Элементы химические

Интересные химические элементы

Впервые обнаруженный в 1817 году и использовавшийся в качестве примеси цинка, кадмий был ничем не примечателен, до начала 1900-х, когда началась добыча цинка в шахте Камиока в центральной Японии. Во время процесса очистки цинка, кадмий сбрасывался в реку Jinzu.

К 1930 году, отходы затронули кости местных жителей и сделали их невероятно хрупкими; один врач сломал запястье девушки, пытаясь прощупать ее пульс. Только в 1961 году, было определено, что причиной этой болезни является кадмий.

Исследования показали, что местные культуры были переполнены кадмием, который попадал на рисовые поля из речной воды.

Атомная структура кадмия позволяет ему связать металлотионеин, белок в клетках организма, который, связывает, более биологически важные металлы.

Когда местные жители ели рис, кадмий сворачивал цинк, кальций и другие минеральные вещества, необходимые для укрепления костей. В 1972 году добывающая компания выплатила компенсацию 178 выжившим жителям, которые жили или работали вдоль реки.

Двенадцать лет спустя, когда кинематографистам нужно было убить Годзиллу в последнем сиквеле, они использовали ракеты с кадмиевым наконечником.

Химический элемент Галлий, исчезающая ложка

Элемент для розыгрышей лабораторных шутников, галлий был обнаружен в 1875 году, его открыл французский химик Пол Эмиль Франсуа Лекок де Буабодран. Несмотря на твердое состояние при комнатной температуре, металл плавится уже при 84 ° F.

Это означает, что вы гипотетически можете вылепить ложку из галлия, передать ее другу, чтобы помешать его утренний кофе, и увидеть его реакцию, когда ложка исчезнет в горячем напитке. (Несмотря на низкую токсичность галлия, твоему приятелю не следует пить этот кофе).

Помимо его использования в розыгрышах, способность галлия выдерживать широкий диапазон температур в жидком виде делает его удобным для замены ртути для высокотемпературных термометров.

Химический элемент Фосфор, элемент дьявола

Один из ключевых компонентов в современных взрывчатых веществах фосфор впервые был обнаружен в малоприятном месте: в моче.

В 1669 году немецкий алхимик Хенниг Бранд пытался создать «философский камень», легендарный артефакт, который мог бы превращать металл в золото.

Алхимики уделяли большое значение цвету веществ, и, так как моча была (более или менее) похожа цветом на золото, Бранд, вероятно предположил, что он мог бы использовать ее, чтобы получить золото.

Бранд понятия не имел, что он сделал первое открытие элемента с древнейших времен

[attention type=yellow]

После кипячения и разложения большое количество жидких отходов, предположительно, взятых из местных пивных, алхимик получил черную пасту.

[/attention]

Он смешал результат с песком, затем нагревал и дистиллировал его, получив при этом белое воскообразное вещество, которое слабо светилось в темноте, иногда даже выбрасывало пламя при контакте с воздухом! (Отсюда и прозвище: «Элемент Дьявола»).

Бранд понятия не имел, что он сделал первое открытие элемента с древнейших времен; он только знал, что его неаппетитный проект не дал золото, которое он искал.

Химический элемент Кислород, секрет жизни

Будучи еще мальчиком, Джозеф Пристли заметил, что пауки запечатанные в банках , в конечном счете умирают .

Он знал, что его пленники исчерпали воздух, но что осталось в банке с мертвым пауком? Годы спустя, во время работы проповедником, Пристли все еще занимает этот вопрос.

Тогда его осенила идея: а что если там были различные типы воздуха? Любопытство Пристли только усилилось, когда он понял, что, в отличие от животных, растения могут выжить в герметичных банках.

Чтобы проверить свою теорию, он поместил мышей в банку с веточками мяты. Когда его подопытные продержались дольше в банке с зеленью, он пришел к выводу, что растения производят что-то жизненно важное.

Пристли позднее назвал свое открытие «дефлогистированным воздухом» неуклюжим термином, который, французский химик Антуан Лавуазье заменил на слово «кислород», после проведения серии подобных экспериментов.

