Залесов Александр Кириллович

Химический элемент - элемент elementum - стихия, самостоятельная часть, являющаяся основой чего-либо, например системы или множества.

Химический элемент -этимология

Латинское слово elementum использовали ещё античные авторы (Цицерон, Овидий, Гораций), причём почти в том же смысле, что и сейчас - как часть чего-то (речи, образования и т. п.).

Древнее изречение гласило: «Cлова состоят из букв, тела из элементов». Отсюда - одно из возможных происхождений этого слова - по названию ряда согласных латинских букв L, M, N (el-em-en).

Михаил Васильевич Ломоносов элементами называл атомы.

Химический элемент - множество атомов с одинаковым зарядом ядра, числом протонов, совпадающим с порядковым или атомным номером в таблице Менделеева. Каждый химический элемент имеет свои название и символ, которые приводятся в Периодической системе элементов Дмитрия Ивановича Менделеева.

Формой существования химических элементов в свободном виде являются простые вещества (одноэлементные)

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 - из элементов». Отсюда - вероятное происхождение этого слова: по названию ряда согласных букв в латинском алфавите: l, m, n, t («el» - «em» - «en» - «tum»).

На международном съезде химиков в г. Карлсруе (Германия) в 1860 г. были приняты определения понятий молекулы и атома.

Химический элемент (с точки зрения атомно-молекулярного учения) представляет собой каждый отдельный вид атомов. Современное определение химического элемента: Химический элемент - каждый отдельный вид атомов, характеризующийся определенным положительным зарядом ядра кикос

Известные химические элементы
На ноябрь 2009 года известно 117 химических элементов,

(с порядковыми номерами с 1 по 116 и 118), из них 94 обнаружены в природе (некоторые - лишь в следовых количествах), остальные 23 получены искусственно в результате ядерных реакций.

Первые 112 элементов имеют постоянные названия, остальные - временные.
Открытие 112-го элемента (самый тяжелый из официальных) признано Международным союзом теоретической и прикладной химии (en:International Union for Pure and Applied Chemistry). Самый стабильный из известных изотопов данного элемента имеет период полураспада 34 секунды. На начало июня 2009 года носит неофициальное имя унунбий, был впервые синтезирован в феврале 1996 года на ускорителе тяжелых ионов в Институте тяжелых ионов (Gesellschaft für Schwerionenforschung, GSI) в Дармштадте, Германия (в результате бомбардировки свинцовой мишени ядрами цинка). Первооткрыватели имеют полгода, чтобы предложить новое официальное название для добавления в таблицу (ими уже предлагались Виксхаузий, Гельмгольций, Венусий, Фриший, Штрассманий и Гейзенбергий). В настоящее время известны трансурановые элементы с номерами 113-116 и 118, полученные в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне, однако они официально пока не признаны.

Символы химических элементов

Символ элемента обозначает
- Название элемента
- Один атом элемента
- Один моль атомов этого элемента

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 - медь (cuprum), Ag - серебро (argentum), Fe - железо (ferrum), Au - золото (aurum), Hg - ртуть (hydrargirum).

С помощью цифры, стоящей впереди символа элемента, можно обозначить число атомов или молей атомов данного элемента. Примеры:

- 5H - пять атомов элемента водорода, пять моль атомов элемента водорода
- 3S - три атома элемента серы, три моль атомов серы

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

Примеры:
- H2 - молекула водорода, состоящая из двух атомов водорода
- Cu2 + - ион меди с зарядом 2+
- {}^{12}_6C - атом углерода с зарядом ядра, равным 6 и атомной массой, равной 12.

История
Система химических символов была предложена в 1811г. шведским химиком Я. Берцелиусом. Временные символы элементов состоят из трёх букв, представляющих аббревиатуру их атомного номера на латыни. Символика химических элементов выявляет не только качественный состав химических соединений, но и количественный, так как за символом каждого элемента скрывается присущий только ему заряд атомного ядра, определяющий количество электронов в атомной оболочке нейтрального атома и, таким образом, его химические свойства. Атомная масса также считалась ранее (в 19-м - начале 20-го века) характерным свойством, количественно определяющим химический элемент, 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.

Химический элемент:

1 - обозначение химического элемента.
2 - русское название.
3 - порядковый номер химического элемента, равный количеству протонов в атоме.
4 - атомная масса.
5 - распределение электронов по энергетическим уровням.
6 - электронная конфигурация.

