Еще не открытые элементы

Не правда ли удивительно: элементы еще не открыты, а мы уже пытаемся о них рассказать? Но такова наука. Прежде чем начать путешествие в страну неизвестного, ученый намечает путь, используя существующие теоретические представления. Вот о таком еще не пройденном пути в область далеких трансурановых элементов-"сверхэлементов" - будет идти наш рассказ. Окажется ли этот путь прямым и путешествие пройдет без приключений, или встретятся непредвиденные препятствия, покажут будущие эксперименты, в которых, быть может, примут участие и сегодняшние школьники - читатели этой статьи.

Открытие и изучение химических свойств курчатовия (элемент 104) позволяет предсказать химические свойства и даже ориентировочно время жизни элементов 105, 106, 107... Но каковы детальные ядерные свойства (характеристики) этих элементов или элементов с порядковым номером 114- 126? У ученых есть и на этот счет рассуждения и теории.

Все известные трансурановые элементы, кроме 104-го - курчатовия, входят в ряд актиноидов. У этих элементов химические свойства сходны со свойствами лантаноидов - элементов редкоземельного ряда. Уже удалось изучить химию 102-го и 103-го элементов. Опыты, выполненные в Дубне, с несомненностью показали, что курчато-вий - аналог гафния. Основываясь на этих опытах, можно с большей уверенностью предсказывать химические свойства еще не открытых далеких элементов. Теперь, если взглянуть на рисунок 1, станет ясно, что элемент 105 должен быть химическим аналогом тантала, 106 - вольфрама, 107 - рения, и так до 118-го, который должен быть сверхтяжелым благородным газом. (Попробуйте вычислить плотность этого газа при нормальных условиях. Атомный вес 118-го элемента можно считать равным 300.) Элементы 119, 120 и 121 помещены в клетках под францием, радием и актинием и сходны с ними по химическим свойствам. После 121-го начинается третий ряд, элементы которого аналогичны в химическом отношении элементам

лантаноидного и актиноидного рядов. Эти выводы мы делаем, основываясь на периодическом законе Д. И. Менделеева.
Ядерные свойства еще не открытых элементов предвидеть значительно сложнее. А ведь именно ядерными свойствами определяется время жизни элемента, а значит, во многом и возможность его изучения.
Давайте вспомним, что это такое "время жизни". (Здесь речь идет о среднем времени жизни. Но для краткости всюду мы будем писать просто "время жизни".) Все трансурановые элементы нестабильны. Их изотопы распадаются, испуская альфа-частицы (ядра гелия), или делятся на два примерно одинаковых по массе ядра путем самопроизвольного (спонтанного) деления, причем ядра одного и того же изотопа могут и делиться спонтанно, и испускать альфа-частицы. Так, у калифорния-252 из 30 распавшихся ядер в среднем 29 распадаются путем альфа-распада, а одно делится спонтанно. Время жизни изотопа элемента т определяется величиной
где п - число ядер, распадающихся за
единицу времени всеми способами распада, a iV0 - общее количество ядер распадающегося изотопа в момент времени, когда измеряется величина п. Если время жизни изотопа то период его полураспада 0,693 т.
Время жизни 105, 106, 107-го и других элементов, недалеко отстоящих от курчатовия, можно оценить, основываясь на уже известном значении периода полураспада изотопа курчатовий-260, равного 0,3 сек. Так, время жизни изотопов 105-го элемента порядка 0,01 сек, а 106-го и 107-го - порядка 0,001 сек. Изучить изотопы элементов за такое короткое время очень сложно. Но основные трудности связаны с тем, что во время опыта получается очень мало таких ядер - значительно меньше, чем ядер 104-го элемента. Может оказаться, что трудности, которые мы встретим на этом пути, окажутся совершенно непреодолимыми, начиная уже со 107-го - 108-го элементов. Означает ли это, что проблема исследования трансурановых элементов зайдет в тупик?..
Посмотрим внимательно на таблицу периодического закона (рис. 1). За 83-м элементом - висмутом идут полоний, астатин, радон и другие элементы с очень коротким временем жизни их изотопов. Но изотопы более тяжелых элементов - тория, урана, плутония оказываются значительно устойчивее и время их жизни значительно длительнее.
Вот как идет кривая времени жизни тяжелых элементов (рис. 2): после резкого спада за висмутом время жизни тяжелых элементов возрастает (торий, уран, плутоний), а затем вновь убывает (америций, кюрий, ..., 102-й, 103-й, курчатовий). Будет ли новый подъем? Существуют ли долгоживущие элементы с атомным номером, большим 104-го?
Еще на заре ядерной физики - в начале 30-х годов - была замечена странная закономерность: атомные ядра, в которых число протонов или нейтронов равнялось 2, 8, 20, 28, 50, 82 или 126, отличались высокой стабильностью (устойчивостью). Эта закономерность подтверждалась не только физическими экспериментами, но и анализом распространенности разных элементов в природе (по распространенности можно судить о том, насколько стабилен тот или иной элемент). Оказалось, что природные запасы таких элементов, как олово с 50 протонами в ядре, барий с 82 нейтронами и свинец, в ядре которого 82 протона, значительно больше, чем запасы их "соседей" по периодической системе. В то время эти факты не нашли объяснения, и такие числа протонов и нейтронов физики стали в шутку называть магическими. Это название осталось и до нашего времени. Тогда же было отмечено, что если и число протонов, и число нейтронов равны магическим числам, то ядро отличается особо высокой устойчивостью. Примером такого

