Занятие 4. Химические элементы. Знаки химических элементов. Относительная атомная масса

Занятие 4. Химические элементы. Знаки химических элементов. Относительная атомная масса.

Химический элемент - совокупность атомов одного вида.

    Почему одинаковые атомы были названы именно так? 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 — из элементов». Отсюда вероятное происхождение этого слова: по названию ряда согласных букв в латинском алфавите: l, m, n, t («el» — «em» — «en» — «tum»).

ХИМИЧЕСКИЙ ЯЗЫК

    Человечество использует много разных языков. Кроме естественных языков (японского, английского, русского – всего более 2,5 тысяч), существуют еще и искусственные языки, например, эсперанто. Среди искусственных языков выделяются языки различных наук. Так, в химии используется свой, химический язык. Химический язык – система условных обозначений и понятий, предназначенная для краткой, ёмкой и наглядной записи и передачи химической информации. Сообщение, написанное на большинстве естественных языков, делится на предложения, предложения – на слова, а слова – на буквы. 

Мы с вами будем говорить особым, химическим языком. В нем, как и в нашем родном, русском, мы выучим вначале буквы — химические символы, затем научимся писать на их основе слова — формулы и далее, с помощью последних, — предложения — уравнения химических реакций:

     Болгарские просветители Кирилл и Мефодий являются авторами славянской письменности-алфавита. А вот отцом химической письменности является шведский ученый Й. Я. Берцелиус, который предложил в качестве букв — символов химических элементов использовать начальные буквы их латинских названий, или, если с этой буквы начинаются названия нескольких элементов, то — добавлять к начальной букве еще одну из последующих букв названия.

   Химические знаки (символы химические) - буквенные обозначения химических элементов. Состоят из первой или из первой и одной из следующих букв латинского названия элемента,напр., углерод - С (Carboeum), кальций - Ca (Calcium), кадмий - Cd… 

   Символ химического элемента – это условное обозначение химического элемента.

 Историческая справка: Химики древнего мира и средних веков применяли для обозначения веществ, химических операций и приборов символические изображения, буквенные сокращения, а также сочетания тех и других. Семь металлов древности изображали астрономическими знаками семи небесных светил: Солнца ( ☉ , золото), Луны ( ☽ , серебро), Юпитера ( ♃ , олово),Венеры (♀, медь), Сатурна ( ♄ , свинец), Меркурия ( ☿ , ртуть),Марса ( ♁ , железо). 

рис. 1. 1 - олово, 2 - свинец, 3 - золото, 4 - сера, 5 - ртуть, 6 - серебро, 7 - железо

    Металлы, открытые в XV—XVIII веках, — висмут, цинк,кобальт — обозначали первыми буквами их названий. Знак винного спирта (лат. spiritus vini) составлен из букв S и V. Знаки крепкой водки (лат. aqua fortis, азотная кислота) и золотой водки (лат. aqua regis, царская водка, смесь соляной и азотной кислот) составлены из знака водыÑ и прописных букв F и R соответственно. Знак стекла (лат. vitrum) образован из двух букв V —прямой и перевёрнутой.

    Попытки упорядочить старинные химические знаки продолжались до конца XVIIIвека. В начале XIX века английский химик Дж. Дальтон предложил обозначать атомы химических элементов кружками, внутри которых помещались точки, чёрточки, начальные буквы английских названий металлов и др.

Перечень символов химических элементов и их атомных весов Дж. Дальтона (1808)

   Химические знаки Дальтона получили некоторое распространение в Великобритании и в Западной Европе, но вскоре были вытеснены чисто буквенными знаками, которые шведский химик Й. Я. Берцелиус предложил в 1814. Высказанные им принципы составления химических знаков сохранили свою силу до настоящего времени. В России первое печатное сообщение о химических знаках Берцелиуса сделал в 1824московский врач И. Я. Зацепин.

