Вам нравится печенье с шоколадной крошкой? Большинству из нас оно нравится. Как и ваше печенье с шоколадной крошкой состоит из разных ингредиентов: муки, сахара, какао, разрыхлителя и шоколадной крошки, всё в этом мире состоит из разных ингредиентов. Эти ингредиенты называются элементами, и в этом уроке мы подробнее рассмотрим «элементы».
Цели обучения
Давайте начнем.
Элемент — это чистое вещество, состоящее из атомов одного типа и неразложимое на более простые химические соединения. Элементы — строительные блоки для всей остальной материи в мире.
Примерами элементов являются железо, кислород, водород, золото и гелий.
Существует 118 различных элементов, хотя только 98 из них встречаются в природе на Земле. Все 118 элементов представлены в стандартной таблице элементов, называемой Периодической таблицей. Проще говоря, периодическая таблица — это способ перечисления элементов. Она выглядит так:
Водород — самый распространённый элемент во Вселенной. Он также является самым лёгким элементом.
Гелий — второй по распространенности элемент во Вселенной, но на Земле он встречается очень редко.
Эти газы используются в воздушных шарах, потому что они легче воздуха и могут придать воздушному шару плавучесть, позволяя ему подниматься и парить в атмосфере.
Каждый элемент представлен одно- или двухбуквенным кодом, где первая буква всегда заглавная, а вторая, если присутствует, пишется строчной. Например, символ водорода — \(H\) , а символ углерода — \(C\) . Некоторые буквенные коды образованы от латинской терминологии, например, символ натрия ( \(Na\) ) происходит от латинского слова «natrium», что означает карбонат натрия.
Химические элементы делятся на три группы: металлы, металлоиды и неметаллы.
Металлы, которые обычно находятся в левой части периодической таблицы,
Алюминий, железо, медь, золото, ртуть и свинец — это металлы.
Напротив, неметаллы, находящиеся в правой части периодической таблицы:
Примерами элементарных неметаллов являются углерод и кислород.
Металлоиды обладают некоторыми характеристиками металлов и некоторыми характеристиками неметаллов. Шесть общепризнанных металлоидов – это бор, кремний, германий, мышьяк, сурьма и теллур.
Содержание элементов в атмосфере сильно различается. Во Вселенной в целом наиболее распространённым элементом является водород (около 90%), за ним следует гелий (большая часть оставшихся 10%). Все остальные элементы присутствуют в относительно меньших количествах, насколько нам известно.
На планете Земля кислород составляет 46,1% массы земной коры, в основном в сочетании с другими элементами, а кремний — 28,5%. Водород, самый распространённый элемент во Вселенной, составляет всего 0,14% земной коры.
Массовая доля девяти наиболее распространенных элементов в земной коре составляет приблизительно
Другие элементы встречаются в количестве менее 0,15%.
Элементы, обнаруженные на Земле и Марсе, абсолютно одинаковы.
Примерно 96% массы тела состоит всего из четырех элементов — кислорода, углерода, водорода и азота.
Кальций, фосфор, магний, натрий, калий, хлор и сера – макронутриенты, или элементы, необходимые организму в значительном количестве. Остальные элементы – микроэлементы, например, кобальт, литий, марганец, селен, йод, медь и др. Они считаются необходимыми для жизни. Любое количество 0,01% или менее считается микроэлементом.
Наименьшая частица элемента – это атом, и каждый отдельный атом состоит из более мелких частиц – электронов, протонов и нейтронов. Число протонов в каждом атоме называется атомным номером. Это важное число для элемента. Каждый элемент имеет уникальный атомный номер. Водород – первый элемент, имеющий один протон, поэтому его атомный номер равен 1. В каждом атоме золота содержится 79 протонов, а его атомный номер равен 79. Элементы в своем стандартном состоянии также имеют одинаковое количество электронов и протонов.
Если в составе присутствуют атомы более одного типа, вещество не является элементом. Соединения и сплавы не являются элементами.
Химическое соединение — это химическое вещество, состоящее из множества идентичных молекул, образованных атомами более чем одного элемента, соединенными химическими связями. Например, чистая вода — это химическое соединение двух элементов: водорода и кислорода. Соотношение водорода и кислорода в воде всегда составляет 2:1.
Сплав – это вещество, полученное путём сплавления двух или более элементов, по крайней мере один из которых является металлом. Примеры распространённых сплавов: сталь – сочетание железа (металла) и углерода (неметалла); бронза – сочетание меди (металла) и олова (металла); и латунь – сочетание меди (металла) и цинка (металла).
Аналогично, группа электронов и нейтронов не является элементом. Частица должна содержать протоны, чтобы быть примером элемента.
К неэлементам относятся – вода, сталь, электроны и латунь.
Несмотря на то, что все элементы состоят из атомов одного типа, они могут существовать в разных состояниях. В зависимости от температуры они могут быть твердыми, жидкими или газообразными. Они также могут принимать различные формы в зависимости от плотности упаковки атомов. Эти состояния называются аллотропами. Примером может служить углерод. В зависимости от того, как атомы углерода расположены друг напротив друга, они могут образовывать алмаз, уголь или графит. Иногда атомы одного и того же элемента имеют разное количество нейтронов, и такие состояния называются изотопами. Подробнее об изотопах мы поговорим в отдельном уроке «Изотопы».
