El desarrollo y origen de los símbolos elementales.

1. La aparición de los símbolos de los elementos

Los estudiantes han estado expuestos a los símbolos de los elementos desde que comenzaron a estudiar química en la escuela secundaria, por lo que la mayoría de la gente no está familiarizada con ellos. Pero, a excepción de los historiadores de la química, no mucha gente comprende su desarrollo y evolución. Los símbolos de elementos alfabéticos que se utilizan hoy en día también se denominan símbolos químicos. Son un lenguaje químico especial que nació a principios del siglo XVIII y existe desde hace más de 180 años. Con el fin de proporcionar a los químicos de todo el mundo un sistema de símbolos químicos y fórmulas químicas que puedan utilizarse en todos los idiomas sin cambios, en 1813 el químico sueco J. Berzelius (1779-1848) publicó el primer capítulo del " Anales de Filosofía” Una vez publicó su símbolo químico, que es una letra o grupo de letras utilizadas para representar un elemento y un átomo de ese elemento y su masa atómica relativa. Después de que este conjunto de símbolos se volvió común, se convirtió en un lenguaje químico universal y jugó un papel muy importante en el desarrollo de la química moderna. No es exagerado decir que el desarrollo de la química moderna sería inimaginable sin estos símbolos. De hecho, con el desarrollo de la ciencia química, los símbolos de los elementos han evolucionado durante más de 2000 años antes de convertirse en lo que son hoy. Su desarrollo refleja el proceso de desarrollo gradual de la química y el proceso de desarrollo dialéctico de la comprensión humana del mundo material desde lo perceptivo a lo racional, desde el nivel inferior al superior.

1. El origen de la química aplicada y la generación de los símbolos químicos

El origen de los símbolos químicos se remonta al antiguo Egipto. El antiguo Egipto es uno de los primeros lugares de nacimiento de la química. La palabra "química" en los idiomas occidentales modernos proviene del nombre del antiguo país egipcio "chēmia". La metalurgia se practicaba en Egipto mucho antes del 3400 a. C. (Primera Dinastía). A partir de sus reliquias se ha descubierto que los antiguos egipcios eran muy buenos procesando metales. Lo primero que se utilizó fue el oro, que existe en forma de metal natural y llama la atención por su color brillante. Lo siguiente que se conoció fue el cobre, y pronto se inventó el bronce (aleación de cobre y estaño). Durante el período Predinástico (3400 a. C.), los egipcios también conocían metales como el hierro, la plata y el plomo. Los egipcios también perfeccionaron sus técnicas para fabricar vidrio, cerámica vidriada y otros materiales, y posteriormente desarrollaron técnicas para extraer tintes naturales. Inicialmente, estas técnicas se transmitían oralmente de padres a hijos o de maestro y aprendiz, sin dejar registros escritos. Con el surgimiento de la escritura y las necesidades del desarrollo tecnológico, es necesario registrar algunas fórmulas y procesos químicos para referencia y transmisión a las generaciones futuras. Para mantener la tecnología en secreto y evitar que caiga en manos de extraños, algunos materiales, equipos y procesos clave no pueden expresarse en palabras universales, sino que deben depender de algunos símbolos específicos que sólo su propia gente puede entender. Los símbolos que representan sustancias son los primeros símbolos químicos. Se puede ver que existen dos requisitos previos para la producción de símbolos químicos: en primer lugar, el desarrollo de la tecnología química alcanza una cierta etapa de madurez, lo que hace que algo valga la pena registrar; en segundo lugar, la producción de palabras permite registrar información e inspirarse en ella; palabras, Trabaja algunos símbolos específicos. Sin embargo, debido a la larga historia y a los materiales de registro atrasados, es difícil saber cómo eran los símbolos químicos utilizados en el antiguo Egipto.

Los libros de química más antiguos que se conservan son obras griegas antiguas descubiertas en Alejandría, Egipto, que contienen muchos símbolos y términos técnicos que no se pueden encontrar en los diccionarios griegos. La antigua civilización griega se desarrolló sobre la base de las antiguas civilizaciones egipcia y babilónica. Aunque la tecnología química de los babilonios no estaba tan desarrollada como la de Egipto, su astronomía estaba muy avanzada. Habían observado durante mucho tiempo el movimiento del sol, la luna y los planetas entre las estrellas, y nombraron los siete días de la semana según el. sol, luna y cinco planetas, por eso se les llama Semana. Más tarde, sobre la base de un rico conocimiento astronómico, se estableció un caprichoso sistema de astrología, considerado como el objeto principal y más valioso de esta ciencia básica. La confluencia de diversos conocimientos antiguos en Grecia produjo una filosofía natural rica y colorida y también produjo los primeros trabajos químicos.

