ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ — составные части вещества, построенные из атомов с одинаковыми электрическим зарядом ядра и электронными оболочками. Элементарное, или простое, вещество — вещество, состоящее из атомов только одного элемента. Основную массу живого вещества на Земле составляют хим. элементы — кислород (см.), углерод (см.), водород (см.), азот (см.), кальций (см.) и фосфор (см.). К химическим элементам, входящим в состав живого вещества, относятся также калий (см.), сера (см.), хлор (см.), натрий (см.), магний (см.), железо (см.), цинк (см.), медь (см.), йод (см.), фтор (см.), марганец (см.), молибден (см.), кобальт (см.), ванадий (см.) и селен (см.). Хим. элементы, содержание которых в тканях не превышает концентрацию 1:100 000, называют микроэлементами (см.), из них абсолютно необходимыми для жизнедеятельности считают кобальт, железо, медь, цинк, марганец, йод, фтор и бром (см.); вероятно необходимыми — алюминий (см.), стронций (см.), молибден, селен, никель (см.), кремний (см.), ванадий. Роль висмута (см.), серебра (см.) и других химических элементов., входящих в состав тканей и биологических жидкостей человека и животных, изучена пока недостаточно. Многие химические элементы используются в медицине в качестве лекарственных средств (см.); содержание ряда химических элементов в тканях, крови, моче и др. является важным диагностическим признаком многих заболеваний человека и животных. Некоторые химические элементы могут представлять собой профессиональные вредности (см.) на производствах, связанных с их получением и применением.

Заряд ядра (см. Ядро атомное), выраженный в единицах заряда протона, определяет атомный номер химического элемента. Разновидности атомов (см. Атом) одного и того же химического элемента с различным количеством нейтронов в ядре и, следовательно, с различными массами (см. Атомный вес) называются изотопами (см.). К 80-м гг. 20 веке науке известно 107 химических элементов, большая часть которых имеет но два и более радиоактивных или стабильных изотопов. Наибольшее число устойчивых изотопов — 10 — имеет олово (см.).

Для обозначения химического элемента служат специальные символы, представляющие собой одну или две первые буквы латинского названия элемента.

Первое научное определение химических элементов как простых неделимых веществ дал Бойль (R. Boyle) в 1661 году, но всеобщее признание эта формулировка нашла лишь в конце 18 века благодаря работам А. Лавуазье, который в 1789 году составил первый список химических элементов. На основании такого определения Дж. Дальтон высказал предположение о невидимых атомах, характеризующих химические элементы. Гипотеза Канниццаро (S. Cannizzaro, I860) о связи весовых количеств химических элементов с их атомным весом (массой) позволила впервые точно определить массы атомов различных химических элементов и послужила предпосылкой для классификации химических элементов по атомным весам — периодической системы, созданной Д. И. Менделеевым в 1869 году (см. Периодическая система химическиX элементов).

Современное определение химическим элементам было сформулировано после открытия Чедвиком (J. Chadwick) нейтрона (1932) и создания нейтроннопротонной теории строения атомного ядра.

В природе обнаружено 89 химических элементов,остальные получены искусственным путем при ядерных реакциях (см.). В океанах и океанических отложениях содержится большая часть элементов I и VII групп периодической системы, обычно в виде ионных соединений, а также элементы II группы, чаще всего в виде солей угольной кислоты (см.). Остальные элементы существуют главным образом в форме оксидов и сульфидов. В элементарном состоянии обнаружены лишь немногие химические элементы. В доступной для человечества части Земли наибольшее распространение имеют кислород и кремний — 47% и 29,5%, соответственно. Основную массу космического вещества (около 99%) составляют водород и гелий. Элементарный состав планет солнечной системы, по-видимому, одинаков.

В обычных условиях 2 хим. элемента — ртуть (см.) и бром находятся в жидком состоянии, 11 — в газообразном, остальные — в виде твердых тел. Некоторые химические элементы существуют в различных аллотропных модификациях, отличающихся физическими и химическими свойствами, например, углерод существует в виде графита, алмаза и лонсдейлита.

По реакционной способности химические элементы делят на металлы, атомы которых отдают внешние электроны, и неметаллы, присоединяющие электроны к своей внешней оболочке. По последовательности заполнения электронных орбиталей различают непереходные и переходные химические элементы: у первых достраиваются s- и р-, у вторых — d- и f-орбитали.

Идентификация химических элементов проводится химическими и физическими методами, то есть путем исследования результата взаимодействия веществ между собой или по характерным свойствам самих химических элементов. Наиболее характерными свойствами, достаточными для идентификации, являются температура кипения и плавления, а также плотность. Широко распространены спектральные методы определения химических элементов. Методом масс-спектрометр им (см.) можно менее чем за 1 час работы качественно определить все элементы в исследуемом образце и их процентное содержание.

Библиогр.: Кэмпбел Д. А. Современная общая химия, пер. с англ., т. 1, М., 1975; Ф и г у р о в с к и й Н. А.Открытие химических элементов и происхождение их названий, М., 1970; Химия и периодическая таблица, под ред. К. Сай-то, пер. с японсн., М., 1982. В. А. Пеккель.