Распространённость химических элементов в природе:
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 - 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.

Химические вещества
Химическое вещество может состоять как из одного химического элемента (простое вещество), так и из разных (сложное вещество или химическое соединение). Способность одного элемента существовать в виде различных простых веществ, отличающихся по свойствам, называется аллотропией.

Агрегатное состояние
В обычных условиях соответствующие простые вещества для 11 элементов являются газами (H, He, N, O, F, Ne, Cl, Ar, Kr, Xe, Rn), для 2 - жидкостями (Br, Hg), для остальных элементов - твёрдыми телами. Химические элементы образуют около 500 простых веществ.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Химические элементы в живых организмах

Все живые существа состоят из химических элементов. Необходимо знать, какие элементы важны для здоровья растений, животных и человека, а какие вредны и в каком количестве. Введение

Начнём с тех химических элементов, без которых жизнь на Земле была бы невозможна. Водород, кислород, и их соединение - вода. Основы

Является структурной единицей органических соединений, участвующий в построении организмов и обеспечении их жизнедеятельности. Водород (Hydrogenium)

Водород был открыт англичанином Х. Кавендишем в 1766 году. Своё название он получил от греч. Слов хидор – вода и генес – род. Водород (Hydrogenium) Х. Кавендиш

Кислород – биоэлемент. В атмосфере его всего 21%. В живых организмах кислорода около 70%. Кислород (Oxygenium)

Кислород необходим для дыхания всех живых организмов, он главный участник окислительно-восстановительных реакций. Также участвует в построении организмов и обеспечении их жизнедеятельности. Кислород (Oxygenium)

Участвует в процессах фотосинтеза и дыхания. Весь кислород возник благодаря деятельности зелёных растений, которые выделяют кислород в процессе фотосинтеза на свету. Кислород в жизни растений Фотосинтез

Большинство живых организмов используют кислород для дыхания и поэтому являются аэробными организмами. Но каждому нужно разное количество кислорода. К примеру, для разных пород рыб нужно разное количества кислорода в воде. Кому-то 4мг/мл, а кому-то намного больше. Кислород в жизни животных

На долю кислорода приходится 62% от массы тела человека. Кислород входит в состав белков, нуклеиновых кислот и др. Окисление пищи – источник энергии. Кислород доставляется гемоглобином, который образует соединение – оксигемоглобин. Оно окисляет белки, жиры и углеводы, образуя углекислый газ и воду, и выделяя энергию, необходимую для жизнедеятельности. Кислород в жизни человека Гемоглобин

Аллотропное видоизменение кислорода – озон. Это газ, образующийся во время грозы из молекул кислорода. На высоте 15-20 км. над Землёй, озон образует слой, защищающий от ультрафиолетовых лучей. Использую озон для обеззараживания и дезинфекции. Озон Земля и озоновый слой

Основным соединением водорода и кислорода является вода. Растения на 70-80% состоят из воды. Совокупность процессов поглощения, усвоения и выделения воды, называется водным режимом. Вода (Aqua) Молекула воды

Вода выполняет множество функций: является средой для биохимических реакций, участвует в фотосинтезе, определяет функциональную активность ферментов и структурных белков клеточных мембран и органоидов. Вода (Aqua) в жизни растений

В процессе эволюции растения приобрели различные адаптации, связанные с регуляцией водного режима в конкретных условиях обитания. По этим признакам их относят к разным экологическим группам. Вода (Aqua) в жизни растений

Жизнедеятельность многих бактерий проходит во влажной среде. В почве широко распространены водородные бактерии, которые в процессе хемосинтеза окисляют водород, постоянно образующийся при анаэробном разложении различных органических остатков микроорганизмами почвы. Вода (Aqua) в жизни бактерий 2 H 2 +O 2 =2H 2 O+ энергия

Вода с растворёнными в ней минеральными веществами включается в водно-солевой обмен – совокупность процессов потребления, всасывания и выделения воды и солей. Вода (Aqua) в жизни животных и человека Водно-солевой обмен обеспечивает постоянство ионного состава, кислотно-щелочного равновесия и объёма жидкостей внутренней среды организма

Кроме обычной воды, существует метаболическая вода, которая образуется в процессе обмена веществ. Она необходима для нормального развития зародыша. У верблюдов вода образуется в процессе окисления жиров. Из 100 грамм – 107 мл. воды. Вода (Aqua) в жизни животных и человека Верблюды в пустыне. В горбах – метаболическая вода.

