化学元素大家庭中的成员,通常分为两大类——金属元素与非金属元素。其中,24种元素是非金属元素,其余的是金属元素。
金属元素和非金属元素,究竟有些什么不同呢?
一般来说,有这样四个方面的区别:
第一,金属元素的单质大都具有特殊的金属光泽,表面能强烈地反射光线,而非金属元素的单质不具有金属光泽。金属元素的单质大部分都是银白色,如铁、银、铂、钯等,不过,通常只有在块状时才是银白色的;如果呈粉末状时,颜色会变成黑色或灰色。例外的是铝和镁,尽管变成粉末,也还是银白色的。非金属元素的单质颜色各式各样,如碘是紫黑色的,溴是暗红色的,氯气是黄绿色的,氧气则是无色的。
第二,除了汞在常温下是液体,其他一切金属元素单质都是固体,而且都密度较大,然而,非金属元素单质有很多在常温下是气体或液体。很多金属元素单质的熔点都在1000℃以上,如铁为1538℃,锰为1244℃,铬为1907℃,锇为3045℃,钨为3410℃,铜为1083℃,铂为1772℃。金属元素单质的比重(“比重”的规范名称现为“相对密度”),大都在5以上,如铬为7.18,铁为7.86,铜为8.92,钨为19.35,金为19.31,铂为21.45,锇为22.48——要知道,水的比重仅为1!
第三,金属元素的单质大都善于导电传热,非金属元素的单质则往往不善于导电传热。金属元素的单质中导电性和导热性最差的是汞和铅,最好的是银和铜。据测定,银的导电性约为汞的59倍,而导热性则为汞的48.8倍。非金属元素的单质大都是气体,导电性和导热性当然很差。固体的非金属元素的单质,常是半导体。
第四,大部分金属元素的单质都可以打成薄片或者抽成细丝,如锡箔、铜丝等,而固体非金属元素的单质通常很脆。
当然,上面所讲的只是“一般来说”罢了,在金属元素和非金属元素之间,并没有截然分明的界限,而是存在着“过渡地带”。实际上,有不少非金属元素很像金属元素,又有些金属元素却具有非金属元素的性质。例如,石墨的化学成分是碳,不是金属元素,但它和金属元素一样,单质具有灰色的金属光泽,善于传热导电;而锑呢,它虽然是金属元素,单质却非常脆,又不易传热导电,具有非金属元素的某些性质。
化学元素的中文名称的造字、读音也都有着一定的规律。懂得这些规律,就很容易认识化学元素的名字。
在中文里,化学元素的名称都用一个字来表达。这些字中,除了金、银、铜、铁、锡、铬 、碳、硫等,采用的是我国古代原有的字,绝大部分都是最近几十年来,我国化学工作者新创,如铂、镥、氪、氯之类的字,在古籍中是见不到的。最初,在清末开始创造某些新字时,也曾走过一段弯路。例如,有的化学元素用双音节的名称,把氧称为“养气”,氮为“淡气”,氢为“轻气”,这样用起来太啰唆;也有的元素虽然用一个字来表达,但笔画太多,都被淘汰了。当然,清末创制的化学新字中,有的比较好,仍沿用下来。如19世纪末,徐寿在翻译《化学鉴原》时根据英文第一音节所创造的字,如钾、镍、钴、锌等,便一直沿用到现在。
现在通用的化学元素中文名称,凡是金属元素,都写作“金”旁,如钠、镁、钙、镍、钨等;例外的一个金属元素是汞,因为它在常温下是液态(“水”代表液态)。凡是非金属元素,常温下为固态的一律写做“石”旁,如碘、砹、碲、碳、硫、硅等;液态的写作“水”旁,如溴;气态的写作“气”旁,如氧、氟、氯等。
化学元素的读音,一般来说,都是按偏旁字发音的。例如,“镥”念作“鲁”,“钡”念作“贝”,“氟”念作“弗”,“氪”念作“克”,“砹”念作“艾”等。自然,这也只是“一般来说”,有不少例外的,现在把它列举于下:
溴念作“嗅”,铪念作“哈”,钠念作“纳”,锡念作“息”,锇念作“鹅”,钯念作“把”,锰念作“猛”,铂念作“伯”,钋念作“泼”,钷念作“叵”,锑念作“梯”,钽念作“坦”,氧念作“养”,氮念作“淡”。
也有的字不是按偏旁字直接发音。例如,锫念作“陪”,钆念作“轧”,镝念作“滴”,钐念作“杉”,锝念作“得”,硫念作“流”,磷念作“邻”。
有四个化学元素的名称,常被读错。一是铬,应读作“各”,但现在常误读作“洛”;二是铊,应读作“它”,但现在常误读作“陀”;三是氯,应读作“绿”,现常误读为“碌”;四是钪,应读作“亢”,现常误读为“扛”。
