ХИМИ́ЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕ́НТЫ

ХИМИ́ЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕ́НТЫ, со­во­куп­но­сти ато­мов, яд­ра ко­то­рых со­дер­жат оди­на­ко­вое чис­ло про­то­нов; име­ют оди­на­ко­вые за­ря­ды ядер и оп­ре­де­лён­ный по­ряд­ко­вый (атом­ный) но­мер в пе­рио­ди­че­ской сис­те­ме хи­ми­че­ских эле­мен­тов. Ка­ж­дый Х. э. име­ет на­зва­ние на лат. и нац. язы­ках и бу­к­вен­ный сим­вол из од­ной, двух или трёх (вре­мен­но, до ут­вер­жде­ния по­сто­ян­но­го ме­ж­ду­нар. на­зва­ния) лат. букв. Пер­вое на­уч­но обос­но­ван­ное оп­ре­де­ле­ние по­ня­тия «Х. э.» сфор­му­ли­ро­ва­но Р. Бой­лем в 1661. Чис­лен­ное ра­вен­ст­во за­ря­да яд­ра ато­ма и по­ряд­ко­во­го но­ме­ра Х. э. ус­та­нов­ле­но в 1914 Г. Моз­ли.

На­зва­ния про­стых ве­ществ и со­от­вет­ст­вую­щих им Х. э. час­то сов­па­да­ют (так, тер­мин «хлор» от­но­сит­ся к про­сто­му ве­ще­ст­ву и к эле­мен­ту, ко­то­рый мо­жет быть со­став­ной ча­стью хи­мич. со­еди­не­ний). Один Х. э. мо­жет су­ще­ст­во­вать в ви­де не­сколь­ких про­стых ве­ществ – ал­ло­троп­ных мо­ди­фи­ка­ций (напр., уг­ле­род вы­де­ля­ет­ся в фор­ме гра­фи­та, ал­ма­за, гра­фе­на, кар­би­на, на­нот­ру­бок и аморф­ной фа­зы).

Х. э. за­ни­ма­ют ок. 4,6% ве­ще­ст­ва Все­лен­ной (до­ля тём­ной ма­те­рии 22–27%, тём­ной энер­гии 72–74%). Наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны во Все­лен­ной во­до­род (ок. 75% об­щей мас­сы ве­ще­ст­ва) и ге­лий (чуть ме­нее 25%); при­ме­си др. Х. э. (в т. ч. ки­сло­ро­да, уг­ле­ро­да, не­она, же­ле­за) не­зна­чи­тель­ны. Син­тез Х. э. (нук­лео­син­тез) по­сто­ян­но про­те­ка­ет за счёт ядер­ных ре­ак­ций слия­ния и раз­ло­же­ния в звёз­дах и дей­ст­вия кос­мич. из­лу­че­ний. Х. э. рас­про­стра­ня­ют­ся во Все­лен­ной при взры­вах сверх­но­вых звёзд и по­сте­пен­но ска­п­ли­ва­ют­ся, об­ра­зуя пла­не­ты.

Ато­мы од­но­го и то­го же Х. э., яд­ра ко­то­рых име­ют разл. чис­ло ней­тро­нов, на­зы­ва­ют изо­то­па­ми. В при­ро­де 21 Х. э. име­ет по од­но­му изо­то­пу – изо­топ­но-чис­тые; боль­шин­ст­во Х. э. име­ет по неск. изо­то­пов – изо­топ­но-сме­шан­ные (наи­боль­шее чис­ло ста­биль­ных изо­то­пов у оло­ва – 10).

В ко­ре Зем­ли об­на­ру­же­но 94 Х. э. Тех­не­ций и про­ме­тий, су­ще­ст­вую­щие в при­ро­де в ни­чтож­ных ко­ли­че­ст­вах и не имею­щие ста­биль­ных изо­то­пов, час­то не вклю­ча­ют в пе­ре­чень при­род­ных, по­сколь­ку на­ря­ду с ас­та­том, плу­то­ни­ем и Х. э. с бо­лее вы­со­ки­ми, чем у плу­то­ния, атом­ны­ми но­ме­ра­ми впер­вые по­лу­че­ны ис­кус­ст­вен­но в ядер­ных ре­ак­ци­ях. Х. э., все изо­то­пы ко­то­рых не­ста­биль­ны, на­зы­ва­ют­ся ра­дио­ак­тив­ны­ми; к ним от­но­сят­ся тех­не­ций, про­ме­тий, по­ло­ний и все эле­мен­ты с бо­лее вы­со­ки­ми, чем у по­ло­ния, атом­ны­ми но­ме­ра­ми. Ра­дио­ак­тив­ные Х. э. с бо­лее вы­со­ки­ми, чем у ура­на, атом­ны­ми но­ме­ра­ми от­но­сят к транс­ура­но­вым.

