Как и в любой науке, в химии существует своя система условных обозначений, свой язык. Урок посвящен знакомству с языком химической науки, изучению символов химических элементов. Вы узнаете, когда и кем были придуманы современные символы химических элементов, также вы узнаете, что атомы одних химических элементов отличаются от атомов других химических элементов массой, как химики измеряли массу атомов, которые настолько мало, что их не увидишь даже с помощью электронного микроскопа.

I. Язык химии

Посмотрите видео-фильм:

Человечество использует много разных языков. Кроме естественных языков (японского, английского, русского – всего более 2,5 тысяч), существуют еще и искусственные языки, например, эсперанто. Среди искусственных языков выделяются языки различных наук. Так, в химии используется свой, химический язык. Химический язык – система условных обозначений и понятий, предназначенная для краткой, ёмкой и наглядной записи и передачи химической информации. Сообщение, написанное на большинстве естественных языков, делится на предложения, предложения – на слова, а слова – на буквы. Если предложения, слова и буквы мы назовем частями языка, то тогда мы сможем выделить аналогичные части и в химическом языке

Еще в Сред­не­ве­ко­вье, во вре­ме­на ал­хи­мии ис­поль­зо­ва­лись раз­лич­ные знаки для обо­зна­че­ния ве­ществ, в ос­нов­ном ме­тал­лов. Ведь ос­нов­ной целью ал­хи­ми­ков было по­лу­че­ние из раз­лич­ных ме­тал­лов зо­ло­та. По­это­му каж­дый из них ис­поль­зо­вал свою си­сте­му обо­зна­че­ний.

В 19 в. по­яви­лась необ­хо­ди­мость ис­поль­зо­ва­ния по­нят­ной для всех уче­ных сим­во­ли­ки. И одним из пер­вых такую сим­во­ли­ку пред­ло­жил Джон Даль­тон. Но его обо­зна­че­ни­я­ми было неудоб­но поль­зо­вать­ся.

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. Он пред­ло­жил обо­зна­чать хи­ми­че­ские эле­мен­ты пер­вой бук­вой их ла­тин­ско­го на­зва­ния. В те вре­ме­на все на­уч­ные ста­тьи пе­ча­та­ла на ла­тин­ском языке, он был об­ще­при­ня­тым и по­нят­ным для всех уче­ных.Высказанные им принципы составления химических знаков сохранили свою силу до настоящего времени. В России первое печатное сообщение о химических знаках Берцелиуса сделал в 1824 г московский врач И. Я. Зацепин.

Хи­ми­че­ский эле­мент кис­ло­род (по-ла­тин­ски Oxygenium) по­лу­чил обо­зна­че­ние О.

А хи­ми­че­ский эле­мент во­до­род (Hydrogenium) – Н. Если на­зва­ния несколь­ких эле­мен­тов на­чи­на­лись на одну и ту же букву, то в сим­во­ле эле­мен­та ука­зы­ва­ли вто­рую или одну из по­сле­ду­ю­щих букв на­зва­ния. На­при­мер, ртуть (Hydrargyrum) обо­зна­ча­ет­ся Hg.

Об­ра­ти­те вни­ма­ние, что пер­вая буква знака хи­ми­че­ско­го эле­мен­та все­гда за­глав­ная, если есть вто­рая буква – то она строч­ная. Необ­хо­ди­мо за­по­ми­нать не толь­ко на­зва­ния эле­мен­тов и их сим­во­лы, но и про­из­но­ше­ние, т.е. как эти сим­во­лы чи­та­ют­ся.

Опре­де­лен­ных пра­вил про­из­но­ше­ния зна­ков хи­ми­че­ских эле­мен­тов нет. Их надо учить на­и­зусть. Знаки неко­то­рых хи­ми­че­ских эле­мен­тов про­из­но­сят­ся так же, как и со­от­вет­ству­ю­щая буква: кис­ло­род – «о», сера – «эс», фос­фор – «пэ», азот – «эн», уг­ле­род – «цэ».

Знаки дру­гих эле­мен­тов про­из­но­сят­ся так же, как и на­зы­ва­ют­ся сами эле­мен­ты: «на­трий», «калий», «хлор», «фтор».

