Открытие химических элементов и происхождение их названий

Сыктывкарский государственный университет

 

 

Кафедра философии  и культурологии

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

 

Открытие химических элементов и происхождение их названий

 

 

 

Исполнитель:

Якубова Я.К.

632 группа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                      

 

 

 

 

 

 

Сыктывкар 2009

Содержание:

 

Введение…………………………………………………………………………………..3

 

1. Периодическая система и периодический закон Д. И. Менделеева………………..4

 

2. История открытия химических элементов…………………………………………...6

 

Заключение……………………………………………………………………..................23

 

Библиографический список……………………………………………………………...24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Очень важным для понимания  структуры и эволюции Вселенной  является вопрос о химическом составе  вещества во Вселенной. Актуальность данной темы заключается в том, что периодическая система Д.И. Менделеева оказала большое влияние на последующее развитие химии.

Как известно, всякое вещество состоит из атомов. В естественном виде на Земле встречается около 90 разных видов атомов; кроме того, несколько новых видов атомов было получено искусственно. Вещество, образованное атомами только одного какого-нибудь вида, называется элементом.

Атомы большинства элементов  способны объединяться друг с другом или с атомами других элементов, образуя молекулы; конкретные законы такого объединения являются предметом изучения химии. Всякое вещество во всех его формах - от самого твердого (алмаза) до любого газа (воздуха, например), от органических соединений тела человека до отдаленнейших галактик и звезд - представляет собой различные комбинации все тех же основных элементов.

Простейший элемент - водород. Его атом состоит всего  из двух частиц - электрона и протона. Следующий простейший элемент - гелий, каждый атом которого содержит шесть  частиц: два протона и два нейтрона, расположенные в центре, образуют ядро, а два электрона, связанные с ядром электрическим притяжением, вращаются вокруг него по орбитам.

При спектроскопическом исследовании астрономических объектов во всей доступной нам Вселенной  обнаруживаются одни и те же элементы. Однако относительная распространенность элементов на Земле различна для разных частей Вселенной. Так, около 90% всех атомов во Вселенной - атомы водорода: остальные - главным образом атомы гелия. Более тяжелые атомы, которые обычны для нашей планеты Земля, составляют во Вселенной лишь ничтожно малую часть.

Из этого следует, что  образование Земли осуществлялось в особенных условиях, не характерных  для среднестатистического распространения  элементов во Вселенной. Ясно, что  вначале во Вселенной не было сложных атомов и действовал какой-то механизм синтеза, формирующий сложные элементы из более легких и простых, таких, как водород. Когда и как действовала "фабрика", изготавливавшая химические элементы, - одна из центральных проблем современного естествознания, лежащая на "стыке" астрономии, химии и физики.

Объектом  исследования данной контрольной работы являются химические элементы, а предметом будут служить периодическая система, периодический закон Д.И. Менделеева, история открытия химических элементов.

Цель  исследования состоит в раскрытии понимания химических элементов.

В реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:   

1) рассмотреть историю открытия химических элементов;

2) исследовать  периодическую систему и периодический закон Д.И. Менделеева.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Периодическая система и периодический закон Д.И. Менделеева

Утверждение атомно-молекулярной теории на рубеже XVIII-XIX вв. сопровождалось бурным ростом числа известных химических элементов. Только за первое десятилетие XIX в. было открыто 14 новых элементов. Рекордсменом среди первооткрывателей стал английский химик Г.Дэвис, который за один год с помощью электролиза получил шесть новых простых веществ. К 1830г. число известных элементов достигло 55.

Существование такого числа элементов, весьма разнородных по свойствам, озадачило химиков и требовало упорядочения и систематизации элементов. Очень многие ученые занимались поисками закономерностей в списке элементов и добивались определенного прогресса.

Однако ни один из исследователей не смог создать единую периодическую систему всех элементов, поскольку в открытых ими закономерностях многие элементы не находили своего места. Эти попытки преследовали только классификационные цели и не шли дальше объединения отдельных элементов в группы на основании сходства их химических свойств. При этом каждый элемент рассматривался как нечто обособленное, не стоящее в связи с другими элементами.

1. Периодический закон Д.И. Менделеева

После утверждения атомно-молекулярной теории важнейшим событием в химии было открытие периодического закона. Это открытие, сделанное в 1869г. гениальным русским ученым Д. И. Менделеевым, создало новую эпоху в химии, определив пути ее развития на много десятков лет вперед.

