سبک ترین دو عنصر شیمیایی کدامند؟ از کتاب رکوردهای گینس: عناصر. جدول تناوبی عناصر شیمیایی چگونه ظاهر شد؟

منتخبی از رکوردهای شیمیایی از کتاب رکوردهای گینس را ارائه می دهیم.
با توجه به اینکه مواد جدید دائما در حال کشف هستند، این انتخاب دائمی نیست.

سوابق شیمیایی برای مواد معدنی

• رایج ترین عنصر در پوسته زمین- اکسیژن O. محتوای وزن آن 49٪ از جرم پوسته زمین است.
• نادرترین عنصر در پوسته زمین استاتین آت است. محتوای آن در کل پوسته زمین تنها 0.16 گرم است. مقام دوم در نادری توسط Fr فرانسوی اشغال شده است.
• رایج ترین عنصر در جهان هیدروژن H است. تقریباً 90٪ از تمام اتم های جهان هیدروژن هستند. دومین عنصر فراوان در جهان، هلیوم He است.
• قوی ترین عامل اکسید کننده پایدار مجموعه ای از کریپتون دی فلوراید و پنتا فلوراید آنتیموان است. به دلیل اثر اکسید کننده قوی آن (تقریباً تمام عناصر را اکسید می کند درجات بالاتراکسیداسیون، از جمله اکسید کننده اکسیژن هوا) اندازه گیری پتانسیل الکترود برای آن بسیار دشوار است. تنها حلالی که به آرامی با آن واکنش نشان می دهد هیدروژن فلوراید بی آب است.
• بیشترین ماده متراکمدر سیاره زمین - اسمیم. چگالی اسمیوم 22.587 گرم بر سانتی متر مکعب است.
• سبک ترین فلز لیتیوم لی است. چگالی لیتیوم 0.543 گرم بر سانتی متر مکعب است.
• متراکم ترین ترکیب کاربید دی تنگستن W 2 C است. چگالی کاربید دی تنگستن 17.3 گرم بر سانتی متر مکعب است.
• در حال حاضر، کمترین چگالی جامد، آئروژل های گرافن هستند. آنها سیستمی از گرافن و نانولوله ها هستند که با لایه های هوا پر شده اند. سبک ترین این آئروژل ها دارای چگالی 0.00016 گرم بر سانتی متر مکعب است. جامد قبلی با کمترین چگالی هواژل سیلیکون (0.005 گرم بر سانتی متر مکعب) است. آئروژل سیلیکون در مجموعه ریزشهاب‌سنگ‌های موجود در دم دنباله‌دارها استفاده می‌شود.
• سبک ترین گاز و در عین حال سبک ترین غیرفلز هیدروژن است. جرم 1 لیتر هیدروژن فقط 0.08988 گرم است. علاوه بر این، هیدروژن همچنین در فشار معمولی گداخت پذیرترین غیرفلز است (نقطه ذوب 0-259.19- است).
• سبک ترین مایع هیدروژن مایع است. جرم 1 لیتر هیدروژن مایع تنها 70 گرم است.
• سنگین ترین گاز معدنی در دمای اتاق تنگستن هگزا فلوراید WF 6 (نقطه جوش +17 0 درجه سانتیگراد) است. چگالی هگزا فلوراید تنگستن به صورت گاز 12.9 گرم در لیتر است. در میان گازهای با نقطه جوش کمتر از 0 درجه سانتیگراد، رکورد متعلق به تلوریوم هگزا فلوراید TeF 6 با چگالی گاز در دمای 25 درجه سانتیگراد 9.9 گرم در لیتر است.
• گران ترین فلز جهان کالیفرنیا Cf. قیمت 1 گرم ایزوتوپ 252 Cf به 500 هزار دلار آمریکا می رسد.
• هلیوم He ماده ای است که کمترین نقطه جوش را دارد. نقطه جوش آن 0-269 درجه سانتیگراد است. هلیوم تنها ماده ای است که در فشار معمولی نقطه ذوب ندارد. حتی در صفر مطلق نیز مایع باقی می ماند و تنها به صورت جامد تحت فشار (3 مگاپاسکال) بدست می آید.
• نسوزترین فلز و ماده با بالاترین نقطه جوش تنگستن W است. نقطه ذوب تنگستن 0+3420 درجه سانتیگراد و نقطه جوش 0+5680 درجه سانتیگراد است.
• نسوزترین ماده آلیاژی از هافنیوم و کاربیدهای تانتالم (1:1) است (نقطه ذوب +4215 0 C)
• قابل ذوب ترین فلز جیوه است. نقطه ذوب جیوه 0-38.87- است. جیوه نیز سنگین ترین مایع است، چگالی آن در 25 درجه سانتی گراد 13.536 گرم بر سانتی متر مکعب است.
• مقاوم ترین فلز در برابر اسید ایریدیوم است. تا به حال، هیچ اسید یا مخلوطی از آن شناخته نشده است که ایریدیوم در آن حل شود. با این حال، می توان آن را در قلیاها با عوامل اکسید کننده حل کرد.
• قوی ترین اسید پایدار محلول پنتا فلوراید آنتیموان در هیدروژن فلوراید است.
• سخت ترین فلز کروم کروم است.
• نرم ترین فلز در دمای 25 درجه سانتیگراد سزیم است.
• سخت ترین ماده هنوز الماس است، اگرچه در حال حاضر حدود دوازده ماده از نظر سختی به آن نزدیک می شوند (کاربید بور و نیترید، نیترید تیتانیوم و غیره).
• رسانای الکتریکی ترین فلز در دمای اتاق نقره نقره است.
• کمترین سرعت صوت در هلیوم مایع در دمای 2.18 کلوین است و تنها 3.4 متر بر ثانیه است.
• بالاترین سرعت صوت در الماس 18600 متر بر ثانیه است.
• ایزوتوپی با کوتاه ترین نیمه عمر Li-5 است که در 4.4·10-22 ثانیه تجزیه می شود (پرتاب پروتون). به دلیل عمر کوتاه، همه دانشمندان واقعیت وجود آن را تشخیص نمی دهند.
• ایزوتوپی با طولانی ترین نیمه عمر اندازه گیری شده Te-128 با نیمه عمر 2.2 × 1024 سال (واپاشی β مضاعف) است.
• بیشترین تعداد ایزوتوپ های پایدارزنون و سزیم (هر کدام 36) دارند.
• بیشترین نام های کوتاهعناصر شیمیایی دارای بور و ید هستند (هر کدام 3 حرف).
• طولانی ترین نام عناصر شیمیایی (هر کدام یازده حرف) پروتاکتینیم Pa، روترفوردیوم Rf، دارمستادتیوم Ds است.

