Вещества атомы химические элементы. Атомы и химические элементы. Распространенность элементов в природе

Атомы – это мельчайшие частицы, являющиеся пределом химического разложения любого вещества.
Простое вещество (если оно не является одноатомным, как, например, гелий, неон, аргон и др.) разлагается на атомы одного вида. Сложное вещество – разлагается на атомы разных видов. Атомы невозможно разрушить химическим путем.

Масса атомов разных видов составляет порядка 10 -24 – 10 -22 г., размеры (диаметр) атомов колеблются в пределах 1·10 -10 – 5·10 -10 м, поэтому атомы считаются мельчайшими химическими частицами.
Атомы одного вида являются атомами одного химического элемента, атомы разных видов – атомами разных химических элементов. К важнейшему свойству и главному отличительному признаку атома каждого элемента относится положительный заряд его ядра.

Химические элементы (как общее понятие) – это вид атомов с определенным положительным зарядом ядра.

Все известные химические элементы указаны в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева; каждому элементу отвечает свой порядковый (атомный) номер в Периодической системе. Значение порядкового номера элемента и значение заряда ядра атома того же элемента совпадают, поэтому

Химический элемент (как частное понятие) – это атомы с одинаковым порядковым номером.

Все химические элементы по их свойствам, т.е. свойствам свободных атомов и свойствам образуемых элементами простых и сложных веществ, делят на металлические, неметаллические, амфотерные элементы.
“Химический элемент” и “Простое вещество” – это разные понятия, т.к. химический элемент это не вещество, а определенный вид атомов, которые могут образовывать простые и сложные вещества. Например, элемент K (Калий) составляет простое вещество калий, может входить в состав солей, или в виде ионов находиться в растворе. Как видно, атомы одного и тогоже элемента Калия, входят в состав вещества, которое может находится в различных агрегатных состояниях, а также входит в состав различных веществ.

Распространенность химических элементов в природе различна. Существует много способов оценки распространенности химических элементов на Земле, точнее, в земной оболочке (за земную оболочку принимается литосфера – твердая земная кора, гидросфера – вода морей и океанов, атмосфера – воздушная оболочка).
На диаграмме показана распространенность химических элементов в земной оболочке, отвечающая их массовому содержанию.
Из химических элементов наиболее распространены в земной оболочке Кислород и Кремний. Эти элементы вместе с элементами Алюминий, Железо, Кальций, Натрий, Калий, Магний, Водород и Титан составляют более 99% массы земной оболочки, так что на остальные элементы приходится менее 1%. В морской воде, помимо Кислорода и Водорода – составных частей самой воды, высокое содержание имеют такие элементы, как Хлор, Натрий, Магний, Сера, Калий, Бром и Углерод.

Мы уже знаем, что атомы химических элементов могут отличаться друг от друга по составу и, очевидно, что это должно влиять на их массу, поскольку чем больше в ядре атома суммарное количество протонов и нейтронов, тем он тяжелее. Электроны практически не влияют на массу атома, поскольку обладают крайне малой по сравнению с нейтронами и протонами массой (m p /m e ~2000).

Так как количество протонов в каждом атоме всегда равно количеству электронов, а электроны, если рассматривать строение атома упрощенно, движутся вокруг ядра на значительном от него удалении, то радиус атома равен радиусу орбиты наиболее удаленного от ядра электрона. Следовательно, должна быть некоторая зависимость радиуса атома от количества таких орбит, которая в какой-то степени связана с количеством электронов.

Среди химических элементов наименьшие размеры имеют атомы водорода, радиус которых в обычном состоянии составляет всего лишь около 0,0000000000529 м (5,2910 -11 м) или 0,529 Å, где Å – обозначение единицы длины, называемой ангстрем и равной 10 -10 м. Кроме того, в качестве единиц измерения таких малых значений расстояний часто используют нанометры (нм). 1 нанометр равен 10 -9 м.

Легко догадаться, что малы не только размеры всех атомов, но и их массы. Так, например, масса атома водорода приблизительно равна 1,674∙10 -27 кг. Масса атома, выражаемая в килограммах (г, мг и т.д.), называется абсолютной атомной массой и обозначается как m a . Проводить расчеты с такими малыми величинами крайне неудобно, поэтому ученые нашли следующий выход – измерять все массы атомов других химических элементов в «атомах водорода». Таким образом, получалось, что, например, атом кислорода весит приблизительно 16 «атомов водорода», атом углерода — «12 атомов водорода» и т.д. И все бы хорошо, но все испортили изотопы – разновидности атомов одного и того же химического элемента, отличающиеся между собой массой из-за разного количества нейтронов в ядрах. Выходом могло бы стать использование некой средней массы атома водорода, но дело осложняется тем, что разные изотопы водорода в природе распространены неравномерно. Поэтому, в конечном итоге, было решено использовать в качестве относительной единицы массы не массу атома водорода, а одну двенадцатую массы атома углерода, поскольку данный элемент представлен практически полностью только изотопами углерода с 6 нейтронами и 6 протонами в ядрах (~99 %). Одну двенадцатую массы атома данного изотопа углерода было принято обозначать 1 а.е.м., что расшифровывается как «атомная единица массы». Одна атомная единица массы равно примерно 1,66·10 −27 кг.