дважды магического ядра может служить ядро изотопа свинец-208, которое содержит 126 нейтронов и 82 протона.
Современной теории удалось объяснить закономерности образования магических чисел. Оказывается, как и атомные электроны, нуклоны в атомных ядрах образуют нейтронные и протонные оболочки. Строение ядерных оболочек совсем иное, чем электронных, но наиболее устойчивы ядра тех
изотопов, у которых нейтронные и протонные оболочки заполнены. "Сверхэлементом", у которого может существовать дважды магическое ядро, будет 126-й элемент. Ядро дважды магического изотопа этого элемента должно содержать 184 нейтрона. Это магическое число было вычислено теоретически. В области атомного номера 126 поэтому можно ожидать появления изотопов со временем жизни, достаточным для изучения их свойств. Но как долго будут жить такие изотопы - дни, месяцы, годы, пока предсказать невозможно. Ожидается еще одна область стабильных изотопов около атомного номера 114.
Перед учеными встают большие трудности, когда требуется определить свойства таких далеких элементов, как 114 или 126. Еще нет абсолютной уверенности, что вообще должны существовать области стабильности. Но тем интереснее поиск. Ведь в случае, если области стабильности не будут обнаружены, придется во многом пересмотреть современные представления о структуре ядра. Если же предсказание о существовании новых областей стабильности элементов оправдается, то это не только откроет новые перспективы для исследований свойств трансурановых элементов, но и внесет большой вклад в ядерную физику, подтвердив существующие представления о строении ядра.
Посмотрим, что нужно сделать, чтобы проверить эти теоретические предсказания. Попробуем попасть в область 114-го элемента. Для этого необходимо слить два сложных ядра и "перешагнуть" сразу через многие клетки таблицы периодического закона. Самый тяжелый элемент, облучая ядра которого можно получить 114-й элемент,- кюрий. Более далекие элементы трудно использовать из-за их высокой активности. Заряд ядра кюрия - 96.

96 + 18 = 114.

Значит, если слить с ядром кюрия ядро аргона (заряд 18), получится 114-й элемент, а чтобы получить ядро 126-го элемента, облучая торий, нужны ускоренные ядра криптона. Вот ядерная реакция, в которой можно получить ядро 126-го элемента:

90Th232 + збКг82 126310 + 4п.