سوابق شیمیایی برای مواد آلی

• سنگین ترین گاز آلی در دمای اتاق و سنگین ترین گاز در بین همه در دمای اتاق N-(octafluorobut-1-ylidene)-O-trifluoromethylhydroxylamine (bp +16 C) است. چگالی آن به صورت گاز 12.9 گرم در لیتر است. در بین گازهای با نقطه جوش کمتر از 0 درجه سانتیگراد، رکورد متعلق به پرفلوروبوتان با چگالی گاز در 0 درجه سانتیگراد 10.6 گرم در لیتر است.
• تلخ ترین ماده دناتونیوم ساخارینات است. ترکیب بنزوات دناتونیوم با نمک سدیمساخارین ماده ای را 5 برابر تلخ تر از رکورددار قبلی (دناتونیوم بنزوات) تولید کرد.
• غیر سمی ترین ماده آلی متان است. هنگامی که غلظت آن افزایش می یابد، مسمومیت به دلیل کمبود اکسیژن رخ می دهد و نه در نتیجه مسمومیت.
• قوی ترین جاذب آب در سال 1974 از مشتقات نشاسته، آکریل آمید و اسید اکریلیک به دست آمد. این ماده قادر به نگه داشتن آب است که جرم آن 1300 برابر بیشتر از خود است.
• قوی ترین جاذب فرآورده های نفتی آئروژل کربن است. 3.5 کیلوگرم از این ماده می تواند 1 تن روغن را جذب کند.
• بدبوترین ترکیبات اتیل سلنول و بوتیل مرکاپتان هستند - بوی آنها شبیه ترکیبی از بوی کلم پوسیده، سیر، پیاز و فاضلاب است.
• شیرین ترین ماده N-((2،3-methylenedioxyphenylmethylamino)-(4-cyanophenylimino)methyl)aminoacetic acid (lugduname) است. این ماده 205000 بار شیرین تر از محلول ساکارز 2 درصد است. چندین آنالوگ با شیرینی مشابه وجود دارد. از بین مواد صنعتی، شیرین ترین آنها تالین (مجموعه ای از نمک های تاوماتین و آلومینیوم) است که 3500 تا 6000 برابر شیرین تر از ساکارز است. در اخیرا V صنایع غذایینئوتام با شیرینی 7000 برابر بیشتر از ساکارز ظاهر شد.
• کندترین آنزیم نیتروژناز است که جذب نیتروژن اتمسفر را توسط باکتری های ندول کاتالیز می کند. چرخه کامل تبدیل یک مولکول نیتروژن به 2 یون آمونیوم یک و نیم ثانیه طول می کشد.
• ماده آلی با بالاترین میزان نیتروژن یا بیس (دیازوتترازولیل) هیدرازین C2H2N12، حاوی 86.6 درصد نیتروژن، یا تترازیدومتان C(N3)4، حاوی 93.3 درصد نیتروژن (بسته به اینکه مورد دوم آلی در نظر گرفته شود یا خیر) است. اینها مواد منفجره ای هستند که به شدت به ضربه، اصطکاک و گرما حساس هستند. از مواد معدنیالبته رکورد متعلق به نیتروژن گازی و در میان ترکیبات - هیدرونیتریک اسید HN 3 است.
• طولانی ترین نام شیمیایی دارای 1578 کاراکتر در املای انگلیسی است و یک توالی نوکلئوتیدی اصلاح شده است. این ماده را آدنوزن می نامند. N--2'-O-(تتراهیدرومتوکسی پیرانیل)آدنیلیل-(3'→5')-4-دامینو-4-(2،4-دی متیل فنوکسی)-2'-O-(تتراهیدرومتوکسی پیرانیل)سیتیدیلیل-(3'→5') ')-4-دامینو-4-(2،4-دی متیل فنوکسی)-2'-O-(تتراهیدرومتوکسی پیرانیل)سیتیدیلیل-(3'→5')-N--2'-O-(تتراهیدرومتوکسی پیرانیل)سیتیدیلیل-(3 '→5')-N--2'-O-(تتراهیدرومتوکسی پیرانیل)سیتیدیلیل-(3'→5')-N--2'-O-(تتراهیدرومتوکسی پیرانیل)گوانیلیل-(3'→5')-N- -2'-O-(تتراهیدرومتوکسی پیرانیل)گوانیلیل-(3'→5')-N--2'-O-(تتراهیدرومتوکسی پیرانیل)آدنیلیل-(3'→5')-N--2'-O-(تتراهیدرومتوکسی پیرانیل )سیتیدیلیل-(3'→5')-4-دآمینو-4-(2،4-دی