Роль воды в жизни живых организмов огромна. Если человек потеряет 50% массы в результате голодания, он может остаться в живых, но если потеряет 15-20% массы в результате обезвоживания – он умрёт. Вода (Aqua) в жизни животных и человека

Следующая группа химических элементов также очень важна для жизни. Человек должен употреблять их не менее 400 мг в день. А такие вещества как Na и K – 3000 мг день. Ca, P, Na, K, Mg

Кальций был открыт Х. Дэви в 1808 году. Название происходит от лат. калцис (камень, известняк). Суточное поступления кальция в организм составляет 800-1500 мг. Кальций (Calcium) Х. Дэви

В организме животного, кальция – 1,9-2,5%. Кальций – материал для постройки костных скелетов. Карбонат кальция CaCO 3 входит в состав кораллов, раковин, панцирей и скелетов микроорганизмов. Роль кальция в жизни животных Раковина

В организме человека 98-99% кальция содержится в костях. Кальций необходим для процессов кроветворения и свёртывания крови, для регуляции работы сердца, обмена веществ, для нормального роста костей (скелет, зубы). Роль кальция в жизни человека

Кальций находится в кисломолочных продуктах, в овощах, фруктах, миндале, злаках… Но больше всего кальция содержится в сырах. Где находится кальций?

CaCo 3 – кальцит, мел и др. Ca 3 (PO 4) 2 – костная мука Ca(NO 3) 2 – кальц. селитра CaO – негашеная известь Ca(OH) 2 -известковая вода CaOCl 2 – хлорка Соединения кальция Кальцит

Фосфор входит в состав важнейших веществ клеток: ДНК, РНК, фосфолипидов, глицерина и АТФ. Открыт фосфор Х. Брандом в 1669 г. Фосфор (Р) Бранд открывает фосфор. Картина Дж. Райта

Фосфор составляет 0,1-0,7% от массы растения. Фосфор ускоряет созревание плодов, поэтому удобрения из фосфора активно применяют в сельском хозяйстве. Фосфор в жизни растений

При недостатке фосфора замедляется обмен веществ, корни слабеют, листья принимают пурпурный цвет… Фосфор в жизни растений

В организме человека содержится 4,5 кг фосфора. Фосфор входит в состав липидов, ДНК, РНК, АТФ. Почти все важнейшие процессы человека связаны с превращением фосфорсодержащих веществ. Фосфор в жизни человека Молекула ДНК

Для организма, фосфора необходимо в двое больше, чем кальция. Но кальций и фосфор не могут друг без друга. Фосфор, также как и кальций, является составной частью костной ткани. Если баланс фосфора и кальция нарушается, то организм для выживания должен будет брать запасы из костей и зубов. Фосфор в жизни человека Суточная норма потребления фосфора 1000-1300 мг.

В активно работающих органах – печени, мышцах, мозге – наиболее интенсивно расходуется АТФ. АТФ – это энергия, и одну из главных ролей в этом нуклеотиде играет фосфор. Поэтому А.Е. Ферсман назвал фосфор «элементом жизни и мысли». Фосфор в жизни человека Молекула АТФ

Белый фосфор окисляется на воздухе, давая зелёное свечение. Очень ядовит. Используется в производстве серной кислоты и красного фосфора. Белый фосфор

Порошок, не ядовит, не горюч. Используется в качестве наполнителя в лампах накаливания и при производстве спичек. Красный фосфор

Натрий важен для транспорта веществ через клеточные мембраны. Также натрий регулирует транспорт углерода в растении. При его недостатке происходит торможение в образовании хлорофилла. Натрий в жизни растений

Натрий распределён по всему организму. 40% натрия находится в костной ткани, часть в эритроцитах, мышцах и др. Натрий в жизни человека Суточная норма потребления натрия – - 4000-6000 мг.

Натрий входит в состав натрий-калиевого насоса, особого белка, выкачивающего из клетки ионы натрия и накачивающий ионы калия, тем самым обеспечивая активный транспорт вещей в клетку. Натрий в жизни человека

Натрий поддерживает кислотно-щелочной баланс в организме, регулирует кровяное давление, синтез белков и многое другое. Недостаток натрия приводит к головным болям, слабости, потере аппетита. Натрий в жизни человека Поваренная соль – один из главных источников натрия.

