§ 6. Знаки химических элементов. Периодическая таблица Д. И. Менделеева

Буквенные знаки международного химического языка, обозначающие определённые химические элементы.

• Введены в науку в 1814 году шведским химиком Йенсом Якобом Берцелиусом
• Образованы от первой буквы латинского названия элемента (H — от Hydrogenium, O — от Oxygenium, C — от Carboneum) или первой и одной из последующих букв при совпадении начальных (Na — от Natrium, Fe — от Ferrum, Cu — от Cuprum)

Две основные формы графического отображения Периодического закона химических элементов.

• Короткопериодный вариант содержит 8 вертикальных групп (с разделением на главные и побочные подгруппы) и малые/большие периоды, разделённые на ряды
• Длиннопериодный вариант (рекомендованный ИЮПАК) содержит 18 отдельных вертикальных групп без разбиения периодов на ряды

Горизонтальные последовательности химических элементов в таблице Д. И. Менделеева, расположенные в порядке возрастания атомных номеров (зарядов ядер).

• Всего в таблице насчитывается семь периодов
• 1-й, 2-й и 3-й периоды называют малыми, так как они состоят из одного горизонтального ряда (содержат соответственно 2, 8 и 8 элементов)
• 4-й, 5-й, 6-й и 7-й периоды называют большими (в короткопериодной таблице состоят из двух рядов — чётного и нечётного)
• 6-й и 7-й сверхбольшие периоды включают в себя семейства по 14 сходных элементов — лантаноиды и актиноиды, вынесенные вниз таблицы

Вертикальные столбцы таблицы Д. И. Менделеева, объединяющие химические элементы со сходным электронным строением и аналогичными химическими свойствами.

• В короткопериодной таблице насчитывается 8 групп, обозначаемых римскими цифрами от I до VIII
• Номер группы, как правило, указывает на высшую валентность элемента по кислороду

Структурные подразделы групп в короткопериодной таблице Менделеева.

• Главную подгруппу (А-группу) образуют химические элементы как малых, так и больших периодов (s- и p-элементы)
• Побочную подгруппу (Б-группу) образуют химические элементы только больших периодов (d- и f-элементы, являющиеся исключительно металлами)

Безразмерная физическая величина, показывающая, во сколько раз масса реального атома данного химического элемента больше 1/12 части массы эталонного атома углерода ¹²C.

• Обозначается символом Ar (индекс r от английского relative — относительный)
• Значения в периодической таблице округляют до целых чисел (за исключением хлора: Ar(Cl) = 35,5)

Выдающийся шведский химик и минералог, пожизненный секретарь Шведской академии наук, создатель современной международной буквенной символики химических элементов и формул веществ.

• В 1814 году предложил революционный «химический алфавит», заменив алхимические пиктограммы универсальными буквенными знаками из начальных букв латинских названий химических элементов.
• Разработал стройную систему составления символов: для различения элементов с одинаковой первой буквой названия он ввёл вторую строчную букву (например, углерод — C, кальций — Ca, медь — Cu).
• Созданная им международная химическая номенклатура и буквенные обозначения стали общепринятым стандартом мировой науки, используемым химиками всех стран и по сей день.

Великий русский учёный-энциклопедист, химик, физик и метролог, открывший фундаментальный Периодический закон и создавший Периодическую систему химических элементов — основу современной химии.

• В 1869 году открыл Периодический закон и создал Периодическую систему элементов, объединившую все известные химические элементы в стройную естественную таблицу периодов и групп.
• Разработал структуру таблицы, включающую малые и большие периоды, а также главные (А) и побочные (Б) подгруппы, отражающие закономерное изменение металлических и неметаллических свойств элементов.
• Разместил в таблице значения относительных атомных масс элементов наряду с их порядковыми номерами, предсказав существование и точные свойства ещё не открытых в то время простых веществ.

Английский химик, физик и естествоиспытатель, впервые предложивший концепцию относительной атомной массы и создавший первую в истории науки шкалу атомных весов химических элементов.

• В начале XIX века предложил сравнивать неизмеримо малые абсолютные массы атомов между собой, введя понятие относительной атомной массы (Ar) для удобства практических химических расчётов.
• Использовал самый лёгкий в природе атом водорода в качестве эталонной «гирьки», установив, что атом углерода тяжелее атома водорода в 12 раз, а атом кислорода — в 16 раз.
• Составил первую в истории таблицу относительных атомных весов элементов, положив начало строгому количественному анализу состава химических веществ и соединений.

Символ химического элемента несёт комплексную качественную и количественную научную информацию:

• Качественная характеристика: указывает название конкретного химического элемента (например, символ Cu обозначает медь);
• Микроколичественная характеристика: обозначает ровно один свободный атом данного элемента (например, знак Fe обозначает один атом железа);
• Макроколичественная характеристика: обозначает 1 моль атомов данного элемента;
• Относительная масса: фиксирует его относительную атомную массу Ar, указанную в клетке таблицы Д. И. Менделеева (например, для кислорода Ar(O) = 16, для водорода Ar(H) = 1).

По горизонтали таблица Д. И. Менделеева делится на периоды (всего 7 периодов).

В короткопериодном варианте таблицы периоды классифицируются по масштабу и структуре:

• Малые периоды — 1-й (2 элемента), 2-й (8 элементов) и 3-й (8 элементов); каждый из них состоит строго из одной горизонтальной строки (одного ряда);
• Большие периоды — 4-й (18 элементов), 5-й (18 элементов), 6-й (32 элемента) и 7-й (32 элемента); в короткопериодной форме они разделены на два ряда — чётный (металлический) и нечётный;
• Сверхбольшие 6-й и 7-й периоды включают в себя специальные семейства по 14 элементов-аналогов — лантаноиды (в 6-м периоде после лантана) и актиноиды (в 7-м периоде после актиния), вынесенные для компактности за пределы основной таблицы в нижние ряды.

По вертикали таблица Д. И. Менделеева делится на группы (вертикальные колонки элементов-аналогов).

В короткопериодном варианте таблицы выделяют 8 групп (обозначаемых римскими цифрами от I до VIII). Каждая группа подразделяется на два вида вертикальных столбцов — подгруппы:

• Главная подгруппа (А-группа) — включает элементы малых и больших периодов; начинается элементами 1-го или 2-го малых периодов;
• Побочная подгруппа (Б-группа) — состоит исключительно из переходных элементов больших периодов (только металлы).