§ 5. Атоми. Молекули. Хімічні елементи

уміти: користуватися поняттями і називати хімічні елементи за їх символами, наводити приклади металічних і неметалічних елементів та знаходити їх у Періодичній системі хімічних елементів.

СТРУКТУРНІ ЧАСТИНКИ РЕЧОВИНИ. Ти вже маєш початкове уявлення про речовину та її властивості. Тепер з’ясуємо від чого вони залежать.

Властивості речовини залежать від того, які частинки входять до її складу і як вони між собою з’єднуються.

Здавна відомо, що багато речовин складається з молекул (мал. 40).

Мал. 40. Моделі молекул

Молекула — найменша частинка речовини, що має її основні хімічні властивості та здатна до самостійного існування.

Так, вода, вуглекислий газ, кисень, озон, спирт, крохмаль — речовини молекулярної будови. Молекули — це їхні структурні частинки.

Інші речовини, наприклад алмаз, графіт, кремнезем (річковий пісок) складаються з атомів. Атоми — це їхні структурні частинки.

Атом — найдрібніша частинка речовини, що складається з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів.

Ядро атома містить елементарні частинки — протони. Вони мають заряд +1, тому ядро завжди позитивно заряджене. Заряд електрона становить -1. В атомі сумарний заряд протонів дорівнює сумарному заряду електронів, тому атом електронейтральний.

Але в навколишньому світі електронейтральних атомів дуже мало. Це, наприклад, атоми Гелію, Неону, Аргону тощо. Атоми можуть з’єднуватись між собою обо з іншими атомами і приєднувати або втрачати, електрони і ставати зарядженими частинками йонами. Якщо атом втрачає один або кілька електронів, то заряд ядра такого атома перевищує сумарний заряд електронів, і атом перетворюється на позитивно заряджений йон, величина заряду якого дорівнює кількості втрачених електронів. Наприклад, якщо атом Натрію втратить один електрон, то він перетвориться на йон із зарядом +1 (Na + ). А якщо атом Хлору, наприклад, приєднає електрон, то він стане йоном із зарядом -1 (Сl – ). Так, кухонна сіль (натрій хлорид) складається з йонів Натрію і

Мал. 41. Утворення йонів Натрію Na + і Хлору Сl – — структурних частинок кухонної солі NaCl

Йони — це електрично заряджені частинки, що утворюються з атомів унаслідок утрати чи приєднання електронів.

Позначають заряд йона, на першому місці ставлять цифру, а тоді — плюс чи мінус.

ХІМІЧНИЙ ЕЛЕМЕНТ. Нині відомо вже 118 видів різних атомів, із них 90 трапляються в природі і 28 — добуті штучно.

Вид атомів з певним зарядом ядра називають хімічним елементом.

Йене Якоб Берцеліус (1779-1848)

Шведський хімік, почесний член Петербурзької Академії наук (з 1820). Відкрив Церій, Селен, Торій. Створив електрохімічну теорію, на основі якої побудував класифікацію елементів, сполук, мінералів. Склав (1814) таблицю атомних мас елементів, запропонував сучасні хімічні символи елементів.

Усі відомі нині речовини, а їх уже понад 20 000 000, утворені атомами різних хімічних елементів. У цій безлічі речовин неможливо було б орієнтуватися, якби не було чудового винаходу, що нагадує азбуку. За пропозицією шведського хіміка Й. Берцеліуса хімічні елементи почали позначати однією або двома літерами їхньої латинської назви. Наприклад, Оксиген позначають літерою О від Oxygenium (Оксигеніум), Сульфур — S від Sulfur, Ферум — Fe від Ferrum тощо (див табл. 1. с.38).

Такою хімічною символікою користуються з 1814 р. й досі. Твоє завдання полягає в тім, щоб поступово запам’ятати символи найважливіших хімічних елементів, навчитися їх писати, вимовляти й розуміти. Зверни увагу: назви хімічних елементів пишуться з великої літери.

Усі хімічні елементи за властивостями поділяють на металічні й неметалічні. До металічних елементів належать Алюміній Аl, Натрій Na, Магній Mg тощо, до неметалічних елементів — Оксиген О, Хлор СІ, Фосфор Р тощо. Така класифікація дещо умовна, оскільки між металічними і неметалічними елементами не можна провести чіткої межі. Проте ця класифікація широко використовується.

Символи всіх хімічних елементів та їхні назви (за винятком відритих останнім часом) наведені в таблиці Д. І. Менделєєва (див. форзац). У цій таблиці кожний елемент займає своє місце (певну клітинку) із суворо визначеним порядковим номером. Глибокий зміст цього номера розкриється тобі у процесі дальшого вивчення хімії.

За таким розміщенням хімічних елементів криється один із основних законів природи — Періодичний закон, який вивчатиметься пізніше. На його основі і була створена Періодична система хімічних елементів. Усі елементи в ній поділяються по горизонталі на сім періодів, а по вертикалі — на вісім груп. Кожна група в свою чергу поділяється на головну і побічну підгрупи. Номер групи і номер періоду це — важлива інформація про будову атомів хімічних елементів. Збагнути Періодичний закон і розібратися в системі елементів ти зможеш пізніше, коли набудеш достатнього запасу знань, тоді ж стане зрозумілою і назва таблиці. А поки що користуйся Періодичною системою хімічних елементів як довідковою таблицею.

ПОШИРЕННЯ ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ У ПРИРОДІ. Всі хімічні елементи утворилися внаслідок складних процесів ядерного синтезу в зірках і в космічному просторі. Є багато теорій, що пояснюють походження хімічних елементів та особливості їх поширення на Землі і в Космосі (ми їх не розглядаємо).