Графическое представление смысла одной атомной единицы массы представлено на рисунке 2.

Рисунок 2. Графическая иллюстрация физического смысла одной атомной единицы массы

Таким образом, мы подошли к определению нового термина – относительной атомной массы:

Определение : относительная атомная масса химического элемента равна отношению его абсолютной массы к одной двенадцатой абсолютной массы атома углерода или к массе одной атомной единицы массы.

Относительную атомную массу обозначают символом A r (индекс r означает сокращение от английского слова relative, что переводится как «относительный»). Таким образом, обозначив в общем виде химический элемент символом Х, мы получаем следующую формульную запись представленного выше определения:

Относительная атомная масса — величина безразмерная, так как в числителе и знаменателе находятся значения, измеряемые в одинаковых единицах массы (кг, г или др.). Согласно представленной выше формуле, например, относительная атомная масса водорода равна:

а относительная атомная масса кислорода:

В большинстве расчетных задач, с которыми приходится иметь дело химикам, используются значения относительных атомных масс, округленные до целочисленных значений, т.е. применительно к водороду и кислороду:

Следует отметить, что атомную массу хлора округляют до 35,5. Это связано с тем, что у данного элемента изотопы с относительными массами 35 и 36 практически одинаково распространены в природе.

Чем отличаются атомы?

В переводе «атом» означает неделимый. Назван он так потому, что долгое время его считали наименьшей частью вещества. Но дальнейшее развитие науки показало, что это не так. Итак, давайте разберемся, из чего состоит атом и чем отличаются атомы различных элементов.

Строение атома

На сегодняшний день науке известно 126 видов химических элементов. Общий план строения их атомов одинаков. Каждый из них имеет ядро, состоящее из протонов и нейтронов, вокруг которого вращаются электроны. Электроны - это негативно заряженные частицы. При их вращении вокруг ядра образуется электронное облако.

Протоны - это позитивно заряженные частицы. В состоянии покоя в атоме содержится одинаковое количество протонов и электронов, поэтому такой химический элемент не имеет электрического заряда. Однако, в процессе реакций он может отдавать электрон другим элементам, превращаясь в позитивно заряженную частицу, или забирать их, становясь отрицательно заряженной частицей. Нейтроны никакого заряда не несут, но влияют на массу элемента. Для протонов и нейтронов придумано объединяющее название - нуклоны.

Атомы различных элементов

Атомы различных элементов отличаются друг от друга количеством протонов в ядре. Количество электронов может меняться, а протонов - никогда. Сколько протонов содержится в ядре, можно узнать по порядковому номеру элемента в периодической системе Менделеева. У водорода (№1) в состоянии покоя 1 электрон и 1 протон, у лития

(№3) - 3 электрона и 3 протона, у углерода (№6) - 6 электронов и 6 протонов.

Поскольку количество протонов у различных атомов разное, массы у них тоже отличаются. Масса элемента в основном формируется протонами и нейтронами, ведь вес электронов ничтожно мал. Но даже у атомов одного и того же элемента вес может отличаться из-за разного количества нейтронов в ядре. Атомы, у которых количество нейтронов отличается от количества протонов, называют изотопами. Например, в природе существуют атомы углерода С12 (6 протонов и 6 нейтронов), С13 (6 протонов и 7 нейтронов) и другие разновидности с содержанием нейтронов от 2 до 16.

Строение атома

Атомы различных элементов

Внимание, только СЕГОДНЯ!

ДРУГОЕ

Электрический заряд – физическая величина, которая определяет способность тела принимать участие в электромагнитных…

Слово «Атом» имеет несколько значений. В основном, оно используется в химии и физике для обозначения…

Слово «элемент» в переводе значит «стихия». А что такое химический элемент? Это некая часть,…

Часто люди слышат слово «валентность», не до конца понимая, что это такое. Так что такое валентность?…

Электрон - это элементарная частица, которая имеет отрицательный электрический заряд. Он равен -1. Электрон входит в…

Степень окисления – это условный заряд атома в молекуле, он получает атом в результате полного принятия электронов, его…

Если Вы еще не знаете, что такое молекула, тогда эта статья именно для Вас. Еще много лет назад люди начали…

Понятие вещества изучается сразу несколькими науками. Вопрос о том, какие есть вещества, мы разберём с двух точек…

Безусловно, каждый из нас в самом общем смысле хорошо представляет, что такое элемент. Элемент - это составная часть…

Как вырабатываться электричество, более или менее представляет каждый человек, знакомый с курсом физики в средней…

Изотопами называются разновидности химических элементов, различающиеся между собой составом ядра атома. У разных…

Существует невидимая сила, которая протекает внутри биологических объектов и неживой среды. Эта сила называется…

Иностранное слово «альфа» прочно прижилось в русском языке и встречается в самых разных сочетаниях. О том,…

Валентностью называется способность атомов одних химических элементов присоединять к себе точное число атомов других…

В 1869 году Дмитрий Менделеев представил свою Периодическую таблицу химических элементов. Тогда в ней насчитывалось…