Химические знаки и формулы.

Степан Щипачёв писал:

Другого ничего в природе нет
Ни здесь, ни там, в космических глубинах:
Всё – от песчинок малых до планет
Из элементов состоит единых.

Как вы помните, все химические модели делят на предметные и знаковые. К знаковым моделям относят символы химических элементов, формулы веществ, уравнения химических реакций. Впервые использование символов химических элементов предложил шведский химик Йенс Якоб Берцелиус. Его можно считать отцом химической письменности, как Кирилла и Мефодия считают авторами славянской письменности.

Под химическим элементом понимают вид одинаковых атомов. Берцелиус предложил обозначать все химические элементы первой буквой их латинских названий. Например, кислород имеет латинское название oxygenium, начинается название с буквы «о», обозначается кислород поэтому буквой «о». Читается также «о». Латинское название водорода hydrogenium, начинается название с буквы «Н», читается также «аш». Латинское название углерода – carboneum, начинается с буквы «ц», читается «цэ». Название хрома по латинскому chromium, а хлора – chlorum, меди – cuprum. Названия этих трёх химических элементов начинаются с буквы «с». Поэтому Берцелиус предложил такие символы записывать не одной, а двумя буквами, то есть первой и одной из последующих букв. Так хром обозначают Cr (читается «хром»), хлор обозначается Cl (читается «хлор»), а медь обозначается Cu (читается «купрум»).

Рассмотрим названия и символы некоторых химических элементов. Азот имеет латинское название nitrogenium, произносится «эн», химический знак N; алюминий имеет латинское название aluminium, химический знак Al, произносится «алюминий»; водород имеет латинское название hydrogenium, химический знак Н, произносится «аш»; железо имеет латинское название ferrum, обозначается Fe, читается «феррум»; золото имеет латинское название aurum, пишется Au, произносится «аурум»; калий имеет латинское название kalium, пишется К, произносится «калий»; кальций имеет латинское название calcium, химический знак Са, произносится «кальций»; кислород имеет латинское название oxygenium, химический знак О, произносится «о»; магний имеет латинское название magnesium, химический знак Mg, произносится «магний»; медь имеет латинское название cuprum, химический знак Cu, произносится «купрум»; натрий имеет латинское название natrium, обозначается Na, произносится «натрий»; ртуть имеет латинское название hydrargyrum, пишется Hg, произносится «гидраргирум»; свинец имеет латинское название plumbum, пишется Pb, произносится «плюмбум»; сера имеет латинское название sulfur, химический знак S, произносится «эс»; серебро имеет латинское название argentum, химический знак Ag, произносится «аргентум»; углерод имеет латинское название carboneum, пишется С, произносится «цэ»; фосфор имеет латинское название phosphorus, пишется Р, произносится «пэ»; хлор имеет латинское название chlorum, химический знак Cl, произносится «хлор»; хром имеет латинское название chromium, пишется Cr, произносится «хром»; цинк имеет латинское название zincum, химический знак Zn, произносится «цинк».

Как  в русском языке буквы образуют слова, а слова предложения, так и в химии, знаки химических элементов образуют химические формулы, а химические формулы – уравнения химических реакций.

Чтобы увидеть все химические элементы, следует обратиться к периодической таблице Д. И. Менделеева.

Некоторые названия химических элементов обозначают свойства простых веществ. Например: фосфор означает «несущий свет», фтор – «разрушающий», азот – «безжизненный». Некоторые химические элементы названы в честь стран. Например: элемент полоний назван в честь Польши, галлий – Франции, рутений – в честь России. Некоторые элементы названы в честь планет. Например: теллур – в честь Земли, селен – в честь Луны, уран – в честь Урана. Часть элементов имеет названия из мифологии. Так, тантал назван в честь любимого сына Зевса, прометий – в честь Прометея, ванадий – в честь скандинавской богини Фрейи. Некоторые химические элементы названы в честь учёных: менделевий – в честь Менделеева, эйнштейний – в честь Эйнштейна, лоуренсий – в честь Лоуренса.

В состав большинства веществ входят атомы не одного химического элемента, а нескольких. Чтобы изобразить молекулы веществ можно использовать модели – шарики, которые изображают атомы. Например, с помощью шариков можно изобразить объёмные модели молекул воды, углекислого газа, метана, аммиака.

С помощью изученных символов и индексов записывают химические формулы. Индекс показывает число атомов данного химического элемента в веществе. Индекс записывается справа внизу от химического элемента. В нашем случае формула воды – H₂O, у водорода индекс 2, а у кислорода – 1, то есть в состав молекулы воды входят 2 атома водорода и 1 атом кислорода. Формула углекислого газа CO₂, то есть в составе молекулы 1 атом углерода и 2 атома кислорода. У метана формула СН₄, то есть в его составе 1 атом углерода и 4 атома водорода. Формула аммиака NH₃, значит в составе молекулы 1 атом азота и 3 атома водорода. Как вы могли заметить индекс «1» в формуле не записывается.

Поэтому химическая формула показывает качественный состав вещества, то есть какие атомы входят в состав этого вещества, а также количественный состав, то есть сколько атомов каждого химического элемента входит в состав вещества.

Разберём количественный и качественный состав HNO₃. Качественный состав: в состав молекулы входят атомы водорода, азота и кислорода. Количественный состав: в состав молекулы входят 1 атом водорода, 1 атом азота и 3 атома кислорода.

По формуле вещества можно определить простым или сложным является данное вещество. То есть, простое вещество – это вещество, которое состоит из атомов одного химического элемента, а сложное вещество – это вещество, которое состоит из атомов разных химических элементов.

Например, Cl₂, N₂, Са – это простые вещества, так как состоят из атомов одного химического элемента, а SO₂, H₃PO₄, HCl – это сложные вещества, так как состоят из атомов разных химических элементов.