§7. Хімічні елементи

Від стародавніх мислителів у хімію перейшло крім слова «атом» слово «елемент», що означає – «складова частина». Філософи стародавньої Греції вважали, що всі речовини побудовані з чотирьох елементів, взятих у різних пропорціях. Це – земля, повітря, вогонь і вода. У XVII столітті англійський вчений Роберт Бойль спростував вчення про чотири елементи. У давні часи люди були знайомі з 11 хімічними елементами. Починаючи з XVIIІ століття кількість відомих елементів швидко зростає. Нині їх відомо 112. Упродовж 1998-2000 років вчені добули елементи з порядковими номерами 114, 116, 118.

У природі існують різні атоми або хімічні елементи, які відрізняються між собою зарядом ядра, атомною масою, здатністю сполучатися з іншими атомами та інше. Заряд ядра визначається числом протонів, що міститься в ньому. Для хімічної класифікації атомів важливий саме заряд ядра.

Цікаво відзначити, що поза Землею у межах, досяжних для спостереження, не виявлено інших елементів. Елементи, які містяться в метеоритах, що падають на землю ідентичні із земними.

Пригадайте будову атома.
Атоми одного виду – це хімічні елементи.
Хімічний елемент – це певний вид атомів із однаковим зарядом ядра.

Під назвою «хімічний елемент» слід розуміти певний вид атомів, незалежно від того, вільні вони чи сполучені в молекулах. Наприклад, назва «елемент Оксиген» відноситься як до окремого атома Оксигену, так і атома Оксигену, який входить до складу молекули води Н₂О. Коли йдеться про склад будь-яких речовин, слід пам’ятати, що до складу цих сполук входять атоми певного виду або хімічні елементи. Отже, про Гідроген, який входить до складу молекули водню (Н₂), до складу кислоти (HCl), води (Н₂О), метану (СН₄) можна говорити як про хімічний елемент.

Назви хімічних елементів

Кожний хімічний елемент має свою назву і позначення.

Загального правила, за яким давали назви різним елементам не існує. Назви деяких елементів пов’язані з фізичними властивостями речовин, утворених цими елементами, або з історією відкриття. Наприклад, назва «Аргентум» походить від санскритського «аргента», що означає «світлий», «білий». Елемент Гелій уперше виявили на Сонці і дали йому назву від латинського «геліос» – «сонце». Назви іншим елементам дані на честь відомих учених (Менделєєвій – на честь Д. І. Менделєєва), країн (Рутеній – на честь Росії) та інше. Походження назв деяких елементів невідоме. Загальноприйнятою назвою елементів для всіх країн є їхня латинська назва.

Крім латинської назви у кожній країні існує назва елемента своєю мовою. Сучасні українські назви походять від відповідних латинських та грецьких назв елементів. За правилом українського правопису назви елементів є власними назвами і їх пишуть з великої літери.

Символи хімічних елементів

Й. Я. Берцеліус

З різноманітних комбінацій хімічних елементів складається понад двадцять мільйонів відомих нині речовин. Оскільки для запису складу речовин користуватися повною назвою хімічних елементів незручно, почали користуватися їх скороченими позначеннями – символами.

Кожен хімічний елемент крім назви має свій символ. В усіх країнах використовують однакові символи елементів. Спочатку елементи зображали кружальцями різного типу. Кожен учений прагнув вигадати свої позначення і хіміки важко розуміли один одного. За пропозицією шведського хіміка Й. Я. Берцеліуса, хімічний символ позначають однією або двома літерами його латинської назви. Так для позначення Оксигену він вибрав символ «О» – першу літеру слова «Oxygenium», для Гідрогену – «Н» (від «Hydrogenium»), для Натрію – «Na» (від «Natrium») і так далі. Коли назви кількох елементів розпочинаються з однакової літери, то один з них починають першою, а інші – першою та однією з наступних літер в латинській назві. Так, латинські назви елементів Сульфур (Sulfur), Силіцій (Silicim), Станум (Stanum) розпочинаються з літери «S». І щоб не плутати ці елементи їх позначають відповідно: S, Si, Sn. Такою символікою користуються з 1814 року.