Элемент 114 - химический аналог свинца, а 126-й входит в третий, редкоземельный ряд. Этот элемент - аналог плутония (рис. 1).
Чтобы шел процесс слияния ядер тория и криптона, скорость ядра криптона должна быть порядка 20 ООО км/сек - в 2500 раз больше скорости искусственного спутника Земли. Самый мощный циклотрон в мире, установленный в Лаборатории ядерных реакций в Дубне, не ускоряет ионы криптона до таких скоростей. Чтобы совершить прыжок через пропасть нестабильности, необходимо построить еще более мощные ускорители. Нужно сделать и многое другое. Так, очень трудной и важной задачей будет создание источника ионов криптона, которые необходимо вводить в циклотрон для ускорения. Эти работы ведутся в Советском Союзе, Франции, США.
Есть и другой путь получения элементов, лежащих в предполагаемых областях стабильности. Это облучение урана ядрами урана, ускоренными до энергий, позволяющих ядрам урана слиться между собой в промежуточное ядро. Заряд такого промежуточного ядра будет равен 184, а массовое число- 476. Мы уже знаем (см. ст. "104-й - курчатовий"), что даже более легкие составные ядра, полученные, например, при бомбардировке урана неоном, как правило, делятся. А такой тяжелый снаряд, как ядро урана, вносит в составное ядро настолько большую энергию возбуждения, что все без исключения составные ядра будут делиться. И среди осколков этого гигантского составного ядра могут оказаться ядра далеких трансурановых элементов, в частности и 114-й и 126-й элементы. Вот пример такой возможной реакции:

92U233+82U238^1841 1 -0Yb16e+12 п.

Чтобы осуществить такую реакцию, необходимо получить пучки ускоренных ядер урана большой интенсивности. Для этого потребуется циклотрон с диаметром полюсных наконечников не менее 10 м и весом в десятки тысяч тонн. Построить такой ускоритель - довольно трудная задача, но она под силу инженерам и ученым, и думается, в недалеком будущем ускорители урана будут созданы. Удастся ли синтезировать и изучить химические свойства 114-го или 126-го элемента в ближайшие годы? Это настолько сложная задача, что сам по себе напрашивается отрицательный ответ. Но ведь совсем недавно не менее фантастической казалась задача исследования химических свойств курчатовия.

В.И. Кузнецов

Размещение фотографий и цитирование статей с нашего сайта на других ресурсах разрешается при условии указания ссылки на первоисточник и фотографии.

§ 8. Изотопы (продолжение)

Изотопы хлора записывают так:

Большинство химических свойств изотопов хлора, а также, например, калия (К и K) или аргона (Ar и Ar), как и изотопов многих других химических элементов, практически не отличаются. Только изотопы водорода из-за резкого кратного увеличения их относительной атомной массы имеют различия в химическихсвойствах. Им даже присвоены индивидуальные названия и химические знаки: протий - Н; дейтерий - H, или D; тритий - H, или T (рис. 37). Теперь мы можем дать современное, более строгое и научное определение химического элемента.

1. Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.

2. Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока - сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.

1. Как вы думаете, почему изотопы калия K и аргона Ar, имеющие одинаковые массы, проявляют разные свойства?

2. Почему в таблице Д. И. Менделеева относительная атомная масса аргона близка к 40, а калия - к 39?

3. Пользуясь названиями элементарных частиц, из которых состоят атомные ядра, дайте другое определение изотопов.

4. Почему изотопы хлора одинаковы между собой по свойствам, тогда как свойства изотопов водорода различны?

5. Почему дейтериевую воду D 2 О называют тяжёлой водой? Подготовьте сообщение «Сравнение свойств лёгкой и тяжёлой воды», пользуясь дополнительными источниками информации.

6. Найдите в таблице Д. И. Менделеева три пары элементов, у которых, подобно паре Аг - К, вначале расположен элемент с большим значением относительной атомной массы.