Роль калия в жизни растений велика. Калий содержится в плодах, стеблях, корнях, листьях. Он активирует синтез органических веществ, регулирует транспорт углерода, влияет на азотный обмен и водный баланс. Калий в жизни растений

При недостатке калия в клетках накапливается избыток аммиака, что может привести к гибели растения. Признак нехватки элемента – жёлтые листья. Калий в жизни растений

Калий входит в состав натрий-калиевого насоса. В организме человека, массой 70 кг, содержится 140 грамм калия. Взрослый человек должен потреблять в сутки 2-3 мг на 1 кг веса, а ребёнок – 12-13 мг на 1 кг веса. Недостаток калия ведёт заболеванию глаз, плохой памяти, пародонтозу. Калий в жизни человека

KOH – едкий калий KCl - сильвин K2SO4 - арканит KAL(SO4)2*12H2O – - алюмокалиевые квасцы Основные соединения калия

Магний участвует в аккумуляции солнечной энергии, он входит в состав молекулы хлорофилла, являясь центральным атомом в молекуле. Магний в жизни растений

При дефиците магния снижается урожайность, нарушается образование хлоропластов. Листья становятся «мраморными»: бледнеют между жилками, а вдоль жилок остаются зелёными. Магний в жизни растений

При весе человека 70 кг, магния в нём содержится 20 грамм. Он оказывает антисептическое действие, снижает артериальное давление и содержание холестерина, укрепляет иммунную систему. При недостатке магния повышается предрасположенность к инфарктам. Магний в жизни человека

Мы рассмотрели несколько химических элементов и увидели, что все они важны для жизни растений, животных и человека. Многие важные элементы не были освещены в этой презентации, т.к. брались только те вещества, которые нужно употреблять человеку в достаточно большом количестве каждый день (минимум – 300мг). Итог

Над презентацией работал ученик 9 «А» класса, ГОУ СОШ №425 Залесов А.К. Используемые ресурсы: а) И.А. Шапошникова, И.В. Болгова. «Таблица Менделеева в живых организмах» б) www.wikipedia.org в) www.xumuk.ru

Символы химических элементов, используемые в настоящее время, были введены в науку в 1813 г. Й. Берцелиусом. Элементы обозначаются начальными буквами их латинских названий. Химических элементов больше, чем букв алфавита, и поэтому большинство элементов обозначаются символом из двух букв. При чтении химических формул символы водорода, углерода, азота, кислорода, фосфора и серы произносятся как название буквы (вода 11 2 0 - «аш два о»), а остальные - как полное латинское название элемента (Si0 2 - «силициум о два»).

Уточним понятия атома и химического элемента, предполагая, что некоторые сведения о структуре атома уже известны из курса химии средней школы. Атом имеет устойчивое положительно заряженное ядро и электронные оболочки. За счет изменения энергии электронов на внешних оболочках образуются химические связи между атомами. При этом ядро никак не изменяется. Данный атом может входить в состав молекул, переноситься при реакциях из одних молекул в другие, терять и принимать электроны, переходить в газообразное состояние с разрывом всех химических связей, но ядро атома при всех этих превращениях полностью сохраняется - как но массе, так и по заряду. Любые цепочки химических превращений вещества не приводят к превращению самих атомов. С учетом этого специфического поведения атомов можно дать следующее определение.

Атом - это микрочастица вещества, сохраняющаяся при химических превращениях.

В природе существует 90 видов атомов, различающихся по заряду ядра. Еще около 30 видов получено с применением физических методов превращения ядер. Химическое поведение атомов в конечном счете полностью определяется зарядами ядер. Отсюда следует научное определение химического элемента.

Вид атомов с одинаковым зарядом ядра называется химическим элементом.

Атомы данного химического элемента, собранные отдельно от других атомов, образуют простое вещество. Вообще же понятием химического элемента не определено, где именно находятся его атомы, входят ли в состав сложных веществ и смесей. Все атомы данного вида, где бы они ни находились, мыслятся как химический элемент.

Атомы с одинаковым зарядом могут различаться между собой по массе, так как в их ядрах находятся не только заряженные частицы протоны , но и незаряженные частицы с почти такой же массой нейтроны. При изменении числа нейтронов изменяется масса атома при одном и том же заряде. Таким образом, химический элемент может охватывать две или несколько разновидностей атомов с разными массами.

Вид одинаковых атомов, как по заряду ядра, так и по массе, называется нуклидом.

