化學(xué)符號(chemical symbol)是指在化學(xué)中,用來表示各種元素、除混合物外的所有物質(zhì)組成及其原子數(shù)標注的符號,并且可以應(yīng)用在各種反應(yīng)式中。化學(xué)符號在不同的地區(qū)經(jīng)歷過不同的演變,終于在1841年形成了具有世界通用性的化學(xué)符號,并且沿用至今。
化學(xué)符號的起源可追溯到四大文明古國。古埃及是化學(xué)最早的發(fā)源地之一,現(xiàn)代西方語言中“化學(xué)”一詞就來源于古埃及的國名“chemia"。埃及人制造玻璃、釉陶、天然染料和其他材料時,需要將一些化學(xué)配方和工藝記錄下來,以備查閱和傳之后代。為了保密以免技術(shù)落人外人之手,一些關(guān)鍵性的物質(zhì)、設(shè)備和工藝借助于一些特定的、只有自己人才能看懂的符號。其中表示物質(zhì)的符號就是最早的化學(xué)符號。
符號起源
化學(xué)符號的起源可追溯到古埃及。古埃及是化學(xué)最早的發(fā)源地之一,現(xiàn)代西方語言中“化學(xué)”一詞就來源于古埃及的國名“chēmia”。
早在公元前3400年(第一王朝)之前,埃及就會冶金了。從其遺物中發(fā)現(xiàn),四大文明古國人很擅長加工金屬。最早利用的是金,它以天然的金屬形式存在,并以其燦爛的色澤引人注目。其次知道的是銅,不久又發(fā)明了青銅(銅錫合金)。
在公元前3400年(前王朝)時期,埃及人也知道了鐵、銀和鉛等金屬。埃及人制造玻璃、釉陶和其他材料的工藝也日益完善,后來還發(fā)展了天然染料的提取技術(shù)。最初這些技術(shù)是靠父子或師徒之間口傳心授的,沒有留下什么文字記載。隨著文字的產(chǎn)生和技術(shù)發(fā)展的需要,有必要將一些化學(xué)配方和工藝記錄下來,以備查閱和傳之后代。
為了保密以免技術(shù)落入外人之手,一些關(guān)鍵性的物質(zhì)、設(shè)備和工藝都不能用通用的文字表達,而需借助于一些特定的,只有自己人才能看懂的符號。其中表示物質(zhì)的符號就是最早的化學(xué)符號。
由此可見,化學(xué)符號的產(chǎn)生有兩個前提:一是化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)的發(fā)展達到一定成熟的階段,使得有東西值得記錄;二是文字的產(chǎn)生,使得信息的記錄成為可能,并受文字的啟發(fā),制定出一些特定的符號。
但因年代久遠,記錄材料落后,四大文明古國時所用的化學(xué)符號是什么樣子對世人來說很難知道了。
符號演變
古希臘
古希臘的化學(xué)符號 ? 是通過日月星辰演變和天文現(xiàn)象制定的化學(xué)符號。
其設(shè)計雛形來自巴比倫的占星學(xué)研究與來自埃及的化學(xué)研究在所謂“交感”的基礎(chǔ)上聯(lián)系起來,即把已知的七種金屬與日、月和五大行星聯(lián)系起來,用行星的符號表示金屬。古希臘手稿中金屬及其他一些物質(zhì)的符號,其中一些僅僅是該物質(zhì)的希臘文縮寫,例如醋(ξOS),汁液(xνμòs)等,其書寫困難并且不易記住,又因為當(dāng)時局限于東西方交流障礙,此類古希臘化學(xué)符號未在世界范圍內(nèi)被廣泛推廣。
但是此類符號在化學(xué)符號的演變過程中起到了先驅(qū)開導(dǎo)作用。
煉金家