Частицы в составе атомного ядра состоят из еще более фундаментальных частиц — кварков.

На протяжении двух последних веков ученые, интересующиеся строением Вселенной, искали базовые строительные блоки, из которых состоит материя, — самые простые и неделимые составляющие материального мира. Атомная теория объяснила всё многообразие химических веществ, постулировав существование ограниченного набора атомов так называемых химических элементов, объяснив природу всех остальных веществ через различные их сочетания. Таким образом, от сложности и многообразия на внешнем уровне ученым удалось перейти к простоте и упорядоченности на элементарном уровне.

Но простая картина атомного строения вещества вскоре столкнулась с серьезными проблемами. Прежде всего, по мере открытия всё новых и новых химических элементов стали обнаруживаться странные закономерности в их поведении, которые, правда, удалось прояснить благодаря вводу в научный обиход периодической системы Менделеева . Однако представления о строении материи всё равно сильно усложнились.

В начале XX столетия стало ясно, что атомы отнюдь не являются элементарными «кирпичиками» материи, а сами имеют сложную структуру и состоят из еще более элементарных частиц — нейтронов и протонов, образующих атомные ядра, и электронов, которые эти ядра окружают. И снова усложненность на одном уровне, казалось бы, сменила простота на следующем уровне детализации строения вещества. Однако и эта кажущаяся простота продержалась недолго, поскольку ученые стали открывать всё новые и новые элементарные частицы . Труднее всего было разобраться с многочисленными адронами — тяжелыми частицами, родственными нейтрону и протону, которые, как оказалось, во множестве рождаются и тут же распадаются в процессе различных ядерных процессов.

Более того, в поведении различных адронов были обнаружены необъяснимые закономерности — и из них у физиков стало складываться некое подобие периодической таблицы. Использовав математический аппарат так называемой теории групп , физикам удалось объединить адроны в группы по восемь — два типа частиц в центре и шесть в вершинах правильного шестиугольника. При этом частицы из каждой восьмеричной группы, располагающиеся на одном и том же месте в таком графическом представлении, обладают рядом общих свойств, подобно тому как схожие свойства демонстрируют химические элементы из одного столбца таблицы Менделеева, а частицы, расположенные по горизонтальным линиям в каждом шестиугольнике, обладают приблизительно равной массой, но отличаются электрическими зарядами (см. рисунок). Такая классификация получила название восьмеричный путь (в честь одноименной доктрины в буддистской теологии). В начале 1960-х годов теоретики поняли, что такую закономерность можно объяснить лишь тем, что элементарные частицы на самом деле таковыми не являются, а сами состоят из еще более фундаментальных структурных единиц.

Эти структурные единицы назвали кварками (слово позаимствовано из замысловатого романа Джеймса Джойса «Поминки по Финнегану»). Эти новые обитатели микромира оказались существами весьма странными. Для начала, они обладают дробным электрическим зарядом: 1/3 или 2/3 заряда электрона или протона (см. таблицу). А далее, по мере развития теории, выяснилось, что отдельно их не увидишь, поскольку они вообще не могут пребывать в свободном, не связанном друг с другом внутри элементарных частиц состоянии, и о самом факте их существования можно судить только по свойствам, проявляемым адронами, в состав которых они входят. Чтобы лучше понять этот феномен, получивший название пленение или заточение кварков , представьте, что у вас в руках длинный эластичный шнур, каждый конец которого представляет собой кварк. Если приложить к такой системе достаточно энергии — растянуть и порвать шнур, то он порвется где-то посередине, и свободного конца вы не получите, а получите два резиновых шнура покороче, и у каждого из них опять окажется два конца. То же и с кварками: какими бы энергиями мы ни воздействовали на элементарные частицы, стремясь «выбить» из них кварки, нам этого не удастся — частицы будут распадаться на другие частицы, сливаться, перестраиваться, но свободных кварков мы не получим.