En estos trabajos se vinculaban las investigaciones astrológicas de Babilonia y las investigaciones químicas de Egipto sobre la base de lo que se llama "simpatía", es decir, los siete metales conocidos se relacionaban con el sol, la luna y cinco planetas, utilizando los símbolos de los planetas. Representa los metales, es decir, el sol = oro, la luna = plata, Marte = hierro, Venus = cobre, etc., como se muestra en la Figura 1:

Figura 1 Símbolos astrológicos y símbolos químicos

La Figura 2 muestra los símbolos de los metales y algunas otras sustancias en los manuscritos griegos, algunos de los cuales son simplemente abreviaturas griegas de la sustancia, como vinagre (ξOS), jugo (xνμòs), etc.

La aparición de los símbolos químicos ha proporcionado un método sencillo para registrar fórmulas y procesos químicos, permitiendo conservar y difundir muchos materiales, promoviendo así el desarrollo de la química. En el siglo I a. C., la convergencia final de tres tendencias completamente diferentes (el misticismo babilónico, la artesanía egipcia y la filosofía griega) condujo al nacimiento de la alquimia de Alejandro, comenzando así la segunda etapa del desarrollo químico: la alquimia.

2. El desarrollo de la alquimia y la evolución de los símbolos químicos

Otro lugar de nacimiento anterior de la alquimia es China. En el siglo II a.C., la alquimia se produjo para refinar la alquimia. de la alquimia occidental es transformar los metales comunes en metales preciosos.

En la práctica de la alquimia, idearon todo un conjunto de términos técnicos, que no sólo proporcionaron una forma sencilla de registrar los elementos utilizados, sino que también los mantuvieron en secreto para el público, y finalmente formaron una complejo sistema de nombres y símbolos. Posteriormente, con el crecimiento de las tendencias místicas y la adición de una gran cantidad de especulaciones filosóficas, la situación de la alquimia que se ha transmitido hasta el día de hoy se ha vuelto cada vez más confusa y confusa. Sin embargo, a menudo hay algunos alquimistas interesados ​​en la ciencia experimental y, a medida que se desarrolla, finalmente se convierte en química. Durante el proceso de desarrollo de más de 1.500 años, descubrieron muchas sustancias y reacciones químicas nuevas, inventaron algunos equipos nuevos y prepararon métodos y materiales para la química moderna.

Los símbolos utilizados por los alquimistas varían de una época a otra y de un lugar a otro.

La figura 3 es el símbolo del arsénico y el antimonio representado por los alquimistas en el siglo XVII, con un fuerte color misterioso. La Figura 4 es un símbolo citado en un libro de texto de química en 1609. En comparación con la Figura 2, se puede ver que los dos son casi iguales. Obviamente, algunos símbolos han sido mejorados con respecto a la Figura 2, como el arsénico. La Figura 5 muestra algunos de los símbolos químicos utilizados por los alquimistas y químicos del siglo XVII al XIX. Se puede observar que su proceso de evolución es básicamente de complejo a simple, de irregular a regular, pero hasta el siglo XVIII seguía siendo. Se conserva la forma de los símbolos gráficos, lo que indica que hay continuidad en medio de los cambios. Estos misteriosos símbolos son adecuados para el desarrollo de una alquimia misteriosa. Dado que en aquella época no se conocían muchas sustancias y sólo un pequeño número de personas se dedicaban a la alquimia, las deficiencias de este símbolo, como la incomodidad y la dificultad de difusión, no eran tan importantes como para que los primeros químicos todavía lo utilizaran.

2. Átomos, elementos y símbolos de los elementos

(1) La propuesta del atomismo químico y los símbolos químicos de Dalton

Desde mediados del siglo XVII, Boyle ( 1627-1691), el fundador de la química moderna, propuso el concepto científico de elementos, que puso a la química en el camino del desarrollo científico y comenzó el período de desarrollo de la química moderna. Los químicos de los siglos XVII y XVIII rompieron los grilletes de la alquimia y lograron grandes avances en la teoría y la práctica de la química. Descubrieron sucesivamente muchos elementos nuevos y ampliaron sus conocimientos de la química.

La Figura 6 es una tabla de afinidad química compilada en 1718. Se puede observar que aunque las sustancias químicas han aumentado mucho, los símbolos de la alquimia todavía se utilizan. La revolución química iniciada por Lavoisier (1743-1794) a finales del siglo XVIII estableció un sistema químico moderno centrado en la teoría de la quema de oxígeno, estableciendo así por primera vez la química sobre una verdadera base científica. Sin embargo, las sustancias que usó todavía usan símbolos alquímicos que no tienen nada que ver con los ingredientes reales. Los estudiantes solo pueden dominar los nombres de las sustancias con las que entra en contacto mediante la memorización, y la cantidad de sustancias recién descubiertas aumenta constantemente. La terminología y el sistema de símbolos atrasados ​​se han convertido cada vez más en un obstáculo para el desarrollo químico.

