知识背景
中世纪的炼金术士也用符号,但用的是各种神秘的图案:太阳代表金,月亮代表银,火星代表铁。图案好看,却毫无规律,各家画法还不一样,交流起来一塌糊涂。
1813 年,瑞典化学家贝采里乌斯提出了一个极其朴素的方案:用元素拉丁文名称的第一个字母来表示这种元素;如果几种元素的首字母相同,就再加上名称中的另一个字母,且第二个字母必须小写。
于是氧(Oxygenium)成了 ,碳(Carbonium)成了 ,钙(Calcium)因为首字母与碳重复,写成 。这套方案简单到近乎粗糙,却在两百年后仍然通行全球。
小写字母不是装饰,它是语法。 是一氧化碳(碳和氧两种元素), 是金属钴(一种元素)——只差一个大小写,含义完全不同。这一节要把这套「语法」写对、读懂。
知识讲解
元素符号的书写规则
元素符号采用元素拉丁文名称的第一个字母表示,首字母相同时再附加一个字母以区别。
书写铁律:第一个字母一定大写,第二个字母一定小写(口诀:一大二小)。
写错大小写就是写错物质,绝不是「小毛病」。
必须背下来的常见元素符号
| 类别 | 元素符号与名称 |
|---|---|
| 非金属 | 氢、 碳、 氮、 氧、 硫、 磷、 氯、 硅、 碘 |
| 金属 | 钾、 钙、 钠、 镁、 铝、 铁、 锌、 铜、 银、 锰、 汞、 钡 |
| 稀有气体 | 氦、 氖、 氩 |
其中几个特别容易记错:钠是 (不是 )、镁是 、锰是 、汞是 、银是 、铜是 、钾是 。这些符号来自拉丁文,与中文读音无关,只能硬记。
元素符号的意义
一个元素符号通常有两层意义:
- 宏观:表示这种元素。
- 微观:表示这种元素的一个原子。
例如 既表示氧元素,也表示一个氧原子。
- 如果该物质由原子直接构成,元素符号还可以表示这种物质,此时它同时是化学式。
- 这类物质包括:金属( 铁、 铜、 镁、 铝)、稀有气体(、、)和某些固态非金属( 碳、 硫、 磷、 硅)。
- 反例: 只表示氧元素和一个氧原子,不能表示氧气;氧气由分子构成,必须写作 。同理氢气是 、氮气是 、氯气是 。
符号前面加数字:只剩微观含义
元素符号前面加上数字后,就只表示原子的个数,不再有宏观的「元素」含义。
- :氧元素;一个氧原子
- :三个氧原子(只有这一个意思)
- :两个铁原子
这条规则的道理在于:元素只讲种类不讲个数,一旦标上个数,讨论的对象就必然是原子这个微观粒子了。
离子符号的写法
在元素符号右上角标出所带电荷数和电性,数字在前、正负号在后;电荷数为 时省略数字只写符号。
(钠离子)、(氯离子)、(镁离子)、(铝离子)、(氧离子)。
常见的原子团(多个原子结合成的整体)也有固定写法: 氢氧根、 硝酸根、 硫酸根、 碳酸根、 铵根。
实验与探究
元素周期表中某格写着:左上角 ,中间 ,下面「锰」,最下一行 。请读出全部信息,并推断该原子的质子数、核外电子数,以及它形成的离子 的电子数。
✏️ 点击查看解答
第一步:识别四项信息的位置,依据周期表每格给出原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量: 是原子序数, 是元素符号,「锰」是元素名称, 是相对原子质量。第二步:由原子序数推质子数,依据原子序数在数值上等于质子数:质子数 ,核电荷数也是 。第三步:推核外电子数,依据原子中质子数等于核外电子数(原子呈电中性):核外电子数 。
第四步:推 的电子数,依据带 2 个单位正电荷说明失去了 2 个电子:电子数 ,而质子数仍为 不变,故它与锰原子属同一种元素。第五步:说明相对原子质量为什么不是整数。因为自然界中锰元素存在多种同位素, 是各同位素按含量的平均结果,这也是周期表中多数数值带小数的原因。答:原子序数 、符号 、名称锰、相对原子质量 ;质子数与电子数均为 ; 有 个电子。
经典例题
①、、 各有几层意义,分别是什么?② 与 的含义有什么不同?③指出下列书写错误并改正:铝 、锰 、钠 、氯 。
✏️ 点击查看解答
第一步:分析 ,依据由原子直接构成的物质,其元素符号还能表示该物质。铁是金属,由铁原子直接构成,故 有三层意义:铁元素、一个铁原子、铁这种物质。第二步:分析 。氧气由氧分子构成而不是氧原子直接构成,所以 只有两层意义:氧元素、一个氧原子;要表示氧气必须写 。第三步:分析 。氦气是稀有气体,由氦原子直接构成,故 有三层意义:氦元素、一个氦原子、氦气这种物质。
第四步:辨析②,依据符号前加数字后只表示原子个数: 表示两个氢原子(仅此一义,是两个分开的原子); 表示氢气这种物质,也表示一个氢分子,而这个分子由两个氢原子结合而成。第五步:改正③,依据一大二小规则: 应为 ; 应为 ; 应为 ; 首字母未大写,应为 。答:如上。记忆抓手:判断有没有第三层意义,只问一句「这种物质是由原子直接构成的吗」——金属、稀有气体、固态非金属答是。
难点与易错点
- 第二个字母写成大写:、、 全错,必须是 、、。
- 混淆 与 : 是钴(一种元素), 是一氧化碳(两种元素组成的化合物)。
- 用 表示氧气:氧气由分子构成,须写 ;同理不能用 表示氢气。
- 认为所有元素符号都能表示物质:只有由原子直接构成的物质(金属、稀有气体、固态非金属)才有这第三层意义。
- 说 表示三个氧元素:元素不讲个数, 只能表示三个氧原子。
- 离子符号把数字与正负号写反:应是 ,不能写成 ;电荷数为 时省略数字。
- 把离子的电荷标在右下角:右下角是原子个数,电荷必须标右上角。
- 按中文读音猜符号:钠不是 、锰不是 、银不是 ,符号来自拉丁文,只能背。
生活中的应用
- 杭州自来水水质报告:表格里的 、、、 就是元素符号,任何国家的技术人员都能直接看懂,这正是符号统一约定的价值。
- 药店的补充剂标签:「 含量」「 含量」「 含量」指的是钙、锌、铁元素的含量,不是金属单质。
- 加碘食盐的包装:标注碘()含量,缺碘会影响甲状腺功能,这是最贴近生活的元素知识。
- 亚运场馆的不锈钢与铝合金构件:不锈钢含铁()、铬、镍,铝合金以铝()为主,材料牌号里就藏着元素符号。
生活应用题 1 · 读懂钱塘江引水的水质检测单
某检测单列出: 、 、 、余氯以 计 。①这些符号各表示什么元素?②「 」指的是钙单质还是钙元素?③为什么全世界的检测单都用符号而不用各国文字?
