Все многообразие окружающей нас природы состоит из сочетаний сравнительно небольшого числа химических элементов. В различные исторические эпохи в понятие элемент вкладывался различный смысл. Древнегреческие философы в качестве элементов рассматривали четыре стихии – тепло, холод, сухость и влажность. Сочетаясь попарно, они образовывали четыре начала всех вещей – огонь, воздух, воду и землю. В средние века к этим началам добавились соль, сера и ртуть. В XVII веке Р. Бойль указал на то, что все элементы носят материальный характер и их число может быть достаточно велико. В 1787 году французский химик А. Лавуазье создал Таблицу простых тел. В нее вошли все известные к тому времени элементы. Под последними понимались простые тела, которые не удавалось разложить химическими методами на еще более простые. Впоследствии выяснилось, что в таблицу вошли и некоторые сложные вещества. В настоящее время понятие химический элемент установлено точно. Химический элемент – вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра. (Последний равен порядковому номеру элемента в таблице Менделеева.)

В настоящее время известно 107 элементов. Около 90 из них существуют в природе. Остальные получены искусственно с помощью ядерных реакций элементы были синтезированы учеными- физиками в Объединенном институте ядерных исследований в городе Дубне. В настоящее время продолжаются работы по искусственному получению химических элементов с более высокими порядковыми номерами. Все элементы делятся на металлы и неметаллы. Из 107 элементов 85 относятся к металлам. К неметаллам относят следующие элементы: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон, фтор, хлор, бром, йод, астат, кислород, сера, селен, теллур, азот, фосфор, мышьяк, углерод, кремний, бор, водород. Однако это деление условное. При определенных условиях некоторые металлы могут проявлять неметаллические свойства, а некоторые неметаллы – металлические свойства. Сейчас эта тема очень актуальна, потому что всё больше и больше учёных заинтересованы в полезной эксплуатации выше указанных элементов.

Химический знак…..О Латинское название.... Oxygenium Атомный вес…...16 Положение периодической системе 2-й период, 6-ая, главная подгруппа, p-элемент В земной коре содержится: Атомных % ,9 Весовых % ,2 Химическое свойство......Окислитель Английский химик Дж. Пристли в 1774 г. получил кислород прокаливанием оксида ртути «2», а в следующем году обнаружил, что кислород содержится в воздухе. Шведский химик К. Шееле в гг. получил кислород из различных веществ - сурика, селитры, азотной кислоты, пиролюзита и др., и назвал это вещество «огненным воздухом». Название «кислород» происходит от французского слова oxygenium (производитель кислоты), так как он является составной частью многих кислот. Кислород является самым распространённым элементом в природе. В земной коре его содержится 54,9 ат. %. В свободном состоянии он находится в воздухе и составляет 23% по весу или 21% по объёму. Связанный кислород входит в состав сложных веществ: воды, различных минералов и горных пород, а также содержится в клетках животных и растительных организмов.

Он является резко выраженным неметаллом, и при соединении с элементами проявляет отрицательную степень окисления, равную 2, в соединении с фтором - положительную. Кислород - очень важный химический элемент. Роль его как в природе, так и в технике обусловлена главным образом его высокой окислительной активностью. Он способен соединяться почти со всеми элементами (исключение составляют благородные металлы - серебро, золото, платина, также инертные газы, хлор, бром). Металлы окисляются кислородом до основных оксидов. Многие окисленные вещества стойки против воздействия высоких температур ; они ни при какой температуре больше не окисляются и являются огнеупорными материалами. К ним относятся гранит, асбест, глина, цемент, стекло и другие. С помощью кислорода воздуха осуществляется один из важных жизненных процессов - дыхание. Ткани нашего организма состоят из соединений углерода, которые в процессе дыхания окисляются кислородом воздуха, в результате чего в выдыхаемом нами воздухе содержится диоксид углерода и водяные пары. За счёт этого окислительного процесса в здоровом организме поддерживается постоянная температура ( около 37 гр).Медленное окисление на воздухе органических веществ называется гниением, в результате которого в почве образуются вещества, необходимые для питания растений. В уничтожении различных органических отбросов заключается колоссальная санитарная роль кислорода в природе. Медленное окисление металлов называется ржавлением, кислород воздуха участвует в этом процессе, чем наносит огромный материальный ущерб народному хозяйству.