В начале 1770-х годов, Пристли поделился своими наблюдениями со своим другом Бенджамином Франклином, который позже написал, «Я надеюсь, что это даст повод пересмотреть яростное уничтожение деревьев, которое происходит из-за мнения, что деревья могут быть заражены. Я уверен, после длительного наблюдения, что нет ничего нездорового в воздухе лесов».

Химический элемент Сиборгий

После оказания помощи в открытии 10 элементов в Беркли, в том числе плутония, америция и кюрия, химик Гленн Сиборг был бы не против присвоить свое имя одному из них.

Но в 1974 году, команда из России в городе Дубне объявила, что обнаружила элемент 106, за несколько месяцев до команды из Беркли.

Развернулась холодная война за то, кто именно, впервые обнаружил этот новый элемент и какое он должен носить название, американцы записали его как Сиборгий.

Международный союз теоретической и прикладной химии вмешался, и отменил это имя в начале 90-х. Опираясь на мощные химические журналы, американцы настаивали на сохранении имени, и оно было официально восстановлено в 1997 году.

Команда города Дубна тоже получила свой приз: элемент 105, дубний.

Чтобы отпраздновать свою победу, Сиборг был сфотографирован рядом с большой периодической таблицей, и своим элементом в ней, единственным, когда-либо публично названым, в честь живого человека.

Также в категории:

Урок 1. Атомы и химические элементы – HIMI4KA

Архив уроков › Химия 8 класс

В уроке 1 «Атомы и химические элементы» из курса «Химия для чайников» рассмотрим, кто и когда высказал идею о том, что все вокруг состоит из атомов; также выясним, что из себя представляет химический элемент и каким образом обозначается.

Все, что нас окружает, мы сами, Земля, на которой мы живем, состоит из самых разнообразных веществ.

А из чего состоят сами вещества? Ведь их можно дробить на более мелкие части, а те, в свою очередь, на еще более мелкие.

Где предел такого деления? Что представляют собой частицы, которые дальше уже нельзя раздробить обычными способами? Над этими вопросами задумывались ученые еще в глубокой древности.

Атомное строение веществ

Первые представления об атомах как мельчайших, далее неделимых частицах веществ появились у философов Древней Греции еще за 400 лет до н. э. Они считали, что каждое вещество составлено из присущих только ему атомов, т. е. существуют атомы, например, мяса, песка, дерева, воды и т. д. Другими словами, сколько есть веществ, столько и видов атомов.

Доказательств существования атомов в то время, конечно, не было, и это учение было забыто почти на две тысячи лет. И только в самом начале XIX в. идея атомного строения веществ была возрождена английским ученым Дж. Дальтоном.

Согласно его теории все вещества состоят из очень маленьких частиц — атомов. В процессе химических превращений атомы не разрушаются и не возникают вновь, а только переходят из одних веществ в другие. Они являются как бы деталями конструктора, из которых можно собирать всевозможные изделия.

Атомы — мельчайшие, химически неделимые частицы.

Химические элементы

Общее число атомов во Вселенной невообразимо велико. Однако видов атомов сравнительно немного. Каждый такой определенный вид атомов называется химическим элементом.

Химический элемент — определенный вид атомов.

Позже, после изучения строения атома, вы узнаете более точное определение этого понятия.

Всего в настоящее время известно 118 химических элементов. Атомы одного и того же элемента имеют одинаковые размеры, практически одинаковое строение и массу. Атомы разных элементов различаются между собой, прежде всего, строением, размерами, массой и целым рядом других характеристик.

На заметку: Из 118 химических элементов в природе встречается только 92, а остальные 26 получены искусственно с помощью специальных физических методов.

[attention type=red]

Из атомов такого небольшого числа химических элементов построены все вещества, существующие в природе и полученные химиками в лабораториях. А это более 60 млн веществ.

[/attention]

Все они представляют собой самые различные сочетания атомов тех или иных элементов.

Так же, как из 33 букв алфавита составлены все слова русского языка, из атомов относительно небольшого числа элементов состоят все известные вещества.

Символы химических элементов

Каждый элемент имеет свое название и условное обозначение — химический символ (знак).

