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化学符号

化学符号(chemical symbol)是指在化学中,用来表示各种元素、除混合物外的所有物质组成及其原子数标注的符号,并且可以应用在各种反应式中。化学符号在不同的地区经历过不同的演变,终于在1841年形成了具有世界通用性的化学符号,并且沿用至今。

化学符号的起源可追溯到古埃及。古埃及是化学最早的发源地之一,现代西方语言中“化学”一词就来源于古埃及的国名“chēmia”。

早在公元前3400年(第一王朝)之前,埃及就会冶金了。从其遗物中发现,古埃及人很擅长加工金属。最早利用的是金,它以天然的金属形式存在,并以其灿烂的色泽引人注目。其次知道的是铜,不久又发明了青铜(铜锡合金)。

在公元前3400年(前王朝)时期,埃及人也知道了铁、银和铅等金属。埃及人制造玻璃、釉陶和其他材料的工艺也日益完善,后来还发展了天然染料的提取技术。最初这些技术是靠父子或师徒之间口传心授的,没有留下什么文字记载。随着文字的产生和技术发展的需要,有必要将一些化学配方和工艺记录下来,以备查阅和传之后代。

为了保密以免技术落入外人之手,一些关键性的物质、设备和工艺都不能用通用的文字表达,而需借助于一些特定的,只有自己人才能看懂的符号。其中表示物质的符号就是最早的化学符号。

由此可见,化学符号的产生有两个前提:一是化学工艺的发展达到一定成熟的阶段,使得有东西值得记录;二是文字的产生,使得信息的记录成为可能,并受文字的启发,制定出一些特定的符号。

但因年代久远,记录材料落后,古埃及时所用的化学符号是什么样子对世人来说很难知道了。 [1]

古希腊的化学符号 [2] 是通过日月星辰演变和天文现象制定的化学符号。

其设计雏形来自巴比伦的占星学研究与来自埃及的化学研究在所谓“交感”的基础上联系起来,即把已知的七种金属与日、月和五大行星联系起来,用行星的符号表示金属。古希腊手稿中金属及其他一些物质的符号,其中一些仅仅是该物质的希腊文缩写,例如醋(ξOS),汁液(xνμòs)等,其书写困难并且不易记住,又因为当时局限于东西方交流障碍,此类古希腊化学符号未在世界范围内被广泛推广。

但是此类符号在化学符号的演变过程中起到了先驱开导作用。

在炼金实践中炼金家编辑出了一整套技术名词,使在炼金过程中不仅有了记录所用物品的简捷方法,还能对公众保密,终于形成了一套庞杂的名称符号体系,这就是炼金家化学符号的前身。后来随着神秘主义倾向的增长,又加上大量哲学臆测,终于把流传至今的炼金术情况弄得模糊混乱。但经常有一些炼金家热衷于实验科学,发展下去终于使它变成了化学。在长达1500多年的发展过程中他们发现了许多新物质和新的化学反应,发明了一些新设备,为近代化学作了方法与素材上的准备。炼金家所用的符号因时因地而有一定差异。

17世纪至19世纪炼金家与化学家所使用的部分化学符号,其演变过程基本上是由复杂趋于简单,由不规整趋于规整。到18世纪为止,仍保留着图形、符号的形式,说明在变化中又有连续性。这些神秘性的符号正适合于带有神秘性的炼金术的发展。由于当时所知道的物质不多,且从事炼金术的只是一少部分人,这种符号的不方便和难以传播等缺点还不太突出,以致于仍被早期的化学家们所沿用。

17世纪中叶,经由近代化学的奠基者波义耳(1627~1691)提出科学的元素概念,使化学走上科学化发展的道路,开始了近代化学的发展时期。17、18世纪的化学家们冲破了炼金术的羁绊,在化学的理论和实践上都取得了长足的进展,陆续发现了许多新元素,化学知识面更为扩大。1803年,道尔顿(1766~1844)提出了化学原子论,还设计了一整套符号表示他的理论,用一些圆圈再加上各种线、点和字母表示不同元素的原子,用不同的原子组合起来表示化学式,从此化学符号的演变就一直与原子论的发展紧密相连。

道尔顿的符号具有统一的形状,比起炼金术符号要简单系统得多,但仍没脱去图形符号的巢臼,表示起稍复杂的化学式仍不方便。如明矾,用了大小24个圆圈,用作实验记录要画较长的时间。并且道尔顿化学符号所占篇幅也太大,不好记住,比起旧的炼金术符号好不了太多。