Нуклиды с одинаковым зарядом ядра, но разной массой называются изотопами.

Нуклиды обозначаются символом элемента с двумя индексами слева: нижний индекс - атомный номер (заряд ядра) и верхний индекс - массовое число (суммарное число протонов и нейтронов). Например, имеющиеся в природе изотопы кремния обозначаются так: ?JSi, JjSi и?JSi.

Большинство элементов представляют собой смесь изотопов, меньшее число их (20) - мононуклидные.

Широко известно, что существует так называемая тяжелая вода. Подразумевается, что в ее составе находится редкий изотоп водорода с массовым числом не один, а два. В природе изотопы всегда присутствуют совместно.

Поэтому в составе вещества одновременно присутствуют все природные изотопы элемента. Выделяя какой-либо элемент в виде простого вещества, мы получаем сразу все его изотопы. Обычными химическими методами изотопы не разделяются.

В табл. 2.2 даны сведения о наиболее известных химических элементах. Остальные химические элементы можно найти в периодической системе элементов (таблице Менделеева). Одна из наиболее легко определяемых характеристик атома и химического элемента - масса. В настоящее время за атомную единицу массы - сокращенно а.е.м. (или дальтон, Да) - принята 1/12 часть массы наиболее распространенного изотопа углерода ^С. В природном углероде есть примесь более тяжелых изотопов, поэтому атомная масса самого углерода выражается не точно числом 12, а немного превышает его - 12,011.

Атомная масса А - это масса атома и соответственно химического элемента, выраженная в а.е.м.

Наиболее известные химические элементы

Таблица 22

	Название		Атомная масса A, а.е.м.	открытия
	Кислород
	Алюминий
	Марганец

Окончание табл. 2.2

Чаще используют относительную атомную массу А,., которая отличается только тем, что не имеет единицы измерения, т.е. получается делением атомной массы на 1 а.е.м. Для краткости А г тоже можно называть атомной массой. Сама по себе атомная масса не дает представления о величине атома. Для этого надо знать соотношение между а.е.м. и граммом. Это соотношение таково:

• 6,02 10 23 а.е.м. = 1 г, или 6,02 10 23 а.е.м./г = 1;
• 1,66 10~ 24 г = 1 а.е.м., или 1,66 10 -24 г/а.е.м. = 1.

Из этих соотношений можно составить представление о реальных размерах атомов, а также о числе атомов в конкретных образцах вещества. Выражения, содержащие отношение единиц измерения а.е.м./г и г/а.е.м., удобны для подстановки в уравнения при необходимости перехода от одной единицы измерения к другой.

Пример 2.2. То, насколько мала частица, называемая атомом, можно яснее осмыслить на следующем примере. Всем понятно, сколь далеки от нас даже ближайшие звезды. Так вот, если бы молекулы, составляющие 32 мг кислорода (приблизительно 22,5 см 3 газа, что равно небольшому мыльному пузырю диаметром 3,5 см), равномерно разместить на прямой линии между Солнцем и ближайшей к нам яркой звездой а Центавра, до которой 4,125-10 13 км, то расстояния между молекулами составили бы лишь 0,07 долей миллиметра. Значит, в этой небольшой массе находится колоссальное число молекул, которое можно вычислить, деля массу данной порции кислорода на массу одной молекулы:

В 1869 году русский ученый Д.И. Менделеев разработал периодическую таблицу химических элементов, которая затем стала применяться в качестве универсальной и единственной системы такого рода во всем мире. Сегодня мало кто знает, что эта классификация, графически отражающая свойства элементов и их атомную массу, на самом деле является ключом к открытию множества удивительных фактов. Пришло время познакомиться с миром химии с новой стороны и узнать о том, чего практически никогда не рассказывают в школах и университетах!

Галлий: как наука помогает шутникам

Этот химический элемент, расположенный под 13 атомным номером и обозначаемый символом Ga (от лат. Gallium), представляет собой мягкий металл серого цвета. Хрупкое вещество было открыто химиком из Франции Полем Эмилем Лекоком де Буабодраном в 1875 году. Именно благодаря своему первооткрывателю и его родине элемент и получил свое современное название, ведь в переводе с латинского «Галлия» означает «Франция». Также существует версия, что в наименовании галлия ученый захотел скрыто увековечить свое имя. На латинском языке слово «Gallium» оказывается сходно по звучанию с «gallusom» – «петухом». Во французском же «петух» произносится как «le coq». Остается только сравнить это слово с фамилией Поля Эмиля – и вот уже теория не кажется такой неправдоподобной, пусть официально она и не была нигде задокументирована. Кстати, эта же птица является и символом государства!