Химический символ (знак) — условное обозначение химического элемента с помощью букв его латинского названия.

Символы химических элементов состоят из одной или двух букв их латинских названий. Понятно, что вторая буква нужна, чтобы различать элементы, в названиях которых первая буква одинакова.

Например, элемент углерод обозначается первой буквой С его латинского названия — Carboneum (карбонеум), а элемент медь — двумя первыми буквами Cu его латинского названия — Cuprum (купрум).

Современные символы и названия наиболее распространенных элементов, необходимые вам на начальном этапе изучения химии, приведены в таблице под спойлером.

Спойлер

Название химического элемента	Химический знак элемента	Относительная атомная масса (округленная)
Азот	N	14
Алюминий	Al	27
Водород	H	1
Железо	Fe	56
Золото	Au	197
Калий	K	39
Кальций	Ca	40
Кислород	O	16
Кремний	Si	28
Магний	Mg	24
Медь	Cu	64
Натрий	Na	23
Ртуть	Hg	201
Свинец	Pb	207
Сера	S	32
Серебро	Ag	108
Углерод	C	12
Фосфор	P	31
Хлор	Cl	35,5
Цинк	Zn	65

[свернуть]

Если вы хотите познакомиться с названиями и символами всех химических элементов, загляните сюда. Там представлена периодическая система элементов, о которой вы узнаете позже.

Распространенность химических элементов в природе крайне неравномерна. Самый распространенный элемент в земной коре (слое толщиной 16 км) — кислород О. Его содержание составляет 49,13 % от общего числа атомов всех элементов. Доли остальных элементов показаны на рис. 28.

В организме человека на долю атомов кислорода приходится 65 % от массы тела, в то время как доля атомов углерода — 18 %, водорода — 10 %, азота — 3 % (см. рис. 29).

Во всей нашей Галактике почти 92 % от общего числа всех атомов приходится на долю водорода Н, 7,9 % — на долю гелия He и только 0,10 % — на атомы всех остальных элементов. Именно эти два самых легких элемента составляют основу звездной материи.

Краткие выводы урока:

1. Атомы — мельчайшие, химически неделимые частицы.
2. При химических реакциях атомы не исчезают и не возникают из ничего, а только переходят из одних веществ в другие.
3. Каждый отдельный вид атомов называется химическим элементом. Он имеет свое название и обозначение — химический символ (знак).
4. Атомы разных химических элементов различаются массой, размерами и строением.

Надеюсь урок 1 «Атомы и химические элементы» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Вещества простые и сложные. Химические элементы

Три агрегатных состояния воды

Окружающий мир материален. Материя бывает двух видов: вещество и поле. Объект химии – вещество (в том числе и влияние на вещество различных полей – звуковых, магнитных, электромагнитных и др.)

Вещество — все, что имеет массу покоя (т.е. характеризуется наличием массы тогда, когда не движется). Так, хотя масса покоя одного электрона (масса не движущегося электрона) очень мала – около 10-27 г, но даже один электрон – это вещество.

Вещество бывает в трех агрегатных состояниях – газообразном, жидком и твердом. Есть еще одно состояние вещества – плазма (например, плазма есть в грозовой и шаровой молнии), но в школьном курсе химию плазмы почти не рассматривают.

Вещества могут быть чистыми, очень чистыми (нужными, например, для создания волоконной оптики), могут содержать заметные количества примесей, могут быть смесями.

Все вещества состоят из мельчайших частиц – атомов. Вещества, состоящие из атомов одного вида (из атомов одного элемента), называют простыми (например, древесный уголь, кислород, азот, серебро и др.). Вещества, которые содержат связанные между собой атомы разных элементов, называют сложными.

Если в веществе (например, в воздухе) присутствуют два или большее число простых веществ, и их атомы не связаны между собой, то его называют не сложным, а смесью простых веществ. Число простых веществ сравнительно невелико (около пятисот), а число сложных веществ огромно. К настоящему времени известны десятки миллионов разных сложных веществ.