متیل فنوکسی)-2'-O-(تتراهیدرومتوکسی پیرانیل)سیتیدیلیل-(3'→5')-4-دامینو-4-( 2،4-دی متیل فنوکسی)-2'-O-(تتراهیدرومتوکسی پیرانیل) سیتیدیلیل-(3'→5')-N--2'-O-(تتراهیدرومتوکسی پیرانیل)گوانیلیل-(3'→5')-4-دامینو- 4-(2،4-دی متیل فنوکسی)-2'-O-(تتراهیدرومتوکسی پیرانیل)سیتیدیلیل-(3'→5')-N--2'-O-(تتراهیدرومتوکسی پیرانیل)سیتیدیلیل-(3'→5')-N --2'-O-(تتراهیدرومتوکسی پیرانیل)سیتیدیلیل-(3'→5')-N--2'-O-(تتراهیدرومتوکسی پیرانیل)آدنیلیل-(3'→5')-N--2'-O-( تتراهیدرومتوکسی پیرانیل) سیتیدیلیل-(3'→5')-N--2'-O-(تتراهیدرومتوکسی پیرانیل)سیتیدیلیل-(3'→5')-N--2'،3'-O-(متوکسی متیلن)-اکتادکیکیس( 2-کلروفنیل) استر. 5′-.
• طولانی ترین نام شیمیاییدارای DNA جدا شده از میتوکندری انسان و متشکل از 16569 جفت نوکلئوتید است. نام کامل این ترکیب شامل حدود 207000 کاراکتر است.
• سیستم از بزرگترین عددمایعات غیر قابل اختلاط که پس از اختلاط مجدداً به اجزاء تقسیم می شوند، حاوی 5 مایع هستند: روغن معدنی، روغن سیلیکون، آب، بنزیل الکل و N-perfluoroethylperfluoropyridine.
• متراکم ترین مایع آلی در دمای اتاق دیودومتان است. چگالی آن 3.3 گرم بر سانتی متر مکعب است.
• نسوزترین فرد مواد آلیبرخی هستند ترکیبات معطر. از مواد متراکم شده، این تترابنژپتاسن (نقطه ذوب +570 درجه سانتیگراد) و از غیر متراکم - p-septiphenyl (نقطه ذوب +545 درجه سانتیگراد) است. وجود دارد ترکیبات آلیکه نقطه ذوب آنها به طور دقیق اندازه گیری نشده است، به عنوان مثال، برای هگزابنزوکورونن نشان داده شده است که نقطه ذوب آن بالاتر از 700 درجه سانتیگراد است. محصول اتصال عرضی حرارتی پلی اکریلونیتریل در دمای حدود 1000 درجه سانتیگراد تجزیه می شود.
• ماده آلی با بالاترین نقطه جوش هگزاتریاکونیل سیکلوهگزان است. در +551 درجه سانتیگراد می جوشد.
• طولانی ترین آلکان غیرکنتریکتان C390H782 است. این به طور ویژه برای مطالعه کریستالیزاسیون پلی اتیلن سنتز شد.
• طولانی ترین پروتئین، پروتئین ماهیچه تیتین است. طول آن به نوع موجود زنده و محل آن بستگی دارد. به عنوان مثال، تیتین موش دارای 35213 باقیمانده اسید آمینه (وزن مولولی 3906488 Da) است، تیتین انسانی دارای طولی تا 33423 باقی مانده اسید آمینه (وزن مولیلی 3713712 Da).
• طولانی ترین ژنوم مربوط به گیاه Paris japonica است. حاوی 150,000,000,000 جفت نوکلئوتید - 50 برابر بیشتر از انسان (3,200,000,000 جفت نوکلئوتید).
• بزرگترین مولکول DNA اولین کروموزوم انسان است. این شامل حدود 10،000،000،000 اتم است.
• ماده منفجره انفرادی با بالاترین سرعت انفجار 4,4'-dinitroazofuroxan است. سرعت انفجار اندازه گیری شده آن 9700 متر بر ثانیه بود. بر اساس داده های تایید نشده، اتیل پرکلرات نرخ انفجار حتی بالاتری دارد.
• ماده منفجره منفرد با بالاترین گرمای انفجار اتیلن گلیکول دی ترات است. گرمای انفجار آن 6606 کیلوژول بر کیلوگرم است.
• قوی ترین اسید آلی پنتاسیانوسیکلوپنتادین است.
• بیشترین پایه قویاحتمالا 2-متیل سیکلوپروپنیلیتیم. قوی ترین پایه غیر یونی فسفازن است که ساختار نسبتاً پیچیده ای دارد.