В отличие от своих  предшественников Д. И. Менделеев был глубоко убежден, что между всеми химическими элементами должна существовать закономерная связь, объединяющая их в единое целое, и пришел к заключению, что в основу систематики элементов должна быть положена их относительная атомная масса.

Действительно, расположив все элементы в порядке возрастающих атомных масс, Д.И. Менделеев обнаружил, что сходные в химическом отношении элементы встречаются через правильные интервалы и что, таким образом, в ряду элементов многие их свойства периодически повторяются. Эта закономерность получила свое выражение в периодическом законе, который Д.И. Менделеев формулировал следующим образом: Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов. Эта формулировка впервые появилась в 1871г. в первом издании учебника Д.И. Менделеева «Основы химии».

1.2 Периодическая система элементов

Ряды элементов, в пределах которых свойства изменяются последовательно, Д.И. Менделеев назвал периодами. При таком расположении в вертикальные столбцы попадают элементы, сходные по своим свойствам и обладающие одинаковой валентностью.

Разделив, таким образом, все элементы, Д.И. Менделеев составил таблицу, названную им периодической системой элементов по группам и рядам. Эта таблица в современном виде дополнена открытиями уже после Д.И. Менделеева. Она состоит из десяти горизонтальных рядов и восьми вертикальных столбцов, или групп, в которых один под другим размещены сходные между собой элементы. Первые три ряда таблицы – малые периоды (типические элементы¹). Следующие: четвертый, пятый, шестой периоды – большие периоды.

В восьмом ряду после  лантана идут четырнадцать элементов, называемых лантаноидами (или лантанидами), которые чрезвычайно сходны с лантаном и между собой. Ввиду этого сходства, обусловленного особенностью строения их атомов, лантаноиды обычно помещают вне общей таблицы.

Десятый ряд, составляющий – пока незаконченный – период, содержит двадцать один элемент, из которых первый и последние пятнадцать получены лишь сравнительно недавно искусственным путем. Следующие за актинием четырнадцать элементов сходны по строению их атомов с актинием; поэтому их под названием актиноиды (или актиниды) помещают вне общей таблицы.

Типические элементы обычно объединяют со сходными с ними элементами четных или нечетных рядов в одну главную подгруппу, а другая подгруппа – побочная. При построении периодической системы Д.И. Менделеев руководствовался принципом расположения элементов по возрастающим атомным массам. Однако в трех случаях этот принцип оказался нарушенным. Так аргон (Ar = 39,948) стоит до калия (39,098), кобальт (58,9332) находится до никеля (58,69) и теллур (127,60) – до йода (126,9045). Здесь Д. И. Менделеев отступил от принятого им порядка, исходя из свойств этих элементов, требовавших именно такой последовательности их расположения. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. История открытия химических элементов

Водород (лат. Hydrogenium), H, химический элемент с атомным номером 1. Выделение горючего газа при взаимодействии кислот и металлов наблюдали в 16 и 17 веках на заре становления химии как науки. Знаменитый английский физик и химик Г.Кавендиш в 1766 исследовал этот газ и назвал его «горючим воздухом». Французский химик А.Лавуазье совместно с инженером Ж.Менье, используя специальные газометры, в 1783 г. осуществил синтез воды, а затем и ее анализ, разложив водяной пар раскаленным железом. Таким образом, он установил, что «горючий воздух» входит в состав воды и может быть из нее получен. В 1787 А.Лавуазье пришел к выводу, что «горючий воздух» представляет собой простое вещество, и, следовательно, относится к числу химических элементов. Он дал ему название hydrogene (от греческого hydor — вода и gennao — рождаю) — «рождающий воду». Русское наименование «водород» предложил химик М. Ф. Соловьев  в 1824 году.

Гелий (лат. Helium), He, химический элемент с атомным номером 2. Относится к группе инертных, или благородных, газов. Открытие гелия началось с 1868 года, когда при наблюдении солнечного затмения астрономы француз П. Ж. Жансен и англичанин Д. Н. Локьер независимо друг от друга обнаружили в спектре солнечной короны желтую линию (она получила название  D3-линии), которую нельзя было приписать ни одному из известных в то время элементов. В 1871 Д. Н. Локьер объяснил ее происхождение присутствием на Солнце нового элемента.