От­кры­тие Х. э. про­ис­хо­ди­ло в те­че­ние дли­тель­но­го вре­ме­ни. С древ­но­сти из­вест­ны: уг­ле­род, се­ра, же­ле­зо, медь, се­реб­ро, оло­во, зо­ло­то, ртуть и сви­нец. В сред­ние ве­ка по­лу­че­ны: мышь­як, сурь­ма, вис­мут, цинк, в 17 в. – фос­фор. В 18 в. от­кры­ты азот, ба­рий, бе­рил­лий, во­до­род, вольф­рам, ит­трий, ки­сло­род, ко­бальт, мар­га­нец, мо­либ­ден, ни­кель, пла­ти­на, строн­ций, тел­лур, ти­тан, уран, фтор, хлор, хром, цир­ко­ний; в 19 в. – ак­ти­ний, алю­ми­ний, ар­гон, бор, бром, ва­на­дий, га­до­ли­ний, гал­лий, ге­лий, гер­ма­ний, голь­мий, дис­про­зий, ин­дий, иод, ири­дий, ит­тер­бий, кад­мий, ка­лий, каль­ций, крем­ний, крип­тон, ксе­нон, лан­тан, ли­тий, маг­ний, на­трий, не­одим, не­он, нио­бий, ос­мий, пал­ла­дий, по­ло­ний, пра­зе­о­дим, ра­дий, ро­дий, ра­дон, ру­би­дий, ру­те­ний, са­ма­рий, се­лен, скан­дий, тал­лий, тан­тал, тер­бий, ту­лий, це­зий, эр­бий, це­рий; в 20 в. – ас­тат, гаф­ний, ев­ро­пий, лю­те­ций, про­так­ти­ний, про­ме­тий, ре­ний, тех­не­ций, то­рий, неп­ту­ний, плу­то­ний, фран­ций, аме­ри­ций, кю­рий, берк­лий, ка­ли­фор­ний, эйн­штей­ний, фер­мий, мен­де­ле­вий, но­бе­лий, ло­урен­сий, ре­зер­фор­дий, дуб­ний, си­бор­гий, бо­рий, хас­сий, мейт­не­рий, дарм­штад­тий, рент­ге­ний, ко­пер­ни­ций (эле­мент 112), фле­ро­вий, ли­вер­мо­рий (эле­мент 116); в 21 в. – эле­мен­ты 113, 115, 117, 118.

В за­ви­си­мо­сти от то­го, на ка­ком энер­ге­тич. уров­не ато­ма Х. э. на­хо­дят­ся элек­тро­ны, раз­ли­ча­ют s- (эле­мен­ты групп 1 и 2 длин­ной фор­мы пе­рио­дич. сис­те­мы), p- (групп 13–17), d- (групп 3–12) и f- (лан­та­нои­ды и ак­ти­нои­ды) эле­мен­ты; d-эле­мен­ты (за ис­клю­че­ни­ем цин­ка, кад­мия и рту­ти) на­зы­ва­ют так­же пе­ре­ход­ны­ми эле­мен­та­ми.

Х. э. по свой­ст­вам де­лят­ся на ме­тал­лы и не­ме­тал­лы, гра­ни­ца ме­ж­ду ко­то­ры­ми рас­плыв­ча­та. В тех­но­ло­гии эле­мен­ты-ме­тал­лы под­раз­де­ля­ют на чёр­ные (же­ле­зо; ре­же вклю­ча­ют ва­на­дий, хром, мар­га­нец), цвет­ные (алю­ми­ний, медь, ни­кель, ти­тан, вольф­рам и др.), бла­го­род­ные (зо­ло­то, се­реб­ро, пла­ти­на и др.), лёг­кие (ли­тий, бе­рил­лий, алю­ми­ний, ти­тан, маг­ний), тя­жё­лые (медь, сви­нец, цинк и др.), ту­го­плав­кие (вольф­рам, мо­либ­ден, тан­тал и др.).

В жиз­не­дея­тель­но­сти че­ло­ве­ка, жи­вот­ных и рас­те­ний наи­боль­шую роль иг­ра­ют не­ме­тал­лы – уг­ле­род, азот, ки­сло­род и во­до­род, мень­шую – на­трий, ка­лий, маг­ний, каль­ций, фос­фор, се­ра и хлор, ещё мень­шую – сле­до­вые ко­ли­че­ст­ва хро­ма, мо­либ­де­на, мар­ган­ца, же­ле­за, ко­баль­та, ни­ке­ля, ме­ди, цин­ка, се­ле­на, бро­ма и ио­да. Роль ли­тия, бо­ра, ва­на­дия, крем­ния, фто­ра и мышь­я­ка до кон­ца не вы­яс­не­на. О функ­ци­ях Х. э. в жи­вых ор­га­низ­мах см. в ст. Мик­ро­эле­мен­ты.

В гео­ло­гии вы­де­ля­ют ред­кие (от­но­си­тель­но ма­ло­рас­про­ст­ра­нён­ные в при­ро­де, с со­дер­жа­ни­ем ни­же 0,01% по мас­се – нио­бий, тан­тал, мо­либ­ден и др.) и рас­се­ян­ные (не об­ла­да­ют спо­соб­но­стью к кон­цен­три­ро­ва­нию в зем­ной ко­ре и при­сут­ст­ву­ют как при­ме­си в ми­не­ра­лах – гер­ма­ний, ин­дий, гаф­ний, ре­ний, се­лен, тал­лий и др.) хи­мич. эле­мен­ты.