دسته بندی ها

کیهان رازهای بسیاری را در اعماق خود پنهان می کند. برای مدت طولانی، مردم به دنبال کشف هر چه بیشتر آنها بوده اند، و علیرغم این واقعیت که این همیشه جواب نمی دهد، علم با جهش و مرزها رو به جلو حرکت می کند و به ما امکان می دهد بیشتر و بیشتر در مورد ریشه های خود بیاموزیم. بنابراین، برای مثال، بسیاری علاقه مند خواهند شد که رایج ترین مورد در کیهان چیست. اکثر مردم بلافاصله به آب فکر می کنند و تا حدودی حق با آنهاست، زیرا رایج ترین عنصر هیدروژن است.

فراوان ترین عنصر در کیهان

بسیار نادر است که مردم با هیدروژن به شکل خالص آن مواجه شوند. با این حال، در طبیعت اغلب در ارتباط با عناصر دیگر یافت می شود. به عنوان مثال، هنگامی که با اکسیژن واکنش می دهد، هیدروژن به آب تبدیل می شود. و این به دور از تنها ترکیبی است که شامل این عنصر می شود، نه تنها در سیاره ما، بلکه در فضا نیز یافت می شود.

زمین چگونه پدیدار شد؟

میلیون ها سال پیش، هیدروژن، بدون اغراق، تبدیل شد مصالح ساختمانیبرای کل کیهان به هر حال، پس از انفجار بزرگ، که اولین مرحله خلقت جهان شد، چیزی جز این عنصر وجود نداشت. ابتدایی چون فقط از یک اتم تشکیل شده است. با گذشت زمان، فراوان ترین عنصر در جهان شروع به تشکیل ابرها کرد که بعداً به ستاره تبدیل شدند. و در حال حاضر در داخل آنها واکنش هایی رخ داده است، در نتیجه عناصر جدید و پیچیده تر ظاهر می شوند و باعث پیدایش سیارات می شوند.

هیدروژن

این عنصر حدود 92 درصد از اتم های جهان را تشکیل می دهد. اما نه تنها در ستاره ها، گاز بین ستاره ای، بلکه در عناصر رایج در سیاره ما نیز یافت می شود. بیشتر اوقات به شکل پیوندی وجود دارد و متداول ترین ترکیب البته آب است.

علاوه بر این، هیدروژن بخشی از تعدادی ترکیبات کربنی است که نفت و گاز طبیعی را تشکیل می دهند.

نتیجه گیری

علیرغم این واقعیت که این عنصر رایج ترین عنصر در سراسر جهان است، در کمال تعجب می تواند برای انسان خطرناک باشد زیرا گاهی اوقات هنگام واکنش با هوا آتش می گیرد. برای درک اینکه هیدروژن چقدر نقش مهمی در ایجاد جهان داشته است، کافی است بدانیم که بدون آن هیچ چیز زنده ای روی زمین ظاهر نمی شد.

عنصر شیمیایی یک اصطلاح جمعی است که مجموعه ای از اتم ها را توصیف می کند ماده ساده، یعنی چیزی که نمی توان آن را به اجزای ساده تر (با توجه به ساختار مولکول های آنها) تقسیم کرد. تصور کنید یک تکه آهن خالص به شما داده شود و از شما خواسته شود با استفاده از هر وسیله یا روشی که تاکنون توسط شیمیدانان اختراع شده است، آن را به اجزای فرضی آن جدا کنید. با این حال، شما نمی توانید هیچ کاری انجام دهید، آهن هرگز به چیز ساده تر تقسیم نمی شود. یک ماده ساده - آهن - مربوط به عنصر شیمیایی Fe است.

تعریف نظری

واقعیت تجربی ذکر شده در بالا را می توان با استفاده از تعریف زیر توضیح داد: یک عنصر شیمیایی مجموعه ای انتزاعی از اتم ها (نه مولکول ها!) از ماده ساده مربوطه، یعنی اتم هایی از همان نوع است. اگر راهی برای نگاه کردن به تک تک اتم های موجود در قطعه آهن خالص ذکر شده در بالا وجود داشت، آنگاه همه آنها اتم های آهن بودند. در مقابل این، ترکیب شیمیاییبه عنوان مثال، اکسید آهن، همیشه حاوی حداقل دو است انواع مختلفاتم ها: اتم های آهن و اتم های اکسیژن.

