Решебник по химии 8 класс Габриелян §6

Химические знаковые модели – это особые символические обозначения, используемые для записи химических элементов, соединений и реакций. В основе этой системы лежит периодическая таблица Д. И. Менделеева, где каждому элементу соответствует определённый химический символ, состоящий из одной или двух латинских букв. Например, H обозначает водород, O – кислород, а Na – натрий. Кроме отдельных элементов, в химической символике используются формулы веществ, такие как H₂O для воды или CO₂ для углекислого газа, которые показывают состав соединения. Химические уравнения, например 2H₂ + O₂ → 2H₂O, позволяют записывать процессы химических превращений в упрощённом виде. Также применяются структурные формулы, отображающие порядок соединения атомов внутри молекулы. Таким образом, химическая письменность является универсальным языком науки, позволяющим химикам всего мира обмениваться знаниями.

Слово «относительная» в данном понятии означает, что атомная масса химического элемента не измеряется в абсолютных единицах (например, в килограммах или граммах), а выражается относительно массы другого атома. В современной химии за эталон принято ¹²C – атом углерода с массовым числом 12. Относительная атомная масса показывает, во сколько раз средняя масса атомов данного элемента больше 1/12 массы атома углерода. Например, у кислорода она равна 16, что означает, что атом кислорода примерно в 16 раз тяжелее эталонного атома углерода. Этот подход упрощает расчёты и делает их удобными для использования в химии. Кроме того, относительная атомная масса учитывает существование изотопов и рассчитывается как средневзвешенное значение масс атомов элемента с учётом их распространённости в природе. Таким образом, термин «относительная» подчёркивает сравнительный характер измерения атомных масс.

Символ химического элемента представляет собой сокращённое обозначение элемента, принятого в международной системе химической номенклатуры. Чаще всего символ состоит из одной или двух букв латинского алфавита, иногда – из трёх (например, у недавно открытых элементов). Первая буква символа всегда заглавная, а последующие – строчные, если они есть (например, H – водород, Fe – железо, Uup – унунпентий). Символ химического элемента содержит в себе не только обозначение, но и некоторую информацию о происхождении названия, которое может быть связано с латинским названием вещества, географическим объектом, учёным или его свойствами. Кроме того, рядом с символом элемента в периодической таблице указываются его атомный номер и относительная атомная масса. Таким образом, символ химического элемента является универсальным обозначением, удобным для химиков во всём мире.

По горизонтали таблица Д. И. Менделеева делится на периоды, которые обозначают последовательность элементов с увеличением их атомного номера. В зависимости от количества элементов периоды бывают короткими и длинными. В короткопериодном варианте таблицы выделяют малые периоды, содержащие по 8 элементов, и большие периоды, включающие большее количество элементов. Малые периоды заканчиваются инертными газами, которые обладают завершённой электронной оболочкой. В больших периодах наблюдается чередование групп элементов, что отражает закономерности изменения их свойств. Деление на периоды позволяет систематизировать химические элементы, показывая постепенное изменение их физических и химических характеристик.

По вертикали таблица Д. И. Менделеева делится на группы, которые объединяют элементы с похожими химическими свойствами. В короткопериодном варианте таблицы выделяют восемь основных групп, обозначаемых римскими цифрами I–VIII. Группы делятся на подгруппы: главную (A) и побочную (B), где главная подгруппа включает наиболее распространённые элементы, а побочная содержит переходные металлы. Элементы одной группы имеют схожие электронные конфигурации, что определяет их сходство в химических реакциях. Например, щелочные металлы (группа I) обладают высокой активностью и образуют соединения с аналогичными формулами. Таким образом, вертикальное деление таблицы отражает главные закономерности строения атомов и их химического поведения.

​В периодической таблице Менделеева есть несколько химических элементов, в символах которых присутствует заглавная буква «C». Ниже представлены пять таких элементов с их символами и правильным произношением: ​

1. Углерод: Символ — C. Произносится как «це».

2. Кремний: Символ — Si. Произносится как «силициум».

3. Хлор: Символ — Cl. Произносится как «хлор».

4. Кальций: Символ — Ca. Произносится как «кальций». ​

5. Кюрий: Символ — Cm. Произносится как «кюрий».