Para resolver este problema, De Morveau (1737-1816), Lavoisier y otros publicaron la "Nomenclatura Química" en 1787, que estipulaba que cada sustancia debía tener un nombre fijo, y los nombres de los elementos debían reflejar sus características, las El nombre de un compuesto debe reflejar su composición, sentando así las bases para la denominación científica de elementos y compuestos. En 1783, Bergmann (1735-1784) propuso por primera vez el uso de símbolos para representar fórmulas químicas. Por ejemplo, el sulfuro de cobre se representa mediante los símbolos de azufre y cobre, como se muestra en la cuarta fila de la Figura 7-5.

Extraído de "Reminiscencias de la Real Academia de Ciencias" (Nemoires de l'acadcmic royale des sciences), 1718, página 212.

En 1803, Dalton (1766-1844) propuso la teoría atómica química, y también diseñó un conjunto de símbolos para representar su teoría, utilizando algunos círculos además de varias líneas, puntos y letras que son átomos de diferentes elementos. combinados para representar fórmulas químicas, como se muestra en la Figura 7: Desde entonces, la evolución de los símbolos químicos ha estado estrechamente vinculada al desarrollo de la teoría atómica.

El desarrollo de la química a principios del siglo XIX rompió completamente los grilletes de la alquimia. Los símbolos alquímicos que se han utilizado durante 2000 años son completamente inadecuados para expresar la composición de la materia y desempeñan un papel importante. papel en el desarrollo y difusión de la química. Los símbolos químicos en forma de círculo de Dalton surgieron en tales circunstancias. Debido a que tienen un patrón distintivo y simple, son similares a la forma imaginada de los átomos esféricos y pueden usarse para representar gráficamente la disposición de los átomos en un compuesto. son fáciles de interpretar Los símbolos alquímicos que la gente aceptó y se han utilizado durante 2000 años finalmente se han retirado de la etapa de la química y ahora sólo pueden verse en los libros de texto de historia de la química.

La sustitución de los símbolos alquímicos es una necesidad histórica en el desarrollo de la química. En primer lugar, este conjunto de símbolos carece de sistematicidad y lógica, y los símbolos no tienen nada que ver con las propiedades de la materia; en segundo lugar, la falta de simplicidad es su debilidad fatal; Con el establecimiento de la ciencia química, el desarrollo, la comunicación y la difusión de la química se han acelerado enormemente. Este misterioso y complejo conjunto de símbolos ya no puede satisfacer las necesidades de la realidad y debe ser reemplazado por un sistema de símbolos nuevo, simple y sistemático. Los símbolos de Dalton tienen una forma unificada, que es mucho más simple y sistemática que los símbolos alquímicos. Sin embargo, todavía tiene los grilletes de los símbolos gráficos y sigue siendo inconveniente expresar fórmulas químicas ligeramente complejas, como el alumbre, que utiliza 24 grandes y. Los círculos pequeños, que se utilizan como registros experimentales, tardan mucho en dibujarse y ocupan demasiado espacio, lo que los hace difíciles de recordar. No son mucho mejores que los antiguos símbolos alquímicos.

(2) El establecimiento del atomismo químico y los símbolos químicos de Berzelius

La diferencia esencial entre el atomismo químico y el atomismo antiguo es que los átomos de diferentes elementos se combinan con cierta masa atómica relativa. Por tanto, para consolidar la teoría atómica en todos los campos de la química, es necesario medir las masas atómicas relativas de todos los elementos conocidos. Berzelius tomó este trabajo como el objetivo de su vida científica y en tan solo unos años determinó las masas atómicas relativas de todos los elementos conocidos y la composición de casi todos los compuestos conocidos. El proyecto era tan grande y la precisión tan alta que podía hacerlo. Se dice que no tiene precedentes, sentando así una base sólida para el establecimiento de la teoría atómica. Otra contribución importante que hizo al desarrollo del atomismo fue la propuesta de símbolos químicos alfabéticos. Este fue un cambio completamente revolucionario en la evolución de los símbolos químicos y alivió a la gente de los problemas causados ​​por los símbolos gráficos. Siguió a Thomas Thomson (1773-1852) al utilizar A, S, etc. para representar alúmina, sílice, etc. en las fórmulas de los minerales. Sugirió que era inconveniente utilizar las iniciales latinas de los elementos en lugar del círculo de Dalton. , si la primera letra es la misma, agregue la siguiente letra y use las letras para representar la fórmula química. Inicialmente, sugirió agregar un pequeño punto o un trazo al símbolo del elemento que se combina con oxígeno o azufre como símbolo del oxígeno o azufre, como SO3 escrito como O'3 y FeS escrito como Fe. Estos son en realidad remanentes. de los símbolos gráficos, por lo que no se hicieron populares por mucho tiempo. Más tarde, sugirió dibujar una línea horizontal en el símbolo del elemento para representar las diatomeas, como H2 escrito como O, H2O escrito como O, etc. Estos símbolos cruzados fueron populares por un poco más de tiempo y, aunque fueron revisados ​​muchas veces, fueron finalmente abandonado.

