Kaj so kemični elementi? Sistem in značilnosti kemijskih elementov

Veliko različnih stvari in predmetov nas obdajajo živa in neživka telesa narave. In vsi imajo svojo sestavo, strukturo, lastnosti. V živih bitjih so kompleksne biokemične reakcije, ki spremljajo življenjske procese. Neživi telesi opravljajo različne funkcije v naravi in ​​življenju biomase in imajo kompleksno molekularno in atomsko sestavo.

Toda vsi skupaj imajo predmeti planeta skupno značilnost: sestavljajo se niz majhnih strukturnih delcev, imenovanih atomov kemičnih elementov. Tako majhna, da jih ni mogoče obravnavati s prostim očesom. Kaj so kemični elementi? Katere lastnosti imajo in kako so se zavedali svojega obstoja? Poskusimo razumeti.

Koncept kemijskih elementov

V konvencionalnem smislu so kemični elementi samo grafična predstavitev atomov. Delci, iz katerih je sestavljeno vse, kar obstaja v vesolju. To je odgovor na vprašanje "kaj so kemični elementi"? To so zapletene majhne strukture, agregati vseh izotopov atomov, ki jih združuje skupno ime, ki imajo lastno grafično oznako (simbol).

Do sedaj poznamo 118 elementov, ki so v naravnih razmerah in sintetično odprti, z izvajanjem jedrskih reakcij in radioaktivni razpadi jedro drugih atomov. Vsak od njih ima vrsto značilnosti, svojo lokacijo v skupnem sistemu, zgodovino odkritja in ime, pa tudi opravlja določeno vlogo v naravi in ​​življenju živih bitij. Študija teh značilnosti je znanost o kemiji. Kemični elementi so osnova za konstruiranje molekul, enostavnih in kompleksnih spojin in s tem kemičnih interakcij.

Zgodovina odkritja

Samo razumevanje kemičnih elementov je prišlo šele v 17. stoletju, zahvaljujoč Boylovemu delu. Bil je prvi, ki je govoril o tem pojmu in mu dal naslednjo definicijo. To so nedeljive malo preproste snovi, od katerih je vse sestavljeno, vključno z vsemi kompleksnimi.

Preden se je to delo prevladujejo pogledi alkimisti, sprejmemo teorijo štirih elementov - Empidokla in Aristotela, kot tudi odprto "gorljivo začetek" (žvepla), in "začetek kovine" (živo srebro).

Skoraj celotno XVIII stoletje se je razširila popolnoma napačna teorija flogistona. Toda že ob koncu tega obdobja Antoine Laurent Lavoisier trdi, da je nevzdržna. Ponavlja Boylovo formulacijo, hkrati pa ga dopolnjuje s prvim poskusom sistematizacije vseh znanih takratnih elementov, ki jih razdelimo v štiri skupine: kovine, radikali, zemlja, nekovine.

Naslednji veliki korak pri razumevanju, kateri kemični elementi so, Dalton. Zasluži si zasluge za odkritje atomske mase. Na podlagi tega distribuira nekatere od znanih kemijskih elementov, da bi povečali njihovo atomsko maso.

Stabilno intenziven razvoj znanosti in tehnologije omogoča številne odkritja novih elementov v sestavi naravnih teles. Zato je do leta 1869 - čas velikega ustvarjanja DI Mendelejev - znanost se je zavedala obstoja 63 elementov. Delo ruskega znanstvenika je postalo prva popolna in vedno utrjena klasifikacija teh delcev.

Struktura kemijskih elementov takrat ni bila določena. Verjel je, da je atom nedeljiv, da je to najmanjša enota. Z odkritjem pojava radioaktivnosti je bilo dokazano, da je razdeljen na strukturne dele. Praktično vsi v tem primeru obstajajo v obliki več naravnih izotopov (podobni delci, vendar z različnim številom nevtronskih struktur, iz katerih se spreminja atomska masa). Tako je bilo sredi prejšnjega stoletja mogoče doseči reda pri opredelitvi pojma kemijskega elementa.