Сегодня, согласно теории, предсказывается существование шести разновидностей кварков, и в лабораториях уже открыты элементарные частицы, содержащие все шесть типов. Самые распространенные кварки — верхний , или протонный (обозначается u — от английского up , или p — proton ) и нижний , или нейтронный (обозначается d — от down , или n — от neutron ), поскольку именно из них состоят единственные по-настоящему долгоживущие адроны — протон (uud ) и нейтрон (udd ). Следующий дублет включает странные кварки s (strange ) и очарованные кварки с (charmed ). Наконец, последний дублет состоит из красивых и истинных кварков — b (от beauty , или bottom ) и t (от truth , или top ). Каждый из шести кварков, помимо электрического заряда, характеризуется изотопическим (условно направленным) спином . Наконец, каждый из кварков может принимать три значения квантового числа, которое называется его цветом (color ) и обладает ароматом (flavor ). Конечно же, кварки не пахнут и не имеют цвета в традиционном понимании, просто такое название сложилось исторически для обозначения их определенных свойств (см. Квантовая хромодинамика).

Стандартная модель останавливается на уровне кварков в детализации строения материи, из которой состоит наша Вселенная; кварки — самое фундаментальное и элементарное в ее структуре. Однако некоторые физики-теоретики полагают, что «луковицу можно лущить и дальше», но это уже чисто умозрительные построения. По моему личному мнению, Стандартная модель правильно описывает строение вещества, и хотя бы в этом направлении наука дошла до логического завершения процесса познания.

Тест достижений по теме «Изменения в составе ядер атомов химических элементов. Изотопы».

Пользуясь названиями элементарных частиц, дайте другое понятие изотопы.

Тест достижений по теме «Строение атома». 8 класс .

Что произойдет, если в ядро добавить 1 протон, 1 нейтрон, отнять в атоме 1 электрон?

Тест достижений по теме «Строение электронных оболочек атомов»

Определите по электронным формулам химический элемент. 1s22s22p3.

Тест достижений по теме « Периодическая система химических элементов и строение атома»

Расположите в порядке возрастания металлических свойств:Mg K Na Al.

Тест достижений по теме «Взаимодействие атомов – элементов неметаллов между собой».

Обоснуйте правильность решения вопроса 10. Как будет изменяться длина связи в молекулах в соответствующем ряду?

Тест достижений по теме «Ковалентная полярная связь»

Почему в молекуле PH3 связь ковалентная неполярная?

Тест достижений по теме «Металлическая химическая связь».

Металлическая связь имеет черты сходства с ковалентной связью, а что общего у нее с ионной связью? В чем отличие?

Тест достижений по теме «Химические формулы. Относительные атомные и молекулярные массы».

Определите относительные молекулярные массы сульфата алюминия и гидроксида кальция.

Тест достижений по теме «Простые вещества Металлы».

Предположите на основании определения «Металлы» что мы можем назвать неметаллами?

Тест достижений по теме «Простые вещества неметаллы».

Почему металлы и неметаллы имеют разные свойства?

Тест достижений по теме «Количество вещества»

>> Атомы. Ионы. Химические элементы. Для любознательных. Химические элементы в живой природе

Атомы. Ионы. Химические элементы

Материал параграфа поможет вам:

> выяснить, какое строение имеет атом ;
> понять, в чем различие между атомом и ионом;
> усвоить названия и обозначения химических элементов - определенных видов атомов;
> использовать периодическую систему Д. И. Менделеева как источник сведений о химических элементах.

Атомы.

О веществах, их строении размышляли еще древнегреческие философы. Они утверждали, что вещества состоят из атомов - невидимых и неделимых частиц, а в результате их соединения образовался и существует окружающий мир.

1 Фильтром в домашних условиях может служить вата или бинт, сложенный в несколько раз. Фильтр необходимо поместить в хозяйственную лейку.