В 1895 году англичанин У. Рамзай выделил из природной радиоактивной  руды клевеита газ, в спектре которого присутствовала та же  D3-линия. Новому элементу Д. Н. Локьер дал имя, отражающее историю его открытия (греч. Helios—солнце). Поскольку Д. Н. Локьер полагал, что обнаруженный элемент — металл, он использовал в латинском названии элемента окончание «lim» (соответствует русскому окончанию «ий»), которое обычно употребляем в названии металлов. Таким образом, гелий задолго до своего открытия на Земле получил имя, которое окончанием отличает его от названий остальных инертных газов.

Литий (лат. Lithium) , Li, химический элемент с атомным номером 3. Литий был открыт в 1817 году шведским химиком и минералогом А. Арфведсоном сначала в минерале петалите (Li,Na)[Si4AlO10], а затем в сподумене LiAl[Si2O6] и в лепидолите KLi1.5Al1.5[Si3AlO10](F,OH)2.

Свое название получил  из-за того, что был обнаружен  в «камнях» (греч. Litos — камень). Характерное для соединений лития красное окрашивание пламени впервые наблюдал немецкий химик Х.Г.Гмелин в 1818 году. В этом же году английский химик Г. Дэви электролизом расплава гидроксида лития получил кусочек металла. Получить свободный металл в достаточных количествах удалось впервые только в 1855 году путем электролиза расплавленного хлорида.

Бериллий (лат. Вeryllium), Ве, химический элемент с атомным номером 4. Бериллий был открыт в 1798 году Л. Вокленом в виде берилловой земли (оксида ВеО), когда этот французский химик выяснял общие особенности химического состава драгоценных камней берилла (от греческого beryllos — берилл) и изумруда. Металлический бериллий был получен в 1828 г. Ф. Велером в Германии и независимо от него А. Бюсси во Франции.

Однако из-за примесей его не удавалось сплавить. Лишь в 1898 г. французский химик П. Лебо, подвергнув электролизу двойной  фторид калия и бериллия, получил  достаточно чистые металлические кристаллы  бериллия. Интересно, что из-за сладкого вкуса растворимых в воде соединений бериллия элемент вначале называли «глюциний» (от греческого glykys — сладкий).

Бор (лат. Borum), B, химический элемент с атомным номером 5. С древности в ювелирном деле применялось содержащее бор соединение бура, известное средневековым алхимикам под арабским названием burag и латинским — Borax. Буру использовали как плавень — для пайки золота и серебра, для придания легкоплавкости глазури и стеклу.

В начале 18 века из буры было получено вещество, которое позднее  стали называть борной кислотой. В 1808 году французские химики Л. Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар и опоздавший на 9 дней английский химик Г. Дэви сообщили об открытии элемента. Они получили его прокаливанием борной кислоты с металлическим калием, который незадолго перед этим был открыт Г. Дэви. Французские химики дали название элементу бор, а Г. Дэви — борон (лат. Boron), последнее сохранилось в английском языке.

Углерод (лат. Carboneum), С, атомный номер 6. Углерод в виде угля, копоти и сажи известен человечеству с незапамятных времен; около 100 тыс. лет назад, когда наши предки овладели огнем, они каждодневно имели дело с углем и сажей. Вероятно, очень рано люди познакомились и с аллотропическими видоизменениями углерода - алмазом и графитом, а также с ископаемым каменным углем. Впервые "чистый уголь" был найден А. Лавуазье, исследовавшим процесс сжигания в воздухе и кислороде угля и других веществ.

В 1787 появилось название "углерод" (лат.:  carbone). В 1791 г. английский химик Теннант первым получил свободный углерод; он пропускал пары фосфора над прокаленным мелом, в результате чего образовывался фосфат кальция и углерод. Международное название Carboneum происходит от лат. carbo (уголь). В начале XIX в. старое слово уголь в русской химической литературе иногда заменялось словом "углетвор" (Шерер, 1807; Севергин, 1815); с 1824 г. Соловьев ввел название углерод.

Азот (лат. Nitrogenium — рождающий селитры), N, атомный номер 7. Открыт в 1772 шотландским ученым Д. Резерфордом в составе продуктов сжигания угля, серы и фосфора как газ, непригодный для дыхания и горения («удушливый воздух») и в отличие от CO2не поглощаемый раствором щелочи. Вскоре французский химик А. Л. Лавуазье пришел к выводу, что «удушливый» газ входит в состав атмосферного воздуха, и предложил для него название «azote» (от греч. azoos — безжизненный).