Вимова символів елементів не підпорядковується єдиному правилу. Деякі символи, як от H, O, C, P, S, N, читаються як відповідні літери латинського алфавіту, а інші, як хімічні назви елементів чи речовин. Наприклад Al – «алюміній», Na – «натрій».

Познайомимося докладніше з найважливішими хімічними символами. Хімічні символи (знаки), їх вимову, назву та відносні атомні маси найбільш поширених елементів подано в таблиці №2.

Таблиця 2. Назви і символи хімічних елементів

Якщо ви побачите у підручнику символ елемента, який не внесено до цієї таблиці, відкрийте періодичну таблицю Д. І. Менделєєва, знайдіть елемент і прочитайте його назву. Символи і назви відомих нині хімічних елементів разом з іншою інформацією про них містяться у періодичній системі хімічних елементів Д. І. Мендєлєєва.

Що означає хімічний символ?

Хімічний символ означає елемент, один його атом, відносну атомну масу (A_r), просту речовину атомної будови.

Наприклад:
Хімічний символ – Fe
Назва елемента – Ферум
Чисто атомів – один атом Феруму
Відносна атомна маса – A_r(Fe) = 56
Проста речовина – залізо.

Якщо потрібно показати не один, а кілька атомів, що не зв’язані між собою, то перед хімічним знаком пишуть відповідну цифру, яку називають коефіцієнтом.

Наприклад: 3S – три атома Сульфуру, 5Н – п’ять атомів Гідрогену, 7Fe – сім атомів Феруму.

За допомогою символів записують склад речовин так само, як з літер азбуки складають слова.

Поширення хімічних елементів у природі

У природі знайдено приблизно 90 елементів. Хімічні елементи на Землі та в різних об’єктах Всесвіту поширені не однаковою мірою. Деякі з них рідкісні, інших – більше. Порівняємо співвідношення хімічних елементів на Землі, у Всесвіті, морській воді та в повітрі.

Як видно з малюнку, найпоширенішим елементом на Землі є Оксиген. Він входить до складу води, кисню, вуглекислого газу і багатьох мінералів. Силіцій посідає друге місце і входить до складу піску, глини та різних мінералів. Третє місце посідає Алюміній. У Всесвіті найпоширенішими є Гідроген і Гелій, у повітрі – Нітроген і Оксиген, у морській воді – Оксиген і Гідроген.

Хімічні елементи входять до складу як неорганічних, так і органічних сполук, з яких складаються усі живі організми. Найважливішими з них є такі елементи, як Оксиген, Гідроген, Карбон, Нітроген, Хлор, Сульфур, Фосфор. У невеликій кількості входять до складу організмів також Ферум, Кальцій, Купрум, Магній, Цинк, Натрій, Кальцій, Калій тощо.

Організм людини приблизно на 98 % складається з таких елементів, як Н, С, О. Ще 1,4 % припадає на N.

Підсумок

• «Хімічний елемент» – це певний вид атомів, що має однаковий заряд ядра.
• «Хімічний символ» – це скорочена латинська назва елемента.
• Хімічний символ використовується для позначення хімічних елементів у формулах та рівняннях.
• Хімічний символ означає хімічний елемент, один атом, назву елемента, відносну атомну масу.

?

1. Що називають «атомом»?
2. Що називають «хімічним елементом»?
3. Що таке символ?
4. Хто з учених запропонував сучасні символи хімічних елементів?
5. Які елементи найбільш поширені на Землі?

Допитливим

Символи елементів

Алхіміки вважали, що в природі існує сім металів, за кількістю відомих на той час планет, тому метали мали назви планет. Їх позначення зображені в таблиці № 3.

Таблиця 3. Алхімічні символи елементів

Це було умовне зображення, яке не характеризувало хімічний елемент, що утворював кожну з цих простих речовин. Пізніше французькі вчені ввели позначення хімічних елементів у вигляді дуг, рисок і кружків, у які поміщали перші літери французької назви елемента: “∕” – “N”, “⊃” – H, “–” –  “O”, “∪“– “S”, “©” – “Cu”.