Sistem Mendelejevih kemičnih elementov

Osnova znanstvenika dal razliko v atomski masi in uspelo briljantno način, da uredi vse znane kemijske elemente v vrstnem redu povečuje. Vendar pa je bila globina in sijaj svojega znanstvenega razmišljanja in predvidevanja, da Mendeleyev levo presledkov na vašem sistemu, odprte celice za neznane elemente, ki po mnenju znanstvenikov, bodo odprli tudi v prihodnje.

In vse se je izkazalo, kot je rekel. Kemični elementi Mendelejeva so sčasoma napolnili vse prazne celice. Vsaka struktura, ki jo predvidevajo znanstveniki, je bila odkrita. In zdaj lahko varno rečemo, da sistem kemičnih elementov predstavlja 118 enot. Res je, da zadnja tri odkritja še niso bila uradno potrjena.

Sama je sistem kemičnih elementov grafično prikazana s tabelo, v kateri so elementi razporejeni glede na hierarhijo njihovih lastnosti, jedrske nabore in strukturne značilnosti elektronskih lupin njihovih atomov. Torej, obstajajo obdobja (7 kosov) - horizontalne vrste, skupine (8 kosov) - navpične, podskupine (glavne in stranske znotraj vsake skupine). Najpogosteje sta dve vrstici družin proizvedeni ločeno v spodnje plasti mize: lantanidi in aktinidi.

Periodični sistem Mendelejeva vsebuje vse potrebne podatke o kemijskih elementih (serijska številka, masna številka, ime, včasih tudi zadnje plasti elektronske strukture).

Imena elementov

Pravica do podajanja imena je oseba, ki je odkrila ta kemični element. Mnogi so poimenovani po planetih (uran, plutonij, neptunij). Drugi so dobili ime v čast velikih znanstvenikov (Mendeleev, Rifford, Copernicus in drugi).

Pogosto so elementi poimenovani po mestih in državah (rutenij, germanij, dubny, francija, europium in drugi). Obljuba celo služi mitskim junakom (promethium). Fenomen je tudi pogost, če je podano ime na lastnostih, ki jih predstavljajo preproste in kompleksne snovi določenega elementa (vodik, kisik, ogljik).

Imena so napisana v latinščini, vendar je v naši državi tudi ruski prevod z določenimi izgovorjenimi besedami. Simbol vsakega elementa je prva črka latinske besede ali prva in katera koli od naslednjih. Primer: kalcij (Ca) - kalcij, bor (B) - bor.

Karakterizacija atomov kemičnih elementov

Vsak predstavnik periodičnega sistema ima svoje značilnosti tako v strukturi kot v manifestiranih lastnostih. Značilnost kemičnega elementa je analiza sestave njegovega jedra in elektronskih plasti ter opredelitev preproste snovi, ki jo tvori, in kompleksnih spojin.

Sestava jedra kemični elementi vključujejo več delcev - nukleone:

• protoni, ki določajo njegov pozitiven naboj (str⁺¹), kot tudi del atomske mase;
• nevtroni, ki vplivajo na masno število elementa in nimajo polnjenja (n⁰).

Druga vrsta delcev je elektronov. Premikajo se okoli jedra in imajo negativen naboj (npr^-1). Njihova usmeritev ni kaotična, temveč je strogo naložena. Nahajajo se na orbitalih (s, p, d in f), ki tvorijo podrazrede in ravni (elektronsko plasti).

Atomska masa elementa je sestavljena iz protonov in nevtronov, katerih agregat se imenuje "masna številka". Število protonov je zelo preprosto - je enako redni številki elementa v sistemu. In ker je atom kot celota električno nevtralen, to je brez kakršnega koli nabora, je število negativnih elektronov vedno enako številu pozitivnih delcev protonov.

Tako je značilnost kemičnega elementa lahko podana s svojim položajem v periodičnem sistemu. Konec koncev, celica opisuje skoraj vse: serijsko številko in torej elektrone in protone, atomsko maso (povprečna vrednost vseh obstoječih izotopov tega elementa). Očitno je, v kakšnem obdobju se nahaja struktura (zato se na toliko plasti nahajajo elektroni). Prav tako je mogoče predvideti število negativnih delcev na zadnji energijski ravni za elemente glavnih podskupin - enako je številu skupine, v kateri je element.