Химический знак……..S Латинское название……..Sulfur Атомный вес…...32,064 Положение в периодической системе 3-й период, 6-я группа; p-элемент В земной коре содержится: Атомных % ,02 Весовых % ,1 Химическое свойство.... Окислитель Сера известна с глубокой древности. Она широко распространена в природе и встречается как в свободном состоянии - «самородная» сера, так и в виде различных соединений. «Самородная» сера бывает вкраплена в горные породы, образуя в них жилы, залегает под землёй пластами (США, штат Луизиана), высится над поверхностью земли в виде холмов (пустыня Каракум). Самородная сера встречается вблизи действующих или потухших вулканов, в кратерах потухших вулканов. Эта сера образовалась из вулканических газов, содержащих сероводород H 2 S и диоксид серы SО 2, реагирующие в присутствии катализатора - паров воды. Соединяясь с металлами - цинком, железом, медью, ртутью и др., сера принимает два электрона и образует сульфиды - сернистые металлы Fe+S=FeS

Сера при нагревании реагирует с неметаллами: хлором, фосфором, углеродом и др. Так, расплавленная сера реагирует с хлором, образуя бесцветную жидкость - монохлорид серы: S 2 +Cl 2 =S 2 Cl 2 При взаимодействии избытка серы с моно хлоридом серы получается жидкость гранатово-красного цвета - дихлорид серы S 2 Сl 2 +Сl 2 =2SСl 2 Она применяется для холодной вулканизации каучука. При пропускании водорода через расплавленную серу образуется сероводород. При сгорании сера образует диоксид серы. При кипячении серы с азотной кислотой получается серная кислота и оксид азота. Применение серы. Сера имеет самое разнообразное применение. «Серный цвет» используют для борьбы с вредителем виноградной лозы - филлоксерой, для этого виноградную лозу, хлопчатник посыпают «серным цветом». В промышленности серу применяют в производстве серной кислоты, сероуглерода, спичек, для вулканизации каучука. Сырой каучук при высокой температуре становится липким при низкой - ломким. Вулканизацией каучука называют процесс его нагревания в смеси с серой, в результате чего получается резина. К каучуку добавляют до 3% серы, нагревают до 150 градусов и получают резину. Каучук с большим содержанием серы (20-40%) называется эбонитом и применяется в качестве электроизолятора. Сера применяется для получения чёрного, дымного охотничьего пороха, представляющего собой смесь 75% КNOз, 15% С и 10% S. Сера применяется в медицине наружно - в мазях, пастах для лечения некоторых кожных заболеваний.

Химический знак……N Латинское название……..Nitrogenium Атомный вес……14,007 Положение в периодической системе 2-й период, 5 группа, р-элемент Атомных % ,03 Весовых % ,04 Азот открыт в 1772 г. шотландским химиком Д. Резерфордом. Он широко распространён в природе, как в свободном состоянии, так и в виде соединений. В земной коре его содержится 0,03 ат. %. Наибольшая часть свободного азота входит в состав атмосферы и составляет 78% её по объёму, или 75% по весу. В почве всегда содержится связанный азот, но в очень малых количествах (до 1 кг на 1 т почвы). Большая часть связанного азота входит в состав органических соединений, непосредственно недоступных для растений. Лишь постепенно, в результате деятельности бактерий органические соединения азота превращаются в минеральные - аммонийные соли, соли азотной и азотистой кислот. В результате отмирания растений и тления их остатков образуются более простые соединения азота, чем белок. Эти соединения при благоприятных условиях, главным образом при отсутствии влаги, могут накапливаться в месте своего образования. Именно из морских водорослей образовались залежи чилийской селитры, открытые в 1821 г. Минеральный азот усваивается растениями и входит в состав растительных белков.