Назви елементів

Деякі хімічні елементи отримали свою назву від назв:

• частин світу (Європій, Америцій);
• країн та регіонів (Скандій (Скандинавія), Тулій (латинська назва Скандинавії – Туле), Галій (Галлія – латинська назва Франції), Германій (Німеччина), Рутеній (Рутенія – латинська назва Русі), Полоній (латинська назва Польщі), Францій (Франція), Каліфорній (штат у США);
• міст (Магній (м. Магнізія у стародавній Греції), Гольмій (Гольмія – давня назва Стокгольма), Лютецій (Лютеція – латинська назва Парижа), Гафній (Гафнія – давня назва Копенгагена), Берклій (науковий центр Берклі у Каліфорнії).

Назви елементів, пов’язані із:

• характерними лініями у спектрах їхніх атомів (Рубідій – темно-червоний, Цезій – блакитний, Індій – темно-синій, Талій – ніжно-зелений);
• кольором, твердістю, запахом та іншими властивостями простих речовин і хімічних сполук (Сульфур – від латинського – «світло-жовтий», Хлор – від грецького «хлорос» – «жовто-зелений», Бром – від грецького «бромос» – «сморідний»). Назва «Станум» походить від санскритського «стан», що означає «твердий», або походять від назв утворених ними речовин («Гідроген» – від грецьких слів «гідро» – «вода» та «генос» – «рід, народження», тобто «той, що народжує воду»; «Оксиген» – від грецьких «оксис» – «кислий» та «генос», тобто «той, що народжує кислоту»).
• астрономією і міфологією (Селен – від грецького «Селене» – «Місяць», Уран – від назви планети Уран (у давньогрецькій міфології Уран – бог неба).

Відкриття елементів

До XIII століття було відомо лише 13 хімічних елементів. У XVIII столітті їх було відомо вже 30. Через 50 років додалося ще 28. Тепер відомо 112 хімічних елементів.

Максимум хімічних елементів відкрили учені Швеції – 23. У цій країні у XVIII столітті була добре розвинена металургійна промисловість, а це вимагало пошуків нових покладів руд. Одночасно (а часто і незалежно) виявляли нові мінерали, в яких відкривали невідомі раніше елементи. Крім того, хіміко-аналітичний спосіб дослідження перебував у Швеції на високому рівні.

Друге місце займає Англія – 20 елементів, третє – Франція – 15 елементів, четверте місце – Німеччина – 10 елементів. Три елементи відкрили в Австрії, два – у Данії, один елемент (Рутеній) був відкритий у Росії у 1844 році.

Глен Сиборг (Glen Theodore Seaborg)

Найбільшу кількість елементів (9) відкрив видатний американський учений Г. Сиборг разом зі своїми колегами.

Спочатку люди ознайомились із самородним золотом і сріблом та сіркою в мінералах. Залізо вперше побачили в метеоритах і тільки значно пізніше навчилися добувати його з руд, що дало початок ері заліза. Алхіміки відкрили п’ять елементів – Арсен, Бісмут, Фосфор, Цинк, Стибій.

Сучасні українські назви елементів походять від відповідних грецьких та латинських назв, що, у свою чергу, могли бути запозичені в інших народів.

Вплив елементів на організм

Для нормального функціонування людського організму необхідні більшість хімічних елементів. При їх недостачі як і при надлишку порушуються процеси життєдіяльності, можуть виникати різні захворювання. Вчені вважають, що при нестачі Кальцію в організмі виникає близько 140 різних захворювань. При недостатній кількості Купруму або Магнію, може виникнути рання сивина, Стануму – облисіння, Цинку – послаблення відчуття смаку й запаху, Селену – онкологічні хвороби, Силіцію – вірусні захворювання, Сульфуру – передчасне старіння організму.

Чому ми говоримо: «певний вид атомів»? Чи можуть атоми одного й того ж елемента відрізнятися один від одного? Виявляється, що можуть. Наприклад, існують атоми Хлору, що відрізняються між собою за масою, тому що в ядрі атомів цих елементів знаходиться різне число нейтронів, але вони мають однаковий заряд ядра, за однаковим числом протонів.

Пов'язані публікації:

1.11. Характеристика хімічних елементів за положенням в періодичній системі та будовою атома §11. Хімічні формули §9. Багатоманітність речовин. Прості речовини. Метали і неметали Узагальнення і систематизація знань з теми «Початкові хімічні поняття» §8. Поняття про періодичну систему. Відносна атомна маса 1.6. Ізотопи