اصطلاحاتی که باید بدانید

جرم اتمی: جرم پروتون ها، نوترون ها و الکترون ها که اتم یک عنصر شیمیایی را تشکیل می دهند.

عدد اتمی: تعداد پروتون های موجود در هسته اتم یک عنصر.

نماد شیمیایی: حرف یا جفت حروف لاتین، نشان دهنده تعیین این عنصر است.

ترکیب شیمیایی: ماده ای که از دو یا بیشتر ساخته شده باشد عناصر شیمیایی، به نسبت معینی به یکدیگر متصل می شوند.

فلز: عنصری که در واکنش های شیمیایی با عناصر دیگر الکترون از دست می دهد.

متالوئید: عنصری که گاهی به صورت فلز و گاهی به صورت غیرفلز واکنش نشان می دهد.

غیر فلزی: عنصری که به دنبال به دست آوردن الکترون در داخل است واکنش های شیمیاییبا عناصر دیگر

جدول تناوبی عناصر شیمیایی: سیستم طبقه بندی عناصر شیمیایی بر اساس عدد اتمی آنها.

عنصر مصنوعی: نوعی که به صورت مصنوعی در آزمایشگاه تولید می شود و عموماً در طبیعت یافت نمی شود.

عناصر طبیعی و مصنوعی

نود و دو عنصر شیمیایی به طور طبیعی در زمین وجود دارند. بقیه به صورت مصنوعی در آزمایشگاه به دست آمد. یک عنصر شیمیایی مصنوعی معمولاً یک محصول است واکنش های هسته ایدر شتاب دهنده های ذرات (دستگاه هایی که برای افزایش سرعت ذرات زیر اتمی مانند الکترون ها و پروتون ها استفاده می شوند) یا راکتورهای هسته ای(دستگاه هایی که برای کنترل انرژی آزاد شده در طی واکنش های هسته ای استفاده می شوند). اولین عنصر مصنوعی با عدد اتمی 43 تکنسیوم بود که در سال 1937 توسط فیزیکدانان ایتالیایی C. Perrier و E. Segre کشف شد. به غیر از تکنسیوم و پرومتیم، تمام عناصر مصنوعی دارای هسته هایی بزرگتر از اورانیوم هستند. آخرین عنصر شیمیایی مصنوعی که نام خود را دریافت کرد لیورموریوم (116) و قبل از آن فلروویوم (114) بود.

دو دوجین عنصر مشترک و مهم

نام	نماد	درصد تمام اتم ها *				خواص عناصر شیمیایی (در شرایط عادی اتاق)
		در کائنات	در پوسته زمین	در آب دریا	در بدن انسان
آلومینیوم	ال	-	6,3	-	-	فلز سبک و نقره ای
کلسیم	حدود	-	2,1	-	0,02	در مواد معدنی طبیعی، پوسته ها، استخوان ها یافت می شود
کربن	با	-	-	-	10,7	اساس همه موجودات زنده
کلر	Cl	-	-	0,3	-	گاز سمی
مس	مس	-	-	-	-	فقط فلز قرمز
طلا	طلا	-	-	-	-	فقط فلز زرد
هلیوم	او	7,1	-	-	-	گاز بسیار سبک
هیدروژن	ن	92,8	2,9	66,2	60,6	سبک ترین از همه عناصر. گاز
ید	من	-	-	-	-	غیر فلزی؛ به عنوان یک ضد عفونی کننده استفاده می شود
آهن	Fe	-	2,1	-	-	فلز مغناطیسی؛ برای تولید آهن و فولاد استفاده می شود
سرب	سرب	-	-	-	-	فلزی نرم و سنگین
منیزیم	Mg	-	2,0	-	-	فلز بسیار سبک
عطارد	جیوه	-	-	-	-	فلز مایع؛ یکی از دو عنصر مایع
نیکل	نی	-	-	-	-	فلز مقاوم در برابر خوردگی؛ در سکه استفاده می شود
نیتروژن	ن	-	-	-	2,4	گاز، جزء اصلی هوا
اکسیژن	در مورد	-	60,1	33,1	25,7	گاز، دومین مورد مهم جزء هوا
فسفر	آر	-	-	-	0,1	غیر فلزی؛ برای گیاهان مهم است
پتاسیم	به	-	1.1	-	-	فلز؛ مهم برای گیاهان؛ معمولا "پتاس" نامیده می شود

* اگر مقدار مشخص نشده باشد، عنصر کمتر از 0.1 درصد است.

انفجار بزرگ به عنوان علت اصلی تشکیل ماده

اولین عنصر شیمیایی کدام عنصر در کیهان بود؟ دانشمندان معتقدند پاسخ این سوال در ستارگان و فرآیندهای تشکیل ستاره ها نهفته است. اعتقاد بر این است که جهان در مقطعی از زمان بین 12 تا 15 میلیارد سال پیش به وجود آمده است. تا این لحظه به هیچ چیز جز انرژی فکر نمی شود. اما اتفاقی افتاد که این انرژی را به یک انفجار بزرگ (به اصطلاح بیگ بنگ) تبدیل کرد. در ثانیه های بعدی پس از انفجار بزرگماده شروع به شکل گیری کرد

اولین ساده ترین اشکال ماده که ظاهر شد پروتون ها و الکترون ها بودند. برخی از آنها با هم ترکیب می شوند و اتم های هیدروژن را تشکیل می دهند. دومی از یک پروتون و یک الکترون تشکیل شده است. این ساده ترین اتمی است که می تواند وجود داشته باشد.