В переводе с греческого слово «атом» означает «неделимый».

Доказать существование атомов удалось лишь в XIX в. с помощью сложных физических экспериментов. Одновременно было установлено, что атом не является сплошной, монолитной частицей. Он состоит из ядра и электронов. В 1911 г. была предложена одна из первых моделей атома - планетарная. Согласно этой модели, ядро находится в центре атома и занимает незначительную часть его объема, а электроны движутся вокруг ядра по определенным орбитам, как планеты - вокруг Солнца (рис. 32).

Электрон в тысячи раз меньше атомного ядра. Это отрицательно заряженная частица. Ее заряд - наименьший из существующих в природе. Поэтому величину заряда электрона физики приняли за единицу измерения зарядов мельчайших частиц (кроме электронов, существуют и другие частицы). Таким образом, заряд электрона равен - 1 . Эту частицу обозначают так: .

Ядро атома заряжено положительно. Заряд ядра и суммарный заряд всех электронов атома одинаковы по величине, но противоположны по знаку. Поэтому атом электронейтралъный. Если заряд ядра атома составляет +1, то в таком атоме находится один электрон, если +2 - два электрона и т. д.

Рис. 32. Строение простейшего атома (планетарная модель)

Атом - мельчайшая электронейтральная частица вещества, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, которые движутся вокруг него.

Ионы.

Атом в определенных условиях может потерять либо присоединить один или несколько электронов. При этом он становится положительно или отрицательно заряженной частицей - ионом 1 .

Ион - заряженная частица, образовавшаяся в результате потери атомом или присоединения к нему одного или нескольких электронов.

1 Слово «ион» в переводе с греческого означает «идущий». В отличие от электронейтрального атома ион способен перемещаться в эл ектри ч еском поле.

Если атом теряет один электрон, то образуется ион с зарядом +1, а если присоединяет электрон, то заряд иона будет равен - I (схема 5). В случае потери атомом или присоединения к нему двух
электронов образуются ионы с зарядами соответственно +2 или -2 .

Схема 5. Образование ионов из атомов

Существуют также ионы, образовавшиеся из нескольких атомов.

Химические элементы.

Атомов во Вселенной - бесконечное множество. Их различают по зарядам ядер.

Вид атомов с определенным зарядом ядра называют химическим элементом.

Атомы с зарядом ядра +1 принадлежат одному химическому элементу, с зарядом +2 - другому элементу и т. д.

Сейчас известны 115 химических элементов. Заряды ядер их атомов составляют от +1 до +112, а также +114, +116 и +118.

Почти 90 элементов существуют в природе, а остальные (как правило, с наибольшими зарядами атомных ядер) - искусственные элементы. Их получают ученые на уникальном исследовательском оборудовании. Ядра атомов искусственных элементов неустойчивы и быстро распадаются.

Названия химических элементов, атомов и ионов.

У каждого химического элемента есть название. Современные названия элементов происходят от латинских названий (табл. I). Их всегда пишут с большой буквы.

Таблица I

До недавнего времени 18 элементов имели другие (традиционные) названия, которые можно найти в выпущенных ранее учебниках по химии, а также в таблице I. Например, традиционное название одного из таких элементов - водород, а современное - Гидроген.

Названия элементов используют и для соответствующих частиц: атом Гидрогена (водорода ), ион Гидрогена (водорода).

С названиями ионов, образовавшихся из нескольких атомов, вы ознакомитесь позже.

Названия химических элементов имеют разное происхождение. Одни связаны с названиями или свойствами (цветом, запахом) веществ, другие - с названиями планет, стран и т. п. Есть элементы, названные в честь выдающихся ученых. Происхождение некоторых названий неизвестно, поскольку они возникли очень давно.

Это интересно

Современное название одного из элементов - Меркурий. Оно отличается от латинского названия (Hydrargyrum), но близкое к английскому (Mercury) и французкому (Mercure).

