Другие понятия атомно-молекулярного учения
Кнастоящему времени определены атомные массы всех открытых элементов, дана классификация различных веществ. Развитие атомно-молекулярного учения привело к возникновению и широкому использованию в химии других важных понятий. К ним относятся валентность, степень окисления, координационное число, электроотрицательность и др. Современное понимание их в значительной мере основывается на результатах развития теории строения атомов и молекул. Поэтому эти и другие понятия атомно-молекулярного учения будут даны после изложения соответствующих тем.
Современные символы химических элементов были введены в 1813 г. Берцелиусом. Элементы обозначаются начальными буквами их латинских названий. Например, кислород (Oxygenium) обозначается буквой О, сера (Sulfur) – буквой S, водород (Hydrogenium) — буквой Н. В тех случаях, когда названия нескольких элементов начинаются с одной и той же буквы, к первой букве добавляется еще одна из последующих. Так, углерод (Carboneum), имеет символ С, кальций (Calcium) — Са, медь (Cuprum) — Си и т. д. Символы и русские названия всех известных к настоящему времени элементов приведены в таблице периодической системы элементов.
Корни латинских названий некоторых элементов существенно отличаются от корней русских названий. Однако для составления названий соединений используются именно латинские корни. Поэтому для ряда элементов их следует запомнить:
| Порядковый номер в таблице периодической системы | Символ | Русское название | Латинский корень |
| Н | водород | гидр | |
| С | углерод | карб | |
| N | азот | нитр | |
| О | кислород | окc | |
| Si | кремний | силиц | |
| S | сера | сульф, тио | |
| Мп | марганец | манган | |
| Fe | железо | ферр | |
| Ni | никель | никкол | |
| Си | медь | купр | |
| As | мышьяк | арc | |
| Ag | серебро | аргент | |
| Sn | олово | станн | |
| Sb | сурьма | стиб | |
| Au | золото | аур | |
| Hg | ртуть | меркур | |
| Pb | свинец | плюмб |
В химической литературе широко используются и групповые названия элементов:
| Название группы элементов | Элементы группы |
| Благородные газы | Не, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn |
| Галогены | F, CI, Br, I |
| Халькогены | О, S, Se, Те, Ро |
| Щелочные элементы | Li, Na, К, Rb, Cs, Fr |
| Щелочноземельные элементы | Ca, Sr, Ba, Ra |
| Лантаноиды | элементы с порядковыми номерами 57—71 (от La до Lu включительно) |
| Актиноиды | элементы с порядковыми номерами 89—103 (от Ас до Lr включительно) |
Химические символы — не только сокращенные названия элементов: они выражают и определенные их количества (или массы), т. е. каждый символ обозначает или один атом элемента, или один моль его атомов, или массу элемента, равную (или пропорциональную) молярной массе этого элемента. Например, С означает или один атом углерода, или один моль атомов углерода, или 12 единиц массы (обычно 12 г) углерода.
Формулы веществ также указывают не только состав вещества, но и его количество и массу. Каждая формула изображает или одну молекулу вещества, или один моль вещества, или массу вещества, равную (или пропорциональную) его молярной массе. Например, НгО обозначает или одну молекулу воды, или один моль воды, или 18 единиц массы (обычно 18 г) воды.
Простые вещества также обозначаются формулами, показывающими, из скольких атомов состоит его молекула. Например, формула водорода Н2 Если атомный состав молекулы простого вещества точно не известен или вещество состоит из молекул, содержащих различное число атомов, а также, если оно имеет не молекулярное, а атомное или металлическое строение, простое вещество обозначают символом элемента. Например, простое вещество фосфор обозначают формулой Р, поскольку в зависимости от условий фосфор может состоять из молекул с различным числом атомов или иметь полимерное строение.
Формулу вещества устанавливают на основании результатов его анализа. Например, согласно данным анализа, глюкоза содержит 40,00% (масс.) углерода, 6,72% (масс.) водорода и 53,28% (масс.) кислорода. Следовательно, массы углерода, водорода и кислорода относятся друг к другу как 40,00: 6,72: 53,28. Обозначим искомую формулу глюкозы СzНyОz, где х, у и z — числа атомов углерода, водорода и кислорода в молекуле. Массы атомов этих элементов соответственно равны 12,01, 1,01 и 16,00 а. е. м. Поэтому в составе молекулы глюкозы находится 12,01 x . а. е. м. углерода, 1,01 у а. е. м. водорода и 16,00z а. е. м. кисло-
рода. Отношение этих масс равно 12,01х: l,01y: 16,00z. Но это отношение мы уже нашли, исходя из данных анализа глюкозы. Следовательно,
12,01x: 1,01y: 16,00z = 40,00: 6,72: 53,28.
Согласно свойствам пропорции:
х: у: z = (40,00/12,01): (6,72/1,01): (53,28/16,00)
или х: у: z = 3,33: 6,65: 3,33 = 1:2:1. Следовательно, в молекуле глюкозы на один атом углерода приходится два атома водорода и один атом кислорода. Этому условию удовлетворяют формулы СН2О . С2Н4О2 . С3Н603 и т. д. Первая из этих формул – СН2О — называется простейшей или эмпирической формулой . ей отвечает молекулярная масса 30,02. Для того чтобы узнать истинную или молекулярную формулу, необходимо знать молекулярную массу данного вещества. Глюкоза при нагревании разрушается, не переходя в газ. Но ее молекулярную массу можно определить методами, описанными в главе 7, она равна 180. Из сопоставления этой молекулярной массы с молекулярной массой, отвечающей простейшей формуле, ясно, что глюкозе отвечает формула С6H12О6.