Химические превращения

Вещества способны вступать между собой во взаимодействие, причем возникают новые вещества. Такие превращения называют химическими.

Например, простое вещество уголь взаимодействует (химики говорят – реагирует) с другим простым веществом – кислородом, в результате образуется сложное вещество – углекислый газ, в котором атомы углерода и кислорода связаны между собой. Такие превращения одних веществ в другие называют химическими.

Химические превращения – это химические реакции. Так, при нагревании сахара на воздухе сложное сладкое вещество – сахароза (из которого состоит сахар) – превращается в простое вещество – уголь и сложное вещество – воду.

Химия изучает превращения одних веществ в другие. Задача химии – выяснить, с какими именно веществами может при данных условиях взаимодействовать (реагировать) то или иное вещество, что при этом образуется. Кроме того, важно выяснить, при каких именно условиях может протекать то или иное превращение и можно получить нужное вещество.

Физические свойства веществ

Каждое вещество характеризуется совокупностью физических и химических свойств. Физические свойства – это свойства, которые можно охарактеризовать с помощью физических приборов.

Например, с помощью термометра можно определить температуру плавления и кипения воды. Физическими методами можно охарактеризовать способность вещества проводить электрический ток, определить плотность вещества, его твердость и т.д.

При физических процессах вещества остаются неизменными по составу.

Физические свойства веществ подразделяют на счислимые (те, которые можно охарактеризовать с помощью тех или иных физических приборов числом, например, указанием плотности, температур плавления и кипения, растворимости в воде и др.) и несчислимые (те, которые охарактеризовать числом нельзя или очень трудно – такие, как цвет, запах, вкус и др.).

Химические свойства веществ

Химические свойства вещества – это совокупность сведений о том, с какими другими веществами и при каких условиях вступает в химические взаимодействия данное вещество. Важнейшая задача химии – выявление химических свойств веществ.

В химических превращениях участвуют мельчайшие частицы веществ – атомы.

При химических превращениях из одних веществ образуются другие вещества, и исходные вещества исчезают, а вместо них образуются новые вещества (продукты реакции).

А атомы при всех химических превращениях сохраняются. Происходит их перегруппировка, при химических превращениях старые связи между атомами разрушаются и возникают новые связи.

Химический элемент

Число различных веществ огромно (и у каждого из них своя совокупность физических и химических свойств). Атомов, отличающихся друг от друга по важнейшим характеристикам, в окружающем нас материальном мире сравнительно невелико – около ста. Каждому виду атомов отвечает свой химический элемент.

Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковыми или близкими характеристиками. В природе встречается около 90 различных химических элементов. К настоящему времени физики научились создавать новые, отсутствующие на Земле виды атомов. Такие атомы (и, соответственно, такие химические элементы) называют искусственными (по-английски – man-made elements).

Искусственно полученных элементов к настоящему времени синтезировано более двух десятков.

Каждый элемент имеет латинское название и одно- или двух-буквенный символ. В русскоязычной химической литературе нет четких правил произношения символов химических элементов.

Одни произносят так: называют элемент по-русски (символы натрия, магния и др.), другие – по латинским буквам (символы углерода, фосфора, серы), третьи – как звучит название элемента по-латыни (железо, серебро, золото, ртуть).

Символ элемента водорода Н у нас принято произносить так, как эту букву произносят по-французски.

[attention type=green]

Сравнение важнейших характеристик химических элементов и простых веществ приведено в таблице ниже. Одному элементу может отвечать несколько простых веществ (явление аллотропии: углерод, кислород и др.), а может – и одно (аргон и др. инертные газы).

[/attention]

Х и м и ч е с к и й  э л е м е н т	П р о с т о е  в е щ е с т в о
1. Заряд ядра	1. Совокупность физических свойств(цвет, запах, растворимость в воде, температуры плавления, кипения, разложения, тип кристаллической решетки и др.)2. Совокупность химических свойств (с чем реагирует и при каких условиях)
2. Значение электроотрицательности
3. Совокупность степеней окисления
4. Для элементов, встречающихся в природе: постоянство изотопного состава,и как следствие, постоянство атомной массы

Химические элементы. Периодическая Система химических элементов Д.И. Менделеева. — Ида Тен

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.

