпирико-аналитической, поскольку Лавуазье избрал критерием определения элемента опыт и только опыт, категорически отвергая любые неэмпирические рассуждения об атомах и молекулах, само существование которых невозможно подтвердить экспериментально^[6].

Благодаря Джону Дальтону в начале XIX в. в химии возобладала атомно-молекулярная гипотеза, рассматривающая химический элемент как отдельный вид атомов и указывающая на природу простых и сложных веществ, как состоящих, соответственно, из атомов одного или различного видов. Дальтон же впервые указывает на атомный вес как важнейшее свойство элементов, определяющее его химическую природу. Благодаря усилиям Йенса Берцелиуса и его последователей были весьма точно определены атомные веса (атомные массы) известных элементов. Середина XIX в. ознаменовалась целым рядом открытий новых элементов. На международном съезде химиков в г. Карлсруэ в 1860 г. были приняты определения понятий молекулы и атома.

Ko времени открытия Периодического закона Д. И. Менделеевым (1869) было известно 63 элемента. Именно атомный вес был выделен им как свойство атомов, определяющее периодический характер изменения свойств химических элементов, а также образуемых ими простых и сложных веществ. Менделеев определял химические элементы как «материальные части простых или сложных тел, к-рые придают им известную совокупность физических и химических свойств». Oткрытие Mенделеева позволило предвидеть существование, a также свойства ряда неизвестных в то время элементов и послужило научной основой для их классификации.

Однако с открытием изотопов стало ясно, что различные совокупности атомов одного и того же элемента могут иметь различающиеся атомные массы; так, радиогенный гелий, выделенный из урановых минералов, в связи с преобладанием изотопа ⁴He имеет атомную массу больше, чем гелий космических лучей.

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)^[7].

[править] Известные химические элементы

Основная статья: Периодическая система элементов

На начало 2012 года известно 118 химических элементов (с порядковыми номерами с 1 по 118), из них 94 обнаружены в природе (некоторые в лишь в следовых количествах), остальные 24 получены искусственно в результате ядерных реакций. Информация об ещё не открытых химических элементах доступна в статье Расширенная периодическая таблица элементов.

Право предложить название новому химическому элементу предоставляется первоткрывателям. Сообщение о новом открытии проверяется в течение нескольких лет независимыми лабораториями, и, в случае подтверждения, Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC, en:International Union for Pure and Applied Chemistry) официально утверждает название нового элемента. Так, только первые 112 из 118 элементов имеют утвержденные Международным союзом теоретической и прикладной химии постоянные названия. Самым тяжелым из официально признанных элементом, является 112-й, получивший в феврале 2010 года имя коперниций^[8]. Самый стабильный из известных изотопов данного элемента имеет период полураспада 34 секунды. Трансурановые элементы с номерами 113в118, полученные в 2003в2005 годах в России и США, официально пока не признаны и имеют временные названия.

[править] Символы химических элементов

Основная статья: 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 в медь (cuprum), Ag в серебро (argentum), Fe в железо (ferrum), Au в золото (aurum), Hg в ртуть (hydrargirum). Такая система химических символов была предложена в 1811 г. шведским химиком Я. Берцелиусом.

Цифрами меньшего размера возле символа элемента обозначаются: слева вверху в атомная масса, слева внизу в порядковый номер, справа вверху в заряд иона, справа внизу в число атомов в молекуле^[7]:

атомная масса		заряд иона
	Символ элемента
порядковый номер		число атомов в молекуле

Примеры:

$~\mathrm{H_2}$ в молекула водорода, состоящая из двух атомов водорода
$~\mathrm{Cu^{2+}}$ в ион меди с зарядом 2+
126C в атом углерода с зарядом ядра, равным 6 и атомной массой, равной 12.

Временные символы элементов состоят из трёх букв, представляющих аббревиатуру их атомного номера на латыни.

В Периодической таблице карточка химического элемента обычно включает следующие характеристики:

1 в обозначение химического элемента.
2 в русское название.
3 в порядковый номер химического элемента, равный количеству протонов в атомном ядре.
4 в атомная масса: среднее значение атомной массы устойчивых изотопов в земной коре или атомная масса наиболее долгоживущего изотопа (для радиоактивных элементов)
5 в распределение электронов по энергетическим уровням.
6 в электронная конфигурация.

[править] Распространённость химических элементов в природе

Распространённость химических элементов в земной коре (% масс.) кларковые числа

Из всех химических элементов в природе найдено 88; такие элементы, как технеций Tc (порядковый номер 43), прометий Pm (61), астат At (85) и франций Fr (87), а также все элементы, следующие за ураном U (порядковый номер 92), впервые получены искусственно. Некоторые из них в исчезающе малых количествах обнаружены 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 в 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.

Содержание элементов в коре Земли отличается от содержания элементов в Земле, взятой как целое, поскольку химсоставы коры, мантии и ядра Земли различны. Так, ядро состоит в основном из железа и никеля. В свою очередь, содержания элементов в Солнечной системе и в целом во Вселенной также отличаются от земных. Наиболее распространённым элементом во Вселенной является водород, за ним идёт гелий. Исследование относительных распространённостей химических элементов и их изотопов в космосе является важным источником информации о процессах нуклеосинтеза и об эволюции Солнечной системы и небесных тел.

[править] Классификация химических элементов

[править] Химические элементы как составная часть химических веществ

Основные статьи: Простые вещества, Химическое соединение

Химические вещества могут состоять как из одного химического элемента (простое вещество), так и из разных (сложное вещество или химическое соединение).

Химические элементы образуют около 500 простых веществ^[9]. Способность одного элемента существовать в виде различных простых веществ, отличающихся по свойствам, называется аллотропией.^[9]

В обычных условиях 11 элементов существуют в виде газообразных простых веществ (H, He, N, O, F, Ne, Cl, Ar, Kr, Xe, Rn), 2 в жидкости (Br и Hg), остальные элементы образуют твёрдые тела.

[править] См. также

[править] Ссылки

Kедров Б. M. Эволюция понятия элемента в химии. M., 1956
Химия и Жизнь (Солтеровская химия). Ч.1. Понятия химии. М.: изд-во РХТУ им. Д. И. Менделеева, 1997
Азимов А. Краткая история химии. СПб, Амфора, 2002
Бедняков В. А. «О происхождении химических элементов» Э. Ч. А. Я., Том 33 (2002), Часть 4 стр.914-963.

[править] Примечания

Химический портал в мир химии, веществ и превращений на страницах Энциклопедии.

Это заготовка статьи по химии. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её.

[0] в‘ БСЭ

[1] в‘ Атомы и химические элементы

[2] в‘ Классы неорганических веществ

[3] в‘ Кругосвет в ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ

[4] в‘ Роберт Бойль и возникновение научной химии / Левченков С. И. Краткий очерк истории химии

[5] в‘ Химическая революция / Левченков С. И. Краткий очерк истории химии

[de.gubkin.ru-6] в‘ ¹ ² Основные понятия химии

[lenta-7] в‘ Международный химический союз признал 112-й химический элемент

[fio.ru-8] в‘ ¹ ² Простые и сложные вещества. Аллотропия. Названия сложных веществ

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

Химический элемент

Содержание

[править] История становления понятия

[править] Известные химические элементы

[править] Символы химических элементов

[править] Распространённость химических элементов в природе

[править] Классификация химических элементов

[править] Химические элементы как составная часть химических веществ

[править] См. также

[править] Ссылки

[править] Примечания

Личные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

Навигация

Участие

Печать/экспорт

Инструменты

На других языках