Что вы думаете о происхождении названий таких элементов: Европий, Франций, Нептуний, Прометий, Менделевий?

Это интересно

Символы элементов во всех странах одни и те же.

Символы химических элементов.

Каждый элемент, кроме названия, имеет еще и сокращенное обозначение - символ, или знак. В наше время используют символы элементов, предложенные почти 200 лет назад известным шведским химиком Й. Я. Берцелиусом (1779-1848). Они состоят из одной латинской буквы (первой в латинских названиях элементов) или двух1. В таблице I такие буквы выделены в названиях элементов курсивом.

Рис. 33. Клетка периодической системы

Произношение символов почти всех элементов совпадает с их названиями. Например, символ элемента Иода I читается «йод», а не «и», а элемента Феррума Fe - «фэрум», а не «фэ». Все исключения собраны в таблице I.

В некоторых случаях используют общее обозначение химического элемента - E.

Символы и названия химических элементов содержатся в периодической системе Д. И. Менделеева.

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева .

В 1869 г. русский химик Дмитрий Иванович Менделеев предложил таблицу, в которой разместил известные к тому времени 63 элемента. Эту таблицу назвали периодической системой химических элементов.
В нашем учебнике приведены два ее варианта: короткий (форзац I) и длинный (форзац II).

В периодической системе есть горизонтальные строки, которые называют периодами, и вертикальные столбцы - группы. Пересекаясь, они образуют клетки, в которых содержится важнейшая информация о химических элементах.

Каждая клетка пронумерована. В ней записан символ элемента, а под ним - название (рис. 33).

1 Символы четырех элементов, открытых в последнее время, состоят из трex букв.

Дмитрий Иванович Менделеев (1834- 1907)

Выдающийся ученый-химик, член и почетный член академий наук многих стран. В 1869 г., в возрасте 35 лет, создал периодическую таблицу (систему) химических элементов и открыл периодический закон - фундаментальный закон химии. Опираясь на периодический закон, изложил химию в своем учебнике «Основы химии», который многократно переиздавался в России и других странах. Провел основательные исследования растворов и разработал теорию их строения (1865- 1887). Вывел общее уравнение газового состояния (1874). Предложил теорию происхождения нефти, разработал технологию производства бездымного пороха, внес существенный вклад в развитие науки об измерениях - метрологии.

Номер клетки называют порядковым номером размещенного в ней элемента. Его общее обозначение - Z. Выражение «порядковый номер элемента Неона - 10» сокращенно записывают так: Z(Ne) = 10. Порядковый номер элемента совпадает с зарядом ядра его атома и количеством электронов в нем.

В периодической системе все элементы размещены в порядке возрастания заряда ядер атомов.

Итак, из периодической системы Д. И. Менделеева можно получить такие сведения о химическом элементе:

Символ;
название;
порядковый номер;
заряд ядра атома;
количество электронов в атоме;
номер периода, в котором элемент находится;
номер группы, в которой он размещен.

Найдите в периодической системе элемент с порядковым номером 5 и выпишите в тетрадь сведения о нем.

Распространенность химических элементов.

Одни элементы встречаются в природе «на каждой шагу», другие - чрезвычайно редко. Распростриненность элемента в воздухе, воде, почве и т. п. оценивают, сравнивая количество его атомов с количеством атомов других элементов.

Владимир Иванович Вернадский (1863- 1945)

Российский и украинский ученый-естествоиспытатель, академик АН СССР и АН УССР, первый президент АН Украины (1919). Один из основоположников геохимии. Выдвинул теорию происхождения минералов. Изучал роль живых организмов в геохимических процессах. Разработал учение о биосфере и ноосфере. Исследовал химический состав литосферы, гидросферы, атмосферы. Организатор нескольких научно-исследовательских центров. Основатель школы ученых-геохимиков.