在煉金實踐中煉金家編輯出了一整套技術(shù)名詞,使在煉金過程中不僅有了記錄所用物品的簡捷方法,還能對公眾保密,終于形成了一套龐雜的名稱符號體系,這就是煉金家化學(xué)符號的前身。后來隨著神秘主義傾向的增長,又加上大量哲學(xué)臆測,終于把流傳至今的煉金術(shù)情況弄得模糊混亂。但經(jīng)常有一些煉金家熱衷于實驗科學(xué),發(fā)展下去終于使它變成了化學(xué)。在長達1500多年的發(fā)展過程中他們發(fā)現(xiàn)了許多新物質(zhì)和新的化學(xué)反應(yīng),發(fā)明了一些新設(shè)備,為近代化學(xué)作了方法與素材上的準備。煉金家所用的符號因時因地而有一定差異。
17世紀至19世紀煉金家與化學(xué)家所使用的部分化學(xué)符號,其演變過程基本上是由復(fù)雜趨于簡單,由不規(guī)整趨于規(guī)整。到18世紀為止,仍保留著圖形、符號的形式,說明在變化中又有連續(xù)性。這些神秘性的符號正適合于帶有神秘性的煉金術(shù)的發(fā)展。由于當(dāng)時所知道的物質(zhì)不多,且從事煉金術(shù)的只是一少部分人,這種符號的不方便和難以傳播等缺點還不太突出,以致于仍被早期的化學(xué)家們所沿用。
道爾頓
17世紀中葉,經(jīng)由近代化學(xué)的奠基者羅伯特·波義耳(1627~1691)提出科學(xué)的元素概念,使化學(xué)走上科學(xué)化發(fā)展的道路,開始了近代化學(xué)的發(fā)展時期。17、18世紀的化學(xué)家們沖破了煉金術(shù)的羈絆,在化學(xué)的理論和實踐上都取得了長足的進展,陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多新元素,化學(xué)知識面更為擴大。1803年,道爾頓(1766~1844)提出了化學(xué)原子論,還設(shè)計了一整套符號表示他的理論,用一些圓圈再加上各種線、點和字母表示不同元素的原子,用不同的原子組合起來表示化學(xué)式,從此化學(xué)符號的演變就一直與原子論的發(fā)展緊密相連。
約翰·道爾頓的符號具有統(tǒng)一的形狀,比起煉金術(shù)符號要簡單系統(tǒng)得多,但仍沒脫去圖形符號的巢臼,表示起稍復(fù)雜的化學(xué)式仍不方便。如硫酸鋁鉀,用了大小24個圓圈,用作實驗記錄要畫較長的時間。并且道爾頓化學(xué)符號所占篇幅也太大,不好記住,比起舊的煉金術(shù)符號好不了太多。
貝采里烏斯
化學(xué)原子論與古代原子論的本質(zhì)區(qū)別在于把不同元素的原子與一定的相對原子質(zhì)量聯(lián)系起來。因此要在化學(xué)的各個領(lǐng)域鞏固原子論,就要把已知所有元素的相對原子質(zhì)量測出。貝采里烏斯就把這件工作作為自己科學(xué)生活的目的,在短短幾年內(nèi)測定了所有已知元素的相對原子質(zhì)量與幾乎所有已知化合物的組成,其工程之巨,精度之高可說是前無古人,從而為原子論的確立奠定了穩(wěn)固的基礎(chǔ)。他對原子論發(fā)展的另一重大貢獻是字母式化學(xué)符號的提出,這是化學(xué)符號演變過程中一次徹底的革命性變化,從此解除了圖形式符號對人們的困擾。
永斯·貝采利烏斯仿照托瑪斯·湯姆遜(T. Thomson,1773~1852)在礦物的式中用A、S等表示鋁礬土、硅石等,建議用元素的拉丁文起首字母代替約翰·道爾頓不方便的圓圈,第一個字母相同時就加上下一個字母,并且用字母表示化學(xué)式。最初他建議在與氧或硫化合的元素符號上加一小點或一撇作為氧或硫的符號,如SO寫成O',F(xiàn)eS寫成Fe,實際上是圖形符號的殘余,因此沒有流行多久。后來他又建議在元素符號上劃一橫線來表示雙原子,如H2寫成,HO寫成O等,這些劃線的符號流行時間稍長些,后雖經(jīng)多次修改,但終被棄置不用。
