Химический элемент
-
Определение химического элемента
- Химический элемент — это вещество, которое не может быть расщеплено на другие вещества в химических реакциях.
- Основной частицей элемента является атом, который идентифицируется по количеству протонов в ядре (атомный номер).
- Атомы одного элемента могут иметь разное количество нейтронов, образуя изотопы.
-
История открытия элементов
- Элементы были открыты в древности, но современная концепция элемента появилась благодаря работам Дмитрия Менделеева.
- В 1869 году Менделеев опубликовал периодическую таблицу, упорядочив элементы по атомному номеру.
-
Классификация элементов
- Элементы классифицируются по группам, периодам и блокам.
- Группы включают щелочные металлы, щелочноземельные металлы и другие.
- Периоды включают периоды с 1 по 8+ и более.
- Блоки включают s, p, d, f и другие.
-
Свойства элементов
- Элементы различаются по атомному номеру, плотности, температуре плавления и кипения.
- Элементы могут быть стабильными или радиоактивными, что влияет на их свойства.
- Стабильные элементы имеют длительный период полураспада, а радиоактивные — короткий.
-
Синтез и открытие элементов
- В настоящее время известно 118 элементов, из которых 94 встречаются в природе.
- Синтез новых элементов продолжается, и в 2006 и 2010 годах были синтезированы элементы 118 и 117 соответственно.
-
Периодическая таблица Менделеева
- Периодическая таблица Менделеева объединяет элементы по сходным химическим свойствам.
- Элементы упорядочены по возрастанию атомного номера и имеют повторяющиеся физические и химические свойства.
-
Атомный номер и изотопы
- Атомный номер элемента равен количеству протонов в ядре.
- Изотопы — это атомы одного элемента с разным количеством нейтронов.
- Изотопы обычно имеют схожие химические свойства, за исключением водорода.
-
Изотопы углерода
- Углерод-12, углерод-13 и углерод-14 являются стабильными изотопами углерода.
- Природный углерод состоит из 12С (98,9%), 13С (1,1%) и 14С (0,0001%).
-
Изотопы и радиоактивность
- Большинство элементов содержат более одного стабильного изотопа.
- Радиоактивные изотопы распадаются на другие элементы.
- Стабильные изотопы встречаются в природе.
-
Массовое число и атомная масса
- Массовое число элемента — это число нуклонов в атомном ядре.
- Атомная масса изотопа — это масса одного атома, выраженная в дальтонах.
- Относительная атомная масса близка к массовому числу.
-
Химически и изотопно чистые элементы
- Химически чистый элемент имеет одинаковый атомный номер.
- Изотопно чистый элемент состоит только из одного изотопа.
-
Аллотропы
- Элементы могут существовать в различных аллотропных формах.
- Аллотропия определяется как способность элемента существовать в разных структурных формах.
-
Свойства элементов
- Элементы классифицируются по физическим и химическим свойствам.
- Металлы проводят электричество, неметаллы — нет, металлоиды — промежуточное.
- Элементы могут быть твердыми, жидкими или газообразными при стандартных условиях.
- Точки плавления и кипения, плотности и кристаллические структуры используются для характеристики элементов.
-
Классификация химических элементов
- Элементы классифицируются по происхождению: 94 природных, 24 искусственных.
- 83 природных элемента стабильны или слаборадиоактивны, 11 переходных элементов имеют короткий период полураспада.
- Элементы с атомными номерами от 1 до 82 содержат стабильные изотопы, за исключением 43 и 61.
- Элементы с атомными номерами 43, 61 и 83-94 нестабильны и имеют короткий период полураспада.
-
Периодическая таблица Менделеева
- Таблица упорядочивает элементы по атомному номеру и повторяющимся свойствам.
- Содержит 118 подтвержденных элементов, изобретена Дмитрием Менделеевым в 1869 году.
- Используется в химии, физике, геологии, биологии и других областях.
-
Номенклатура и символы
- Элементы идентифицируются по атомным номерам, названиям и символам.
- Атомные номера обозначаются арабскими цифрами, используются обозначения «через», «за пределами» и «от».
- Названия элементов определяются Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC).
- Символы элементов основаны на латинских названиях, не являются аббревиатурами.
-
История химических символов
- Алхимики использовали тайные символы для металлов и соединений.
- Джон Дальтон разработал символы для молекул.
- Йенс Якоб Берцелиус создал современную систему химических обозначений в 1814 году.
- Латинские названия элементов, используемые Берцелиусом, имеют разные корни с современными английскими названиями.
-
Использование латыни в науке
- Латынь постепенно сходила на нет, но химические названия элементов заимствовались из языка в язык.
- Символы элементов соответствуют их названиям в английском, французском и немецком языках.
- В других языках иногда изменяются варианты написания, но химические обозначения остаются неизменными.