Животные не могут использовать азот ни в свободном состоянии, ни в виде минеральных соединений. Они получают белковые вещества от растений. Из белковых веществ построены такие важные части клеток, как протоплазма и ядро. Без белка нет жизни, а без азота нет белка. Молекула азота двухатомна, имеет ковалентную связь, неполярная, поэтому для азота характерны низкие температуры кипения(-195,8 градусов), застывания (-210 градусов) и малая растворимость в воде. Химические свойства азота: при обычных условиях азот весьма инертен, для разрыва молекулы азота необходимо затратить большое количество энергии. N ккал=2N У азота электроотрицательность меньше, чем у фтора и кислорода, в связи, с чем по отношению к этим элементам он выступает в качестве электроположительного элемента, в соединениях же с остальными элементами он проявляет отрицательную степень окисления. При высокой температуре азот непосредственно соединяется с водородом, образуя соединения, в которых степень окисления азота равна -3, и с кислородом, где он проявляет положительную степень окисления. Азот применяют главным образом для синтеза аммиака NH 3. Кроме того, свободный азот используется в электротехнике для наполнения «полуваттных» ламп. Азот не вступает в соединения с металлом, из которого сделана нить, что удлиняет срок эксплуатации лампочки. В лабораториях азот применяется как недеятельный газ для защиты легко окисляющихся веществ от окисления кислородом воздуха. В технике в атмосфере азота производят переливку бензина и других легко воспламеняющихся жидкостей. В последнее время азот стали использовать для обработки (азотирования) специальных сталей.

Химический знак…..P Латинское название……Phosphorus Атомный вес……30,98 Положение в периодической системе 3-й период, 5 группа, р-элемент В земной коре содержится: Атомных % ,05 Весовых % ,08 Химическое свойство…….Восстановитель Фосфор открыт в 1669 г. гамбургским алхимиком Геннингом Брандом. Ввиду химической активности фосфор встречается в природе только в виде соединений, в земной коре его содержится 0,05 ат. %. Фосфор входит в состав белков, поэтому без него не могут существовать ни растения, ни животные. В растениях он сосредоточен в семенах и плодах, в животных организмах - в белках молока, нервной ткани, мышцах и скелете. В теле человека содержится около 1% фосфора, взрослому человеку нужно примерно 1,5-2 г фосфора в сутки. Фосфор вводится в организм только с пищей. Растения усваивают фосфорнокислые соли из почвы. Физические свойства: элемент фосфор образует несколько аллотропических видоизменений, т. е. простых веществ. Из них важнейшими являются белый и красный фосфор. Свойства этих модификаций различны. Белый фосфор светится в темноте, огнеопасен, нерастворим в воде, очень ядовит, температура кипения 280 градусов. Красный фосфор не светится в темноте, не огнеопасен, не растворим в воде, не ядовит, плавится при температуре 400 градусов.

Химические свойства: радиус атома фосфора больше, чем атома азота. Поэтому атом фосфора слабее удерживает свои валентные электроны и слабее притягивает недостающие электроны при завершении внешнего слоя. Вследствие этого кислородные соединения фосфора (в которых он проявляет положительные степени окисления) прочнее, чем кислородные соединения азота, а соединения с водородом, наоборот, менее прочны, чем соединение азота - аммиак. С металлами фосфор образует соединения, которые называются фосфидами, например, 3Ca +2P = Са 3 P 2 ( фосфид кальция ). При нагревании фосфор соединяется с хлором, в зависимости от условий реакции образует либо трихлорид фосфора - бесцветная жидкость, либо пентахлорид фосфора - твёрдое белое вещество. Фосфор непосредственно с водородом не соединяется, и фосфористый водород получают косвенным путём, например действием на фосфиды водой или кислотой. При кипячении фосфора с азотной кислотой она окисляет его до фосфорной кислоты, а сама восстанавливается до оксида азота 2. Применение фосфора: красный фосфор применяется для изготовления безопасных шведских спичек, появившихся в 1855 году. Спичечная головка состоит из трёхсернистой сурьмы с бертолетовой солью или диоксидом марганца. Иногда добавляют серу, уголь. Эта смесь легко воспламеняется, если потереть ею о боковую поверхность спичечной коробки, содержащую красный фосфор. Под действием теплоты трения мельчайшие частицы фосфора воспламеняются на воздухе и поджигают состав головки спички. Красный фосфор используется в пиротехнике. Белый фосфор применяется для получения фосфорной кислоты и для приготовления твёрдого сплава фосфористой бронзы.