Število nevtronov se lahko izračuna tako, da se od števila mase, tj. Serijske številke, odšteje proton. Tako je mogoče dobiti in sestaviti celotno elektronsko grafično formulo za vsak kemični element, ki bo natančno odražal njeno strukturo in pokazal stopnja oksidacije in manifestirane lastnosti.

Distribucija elementov v naravi

Študija tega vprašanja se ukvarja s celostno znanostjo - kozmochemijo. Podatki kažejo, da porazdelitev elementov na našem planetu ponavlja enake vzorce v vesolju. Glavni vir jeder lahkih, težkih in srednjih atomov so jedrske reakcije, ki se pojavljajo v notranjosti zvezd - nukleosinteza. Zahvaljujoč tem procesom je vesolje in vesolje našemu planetu zagotovilo vse razpoložljive kemične elemente.

Skupaj je znanih 118 predstavnikov v naravnih naravnih virih ugotovilo 89 ljudi. To so osnovni, najpogostejši atomi. Kemični elementi so se umetno sintetizirali z bombardiranjem jeder z nevtroni (nukleosinteza v laboratoriju).

Najpreprostejše snovi takšnih elementov, kot so dušik, kisik in vodik, štejejo za najštevilčnejše. Ogljik je del vseh organskih snovi, zato ima tudi vodilni položaj.

Klasifikacija elektronske strukture atomov

Ena najpogostejših klasifikacij vseh kemičnih elementov sistema je njihova distribucija na podlagi elektronske strukture. S številom ravni energije, vključenih v atomsko lupino in ki vsebuje zadnje valenčne elektrone, je mogoče razlikovati štiri skupine elementov.

S-elementi

To so tisti, v katerih je s-orbital napolnjen s slednjim. Ta družina vključuje elemente prve skupine glavne podskupine (ali alkalne kovine). Le en elektron na zunanji ravni določa podobne lastnosti teh predstavnikov kot močne reducente.

P-elementi

Samo 30 kosov. Valencijski elektroni se nahajajo na p-podlogi. To so elementi, ki tvorijo glavne podskupine od tretje do osme skupine, ki se nanašajo na obdobja 3,4,5,6. Med njimi najdemo tako na kovinih kot na tipičnih nekovinskih elementih.

d-elementov in f-elementov

To so prehodne kovine od 4 do 7 za daljše obdobje. Samo 32 postavk. Enostavne snovi lahko vsebujejo kislinske in osnovne lastnosti (oksidativno in redukcijo). Tudi amfoterično, to je dvoumno.

Družina f vključuje lantanoide in aktinide, v katerih so zadnji elektroni na f-orbitalih.

Snovi, ki jih sestavljajo elementi: preprosta

Vse vrste kemijskih elementov lahko obstajajo tudi v obliki enostavnih ali kompleksnih spojin. Torej je skupno obravnavati tiste, ki so oblikovane iz iste strukture v različnih številkah. Na primer, O₂ - kisika ali kisika, in O₃ - ozon. Ta pojav se imenuje alotropija.

Preprosti kemični elementi, ki tvorijo enake spojine, so značilni za vsakega predstavnika periodičnega sistema. Vendar pa niso vsi enaki glede na lastnosti. Torej, obstajajo preproste snovi, kovine in nekovine. Prvi sestavljajo glavne podskupine s skupino 1-3 in vse podskupine v tabeli. Nekmetali tvorijo glavne podskupine 4-7 skupin. Osmi osnovni elementi vključujejo posebne elemente - plemenite ali inertne pline.

Med vsemi preprostimi elementi, ki so odprti do danes, so v običajnih pogojih znani 11 plinov, 2 tekoče snovi (brom in živo srebro), ostali so trdni.

Kompleksne povezave

Za tiste, ki so običajne, je treba navesti vse, kar je sestavljeno iz dveh ali več kemičnih elementov. Primeri mase, ker so kemične spojine znane več kot 2 milijona! To so soli, oksidi, baze in kisline, zapletene kompleksne spojine, vse organske snovi.