   Названия некоторых химических элементов, их произношение, даты  и авторов открытия можно посмотреть по ссылке http://www.alhimikov.net/elektronbuch/Page-2.html

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ АТОМНАЯ МАССА

Историческая справка: Английский ученый Джон Дальтон (1766–1844) на своих лекциях демонстрировал студентам выточенные из дерева модели атомов, показывая, как они могут соединяться, образуя различные вещества. Когда одного из студентов спросили, что такое атомы, он ответил: «Атомы – это раскрашенные в разные цвета деревянные кубики, которые изобрел мистер Дальтон».

 Конечно, Дальтон прославился не своими «кубиками» и даже не тем, что в двенадцатилетнем возрасте стал школьным учителем. С именем Дальтона связано возникновение современной атомистической теории. Впервые в истории науки он задумался о возможности измерения масс атомов и предложил для этого конкретные способы. Понятно, что непосредственно взвесить атомы невозможно. Дальтон рассуждал только о «соотношении весов мельчайших частиц газообразных и других тел», то есть об относительных их массах. И поныне, хотя масса любого атома в точности известна, ее никогда не выражают в граммах, так как это исключительно неудобно. Например, масса атома урана – самого тяжелого из существующих на Земле элементов – составляет всего 3,952·10^–22г. Поэтому массу атомов выражают в относительных единицах, показывающих, во сколько раз масса атомов данного элемента больше массы атомов другого элемента, принятого в качестве стандарта. Фактически это и есть «соотношение весов» по Дальтону, т.е. относительная атомная масса. Массы атомов очень малы. 

Абсолютные массы некоторых атомов:

m(C) =1,99268 ∙ 10^-23 г

m(H) =1,67375 ∙ 10^-24 г

m(O) =2,656812 ∙ 10^-23 г

В настоящее время в физике и химии принята единая система измерения. Введена атомная единица массы (а.е.м.)

m(а.е.м.) = 1/12 m(12C) = 1,66057 ∙ 10^-24 г.

Ar(H) = m(атома)/m (а.е.м.) = 1,67375 ∙ 10^-24 г/1,66057 ∙ 10^-24 г = 1,0079 а.е.м.

Ar – показывает, во сколько раз данный атом тяжелее 1/12 части атома 12С, это безразмерная величина.

Относительная атомная масса - это 1/12 массы атома углерода, масса которого равна 12 а.е.м.

Относительная атомная масса безразмерная величина!!!

Например, относительная атомная масса атома кислорода равна 15,994. Считать самим значения относительной атомной массы не всегда обязательно. Можно воспользоваться значениями, приведенными в периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева.  Записать это следует так:

Ar(O) = 16.

 Всегда используем округлённое значение. 

Исключение представляет относительная атомная масса атома хлора: Ar(Cl) = 35,5.

Связь между абсолютной и относительной массами атома представлена формулой:

m(атома) = Ar ∙ 1,66 ∙ 10 ^-27 кг

ТРЕНИРУЕМСЯ!!!

Определение относительной атомной массы.

Распространённость элементов в природе. Основную массу космического вещества составляют Н и Не (99,9%).

Из 107 химических элементов только 89 обнаружены в природе, остальные, а именно технеций (атомный номер 43), прометий (атомный номер 61), астат (атомный номер 85), франций (атомный номер 87) и трансурановые элементы, получены искусственно посредством ядерных реакций (ничтожные количества Te, Pm, Np, Fr образуются при спонтанном делении урана и присутствуют в урановых рудах). В доступной части Земли наиболее распространены 10 элементов с атомными номерами в интервале от 8 до 26. В земной коре они содержатся в следующих относительных количествах:

Перечисленные 10 элементов составляют 99,92% массы земной коры.

Элемент	Атомный номер	Содержание, % по массе
O	8	47,00
Si	14	29,50
Al	13	8,05
Fe	26	4,65
Ca	20	3,30
Na	11	2,50
K	19	2,50
Mg	12	1,87
Ti	22	0,45
Mn	25	0,10

Проверь, как ты запомнил химические элементы Игра "Таблица Д.И. Менделеева"