-
Химические символы и обозначения
- Химические символы понятны на международном уровне, но названия элементов могут требовать перевода.
- В прошлом были различия, например, немцы использовали букву «J» для йода, но теперь используют «I».
- Первая буква химического обозначения всегда пишется с заглавной буквы, последующие буквы — строчными.
-
Общие химические обозначения
- В химических уравнениях используются символы для обозначения групп элементов.
- «X» обозначает переменную группу, «R» — радикал, «Q» — тепло, «Y» — иттрий, «Z» — переменную группу.
- «E» и «Nu» используются в органической химии, «L» — лиганды, «M» — металлы.
- «Ln» и «An» — лантаноиды и актиноиды, «Rg» — благородные газы.
-
Символы изотопов
- Изотопы различаются по массовому числу, которое сочетается с символом элемента.
- ИЮПАК предпочитает надстрочные обозначения, но используются и другие.
- Три изотопа водорода обозначаются как H, D и T.
-
Происхождение элементов
- Только 4% массы Вселенной состоит из атомов или ионов.
- 94 природных элемента образовались в результате астрофизических процессов.
- Водород, гелий и литий образовались в первые минуты после Большого взрыва.
- Элементы тяжелее железа образуются в результате взрывного нуклеосинтеза.
-
Изобилие элементов
- График показывает обилие элементов в Солнечной системе.
- Водород и гелий — продукты Большого взрыва, следующие три элемента редки.
- Элементы тяжелее железа образуются в крупных звездах.
- Изобилие элементов на Земле варьируется от воздуха до земной коры и океана.
-
Состав человеческого организма
- Состав человеческого организма соответствует составу морской воды.
- Человеческий организм обладает дополнительными запасами углерода, азота и фосфора.
- Некоторым видам организмов необходимы дополнительные элементы, такие как магний, кальций и железо.
-
История концепции элемента
- Древние греки использовали классические элементы для объяснения природы.
- Платон и Аристотель ввели термин «stoicheia» и определили элементы как неделимые субстанции.
-
Химические определения
- Роберт Бойль предложил корпускулярную теорию, рассматривая материю как состоящую из атомов.
- Бойль не соглашался с представлениями Аристотеля и Парацельса о количестве элементов.
- Бойль считал, что элементы могут объединяться в соединения.
-
Современные определения
- Айзек Уоттс перечислил элементы, признанные химиками, включая серу, соль, землю, воду и «дух».
- Антуан Лавуазье, Йенс Якоб Берцелиус и Дмитрий Менделеев внесли значительный вклад в определение элементов.
-
Атомарные определения
- Генри Мозли открыл, что заряд ядра является основой атомного номера.
- Современное определение элемента основано на атомном номере.
- ИЮПАК определяет элемент как существующий, если в нем есть изотопы с временем жизни более 10-14 секунд.
-
Обнаружение и распознавание элементов
- Десять материалов, знакомых доисторическим культурам, являются элементами.
- Большинство природных элементов были идентифицированы к 1900 году.
- С 1900 года были открыты или произведены многие новые элементы, включая трансурановые.
-
Недавно обнаруженные элементы
- Первым трансурановым элементом был нептуний, открытый в 1940 году.
- С 1999 года ИЮПАК рассматривает заявления об обнаружении новых элементов.
- По состоянию на январь 2016 года все 118 элементов были подтверждены ИЮПАК как обнаруженные.
-
Открытие элемента 112
- Подтверждено в 2009 году
- Предложены название коперний и символ Cn
- Официально одобрены ИЮПАК 19 февраля 2010 года
-
Самый тяжелый элемент
- Элемент 118 синтезирован Оганессоном 9 октября 2006 года в Дубне, Россия
-
Последние открытия элементов
- Элемент 117 открыт в 2009 году в штате Теннесси
- 28 ноября 2016 года ИЮПАК признал названия элементов 113, 115, 117 и 118
-
Список из 118 известных элементов
- Включает атомный номер, элемент и символ
- Имена элементов приняты ИЮПАК
- Блоки периодической таблицы: s, p, d, f
- Группы и периоды соответствуют положению в таблице Менделеева
-
Дополнительная информация
- Биологическая роль элементов
- База данных по химическим веществам
- Открытие химических элементов
- Сбор элементов
- Вымышленный элемент
- Классификация Гольдшмидта
- Островок стабильности
- Список нуклидов
- Список плотностей элементов
- Минерал (питательное вещество)
- Периодические системы малых молекул
- Цены на химические элементы
- Систематическое название элемента
- Таблица нуклидов
- Роль химических элементов
- Рекомендации
- Библиография
- Дальнейшее чтение
-
Видеоролики и внешние ссылки
- Видеоролики для каждого элемента от Ноттингемского университета
- Дискуссия на BBC Radio 4 о химических элементах