Химический знак……..С Латинское название……..Carboneum А ТОМНЫЙ вес…….12,011 Положение в периодической системе : 2-й период, 4-ая группа, главная подгруппа, р-элемент В земной коре содержится: Атомных % ,14 Весовых % ,35 Электроотрицательность...2,5 Степень окисления……...-4, +2, +4 Химическое свойство…...Восстановитель Углерод известен с глубокой древности. В природе он встречается как в свободном виде - алмаз, графит, так и в соединениях. Роль углерода в природе велика, так как его соединения являются основой органической жизни. Углерод входит в растительные и животные ткани и в продукты их разрушения (торф, каменный уголь, нефть). Он входит в состав многих минералов: СаСOз - мел, мрамор, известняк, МgСOз - магнезит, СаСOз * МgСOз - доломит. Также он входит в состав болотного газа (СO 2 ) и в состав воздуха в виде диоксида углерода СO 2.

Химические свойства углерода: при обычной температуре - инертен, при высокой - образует многообразные соединения с металлами, с серой, кислородом и особенно многочисленные соединения с водородом. Этими свойствами обладает главным образом уголь, а алмаз и графит при высокой температуре взаимодействуют только с кислородом. Отношение углерода к простым веществам: в периодической таблице углерод расположен почти на границе между металлами и неметаллами. Поэтому он электроотрицателен, т.е выступает в качестве окислителя в соединениях с металлами, и электропожителен, т.е выступает в качестве восстановителя в соединениях с неметаллами, расположенными правее и ниже его в периодической таблице, в том числе с кислородом. Соединения углерода с металлами и другими элементами, которые по отношению к углероду проявляет положительную степень окисления, называются карбидами Карбиды - обычно твёрдые кристаллические вещества с очень высокими температурами плавления. Они могут быть самого разнообразного состава часто не отвечающего валентности соединяющихся элементов, например, цеменит. Из карбидов большое применение имеет карбид кальция, его используют для получения ацетилена, ацетилен, в свою очередь, нужен для получения высокой температуры, а также является важным сырьём для органического синтеза, для получения каучука и других

Все данные химические элементы и соединения этих элементов играют большую роль в современном мире. Неметаллы, химические элементы, которые образуют простые тела, не обладающие свойствами, характерными для металлов. Название металлоиды, которое иногда применяют для неметаллов, выходит из употребления. При комнатной температуре находятся в газообразном состоянии водород, азот, кислород, фтор, хлор и инертные газы, в жидком бром, в твёрдом бор, углерод, кремний, фосфор, сера, мышьяк, селен, теллур, йод, астат. Практически все неметаллы имеют сравнительно малые радиусы и большое число электронов на внешнем энергетическом уровне от 4 до 7, для них характерны высокие значения электроотрицательности и окислительные свойства. Кислород и кремний составляют 76 % от массы земной коры. Неметаллы составляют 98,5 % от массы растений и 97,6 % от массы человека. Из углерода, водорода, кислорода, серы, фосфора и азота состоят все важнейшие органические вещества, они являются элементами жизни. Водород и гелий – основные элементы Вселенной из них состоят все космические объекты, включая наше Солнце. Без соединений неметаллов невозможно представить нашу жизнь, особенно если вспомнить, что жизненно важное химическое соединение – вода – состоит из водорода и кислорода.

К сожалению, в настоящее время часто можно слышать слова: «химия испортила природу», «химия загрязнила водоём и сделала его непригодным для использования». На самом деле химия здесь не причём. Химия – это наука, важная часть естествознания, наука не может окружать человека, его могут окружать результаты практического приложения науки. Люди, используя результаты науки, плохо оформили их в технологический процесс, безответственно отнеслись к требованиям правил безопасности и к экологически допустимым нормам промышленных сбросов, неумело и не в меру использовали удобрения на сельскохозяйственных угодьях и средства защиты растений от сорняков и вредителей растений. Любая наука, особенно естествознание, не может быть хорошей или плохой. Наука – накопление и систематизация знаний. Другое дело, как и с какой целью используются эти знания. Однако это уже зависит от культуры, квалификации, моральной ответственности и нравственности людей не добывающих, а использующих знания. Без продуктов химической промышленности современному человеку не обойтись, так же как нельзя обойтись без электричества. Нужно протестовать не против некоторых химических производств, а против их низкой культуры. Понимание сущности химических процессов, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни, может принести человеку только пользу.