به آهستگی، طی دوره‌های زمانی طولانی، اتم‌های هیدروژن شروع به خوشه‌بندی در مناطق خاصی از فضا کردند و ابرهای متراکمی را تشکیل دادند. هیدروژن موجود در این ابرها توسط نیروهای گرانشی به شکل‌های فشرده کشیده شد. در نهایت این ابرهای هیدروژن به اندازه کافی متراکم شدند تا ستاره ها را تشکیل دهند.

ستاره ها به عنوان راکتورهای شیمیایی عناصر جدید

ستاره به سادگی توده ای از ماده است که از واکنش های هسته ای انرژی تولید می کند. رایج ترین این واکنش ها شامل ترکیب چهار اتم هیدروژن است که یک اتم هلیوم را تشکیل می دهند. هنگامی که ستارگان شروع به شکل گیری کردند، هلیم به دومین عنصری تبدیل شد که در کیهان ظاهر شد.

با افزایش سن ستارگان، آنها از واکنش های هسته ای هیدروژن-هلیوم به انواع دیگر تغییر می کنند. در آنها، اتم های هلیوم اتم های کربن را تشکیل می دهند. بعداً اتم های کربن اکسیژن، نئون، سدیم و منیزیم را تشکیل می دهند. بعدها، نئون و اکسیژن با یکدیگر ترکیب می شوند و منیزیم را تشکیل می دهند. با ادامه این واکنش ها، عناصر شیمیایی بیشتر و بیشتری تشکیل می شوند.

اولین سیستم های عناصر شیمیایی

بیش از 200 سال پیش، شیمیدانان شروع به جستجوی راه هایی برای طبقه بندی آنها کردند. در اواسط قرن نوزدهم، حدود 50 عنصر شیمیایی شناخته شده بود. یکی از سوالاتی که شیمیدانان به دنبال حل آن بودند. به موارد زیر خلاصه می شود: آیا یک عنصر شیمیایی یک ماده کاملاً متفاوت از هر عنصر دیگری است؟ یا برخی عناصر به نحوی با دیگران مرتبط هستند؟ آیا قانون کلی وجود دارد که آنها را متحد کند؟

شیمیدانان پیشنهاد کردند سیستم های مختلفعناصر شیمیایی به عنوان مثال، شیمیدان انگلیسی ویلیام پروت در سال 1815 پیشنهاد کرد که جرم اتمی همه عناصر چند برابر جرم اتم هیدروژن است، اگر آن را در نظر بگیریم. برابر با یک، یعنی آنها باید اعداد صحیح باشند. در آن زمان، جرم اتمی بسیاری از عناصر قبلاً توسط جی دالتون در رابطه با جرم هیدروژن محاسبه شده بود. با این حال، اگر این مورد تقریباً برای کربن، نیتروژن و اکسیژن باشد، کلر با جرم 35.5 در این طرح نمی گنجد.

شیمیدان آلمانی یوهان ولفگانگ دوبراینر (1780-1849) در سال 1829 نشان داد که سه عنصر از گروه به اصطلاح هالوژن (کلر، برم و ید) را می توان بر اساس جرم اتمی نسبی آنها طبقه بندی کرد. وزن اتمی برم (79.9) تقریباً دقیقاً میانگین وزن اتمی کلر (35.5) و ید (127) است، یعنی 35.5 + 127 ÷ 2 = 81.25 (نزدیک به 79.9). این اولین رویکرد برای ساخت یکی از گروه های عناصر شیمیایی بود. دوبراینر دو سه گانه دیگر از این عناصر را کشف کرد، اما نتوانست قانون تناوبی کلی را تدوین کند.

جدول تناوبی عناصر شیمیایی چگونه ظاهر شد؟

اکثر طرح های طبقه بندی اولیه چندان موفق نبودند. سپس، در حدود سال 1869، تقریباً همان کشف توسط دو شیمیدان تقریباً همزمان انجام شد. شیمیدان روسی دیمیتری مندلیف (1834-1907) و شیمیدان آلمانی جولیوس لوتار مایر (1830-1895) عناصر سازماندهی را پیشنهاد کردند که دارای فیزیکی و مشابه هستند. خواص شیمیایی، به یک سیستم مرتب از گروه ها، سری ها و دوره ها. در همان زمان، مندلیف و مایر خاطرنشان کردند که خواص عناصر شیمیایی بسته به وزن اتمی آنها به طور متناوب تکرار می شود.

امروزه مندلیف به طور کلی کاشف در نظر گرفته می شود قانون دوره ای، زیرا او یک قدمی را برداشت که مایر انجام نداد. وقتی همه عناصر در جدول تناوبی چیده شدند، شکاف هایی ظاهر شد. مندلیف پیش بینی کرد که این مکان ها مکان هایی برای عناصری هستند که هنوز کشف نشده اند.