Распределение элементов в разных частях нашей планеты изучает наука геохимия. Значительный вклад в ее развитие внес выдающийся отечественный ученый В. И. Вернадский.

Атмосфера почти полностью состоит из двух газов - азота и кислорода. Молекул азота в воздухе вчетверо больше, чем молекул кислорода . Поэтому первое место по распространенности в атмосфере занимает элемент Нитроген, а второе - Оксиген.

Гидросфера - это реки, озера, моря, океаны, в которых растворены небольшие количества твердых веществ и газов . Приняв во внимание состав молекулы воды , легко приити к заключению, что в гидросфере больше всего атомов Гидрогена.

Литосфера, или земная кора, - это твердый поверхностный слой Земли. В нем содержится много элементов. Наиболее распространенными являются Оксиген (58 % всех атомов), Силиций (19,6 %) и Алюминий (6,4 %).

Во Вселенной существуют те же элементы, что и на нашей планете. Первое и второе места по распространенности в ней занимают Гидроген (92 % всех атомов) и Гелий (7 %) - элементы, атомы которых имеют простейшее строение.

Выводы

Атом - мельчайшая электронейтральная частица вещества, которая состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Ион - положительно или отрицательно заряженная частица, образовавшаяся вследствие потери атомом или присоединения к нему одного или нескольких электронов.

Вид атомов с определенным зарядом ядра называют химическим элементом. Каждый элемент имеет название и символ.

Важнейшие сведения о химических элементах содержатся в периодической системе, созданной русским ученым Д. И. Менделеевым.

Почти 90 химических элементов существуют в природе; они различаются по распространенности.

?
37. Охарактеризуйте строение атома.
38. Дайте определение иона. Как эта частица образуется из атома?
39. Что такое химический элемент? Почему его нельзя отождествлять с ато­мом или веществом?
40. Превращается ли один элемент в другой, если атом теряет (присоеди­няет) электрон? Ответ объясните.
41. Найдите в периодической системе и прочитайте такие символы химиче­ских элементов: Li, Н, Al, 0, С, Na, S, Cu, Ag, N, Au. Назовите эти элементы.
42. Какой из символов соответствует Ферруму (F, Fr, Fe), Силицию (С, Cl, S, Si, Sc), Карбону (К, С, Co, Ca, Cr, Kr)?
43. Выпишите из периодической системы символы всех элементов, кото­рые начинаются на букву А. Сколько существует таких элементов?
44. Подготовьте краткое сообщение о происхождении названий Гидрогена, Гелия или любого другого элемента.
45. Заполните пропуски: a) Z(...) = 8, Z(...) = 12; б) Z(C) = ..., Z(Na) = ...
46. Заполните таблицу:

47. Воспользовавшись данными, приведенными в тексте параграфа, определите, сколько приблизительно атомов Оксигена приходится в земной коре на I атом Силиция и на I атом Алюминия.

Для любознательных

Химические элементы в живой природе Подсчитано, что в среднем 80 % массы растений приходится на воду. В организмах животных и человека это вещество также преобладает. Следовательно, наиболее распространенным элементом в живой природе, как и в гидросфере, является Гидроген.

Рис. 34. Химические элементы в организме взрослого человека (в процентах от общего количества атомов)

Организму человека необходимы более 20 химических элементов. Их называют биоэлементами (рис. 34). Они содержатся в воздухе, воде, а также многих веществах, попадающих в организм вместе с пищей. Карбон, Оксиген, Гидроген, Нитроген, Сульфур находятся в белках, других веществах, из которых состоит организм. Калий и Натрий содержатся в крови, клеточных жидкостях и т. п. Оксиген, Фосфор и Кальций необходимы для формирования костей. Очень важны для человека Феррум, Флуор, Иод. Недостаток Феррума в организме приводит к малокровию, Флуора - служит причиной кариеса, а Иода - замедляет умственное развитие ребенка.