Удивительные свойства данного химического элемента наиболее ярко демонстрируют себя при переходе из одного состояния в другое. Несмотря на то, что обычно металл находится в твердом состоянии, уже при нагревании до температуры в 30°С он начинает медленно плавиться. Что же это означает?

Теоретически из подобного материала можно вылепить, например, ложку, после чего передать ее своему коллеге. Озадаченное выражение лица приятеля окажется обеспечено, ведь столовый прибор начнет просто-напросто растворяться при соприкосновении с горячей жидкостью! К такому розыгрышу вполне могут прибегнуть изобретательные химики-лаборанты. Вот только от напитка придется отказаться – пусть галлий и практически безвреден для человеческого организма, все же возможные риски лучше исключить совершенно.

Почему кадмий использовался для борьбы с Годзиллой

И снова металл, но на этот раз – уже с порядковым атомным номером 48, мягкий, тягучий и отличающийся серебристо-серым цветом. Может менять состояния и подвергаться обработке деформированием (ковке). Именно из данного вещества изготавливались специальные наконечники на ракеты, с помощью которых военные боролись с удивительным Годзиллой в одном из фильмов про гигантского монстра-мутанта. Но почему же при написании сценария создатели решили отдать предпочтение именно этому химическому элементу?

Все дело заключается в том, что на самом деле данное вещество является смертельно связывающим и крайне токсичным – при проникновении в живой организм оно начисто уничтожает любое благоприятное действие белков, металлотионеина, аминокислот и ферментов, а также провоцирует возникновение злокачественных опухолей. Сначала происходит снижение активности всех ферментных систем, затем одно за другим начинают обнаруживаться:

• общее ухудшение самочувствия;
• рвота и судороги;
• поражение центральной нервной системы, печени и почек;
• нарушение фосфорно-кальциевого обмена;
• анемия и разрушение костей скелета.

Именно эти свойства кадмия проявились в реальной жизни из-за того, что опасность элемента была недооценена ни властями, ни добывающими промышленниками. Случай, начавшийся в Японии еще в 1817 году, растянулся вплоть до наступления 20 века. В те времена о кадмии знали мало – его добывали и рассматривали как примесь цинка, от которой после очистки избавлялись путем сброса в реки. Разумеется, канцерогенные отходы сделали свое дело, и однажды врач, пришедший осмотреть жителей деревни, которая была расположена рядом с одной из таких быстрин, ужаснулся… Он сломал девушке запястье в попытке прощупать ее пульс! Выяснилось, что кадмий отравил злаки, ведь для их полива использовалась именно речная вода. Все необходимые минеральные вещества в организмах людей просто сворачивались, в результате чего их кости стали катастрофически хрупкими.

Добывающая организация признала страшную ошибку только в 1972 году, и выплатила компенсации пострадавшим и их родственникам – в общей сложности 178 жителям.

Как церковь внесла вклад в открытие «видов» воздуха

Удивительные факты о последнем элементе, кислороде, который в соединении с углеродом образует углекислый газ, будут неразрывно связаны с именем Джозефа Пристли. Этот скромный английский священник в действительности сделал множество открытий в газовой химии. Уже в детстве будущий служитель церкви обладал живым и незаурядным мышлением, которое однажды заставило его задаться вопросом: «Что остается в банке, когда в ней умирает паук?». Пристли понимал, что существу оказывается недостаточно воздуха (понятия «кислород» тогда еще не существовало). Но почему же его хватает, например, цветам, которые могут существовать в герметично закупоренных тарах куда дольше животных или насекомых?..

Тогда Пристли провел практический опыт, который сегодня считается начальной вехой в изучении фотосинтеза и входит во все учебники по естествознанию. Он поместил под стеклянный колпак мышь, свечу и зеленое растение, а также поставил конструкцию под естественный солнечный свет. Так ученому удалось установить, что животные не только не погибают, а продолжают благополучно существовать и дышать в атмосфере вырабатываемого цветком газа. Пристли сравнил результаты первого эксперимента с итогами второго, во время которого он поместил мышь под колпак с одной лишь горящей свечой, и установил, что здесь мышь попросту задыхается. Джозеф решил, что растения очищают, «освежают» воздух, в то время как позднее ученые научно доказали: они сами вырабатывают кислород в результате фотосинтеза. И все же первое практическое, пусть и не до конца точное разграничение химического элемента кислорода и соединения под названием «углекислый газ» произошло именно тогда – в далеком 1774 году.

