Что показывает знак химического элемента
Урок №10. Язык химии. Знаки химических элементов. Относительная атомная масса
Химический язык и его части
Символ химического элемента – условное обозначение химического элемента.
Попытки упорядочить старинные химические знаки продолжались до конца XVIIIвека. В начале XIX века английский химик Дж. Дальтон предложил обозначать атомы химических элементов кружками, внутри которых помещались точки, чёрточки, начальные буквы английских названий металлов и др. Химические знаки Дальтона получили некоторое распространение в Великобритании и в Западной Европе, но вскоре были вытеснены чисто буквенными знаками, которые шведский химик Й. Я. Берцелиус предложил в 1814. Высказанные им принципы составления химических знаков сохранили свою силу до настоящего времени. В России первое печатное сообщение о химических знаках Берцелиуса сделал в 1824московский врач И. Я. Зацепин.
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ АТОМНАЯ МАССА
Историческая справка: Английский ученый Джон Дальтон (1766–1844) на своих лекциях демонстрировал студентам выточенные из дерева модели атомов, показывая, как они могут соединяться, образуя различные вещества. Когда одного из студентов спросили, что такое атомы, он ответил: «Атомы – это раскрашенные в разные цвета деревянные кубики, которые изобрел мистер Дальтон».
Конечно, Дальтон прославился не своими «кубиками» и даже не тем, что в двенадцатилетнем возрасте стал школьным учителем. С именем Дальтона связано возникновение современной атомистической теории. Впервые в истории науки он задумался о возможности измерения масс атомов и предложил для этого конкретные способы. Понятно, что непосредственно взвесить атомы невозможно. Дальтон рассуждал только о «соотношении весов мельчайших частиц газообразных и других тел», то есть об относительных их массах. И поныне, хотя масса любого атома в точности известна, ее никогда не выражают в граммах, так как это исключительно неудобно. Например, масса атома урана – самого тяжелого из существующих на Земле элементов – составляет всего 3,952·10 –22 г. Поэтому массу атомов выражают в относительных единицах, показывающих, во сколько раз масса атомов данного элемента больше массы атомов другого элемента, принятого в качестве стандарта. Фактически это и есть «соотношение весов» по Дальтону, т.е. относительная атомная масса.
· Массы атомов очень малы.
Абсолютные массы некоторых атомов:
· В настоящее время в физике и химии принята единая система измерения.
Введена атомная единица массы (а.е.м.)
m (а.е.м.) = 1/12 m( 12 C) = 1,66057 ∙ 10 -24 г.
· A r (H) = m(атома) / m (а.е.м.) =
· A r – показывает, во сколько раз данный атом тяжелее 1/12 части атома 12 С, это безразмерная величина.
Относительная атомная масса безразмерная величина
Например, относительная атомная масса атома кислорода равна 15,994 (используем значение из периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева ).
Записать это следует так, A r (O) = 16. Всегда используем округлённое значение, исключение представляет относительная атомная масса атома хлора:
A r (Cl) = 35,5.
·Связь между абсолютной и относительной массами атома представлена формулой:
Химические формулы простых и сложных веществ
Химическая формула необходима для отражения состава вещества с помощью специальных символов и индексов. Формула включает символы химических элементов, уточнить которые всегда можно в таблице Менделеева, и индексы. В последнем случае речь идет о цифре, которая ставится справа снизу после знака элемента и указывает на количество его атомов. При ответственной подготовке к ЕГЭ по химии без умения читать формулы веществ просто не обойтись.
Химические формулы простых и сложных веществ
Для большинства простых веществ (многие неметаллы и все металлы) формула представляет собой знак соответствующего химического элемента. Так, для вещества медь и химического элемента медь обозначение одинаково — Cu. Если же вещество существует в форме молекул, то к знаку химического элемента справа внизу добавляется индекс, которые указывает на количество атомов в молекуле. В соответствии с этим правилом формула кислорода записывается как O2, хлора — Cl2, фосфора — P4.
Химическая формула простого вещества дает возможность получить следующую информацию:
Химическая формула: что это и какую информацию несет
На примере алюминия Al можно сказать следующее:
При записи химических формул сложного вещества указывают знаки всех составляющих химических элементов и индексы, по которым можно определить, сколько элементов конкретного атома входит в молекулу. Если индекс отсутствует, то необходимо иметь в виду, что возле знака находится цифра 1.