至于化学元素的外文名称,往往都具有一定含义,或者是为了纪念某个地点,或者是为了纪念某位科学家,或者是表示这一元素的某一特性。例如,为了某个纪念地点的元素名称有铕(铕的原意是“欧洲”,因为它是在欧洲被发现的)、镅(镅的原意是“美洲”,因为它是在美洲被发现的)、锗(锗的原意是“德国”)、钪(钪的原意是“斯堪的纳维亚”)、镥(镥的原意是“巴黎”)、镓(镓的原意是“家里亚”,“家里亚”即法国的古称)。钋的原意是“波兰”,但它并不是在波兰被发现的,而是在法国,不过发现者之一玛丽·斯可罗多夫斯卡(即居里夫人)是波兰人,她取名“钋”是为了纪念她的祖国。为了纪念某位科学家的化学元素名称也很多,上面谈到的锿、镄、铹就是如此,另外,如钔是为了纪念化学元素周期律发现者门捷列夫、锔是为了纪念居里夫妇、锘是为了纪念瑞典科学家诺贝尔等。为了表示元素某一特性,上节中谈到的铯(拉丁文原意为“天蓝”)、铷(拉丁文原意为“暗红”)、铊(拉丁文原意为“刚发出芽的嫩枝”,亦即“绿色”)、铟(拉丁文原意为“蓝靛”)、氩(拉丁文原意为“不活泼”)、氡(拉丁文原意为“射气”)等,此外,如氮(拉丁文原意为“无生命”)、碘(拉丁文原意为“紫色”)、镭(拉丁文原意为“射线”)等,也是根据元素某一特性而命名的。
每种化学元素除了用它的名称表示,在化学上,还常用化学元素符号来表示。
在古代,全世界是没有统一的化学元素符号的。那时候,不仅各国,而且每个人所用的化学元素符号,几乎都不一样。
到了19世纪,约翰·道尔顿用各式各样的圈来代表各种化学元素。这些符号比炼金家们的符号要清楚一些,但是,写起来还是很麻烦,而且很难记。
为了统一化学元素的符号,使各国科学工作者之间有共同的、统一的化学语言,便于进行技术交流,1860年,世界各国化学工作者在德国的卡尔斯鲁厄召开了第一次化学家国际会议,一起制定和通过了世界统一的化学元素符号。这些符号,一直沿用到今天。
卡尔斯鲁厄会议决议规定,一切化学元素的符号,均采用该元素的拉丁文开头字母表示。例如。
氧的拉丁文为Oxygenium,化学元素符号为O;
氢的拉丁文为Hydrogenium,化学元素符号为H;
氮的拉丁文为Nitrogenium,化学元素符号为N;
碳的拉丁文为Carbonium,化学元素符号为C;
硫的拉丁文为Surphur,化学元素符号为S。
也有的化学元素的拉丁文开头字母是相同的,那怎么办呢?例如,钛和钽的拉丁文开头字母均为T:
钛Titanium
钽Tantalum
卡尔斯鲁厄会议决议规定,那就在开头字母旁边,另写一个小写字母,这个小写字母应该是该元素拉丁文名称的第二个字母,以资区别。如钛写作Ti,而钽写作Ta。
也有的元素的拉丁文名称的第一、第二个字母均相同,如砷、银、氩拉丁文名称的第一、第二个字母均为“Ar”:
砷Arsenium
银Argentum
氩Argonium
这又该怎么办呢?卡尔斯鲁厄会议决议规定,用该元素拉丁文名称第三个字母作小写字母。例如,砷写作As,银写作Ag,而氩写作Ar。
这里,唯一的例外是碘。碘的化学元素符号,世界各国都写作“I”,只有俄罗斯把碘的符号写作“J”。
有了统一的化学元素符号,就可以写出统一的化合物的化学式来表示各种化合物。例如,氯化钠的分子是由1个钠离子和1个氯离子组成的,钠的化学元素符号为Na,氯的化学元素符号为Cl,那么,食盐的化学式就写成NaCl。水分子是由2个氢原子和1个氧原子组成的,氢的化学元素符号为H,氧的化学元素符号为O,那么水的化学式就是H 2 O。因此,只要你一写NaCl或H 2 O,不论是哪一个国家,不经翻译,都可以看得懂代表什么化合物。
有了统一的化学式,就可以写出统一的化学方程式来表示各种化学反应。例如,碳与氧化合,生成二氧化碳,用化学元素符号可以写成如下的化学方程式来表示:
这里,C代表碳,O 2 代表氧气,CO 2 代表二氧化碳。
这些化学方程式,也是世界各国统一的。不经翻译,各国都能看得懂。
化学元素有了统一的名称和符号以后,各国、各地区、各部门之间的化学技术交流获得了极大的方便,从而更促进了化学的发展。