Кислород, представленный в таблице Менделеева под атомным номером 8,относится к газам и характеризуется отсутствием вкуса, цвета и запаха. Этот неметалл регулярно восполняется наземной растительностью, на долю которой приходится до 30% его выработки, и морскими водорослями (до 70%). Он составляет около 45% от веса всей земной коры и 89% веса воды, а также всегда наблюдается там, где присутствуют живые организмы. Если в будущем человечеству удастся обнаружить планету, богатую кислородом, можно будет почти с абсолютной уверенностью заявить, что соседи во Вселенной найдены!

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.

Символы химических элементов

В химии для обозначения химических элементов используют химическую символику. Это язык химии . Для понимания речи на любом языке необходимо знать буквы, в химии точно так же. Чтобы понимать и описывать свойства веществ, и изменения, происходящие с ними, прежде всего, необходимо знать символы химических элементов. В эпоху алхимии химических элементов было известно намного меньше, чем сейчас. Алхимики отождествляли их с планетами, различными животными, античными божествами. В настоящее время во всем мире пользуются системой обозначений, введенной шведским химиком Йёнсом Якобом Берцелиусом. В его системе химические элементы обозначают начальной или одной из последующих букв латинского названия данного элемента. Например, элемент серебро обозначается символом – Ag (лат. Argentum). Ниже приведены символы, произношения символов, и названия наиболее распространенных химических элементов. Их нужно заучить на память!

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

]]>

Все элементы периодической системы подразделяются на четыре типа:

1. У атомов s–элементов заполняются s–оболочки внешнего слоя (n). К s–элементам относятся водород, гелий и первые два элемента каждого периода.

2. У атомов р–элементов электронами заполняются р–оболочки внешнего уровня (np). К р-элементам относятся последние 6 элементов каждого периода (кроме первого).

3. У d–элементов заполняется электронами d–оболочка второго снаружи уровня (n–1)d. Это элементы вставных декад больших периодов, расположенных между s– и p–элементами.

4. У f–элементов заполняется электронами f–подуровень третьего снаружи уровня (n–2)f. К семейству f–элементов относятся лантаноиды и актиноиды.

Из рассмотрения электронной структуры невозбужденных атомов в зависимости от порядкового номера элемента следует:

1. Число энергетических уровней (электронных слоев) атома любого элемента равно номеру периода, в котором находится элемент. Значит, s–элементы находятся во всех периодах, р–элементы – во втором и последующих, d–элементы – в четвертом и последующих и f–элементы – в шестом и седьмом периодах.

2. Номер периода совпадает с главным квантовым числом внешних электронов атома.

3. s– и p–элементы образуют главные подгруппы, d–элементы – побочные подгруппы, f–элементы образуют семейства лантаноидов и актиноидов. Таким образом, подгруппа включает элементы, атомы которых обычно имеют сходное строение не только внешнего, но и предвнешнего слоя (за исключением элементов, в которых имеет место «провал» электрона).

4. Номер группы, как правило, указывает число электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей. В этом состоит физический смысл номера группы. У элементов побочных подгрупп валентными являются электроны не только внешних, но и предпоследних оболочек. Это является основным различием в свойствах элементов главных и побочных подгрупп.

5. Элементы с валентными d– или f–электронами называются переходными.

6. Номер группы, как правило, равен высшей положительной степени окисления элементов, проявляемой ими в соединениях. Исключением является фтор – его степень окисления равна –1; из элементов VIII группы только для Os, Ru и Xe известна степень окисления +8.

Химическая связь и типы взаимодействия молекул

Химическая связь – это взаимодействие атомов, обусловленное перекрыванием их электронных облаков и сопровождающееся уменьшением полной энергии системы.

В зависимости от характера распределения электронной плотности между взаимодействующими атомами различают три основных типа химической связи: ковалентную, ионную и металлическую.

Основные характеристики связи:

Энергия связи (Е, кДж/моль) – количество энергии, выделяющееся при образовании химической связи. Чем больше энергия связи, тем устойчивее молекулы.

Длина связи – расстояние между ядрами химически связанных атомов.