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.

[attention type=yellow]

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

[/attention]

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

Химические элементы металлы

Металлы — элементы, составляющие окружающую нас природу. Сколько существует Земля, столько существуют и металлы.

Земная кора содержит следующие металлы:

• алюминий — 8,2%,
• железо — 4,1%,
• кальций — 4,1%,
• натрий — 2,3%,
• магний — 2,3%,
• калий — 2,1 %,
• титан — 0,56% и т.д.

На данный момент наука обладает информацией о 118 химических элементах. Восемьдесят пять элементов из этого списка относятся к металлам.

Химические свойства металлов

Для того чтобы понять, от чего зависят химические свойства металлов, обратимся к авторитетному источнику – таблице периодической системе элементов, т.н. таблице Менделеева. Проведем диагональ (можно мысленно) между двумя точками: начнем от Be (бериллий) и закончим на At (астат).

Деление это конечно условно, но все-таки позволяет объединять химические элементы в соответствии с их свойствами. Элементы, находящиеся слева под диагональю, и будут металлами.

Чем левее, относительно диагонали, расположение элемента, тем более выражены будут у него металлические свойства:

• кристаллическая структура — плотная,
• теплопроводность — высокая,
• электрическая проводимость, уменьшающаяся с повышением температуры,
• уровень степени ионизации — низкий (электроны отделяются свободно)
• способность к образованию соединений (сплавы),
• растворимость (растворяются в сильных кислотах и едких щелочах),
• окисляемость (образование оксидов).

Вышеперечисленные свойства металлов зависят от наличия электронов, свободно перемещающихся в кристаллической решетке. У элементов, расположенных рядом с диагональю, или непосредственно в месте ее прохождения, имеют двойственные признаки принадлежности, т.е. имеют свойства металлов и неметаллов.

Радиусы атомов металлов имеют сравнительно большие размеры. Внешние электроны, называемые валентными, значительно удалены от ядра и, как следствие, слабо связаны с ним. Поэтому атомы металлов легко отдают валентные электроны и образуют положительно заряженные ионы (катионы).

Эта особенность является основным химическим свойством металлов. Атомы элементов с наиболее выраженными металлическими свойствами на внешнем энергетическом уровне имеют от одного до трех электронов.

Химические элементы с характерно выраженными признаками металлов образуют только положительно заряженные ионы, они совсем не способны присоединять электроны.

Вытеснительный ряд М. В. Бекетова

Активность металла и скорость реакции его взаимодействия с другими веществами зависит от величины показателя способности атома «расстаться с электронами». Способность различно выражена у разных металлов. Элементы, обладающие высокими показателями, являются активными восстановителями.

Чем больше масса атома металла, тем выше его восстановительная способность. Самыми сильными восстановителями считаются щелочные металлы K, Ca, Na. Если атомы металла не способны отдать электроны, то такой элемент будет считаться окислителем, например: аурид цезия может окислять другие металлы.

В этом отношении наиболее активны соединения щелочных металлов.

Русский ученый М. В. Бекетов первым начал изучать явление вытеснения одних металлов, из соединений образованных ими, другими металлами. Составленный им перечень металлов, в котором они расположены в соответствии со степенью увеличения нормальных потенциалов, получил название «электрохимического ряда напряжений» (вытеснительный ряд Бекетова).

Li K Rb Cs Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Cr Fe Ni Sn Pb Cu Hg Ag Pt Ag Pt Au

Чем правее расположен металла в этом ряду, тем ниже его восстановительные свойства, и тем сильнее окислительные свойства его ионов.

Классификация металлов по Менделееву

В соответствии с таблицей Менделеева различаются следующие виды (подгруппы) металлов:

• щелочные — Li (литий), Na (натрий), K (калий), Rb (рубидий), Cs (цезий), Fr (франций);
• щелочноземельные – Be (бериллий), Mg (магний), Ca (кальций), Sr (стронций), Ba (барий), Ra (радий);
• легкие — AL (алюминий), In (индий), Cd (кадмий), Zn (цинк);
• переходные;
• полуметаллы

Техническое применение металлов

Металлы, нашедшие более или менее широкое техническое применение, условно делятся на три группы: черные, цветные и благородные.