Химическая формула: что это и какую информацию несет
В некоторых случаях в уравнении реакции перед формулой может стоять цифра. Речь идет о коэффициенте, отражающем число молекул или молей вещества. Если знак химического элемента стоит не перед, а после коэффициента, то речь идет о количестве атомов данного элемента. Например, 3Cu: количество атомов меди — три, количество моль — тоже три.
Химическая формула сложного вещества дает возможность получить следующую информацию:
Химическая формула: что это и какую информацию несет
Возьмем для примера глюкозу C6H12O6 и разберем ее по представленному выше плану:
В 1 моль глюкозы (100 г) содержится 40 г углерода, 7 г водорода и 53 г кислорода.
Химическая формула: что это и какую информацию несет
Структурная химическая формула
Под структурной формулой понимается изображение, отражающее в графическом виде структуру молекул, порядок соединения атомов в них, а также валентность элементов. Данная информация может быть представлена в 2D или 3D виде. В первом случае для обозначения общих электронных пар используются штрихи (валентные черточки).
Химическая формула: что это и какую информацию несет
Структурные 2D формулы могут быть представлены в нескольких вариантах (в качестве примера приведен пиридин C5H5N):
Порядок составления графических структурных формул первого и второго типов следующий:
Химическая формула: что это и какую информацию несет
§ 11. Что показывают химический знак и химическая формула
Какие особенности выделяют химию среди других учебных предметов?
Подведём первые итоги изучения химии.
Важными инструментами химика являются химические знаки (символы) и формулы. Это — язык химии. Ведь они не только обозначают определённый химический элемент или вещество, но и несут большую информацию об обозначаемом объекте.
Что показывает химический знак? Во-первых, он обозначает химический элемент или отдельный атом этого элемента; во-вторых, по знаку можно определить место элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева, а отсюда и значение его относительной атомной массы.
А теперь следует обобщить ту информацию, которую содержит химическая формула (табл. 4).
Химический знак • Химическая формула • Язык химии
1. Выпишите информацию, которую сообщают химические символы Mg, S, Na, Cl.
2. Какую информацию несут формулы следующих соединений: a) NO2; б) H2S; в) СН4; г) Н3РO4?
3. В лаборатории установили, что некое вещество содержит 75 % углерода и 25 % водорода. Какова его формула?
Химические знаки
Химические знаки
Химические знаки — химические символы, сокращённые буквенные обозначения химических элементов. Современные химические знаки состоят из первой буквы или первой и одной из следующих букв латинского названия элементов.
В химических формулах и химических уравнениях каждый химический знак выражает, кроме названия элемента, относительную массу, равную его атомной массе. Для обозначения изобаров и изотопов к их химическому знаку приписывают сверху слева (иногда справа) массовое число; атомный номер пишут снизу слева. Если же хотят обозначить не нейтральный атом, а ион, то вверху справа ставят заряд иона. Внизу справа указывают число атомов данного элемента в молекуле.
Приведённые в Периодической таблице элементов химические знаки являются международными, но наряду с ними в некоторых странах употребительны знаки, произведённые от национальных названий элементов. Например, во Франции вместо химического знака азота N, бериллия Be и вольфрама W приняты Az (Azote), Gl (Glucinium) и Tu (Tungstène). В США вместо знака ниобия Nb нередко применяют Cb (Columbium). Необщеприняты названия и знаки элементов с атомными номерами 102 и 103 (нобелий и лоуренсий).
Происхождение
Химики древнего хуира и средних веков применяли для обозначения веществ, химических операций и приборов символические изображения, бхквенные сокращения, а также сочетания тех и других. Семь металлов древности изображали астрономическими знаками семи небесных светил: Солнца (☉, золото), Луны (☽, серебро), Юпитера (♃, олово), Венеры (♀, медь), Сатурна (♄, свинец), Меркурия (☿, ртуть), Марса (♁, железо). Металлы, открытые в XV—XVIII веках, — висмут, цинк, кобальт — обозначали первыми буквами их названий. Знак винного спирта (лат. spiritus vini) составлен из букв S и V. Знаки крепкой водки (лат. aqua fortis, азотная кислота) и золотой водки (лат. aqua regis, царская водка, смесь соляной и азотной кислот) составлены из знака воды Ñ и прописных букв F и R соответственно. Знак стекла (лат. vitrum) образован из двух букв V — прямой и перевёрнутой.