Кратность связи – определяется количеством электронных пар, связывающих два атома. С увеличением кратности связи длина связи уменьшается, а прочность ее возрастает.

Валентный угол – угол между воображаемыми линиями, которые можно провести через ядра связанных атомов. Валентный угол определяет геометрию молекул.

Дипольный момент возникает, если связь образована между атомами элементов с разной электроотрицательностью и служит мерой полярности молекулы.

Ковалентная связь

Ковалентная связь образуется путем обобществления пары электронов двумя атомами. Особенностями ковалентной химической связи являются ее направленность и насыщаемость. Направленность обусловлена тем, что атомные орбитали имеют определенную конфигурацию и расположение в пространстве. Перекрывание орбиталей при образовании связи осуществляется по соответствующим направлениям. Насыщаемость обусловлена ограниченными валентными возможностями атомов.

Различают ковалентную полярную и неполярную связь. Ковалентная неполярная связь образуется между атомами с одинаковой электроотрицательностью; обобществленные электроны равномерно распределены между ядрами взаимодействующих атомов. Ковалентная полярная связь образуется между атомами с различной электроотрицательностью; общие электронные пары смещены в сторону более электроотрицательного элемента.

Возможны два механизма образования ковалентной связи: 1) спаривание электронов двух атомов при условии противоположной ориентации их спинов (обменный механизм); 2) донорно-акцепторное взаимодействие, при котором общей становится электронная пара одного из атомов (донора) при наличии энергетически выгодной свободной орбитали другого атома (акцептора).

Часто в образовании связи участвуют электроны разных подуровней, а, следовательно, орбитали разных конфигураций. В этом случае может происходить гибридизация (смешение) электронных облаков (орбиталей). Образуются новые, гибридные облака с одинаковой формой и энергией. Число гибридных орбиталей равно числу исходных. В гибридной атомной орбитали (АО) электронная плотность смещается в одну сторону от ядра, поэтому при взаимодействии ее с АО другого атома происходит максимальное перекрывание, приводящее к повышению энергии связи. Гибридизация АО определяет пространственную конфигурацию молекул.

Так, при смешении одной s-орбитали и одной p-орбитали, образуются две гибридные орбитали, угол между которыми = 180 о, такой тип гибридизации называется sp-гибридизацией . Молекулы, в которых осуществляется sp-гибридизация, имеют линейную геометрию (C 2 H 2 , BeF 2).

При смешении одной s и двух p-орбиталей образуются 3 гибридные орбитали, угол между которыми = 120 о. Такой тип гибридизации называется sp 2 -гибридизацией , ему соответствует образование плоской треугольной молекулы (BF 3 , C 2 H 4).

При смешении одной s и трех p-орбиталей образуются четыре sp 3 -гибридные орбитали , угол между которыми = 109 о 28". Форма такой молекулы является тетраэдрической. Примеры таких молекул: CCl 4 , CH 4 , GeCl 4 .

При определении типа гибридизации необходимо также учитывать неподеленные электронные пары элемента. Например, кислород в молекуле воды (Н 2 О) имеет sp 3 -гибридизацию (4 гибридных орбитали), а химическая связь с атомами водорода образована двумя электронными парами.

Возможны также более сложные виды гибридизации с участием d и f-орбиталей атомов.

Ионная связь

Ионная связь представляет собой электростатическое взаимодействие отрицательно и положительно заряженных ионов в химическом соединении. Ее можно рассматривать как предельный случай ковалентной полярной связи. Такая связь возникает лишь в случае большой разности электроотрицательностей взаимодействующих атомов, например между катионами s-металлов I и II групп периодической системы и анионами неметаллов VI и VII групп (LiF, CsCl, KBr и др.).

Так как электростатическое поле иона имеет сферическую симметрию, то ионная связь не обладает направленностью. Ей также не свойственна насыщаемость. Все ионные соединения в твердом состоянии образуют ионные кристаллические решетки, в узлах которых каждый ион окружен несколькими ионами противоположного знака. Чисто ионной связи не существует. Можно говорить лишь о доле ионности связи.

Металлическая связь

В отличие от ковалентных и ионных соединений, в металлах небольшое число электронов одновременно связывает большое число ядерных центров, а сами электроны могут перемещаться в металле. Таким образом, в металлах имеет место сильно нелокализованная химическая связь.

Биогенные элементы

Элементы, необходимые организму для построения и жизнедеятельности клеток и органов, называют биогенными элементами.