К черным металлам относят железо и его сплавы: сталь, чугун и ферросплавы.

Следует сказать, что железо – самый распространенный в природе металл. Его химическая формула Fe (феррум). Железо сыграло огромную роль в эволюции человека. Человек смог получить новые орудия труда, научившись выплавлять железо. В современной промышленности широко применяются сплавы железа, полученные путём добавления в железо углерода или других металлов.

Цветные металлы – это практически все металлы за исключением железа, его сплавов и благородных металлов. По своим физическим свойствам цветные металлы классифицируют следующим образом:

· тяжёлые металлы: медь, никель, свинец, цинк, олово;

· лёгкие металлы: алюминий, титан, магний, бериллий, кальций, стронций, натрий, калий, барий, литий, рубидий, цезий;

· малые металлы: висмут, кадмий, сурьма, ртуть, кобальт, мышьяк;

· тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден, ванадий, цирконий, ниобий, тантал, марганец, хром;

· редкие металлы: галлий, германий, индий, цирконий;

Благородные металлы: золото, серебро, платина, родий, палладий, рутений, осмий.

[attention type=red]

Нужно сказать, что с золотом человек познакомился гораздо раньше, чем с железом. Золотые украшения из этого металла делали ещё в Древнем Египте. В наше время золото используется ещё и в микроэлектронике и других отраслях промышленности.

[/attention]

Серебро, как и золото, используется в ювелирной промышленности, микроэлектронике, фармацевтической промышленности.

Металлы сопровождают человека на протяжении всей истории человеческой цивилизации. Нет такой отрасли, где не использовались бы металлы. Без металлов и их соединений невозможно представить современную жизнь.

Что такое химические элементы? Система и характеристика химических элементов

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 радиоактивных распадов 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.

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.

[attention type=green]

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.

[/attention]

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).

[attention type=yellow]

Чаще всего отдельно в нижние слои таблицы выносятся два ряда семейств — лантаноиды и актиноиды.

[/attention]

Периодическая система Менделеева содержит всю необходимую информацию о химических элементах (порядковый номер, массовое число, название, иногда последние слои электронного строения).

Названия элементов

Право дать название предоставляется тому человеку, который совершил открытие данного химического элемента. Многие названы в честь планет (уран, плутоний, нептуний). Другим дали наименование в честь великих ученых (менделевий, резерфордий, коперниций и другие).

Часто элементы называют в честь городов и стран (рутений, германий, дубний, франций, европий и прочие). Посылом даже служат мифические герои (прометий). Также распространено явление, когда то или иное наименование дается по свойствам, проявляемым простыми и сложными веществами данного элемента (водород, кислород, углерод).

Названия записываются на латыни, но в нашей стране существует и русский их перевод с закрепившимися произношениями. Символом каждого элемента считается первая буква латинского слова либо первая и какая-либо из последующих. Пример: кальций (Са) — Calcium, бор (В) — Boron.

Характеристика атомов химических элементов

Каждый представитель периодической системы имеет свои особенности как в строении, так и в проявляемых свойствах. Характеристика химического элемента складывается из разбора состава его ядра и электронных слоев, а также из определения простого вещества, им образуемого, и сложных соединений.

Состав ядра атомов химических элементов включает несколько частиц — нуклонов:

• протоны, определяющие его положительный заряд (р+1), а также часть атомной массы;
• нейтроны, влияющие на массовое число элемента и не имеющие заряда (n0).

Еще один вид частиц — электроны. Они движутся вокруг ядра и имеют отрицательный заряд (е-1). Ориентация их не хаотичная, а строго упорядоченная. Они располагаются на орбиталях (s, p, d и f), которые формируют подуровни и уровни (электронные слои).

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 степени окисления 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 щелочные металлы). 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, О2 — кислород или дикислород, а О3 — 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.

[attention type=red]

В восьмую основную входят особые элементы — благородные или инертные газы.

[/attention]

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.