Попытки упорядочить старинные химические знаки продолжались до конца XVIII века. В начале XIX века английский химик Дж. Дальтон предложил обозначать атомы химических элементов кружками, внутри которых помещались точки, чёрточки, начальные буквы английских названий металлов и др. Химические знаки Дальтона получили некоторое распространение в Великобритании и в Западной Европе, но вскоре были вытеснены чисто буквенными знаками, которые шведский химик Й. Я. Берцелиус предложил в 1814. Высказанные им принципы составления химических знаков сохранили свою силу до настоящего времени. В России первое печатное сообщение о химических знаках Берцелиуса сделал в 1824 московский врач И. Я. Зацепин.
Что показывает знак химического элемента
Ключевые слова конспекта: химическая формула, индекс, коэффициент, качественный и количественный состав, формульная единица.
Химическая формула — это условная запись состава вещества посредством химических знаков и индексов.
Цифру, стоящую в формуле справа внизу у знака элемента, называют индексом. Индекс обозначает число атомов элемента, входящих в состав данного вещества.
Если требуется обозначить не одну, а несколько молекул (или отдельных атомов), то перед химической формулой (или знаком) ставят соответствующую цифру, которую называют коэффициентом. Например, три молекулы воды обозначаются 3Н2О, пять атомов железа — 5Fe. Индекс 1 в химических формулах и коэффициент 1 перед химическими символами и формулами не пишут.
Запись 5Н2О (пять-аш-два-о) следует понимать так: пять молекул воды образованы десятью атомами водорода и пятью атомами кислорода.
| ЗАДАНИЕ. Обозначить, используя символы химических элементов а) три молекулы азота б) семь молекул сульфида железа в) четыре атома серы г) два атома кальция д) семь молекул воды е) четыре молекулы кислорода ж) две молекулы сернистой кислотыОТВЕТ: а) три молекулы азота — 3N2 б) семь молекул сульфида железа — 7FeS в) четыре атома серы — S4 г) два атома кальция — Ca2 д) семь молекул воды — 7H2O е) четыре молекулы кислорода — 4O2 ж) две молекулы сернистой кислоты — 2H2SO3Объяснение: коэффициенты показывают количество молекул, индексы — количество атомов. Формулы молекул простых веществ нужно запомнить. Одноатомные молекулы образуют инертные газы гелий He, неон Ne, аргон Ar и другие. Из двухатомных молекул состоят водород H2, кислород O2, азот N2, галогены F2, Cl2, Br2, I2. Три атома — в молекулах озона O3, четыре — в молекулах белого фосфора P4. |
По химической формуле мы можем дать веществу название, определить его качественный и количественный состав, а также подсчитать его относительную молекулярную массу.Химическая формула показывает, из атомов каких элементов состоит вещество (то есть качественный состав вещества); и каково соотношение атомов этих элементов (то есть количественный состав вещества).
Формульная единица
Химические формулы веществ, имеющих немолекулярное строение, например FeS, не описывают состав молекулы; а только показывают соотношение элементов, образующих данное вещество.
Так, кристаллическая решётка поваренной соли — хлорида натрия состоит не из молекул, а из ионов. На каждый положительно заряженный ион натрия в ней приходится один отрицательно заряженный ион хлора. Получается, что отношение индексов в записи NaCl совпадает с отношением; в котором химические элементы соединяются между собой, образуя вещество. По отношению к веществам, имеющим немолекулярное строение, такую запись правильнее называть не формула, а формульная единица.
В таком случае величина Мr должна называться не относительной молекулярной массой, а относительной формульной массой. Тем не менее по традиции выражение «относительная молекулярная масса» используют и по отношению к веществам немолекулярного строения.
Конспект урока «Химическая формула. Индекс и коэффициент. Формульная единица«.