分步解:
- 读出元素名称,依据元素符号的通用约定: 是钙、 是镁、 是铁、 是氯。注意第二个字母都是小写,这是判断它们是一个元素而非两个元素的关键。
- 判断含量所指,依据元素是宏观概念,只表示种类:水中不可能存在钙单质(钙遇水会剧烈反应), 指的是水中以离子形式存在的钙元素的质量浓度,即每升水含钙元素 。
- 解释符号的通用性,依据符号的作用之一是避免因表达不同而引起混乱:钙在中文叫「钙」、英文叫 calcium、日文写法又不同,但 全球通用,检测数据因此可以跨国比对,无需翻译。
- 补充一个判断: 与 含量之和反映水的硬度,杭州水偏中等硬度,所以烧水壶会结一层水垢,这正是这两个数字的生活含义。
- 答:①钙、镁、铁、氯;②指钙元素(以离子形式存在),不是钙单质;③因为元素符号是国际统一约定,可避免语言差异造成的误解。
生活应用题 2 · 补钙补锌保健品的标签辨析
某保健品标签写着「每片含 、 ,成分:碳酸钙 、葡萄糖酸锌」。① 与 的含义有何不同?② 中含几种元素,属于哪类物质?③若把标签上的 误写成 ,为什么算错?
分步解:
- 辨析两个符号,依据元素符号表示元素或原子,化学式表示物质: 是元素符号,表示钙元素、一个钙原子,也可表示钙这种金属单质; 是化学式,表示碳酸钙这种化合物。标签上的 指钙元素的质量,实际摄入的是碳酸钙。
- 数元素种类,依据化学式中不同的元素符号代表不同元素: 含 、、 共三种元素,故为化合物。
- 判断是否为氧化物,依据氧化物只能由两种元素组成:它有三种元素,故不是氧化物,尽管含氧。
- 解释 为何错,依据元素符号一大二小:两个字母都大写会被读成 与 两种元素(其中 是氮),含义完全变了。正确写法只能是 。
- 答:① 是元素符号、 是化学式表示物质;②三种元素,是化合物但不是氧化物;③大小写错会被理解成两种元素,违反一大二小规则。
考点
- 书写题·必考:常见元素符号的正确书写,「一大二小」规则
- 简答题·高频:元素符号的两层(或三层)意义
- 辨析题·高频: 与 、 与 、 与 的区别
- 概念题·高频:符号前加数字后只表示原子个数
- 读表题·高频:从周期表格中读出原子序数、符号、名称、相对原子质量并推质子数、电子数
- 书写题:离子符号(电荷标右上角,数字在前正负号在后)
- 应用题:读水质报告、保健品标签中的元素符号
- 易错点:判断某元素符号能否表示物质(看是否由原子直接构成)
中考真题
下列说法正确的是( )A. 可以表示氧气 B. 表示三个铁元素 C. 既表示氦元素、一个氦原子,也表示氦气 D. 镁的元素符号可以写成
✏️ 点击查看解答
逐项分析:A 错,氧气由氧分子构成,须写作 , 只表示氧元素和一个氧原子;B 错,元素不讲个数, 只表示三个铁原子;C 对,氦气是稀有气体、由氦原子直接构成,故 有三层意义;D 错,违反一大二小规则,应写作 。答案:C。
用符号或数字填空:①两个钠原子;②三个氯离子;③一个铝离子;④硫元素;⑤锰元素的一个原子。并说明②③中电荷的标注规则。
✏️ 点击查看解答
第一步:写①,依据在元素符号前加数字表示原子个数:两个钠原子写作 。第二步:写②。先确定单个氯离子,依据氯原子得到 1 个电子形成带 1 个单位负电荷的阴离子,写作 (电荷数为 时省略数字);再在前面加个数,三个氯离子写作 。第三步:写③,依据铝原子失去 3 个电子形成带 3 个单位正电荷的阳离子:一个铝离子写作 ,个数为一时不写数字 1。
第四步:写④⑤。硫元素直接写元素符号 ;锰元素的一个原子写作 (元素符号本身就表示这种元素的一个原子)。第五步:总结电荷标注规则,依据离子符号的书写规范:电荷标在元素符号的右上角(右下角留给原子个数),先写数字再写正负号( 而非 ),电荷数为 时只写正负号、省略数字。答:①;②;③;④;⑤。