永斯·貝采利烏斯這套符號具有簡單、系統(tǒng)、邏輯性強等優(yōu)點。由于用通用的拉丁字母作符號,每個符號最多兩個字母,非常容易認記;統(tǒng)一使用字母,使整套符號系統(tǒng)一致;符號是由其名稱而來,具有一定的邏輯性;同時能表示確定的相對原子質(zhì)量,具有方便性,因此很快譯成多種語言,成為現(xiàn)代化學(xué)語言的基礎(chǔ)。隨著原子——分子論的確立,元素周期表和化學(xué)結(jié)構(gòu)理論的誕生,人們不僅用化學(xué)符號表示化學(xué)式,還用來表示反應(yīng)式、結(jié)構(gòu)式;隨著電離學(xué)說的建立,用來表示離子式;隨著核化學(xué)的興起,又用來表示原子核、同位素和核反應(yīng)。翻開當(dāng)今世界上任何一本化學(xué)書,無論是什么語種,書中所用的化學(xué)符號都是相同的。永斯·貝采利烏斯的化學(xué)符號極大地推動了并將繼續(xù)推動現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展。
符號寫法
化學(xué)元素符號通常用元素的拉丁名稱的第一個字母(大寫)來表示。如果幾種元素名稱的第一個字母相同,就在第一個字母(必須大寫)后面加上元素名稱中另一個字母(必須小寫)以示區(qū)別。參考標準“元素周期表”。
元素的分類
金屬元素:“钅”旁,汞除外;
非金屬元素:“氵”“石”“氣”旁表示其單質(zhì)在通常狀態(tài)下存在的狀態(tài)。
稀有氣體元素:“氣”,現(xiàn)只有氦(He)、(Ne)、(Ar)、(Kr)、(Xe)、(Rn)六種。
元素符號的寫法
一大二小的原則:鐵(Fe)、銅(Cu)、鎂(Mg)、氫(H)等。
離子符號寫法
離子符號:即在元素符號右上角表示出離子所帶正、負電荷數(shù)的符號。例如,鈉原子失去一個電子后成為帶一個單位正電荷的鈉離子用“Na+”表示。硫原子獲得二個電子后帶元素符號:統(tǒng)一采取該元素的拉丁文名稱第一個字母來表示元素的符號(正負電的數(shù)字往往寫在正負號的前面)。
化學(xué)式
寫法
遵循正前負后的的原則(氨氣例外,NH3中氮為-3價,氫為+1價)。
讀法
無機化合物中的氧化物讀作“氧化某”,不含氧的鹽從后往前讀作“某化某”如:NaCl讀作氯化鈉,KI讀作碘化鉀。
含氧酸除去氫離子和氧后按剩下的元素種類讀作“某酸”,如:H2SO4讀作硫酸,H2CO3讀作碳酸(HNO3例外,一般叫做硝酸,因為硝酸是在制取硝石時發(fā)現(xiàn)的。)。
氫酸按除去氫離子后的元素種類讀作“氫某酸”,如:HCl讀作“鹽酸”(俗名鹽酸),HI為碘化氫。
堿按除去氫氧根后的元素種類讀作“氫氧化某”,如:氫氧化鉀讀作氫氧化鉀。
含氧的鹽按照金屬離子和酸根離子的種類讀作“某酸某”,如CaCO3讀作碳酸鈣;酸式鹽讀作“某酸氫某”,如NaHCO3讀作碳酸氫鈉,含有多個氫的鹽還要讀出氫的個數(shù),如KH2PO4讀作磷酸二氫鉀;堿式鹽讀作“堿式某酸某”,如Cu2(OH)2CO3讀作堿式碳酸銅。
其他類的無機化合物從后往前讀作“某化某”,含有多價態(tài)元素的化合物還要讀出原子個數(shù)。
有機化合物沒有一定的讀法
化學(xué)符號記憶口訣
常見元素符號名稱歌(可邊寫邊讀):
(寫)C H O N Cl S P,(讀)碳氫氧氮氯硫磷。
(寫)K Ca Na Mg Al Fe Zn, (讀)鉀鈣鈉鎂鋁鐵鋅。
(寫)Br I Mn Ba Cu Hg Ag, (讀)溴碘錳銅汞銀。
(寫)Sb Si Sn Pb W和Au, (讀)銻硅錫鉛鎢和金。
參考資料 >