El conjunto de símbolos de Berzelius tiene las ventajas de la simplicidad, el sistema y una fuerte lógica.

Dado que el alfabeto latino universal se utiliza como símbolo, cada símbolo tiene un máximo de dos letras, lo cual es muy fácil de recordar, las letras se usan de manera uniforme para que todo el sistema de símbolos sea consistente; el símbolo proviene de su nombre y tiene un cierto; lógica; al mismo tiempo, puede expresar determinación La masa atómica relativa es conveniente, por lo que se tradujo rápidamente a muchos idiomas y se convirtió en la base del lenguaje químico moderno. Con el establecimiento de la teoría atómico-molecular, el nacimiento de la ley periódica de los elementos y la teoría de la estructura química, la gente utilizó símbolos químicos no sólo para expresar fórmulas químicas, sino también para expresar fórmulas de reacción y fórmulas estructurales con el establecimiento de; la teoría de la ionización, se utilizaban para expresar fórmulas iónicas; con el auge de la química nuclear, también se utiliza para representar núcleos atómicos, isótopos y reacciones nucleares. Abra cualquier libro de química del mundo actual, sin importar en qué idioma esté, y verá los mismos símbolos químicos utilizados en el libro. Los símbolos químicos de Berzelius promovieron en gran medida y seguirán promoviendo el desarrollo de la química moderna.

(3) Adopción de símbolos de elementos y ecuaciones químicas

Demovey y otros reformaron la nomenclatura química, lo que abrió la puerta para que la gente usara conceptos químicos para pensar y la química alfabética de Bei Zellius; Los símbolos permiten expresar vívidamente diversas reacciones químicas de la forma científica más sencilla. Pero el propio Berzelius no utilizó inicialmente símbolos alfabéticos para escribir fórmulas de reacciones químicas, y los libros de texto de principios del siglo XIX no utilizaban símbolos químicos en absoluto. Como el libro de texto de Murray y el "Sistema químico" de Thomson (quinta edición, 1817), así como el "Manual de química teórica" ​​de L. Gmelin (primera edición, 1817-1819). Ninguno tiene símbolos, los Principios de química de Henry (1829) dan información química. símbolos en un apéndice, y Principios de química de Turner (4ª ed., 1833) explica el significado de los símbolos y los aplica a ecuaciones químicas, pero se disculpa con el lector por esto en el prefacio. El uso de ecuaciones químicas por parte de Liebig (1844) no estuvo exento de preocupación. Gmelin inició el uso libre de símbolos y ecuaciones químicas en la cuarta edición del Manual (1848-1872). La razón de este fenómeno es que los químicos de esa época todavía tenían grandes diferencias en su comprensión de conceptos como átomos, moléculas y equivalentes. Había diferentes sistemas de masas atómicas relativas, especialmente las diferentes masas atómicas relativas utilizadas en la química orgánica e inorgánica. , por lo que, aunque gradualmente se están utilizando símbolos químicos, no todos son iguales. Por ejemplo, Wutz y Kekulé usan un símbolo horizontal para representar la masa atómica relativa de Gérard, y algunos libros en inglés agregan una línea horizontal debajo del símbolo para hacerlo. más precisos Los símbolos son aún más confusos. A medida que avanzaba la doctrina del monismo, parecía haber una tendencia hacia un acuerdo unánime. La primera conferencia internacional de químicos se celebró en Karlsruhe, Alemania, en 1860, pero aún así no logró llegar a un consenso sobre algunas cuestiones básicas. Después de la reunión, el químico italiano Cannizzaro envió un folleto en el que demostraba sistemáticamente la teoría átomo-molécula y el método para determinar la masa atómica relativa, demostrando así decisivamente que "en realidad, sólo existe una ciencia química y un conjunto de masas atómicas relativas". " Inmediatamente, esta teoría fue generalmente reconocida por la comunidad química, lo que condujo directamente al nacimiento de la ley periódica de los elementos y la teoría de la estructura química. Desde entonces, la escritura de símbolos químicos y el uso de ecuaciones químicas se han unificado gradualmente y han sido ampliamente adoptados por químicos de todo el mundo, convirtiéndose en el lenguaje químico universal del mundo, promoviendo así en gran medida el desarrollo de la química moderna. La evolución, perfección y popularización de los símbolos químicos reflejan plenamente el desarrollo de la comprensión humana del mundo material y el progreso de la química.

Extraído de "Químicos en los libros de texto"