با این حال، او حتی فراتر رفت. مندلیف خواص این عناصر هنوز کشف نشده را پیش بینی کرد. او می دانست که آنها در کجای جدول تناوبی قرار دارند، بنابراین می توانست ویژگی های آنها را پیش بینی کند. قابل توجه است که هر عنصر شیمیایی که مندلیف پیش‌بینی کرده بود، گالیم، اسکاندیم و ژرمانیوم، کمتر از ده سال پس از انتشار قانون تناوبی‌اش کشف شد.

شکل کوتاه جدول تناوبی

تلاش هایی برای محاسبه چند گزینه صورت گرفته است تصویر گرافیکیجدول تناوبی توسط دانشمندان مختلف پیشنهاد شده است. معلوم شد که بیش از 500 وجود دارد. علاوه بر این، 80٪ تعداد کلگزینه ها جداول هستند، و بقیه هستند اشکال هندسی، منحنی های ریاضی و غیره در نتیجه کاربرد عملیچهار نوع میز پیدا کرد: کوتاه، نیمه بلند، بلند و نردبانی (همی). دومی توسط فیزیکدان بزرگ N. Bohr پیشنهاد شد.

تصویر زیر فرم کوتاه را نشان می دهد.

در آن، عناصر شیمیایی به ترتیب صعودی اعداد اتمی خود از چپ به راست و از بالا به پایین مرتب شده اند. بنابراین، اولین عنصر شیمیایی جدول تناوبی، هیدروژن، دارای عدد اتمی 1 است، زیرا هسته های اتم های هیدروژن حاوی یک و تنها یک پروتون هستند. به همین ترتیب، اکسیژن دارای عدد اتمی 8 است زیرا هسته‌های همه اتم‌های اکسیژن دارای 8 پروتون هستند (شکل زیر را ببینید).

قطعات ساختاری اصلی سیستم تناوبی دوره ها و گروه هایی از عناصر هستند. در شش دوره، تمام سلول ها پر می شوند، دوره هفتم هنوز کامل نشده است (عناصر 113، 115، 117 و 118، اگرچه در آزمایشگاه سنتز شده اند، اما هنوز به طور رسمی ثبت نشده اند و نامی ندارند).

گروه ها به زیرگروه های اصلی (A) و فرعی (B) تقسیم می شوند. عناصر سه دوره اول، که هر یک شامل یک ردیف است، منحصراً در زیرگروه های A گنجانده شده است. چهار دوره باقی مانده شامل دو ردیف است.

عناصر شیمیایی در یک گروه تمایل به خواص شیمیایی مشابهی دارند. بنابراین، گروه اول شامل فلزات قلیایی، دوم - فلزات قلیایی خاکی است. عناصر واقع در همان دوره دارای ویژگی هایی هستند که به آرامی از آن ها تغییر می کند فلز قلیاییبه گاز نجیب شکل زیر نشان می دهد که چگونه یکی از ویژگی ها - شعاع اتمی - تغییر می کند عناصر منفرددر جدول

فرم دوره طولانی جدول تناوبی

در شکل زیر نشان داده شده است و در دو جهت ردیف و ستون تقسیم شده است. هفت ردیف نقطه، مانند شکل کوتاه، و 18 ستون به نام گروه یا خانواده وجود دارد. در اصل، افزایش تعداد گروه ها از 8 گروه در فرم کوتاه به 18 گروه در فرم بلند، با قرار دادن تمام عناصر در دوره ها، از 4 شروع می شود، نه در دو، بلکه در یک خط.

دو سیستم های مختلفهمانطور که در بالای جدول نشان داده شده است از شماره گذاری برای گروه ها استفاده می شود. سیستم اعداد رومی (IA، IIA، IIB، IVB، و غیره) به طور سنتی در ایالات متحده محبوب بوده است. سیستم دیگری (1، 2، 3، 4، و غیره) به طور سنتی در اروپا استفاده می شود و چندین سال پیش برای استفاده در ایالات متحده توصیه می شد.

ظاهر جداول تناوبی در شکل های بالا کمی گمراه کننده است، مانند هر جدولی که منتشر شده است. دلیل این امر این است که دو گروه از عناصر نشان داده شده در پایین جداول باید در واقع در داخل آنها قرار گیرند. به عنوان مثال، لانتانیدها متعلق به دوره 6 بین باریم (56) و هافنیوم (72) هستند. علاوه بر این، اکتینیدها متعلق به دوره 7 بین رادیوم (88) و روترفوردیم (104) هستند. اگر آنها را در یک میز قرار می دادند، آنقدر پهن می شد که روی یک تکه کاغذ یا نمودار دیواری قرار نمی گرفت. بنابراین، مرسوم است که این عناصر را در پایین جدول قرار دهید.

