3. Периодическая система химических элементов Д. И Менделеева. Знаки химических элементов

Определения и обозначения

Химический элемент — это вид атомов с одинаковым зарядом ядра. Элемент объединяет множество одинаковых атомов, а отдельный атом является только одной частицей этого вида. Такое различие нужно, чтобы не путать общее понятие элемента с конкретной частицей вещества.

Знак химического элемента — условное буквенное обозначение элемента. Он может обозначать сам элемент в таблице или один его атом в химической записи. Например, O — это кислород как элемент и один атом кислорода.

Периодическая система химических элементов — упорядоченное расположение элементов, в котором периодически повторяются изменения их свойств. По таблице можно найти элемент, сравнить его с соседями и определить его положение. Поэтому система служит удобной картой химических элементов.

Период — горизонтальный ряд элементов, а группа — вертикальный столбец. Номер периода показывает строку, в которой находится элемент, а номер группы — его столбец. Чтобы не ошибиться, нужно мысленно вести взгляд по таблице слева направо для периода и сверху вниз для группы.

Как это устроено

Д. И. Менделеев расположил известные в его время элементы так, чтобы их свойства закономерно изменялись и периодически повторялись. Если похожие элементы оказывались в одной вертикальной колонке, становилось заметно, что сходство возникает не случайно. Менделеев оставил свободные места там, где закономерность требовала ещё неизвестных элементов, и по положению смог предсказать их свойства.

Сегодня элементы располагают не по атомной массе, а по заряду ядра атома. Заряд ядра возрастает от элемента к элементу, поэтому каждому элементу соответствует свой порядковый номер. Такой порядок точнее объясняет периодичность свойств: строение атомов изменяется закономерно, а вместе с ним изменяются и свойства элементов.

В периодической системе элементы объединены в периоды и группы. В одном периоде свойства постепенно меняются при движении слева направо, а в одной группе у элементов есть сходные черты. Положение элемента помогает увидеть его ближайших соседей, сравнить их свойства и понять, с какими элементами он связан закономерностью таблицы.

Знаки элементов обычно составляют из одной или двух букв латинского названия. Первая буква всегда заглавная, а вторая, если она есть, строчная: H, He, Cl. Иногда знак заметно отличается от русского названия, потому что взят из исторического латинского имени, например Fe — железо, Cu — медь.

Части периодической системы и их значение

Пользуясь таблицей, сначала найдите нужный знак в ячейке, затем проведите взгляд по строке и столбцу. Так можно определить период и группу элемента. Если знак неизвестен, его название обычно указано в той же ячейке или в перечне элементов.

Разбор задач

Задача 1. По фрагменту периодической системы найдите элемент с заданным знаком, назовите его и укажите период и группу.

Пусть задан знак Na. Нужно определить, какому элементу он соответствует, а затем найти его положение в таблице. Нельзя называть периодом вертикальный столбец: сначала ищем ячейку, потом отдельно определяем строку и столбец.

1. По таблице устанавливаем: Na — знак натрия.
2. Смотрим на горизонтальный ряд ячейки: натрий находится в 3-м периоде.
3. Смотрим на вертикальный столбец: натрий находится в 1-й группе.

Ответ: Na — натрий, 3-й период, 1-я группа. Ход решения всегда одинаков: знак, название, горизонтальный ряд, вертикальный столбец.

Задача 2. Запишите знаки кислорода, натрия, железа и меди, объяснив написание букв.

Нужно вспомнить, что знаки записывают латинскими буквами, а не обязательно первыми буквами русских названий. У каждой записи первая буква заглавная, а вторая строчная. Для элементов с историческими названиями нужно учитывать их латинское происхождение.

1. Кислород — oxygenium, поэтому знак O: используется одна первая буква.
2. Натрий — natrium, поэтому знак Na: N заглавная, a строчная.
3. Железо — ferrum, поэтому знак Fe: F заглавная, e строчная.
4. Медь — cuprum, поэтому знак Cu: C заглавная, u строчная.

Ответ: кислород — O, натрий — Na, железо — Fe, медь — Cu. Регистр букв важен: запись NA или fe нарушает правило химических обозначений.

Задача 3. Объясните, что обозначают H, 2H и H₂.

Эти записи похожи, но число в них стоит в разных местах и поэтому выполняет разную роль. Знак H обозначает водород как элемент или один его атом. Нужно внимательно смотреть, находится ли число перед знаком или внизу после него.

1. H — знак водорода; в записи отдельного атома это один атом водорода.
2. 2H — два атома водорода, потому что число перед знаком относится ко всему знаку.
3. H₂ — молекула водорода, состоящая из двух атомов, потому что нижний индекс относится только к H.

Ответ: H — один атом или обозначение элемента, 2H — два атома, H₂ — частица простого вещества водорода из двух атомов. Знак элемента нельзя автоматически считать формулой любого вещества.

Типичные ошибки

Пишут обе буквы знака заглавными или обе строчными, например NA или na. Ошибка возникает из-за невнимательности к правилу регистра. Проверьте себя: первая буква должна быть заглавной, а вторая — строчной.

Считают, что знак обозначает только атом. На самом деле в таблице он обозначает химический элемент, а в записи может обозначать один его атом. Определяйте смысл по ситуации: таблица говорит об элементе, отдельная запись — об атоме.

Называют горизонтальный ряд группой, а вертикальный — периодом. Так происходит, когда запоминают слова без зрительной проверки. Проведите линию по строке слева направо: это период, а сверху вниз: это группа.

Смешивают число перед знаком и нижний индекс. Число 2 в записи 2H показывает два отдельных атома, а индекс в H₂ — два атома внутри одной молекулы. Если число стоит слева, оно относится ко всей записи, если внизу справа — к ближайшему знаку.

Связь с другими темами

Для понимания периодической системы нужно знать строение атома: в центре находится ядро, вокруг него движутся электроны. Заряд ядра связан с порядковым номером элемента, поэтому он определяет место элемента в таблице. Эти знания объясняют, почему элементы расположены именно в таком порядке.

Знаки элементов понадобятся при чтении химических формул и уравнений реакций. По ним определяют, какие элементы входят в вещество и сколько атомов каждого элемента записано. Позже положение элемента в системе поможет изучать строение атома и закономерности изменения свойств.

Что запомнить

• Знак химического элемента состоит из одной или двух латинских букв.
• Первая буква знака — заглавная, вторая, если она есть, — строчная.
• Знак элемента обозначает элемент и один его атом.
• Элементы в периодической системе расположены в порядке возрастания заряда ядра.
• Период — горизонтальный ряд, группа — вертикальный столбец.
• Положение элемента в таблице помогает сравнивать его с другими элементами.