化学原子论与古代原子论的本质区别在于把不同元素的原子与一定的相对原子质量联系起来。因此要在化学的各个领域巩固原子论,就要把已知所有元素的相对原子质量测出。贝采里乌斯就把这件工作作为自己科学生活的目的,在短短几年内测定了所有已知元素的相对原子质量与几乎所有已知化合物的组成,其工程之巨,精度之高可说是前无古人,从而为原子论的确立奠定了稳固的基础。他对原子论发展的另一重大贡献是字母式化学符号的提出,这是化学符号演变过程中一次彻底的革命性变化,从此解除了图形式符号对人们的困扰。

贝采里乌斯仿照托玛斯汤姆逊(T. Thomson,1773~1852)在矿物的式中用A、S等表示矾土、硅石等,建议用元素的拉丁文起首字母代替道尔顿不方便的圆圈,第一个字母相同时就加上下一个字母,并且用字母表示化学式。最初他建议在与氧或硫化合的元素符号上加一小点或一撇作为氧或硫的符号,如SO3写成O'3,FeS写成Fe,实际上是图形符号的残余,因此没有流行多久。后来他又建议在元素符号上划一横线来表示双原子,如H2写成,H2O写成O等,这些划线的符号流行时间稍长些,后虽经多次修改,但终被弃置不用。

贝采里乌斯这套符号具有简单、系统、逻辑性强等优点。由于用通用的拉丁字母作符号,每个符号最多两个字母,非常容易认记;统一使用字母,使整套符号系统一致;符号是由其名称而来,具有一定的逻辑性;同时能表示确定的相对原子质量,具有方便性,因此很快译成多种语言,成为现代化学语言的基础。随着原子分子论的确立,元素周期律和化学结构理论的诞生,人们不仅用化学符号表示化学式,还用来表示反应式、结构式;随着电离学说的建立,用来表示离子式;随着核化学的兴起,又用来表示原子核、同位素和核反应。翻开当今世界上任何一本化学书,无论是什么语种,书中所用的化学符号都是相同的。贝采里乌斯的化学符号极大地推动了并将继续推动现代化学的发展。

化学元素符号通常用元素的拉丁名称的第一个字母(大写)来表示。如果几种元素名称的第一个字母相同,就在第一个字母(必须大写)后面加上元素名称中另一个字母(必须小写)以示区别。参考标准“元素周期表”。

金属元素:“钅”旁,汞除外;

非金属元素:“氵”“石”“气”旁表示其单质在通常状态下存在的状态。

稀有气体元素:“气”,现只有氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn)六种。

一大二小的原则:铁(Fe)、铜(Cu)、镁(Mg)、氢(H)等。 [3]

离子符号:即在元素符号右上角表示出离子所带正、负电荷数的符号。 例如,钠原子失去一个电子后成为带一个单位正电荷的钠离子用“Na+”表示。硫原子获得二个电子后带元素符号:统一采取该元素的拉丁文名称第一个字母来表示元素的符号(正负电的数字往往写在正负号的前面)。

遵循正前负后的的原则(氨气例外,NH3中氮为-3价,氢为+1价)。

无机物中的氧化物读作“氧化某”,不含氧的盐从后往前读作“ 某化某”如:NaCl读作氯化钠,KI读作碘化钾。

含氧酸除去氢离子和氧后按剩下的元素种类读作“某酸”,如:H2SO4读作硫酸,H2CO3读作碳酸(HNO3例外,一般叫做硝酸,因为硝酸是在制取硝石时发现的。)。

无氧酸按除去氢离子后的元素种类读作“氢某酸”,如:HCl读作“氢氯酸”(俗名盐酸),HI为氢碘酸。

碱按除去氢氧根后的元素种类读作“氢氧化某”,如:KOH读作氢氧化钾。

含氧的盐按照金属离子和酸根离子的种类读作“某酸某”,如CaCO3读作碳酸钙;酸式盐读作“某酸氢某”,如NaHCO3读作碳酸氢钠,含有多个氢的盐还要读出氢的个数,如KH2PO4读作磷酸二氢钾;碱式盐读作“碱式某酸某”如Cu2(OH)2CO3读作碱式碳酸铜。

其他类的无机化合物从后往前读作“某化某”,含有多价态元素的化合物还要读出原子个数。

有机化合物没有一定的读法

常见元素符号名称歌 (可边写边读)

(写)C H O N Cl S P,(读)碳氢氧氮氯硫磷。

(写)K Ca Na Mg Al Fe Zn, (读)钾钙钠镁铝铁锌。

(写)Br I Mn Ba Cu Hg Ag, (读)溴碘锰钡铜汞银。

(写)Sb Si Sn Pb W和Au, (读)锑硅锡铅钨和金。


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