Про­из­но­ше­ние неко­то­рых зна­ков со­от­вет­ству­ет их ла­тин­ско­му на­зва­нию: крем­ний – «си­ли­ци­ум», ртуть – «гид­рар­ги­рум», медь – «купрум», же­ле­зо – «фер­рум».

Ниже приведена таблица химических знаков некоторых элементов, их названия , относительные массы и произношение. 

II. Относительная атомная масса

Посмотрите презентацию:

Модель Дж. Дальтона и Й.Я. Берцелиуса

В на­ча­ле 19 в. (спу­стя 150 лет после работ Ро­бер­та Бойля) ан­глий­ский уче­ный Джон Даль­тон пред­ло­жил спо­соб опре­де­ле­ния массы ато­мов хи­ми­че­ских эле­мен­тов. Рас­смот­рим суть этого ме­то­да.

Даль­тон пред­ло­жил мо­дель, в со­от­вет­ствии с ко­то­рой в мо­ле­ку­лу слож­но­го ве­ще­ства вхо­дит толь­ко по од­но­му атому раз­лич­ных хи­ми­че­ских эле­мен­тов. На­при­мер, он счи­тал, что мо­ле­ку­ла воды со­сто­ит из 1 атома во­до­ро­да и 1 атома кис­ло­ро­да. В со­став про­стых ве­ществ по Даль­то­ну тоже вхо­дит толь­ко один атом хи­ми­че­ско­го эле­мен­та. Т.е. мо­ле­ку­ла кис­ло­ро­да долж­на со­сто­ять из од­но­го атома кис­ло­ро­да.

И тогда, зная мас­со­вые доли эле­мен­тов в ве­ще­стве, легко опре­де­лить во сколь­ко раз масса атома од­но­го эле­мен­та от­ли­ча­ет­ся от массы атома дру­го­го эле­мен­та. Таким об­ра­зом, Даль­тон счи­тал, что мас­со­вая доля эле­мен­та в ве­ще­стве опре­де­ля­ет­ся мас­сой его атома. 

Уче­ный за­ме­тил, что масса атома во­до­ро­да самая ма­лень­кая, т.к. нет слож­но­го ве­ще­ства, в ко­то­ром бы мас­со­вая доля во­до­ро­да была бы боль­ше мас­со­вой доли дру­го­го эле­мен­та. По­это­му он пред­ло­жил массы ато­мов эле­мен­тов срав­ни­вать с мас­сой атома во­до­ро­да. И таким путем вы­чис­лил пер­вые зна­че­ния от­но­си­тель­ных (от­но­си­тель­но атома во­до­ро­да) атом­ных масс хи­ми­че­ских эле­мен­тов.

Атом­ная масса во­до­ро­да была при­ня­та за еди­ни­цу. А зна­че­ние от­но­си­тель­ной массы серы по­лу­чи­лось рав­ным 17. Но все по­лу­чен­ные зна­че­ния были либо при­бли­зи­тель­ны­ми, либо невер­ны­ми, т.к. тех­ни­ка экс­пе­ри­мен­та того вре­ме­ни была да­ле­ка от со­вер­шен­ства и уста­нов­ка Даль­то­на о со­ста­ве ве­ще­ства была невер­ной.

В 1807 – 1817 гг. швед­ский химик Йёнс Якоб Бер­це­ли­ус про­вел огром­ное ис­сле­до­ва­ние по уточ­не­нию от­но­си­тель­ных атом­ных масс эле­мен­тов. Ему уда­лось по­лу­чить ре­зуль­та­ты, близ­кие к со­вре­мен­ным.

Массы атомов очень малы.

Абсолютные массы некоторых атомов:

 m(C) =1,99268 ∙ 10^-23 г

   m(H) =1,67375 ∙ 10^-24 г

   m(O) =2,656812 ∙ 10^-23 г

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(¹²C) = 1,66057 ∙ 10^-24 г.

· A_r(H) = m(атома) / m (а.е.м.) = 1,67375 ∙ 10^-24 г/1,66057 ∙ 10^-24 г = 1,0079 а.е.м.

A_r – показывает, во сколько раз данный атом тяжелее 1/12 части атома ¹²С, это безразмерная величина.

Относительная атомная масса - это 1/12 массы атома углерода, масса которого равна 12 а.е.м.

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: m_(атома) = A_r ∙ 1,66 ∙ 10 ^-27 кг

III. Закрепление