Правильное произношение символов химических элементов важно для точного и однозначного общения в химии. Некоторые символы произносятся так же, как и соответствующая буква (например, «це» для углерода), в то время как другие имеют особое произношение, основанное на латинских названиях элементов (например, «силициум» для кремния). Рекомендуется запомнить эти названия и их произношение для корректного использования в химической практике.

Химические элементы делятся на две основные группы — металлы и неметаллы, исходя из их физических и химических свойств. Металлы обладают высокой электропроводностью, теплопроводностью, пластичностью и металлическим блеском. Они легко отдают электроны, образуя катионы, и имеют характерные металлические связи. Большинство металлов являются твёрдыми веществами при комнатной температуре (за исключением ртути). Неметаллы, напротив, обладают низкой электропроводностью, хрупкостью и отсутствием металлического блеска. Они принимают электроны в химических реакциях, образуя анионы или ковалентные соединения.

Примеры химических знаков металлов: Na (натрий), Ca (кальций), Fe (железо), Cu (медь), Zn (цинк).

Примеры химических знаков неметаллов: H (водород), O (кислород), C (углерод), N (азот), Cl (хлор).

Чтение химических символов важно для точного понимания и общения в химии. Символы металлов и неметаллов происходят от их латинских названий и имеют международное использование.

​В периодической таблице Менделеева есть несколько химических элементов, названия которых связаны с Россией, её географическими объектами и выдающимися российскими учёными. Ниже представлены такие элементы с кратким описанием их происхождения:​

1. Рутений (Ru)

Открыт в 1844 году профессором Казанского университета Карлом Клаусом. Название элемента происходит от латинского слова "Ruthenia", обозначающего Россию.

2. Менделевий (Md)

Назван в честь Дмитрия Ивановича Менделеева, создателя периодической системы химических элементов.

3. Дубний (Db)

Элемент получил своё название в честь российского наукограда Дубна, где находится Объединённый институт ядерных исследований, сыгравший ключевую роль в его открытии.

4. Флеровий (Fl)

Назван в честь Георгия Николаевича Флёрова, советского физика, основателя Лаборатории ядерных реакций в Дубне.

5. Московий (Mc)

Элемент получил своё название в честь Московской области, где расположен город Дубна, известный своими научными исследованиями в области ядерной физики.

6. Оганесон (Og)

Назван в честь Юрия Цолаковича Оганесяна, российского учёного, внёсшего значительный вклад в исследования сверхтяжёлых элементов.

Эти элементы отражают вклад России и её учёных в развитие химической науки и открытие новых элементов.

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева представлена в нескольких вариантах, среди которых наиболее распространены короткопериодная и длиннопериодная формы. Обе они отражают периодический закон, но имеют различия в структуре и представлении информации.

• Структура периодов: Содержит семь периодов, причём начиная с четвёртого периода каждый из них разделён на две строки. Это связано с тем, что элементы главных и побочных подгрупп располагаются в отдельных строках.

• Группы: Существует восемь групп, обозначенных римскими цифрами от I до VIII. Каждая группа делится на главную (A) и побочную (B) подгруппы, что позволяет группировать элементы со схожими химическими свойствами.

• Расположение элементов: Элементы главных подгрупп (s- и p-элементы) и побочных подгрупп (d-элементы) располагаются в разных строках, что делает таблицу более громоздкой и сложной для восприятия.

• Структура периодов: Каждый период занимает одну строку, что делает таблицу более компактной и наглядной.

• Группы: Содержит 18 групп, обозначенных арабскими цифрами от 1 до 18. Такое деление устраняет необходимость разделения на главные и побочные подгруппы, объединяя элементы со схожими свойствами в одной группе.

• Расположение элементов: Лантаноиды и актиноиды вынесены из основной таблицы и размещены отдельно внизу, что позволяет сохранить компактность и упрощает восприятие структуры таблицы.

Однако в некоторых учебных материалах, особенно в России, продолжают использовать короткопериодную форму из-за её исторической значимости и привычности. На сегодняшний день Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) рекомендует использовать длиннопериодную форму таблицы Менделеева в качестве основного варианта.