Найпоширенішими елементами Всесвіту є Гідроген Н і Гелій Не: 75 % усіх атомів, що є у Всесвіті, — це атоми Гідрогену Н, а 24 % — атоми Гелію Не. На решту хімічних елементів припадає лише 1 %.

Назви і символи деяких хімічних елементів

Українська назва хімічного елемента

Латинська назва хімічного елемента

Символ

Вимова хімічного символа

Що таке хімічний елемент?

Хімічний елемент , або елемент, визначається як матеріал, який не можна розщепити або перетворити на іншу речовину за допомогою хімічних засобів. Елементи можна розглядати як основні хімічні будівельні блоки матерії. Відомо 118 елементів . Кожен елемент ідентифікується відповідно до кількості протонів, які він містить у своєму атомному ядрі. Новий елемент може бути створений шляхом додавання більше протонів до атома. Атоми одного елемента мають однаковий атомний номер або Z.

Ключові висновки: хімічний елемент

• Хімічний елемент — речовина, що складається лише з одного типу атомів. Іншими словами, всі атоми елемента містять однакову кількість протонів.
• Ідентичність хімічного елемента не може бути змінена жодною хімічною реакцією. Однак ядерна реакція може перетворити один елемент в інший.
• Елементи вважаються будівельними блоками матерії. Це правда, але варто зазначити, що атоми елемента складаються з субатомних частинок.
• Відомо 118 елементів. Нові елементи ще можуть бути синтезовані.

Назви та символи елементів

Кожен елемент може бути представлений його атомним номером або назвою або символом елемента. Символ елемента – це абревіатура з однієї або двох букв. Перша літера символу елемента завжди пишеться великою. Друга літера, якщо вона є, пишеться з малої літери. Міжнародний союз теоретичної та прикладної хімії ( IUPAC ) погодив набір назв і символів для елементів, які використовуються в науковій літературі. Однак назви та символи для елементів можуть відрізнятися широкого вжитку в різних країнах. Наприклад, IUPAC і англійською мовою елемент 56 називають барієм із символом елемента Ba. Італійською мовою це називається bario, а французькою – baryum. Атомний номер елемента 4 за IUPAC — це бор, але в італійській, португальській та іспанській мовах — бор, у німецькій — Bor, а у французькій — bore. Загальні символи елементів використовуються країнами зі схожими алфавітами.

Достаток елементів

Зі 118 відомих елементів 94, як відомо, зустрічаються в природі на Землі. Інші називаються синтетичними елементами. Кількість нейтронів в елементі визначає його ізотоп. 80 елементів мають принаймні один стабільний ізотоп. Тридцять вісім складаються виключно з радіоактивних ізотопів, які з часом розпадаються на інші елементи, які можуть бути або радіоактивними, або стабільними.

На Землі найпоширенішим елементом у корі є кисень, тоді як вважається, що найпоширенішим елементом на всій планеті є залізо. Навпаки, найпоширенішим елементом у Всесвіті є водень, за ним йде гелій.

Синтез елементів

Атоми елемента можуть утворюватися в процесі синтезу, поділу та радіоактивного розпаду. Усі ці процеси є ядерними, тобто в них беруть участь протони та нейтрони в ядрі атома. Навпаки, в хімічних процесах (реакціях) беруть участь електрони, а не ядра. Під час синтезу два атомних ядра зливаються, утворюючи важчий елемент. При діленні важкі атомні ядра розщеплюються, утворюючи одне або кілька легших. Радіоактивний розпад може утворювати різні ізотопи одного або легшого елемента.

Коли використовується термін «хімічний елемент», він може стосуватися окремого атома цього атома або будь-якої чистої речовини , що складається лише з цього типу заліза. Наприклад, атом заліза і брусок заліза є елементами хімічного елемента.

Приклади елементів

Елемент зустрічається в періодичній таблиці. Речовина, що складається з одного елемента, містить атоми, які мають однакову кількість протонів. Кількість нейтронів і електронів не впливає на ідентифікацію елемента, тому, якби у вас був зразок, що містить протій, дейтерій і тритій (три ізотопи водню), він все одно був би чистим елементом.

• водень
• золото
• Сірка
• Кисень
• Уран
• Залізо
• Аргон
• америцій
• Тритій (ізотоп водню)

Приклади речовин, які не є елементами

Речовини, які не є елементами, складаються з атомів з різною кількістю протонів. Наприклад, вода містить атоми водню і кисню.

• Латунь
• вода
• повітря
• пластик
• Вогонь
• Пісок
• автомобіль
• Вікно
• сталь

Чим елементи відрізняються один від одного?

Як визначити, що дві хімічні речовини є одним і тим же елементом? Іноді приклади чистого елемента дуже відрізняються один від одного. Наприклад, алмаз і графіт (грифель) є прикладами елемента вуглецю. Ви б не дізналися про це за зовнішнім виглядом чи властивостями. Однак атоми алмазу та графіту мають однакову кількість протонів. Кількість протонів, частинок у ядрі атома, визначає елемент. Елементи в періодичній таблиці розташовані в порядку зростання числа протонів. Кількість протонів також відома як атомний номер елемента, який позначається числом Z.

Причина, чому різні форми елемента (так звані алотропи) можуть мати різні властивості, навіть якщо вони мають однакову кількість протонів, полягає в тому, що атоми розташовані або складені по-різному. Подумайте про це в термінах набору блоків. Якщо одні й ті самі блоки складати різними способами, ви отримаєте різні об’єкти.

Джерела

• Е. М. Бербідж; Г. Р. Бербідж; WA Fowler; Ф. Хойла (1957). «Синтез елементів у зірках». Огляди сучасної фізики . 29 (4): 547–650. doi: 10.1103/RevModPhys.29.547
• Ерншоу, А.; Грінвуд, Н. (1997). Хімія елементів (2-е вид.). Баттерворт-Гейнеман.