Таким образом, основное различие между короткопериодной и длиннопериодной формами таблицы Менделеева заключается в представлении периодов и групп: короткопериодная форма разделяет периоды на две строки и использует восемь групп с подгруппами, тогда как длиннопериодная форма представляет каждый период в одной строке и включает 18 групп без разделения на подгруппы.

​Чтобы рассчитать массу одного атома железа в граммах, необходимо воспользоваться атомной массой железа и числом Авогадро.

1. Атомная масса железа (Fe): составляет 55,845 атомных единиц массы (а.е.м.).

2. Число Авогадро (NA) равно 6,022 140 76 × 10²³ моль⁻¹.

Это означает, что 1 моль атомов железа (то есть 6,022 140 76 × 10²³ атомов) имеет массу 55,845 грамма. Атомная масса в атомных единицах массы численно равна молярной массе в граммах на моль.

Чтобы найти массу одного атома железа, необходимо разделить молярную массу на число Авогадро:

mₐ = M / NA = 55,845 г/моль / 6,022 140 76 × 10²³ моль⁻¹ ≈ 9,273 × 10⁻²³ грамма.​

Таким образом, масса одного атома железа составляет приблизительно 9,273 × 10⁻²³ грамма.

Периодическая таблица химических элементов, созданная Дмитрием Ивановичем Менделеевым в 1869 году, является фундаментальным научным достижением, но её традиционная форма – не единственная. В течение многих лет учёные предлагали различные варианты её представления, чтобы сделать восприятие закономерностей ещё более наглядным и удобным. Вариации таблицы отражают разные подходы к систематизации элементов и учитывают их свойства, строение атомов и тенденции в изменении химических характеристик.

Одной из первых альтернативных форм является короткопериодная таблица, использованная самим Менделеевым в ранних версиях его работы. В этой таблице элементы расположены в восьми вертикальных колонках (группах) и семи горизонтальных рядах (периодах), но при этом в ней встречаются «разрывы», так как некоторые группы содержат более 8 элементов. Такое представление позволило ранжировать элементы в соответствии с их химическими свойствами, но не давало удобного визуального представления о закономерностях.

Впоследствии в науку вошла длиннопериодная форма таблицы, ставшая более распространённой и используемой в современных учебниках. В этой версии таблицы элементы размещены в 18 группах и 7 периодах, а лантаноиды и актиноиды выделены в отдельные строки под основной частью таблицы. Этот формат позволяет лучше понять строение атомов, расположение элементов по энергетическим уровням и переход между металлами и неметаллами.

Существуют также и более экзотические формы представления периодической системы. Например, спиральная таблица, предложенная Уильямом Одлингом, в которой элементы расположены по спирали, отражая их закономерное изменение по атомному номеру. В такой форме чётко прослеживаются переходы между группами и периодами, но затрудняется восприятие детальных химических свойств.

Другой интересной формой является трёхмерная периодическая таблица, предложенная в XX веке различными исследователями. Одна из наиболее известных – модель Глена Сиборга, в которой химические элементы размещены в виде трёхмерного объекта, напоминающего цилиндр или пирамиду. Это помогает лучше понять взаимоотношения между разными группами элементов, особенно при учёте внутренних переходных металлов и лантаноидов.

Одним из современных подходов является глобулярная модель периодической системы, которая представляет собой сферическую таблицу, где химические элементы располагаются на поверхности сферы в соответствии с их атомными номерами и свойствами. Такой вариант рассматривается как перспективная альтернатива классическим формам, так как позволяет компактно отображать информацию и учитывать квантово-механические особенности строения атомов.

Ещё одной необычной формой является таблица Бенфея, которая представляет периодическую систему в виде ступенчатой диаграммы. Этот вариант подчёркивает непрерывность изменений свойств элементов и делает акцент на их расположении в зависимости от квантовых чисел.

Таким образом, традиционная таблица Менделеева – это лишь один из возможных способов представления периодической системы. Другие формы, включая спиральные, трёхмерные и глобулярные модели, помогают учёным и студентам лучше понимать закономерности химических элементов, их строение и свойства. Исследования в этой области продолжаются, и возможно, в будущем появятся ещё более удобные и наглядные способы систематизации химических элементов.