رایج ترین

لیتوسفر.اکسیژن (O)، 46.60 درصد وزنی. در سال 1771 توسط کارل شیله (سوئد) کشف شد.
جو.نیتروژن (N)، 78.09٪ حجمی، 75.52٪ از نظر جرم.
در سال 1772 توسط رادرفورد (بریتانیا کبیر) کشف شد.کیهان

هیدروژن (H)، 90٪ از کل ماده.

در سال 1776 توسط هنری کاوندیش (بریتانیا کبیر) کشف شد.
نادرترین (از 94)
لیتوسفر.
استاتین (At): 0.16 گرم در پوسته زمین. در سال 1940 توسط کورسون (ایالات متحده آمریکا) و کارمندانش افتتاح شد. ایزوتوپ طبیعی آستین 215 (215At) (که در سال 1943 توسط B. Karlik و T. Bernert، اتریش کشف شد) در مقادیر تنها 4.5 نانوگرم وجود دارد. جو.رادون (Rn): 2.4 کیلوگرم کل (6·10-20 حجم یک قسمت در میلیون). در سال 1900 توسط Dorn (آلمان) افتتاح شد.

اعتقاد بر این است که غلظت این گاز رادیواکتیو در مناطقی از رسوبات سنگ گرانیت باعث ایجاد تعدادی سرطان شده است.

وزن کل
رادون، واقع در پوسته زمین، که از آن ذخایر گاز اتمسفر دوباره پر می شود، 160 تن است.
سبک ترین
گاز: هیدروژن (H) دارای چگالی 0.00008989 گرم بر سانتی متر مکعب در دمای 0 درجه سانتی گراد و فشار 1 اتمسفر است. در سال 1776 توسط کاوندیش (بریتانیا کبیر) کشف شد.فلز.

لیتیوم (Li)، با چگالی 0.5334 گرم بر سانتی متر مکعب، سبک ترین از همه است.

جامدات

. در سال 1817 توسط Arfvedson (سوئد) کشف شد.

حداکثر چگالی

اوسمیوم (Os)، با چگالی 22.59 گرم بر سانتی متر مکعب، سنگین ترین ماده جامد است. در سال 1804 توسط تنانت (بریتانیا کبیر) کشف شد.

عنصر 108 یا unniloctium (Uno).

این نام موقت توسط اتحادیه بین المللی شیمی محض و کاربردی (IUPAC) داده شده است. در آوریل 1984 توسط G. Münzenberg و همکارانش (آلمان غربی)، که تنها 3 اتم از این عنصر را در آزمایشگاه انجمن تحقیقات یون های سنگین در دارمشتات مشاهده کردند، به دست آمد. در ژوئن همان سال، پیامی ظاهر شد که این عنصر توسط Yu.Ts نیز به دست آمده است. اوگانسیان و همکارانش در موسسه مشترک تحقیقات هسته ای، دوبنا، اتحاد جماهیر شوروی.یک اتم منفرد unnilenium (Une) با بمباران بیسموت با یون های آهن در آزمایشگاه انجمن تحقیقات یون سنگین، دارمشتات، آلمان غربی، در 29 اوت 1982 به دست آمد. دارای بالاترین عدد اتمی (عنصر 109) و بالاترین عدد اتمی است. جرم (266). طبق داده های اولیه، دانشمندان شوروی تشکیل ایزوتوپ عنصر 110 c را مشاهده کردند.

جرم اتمی

272 (نام اولیه - ununnilium (Uun)).

تمیزترین

هلیوم-4 (4He)، در آوریل 1978 توسط P.V. مک‌لینتاک از دانشگاه لنکستر، ایالات متحده، کمتر از 2 قسمت ناخالصی در هر 1015 قسمت حجم دارد.

سخت ترین

کربن (C). الماس در شکل آلوتروپیک خود دارای سختی Knoop 8400 است. از دوران ماقبل تاریخ شناخته شده است.

گران ترین

کالیفرنیا (Cf) در سال 1970 با قیمت 10 دلار در هر میکروگرم فروخته شد. در سال 1950 توسط Seaborg (ایالات متحده آمریکا) و کارکنان افتتاح شد.

منعطف ترین

طلا (Au). از 1 گرم می توانید سیمی به طول 2.4 کیلومتر بکشید. شناخته شده از 3000 قبل از میلاد.

بالاترین مقاومت کششی

بور (B) - 5.7 گیگا پاسکال. در سال 1808 توسط Gay-Lussac و Thénard (فرانسه) و H. Davy (بریتانیا کبیر) کشف شد.
نقطه ذوب/جوش
پایین ترین.
در میان غیر فلزات، هلیوم-4 (4He) دارای کمترین نقطه ذوب -272.375 درجه سانتیگراد در فشار 24.985 atm و کمترین نقطه جوش -268.928 درجه سانتیگراد است. هلیم در سال 1868 توسط Lockyer (بریتانیا کبیر) و Jansen (فرانسه) کشف شد. هیدروژن تک اتمی (H) باید یک گاز ابرسیال تراکم ناپذیر باشد. در میان فلزات، پارامترهای مربوط به جیوه (Hg) 38.836- درجه سانتی گراد (نقطه ذوب) و 356.661 درجه سانتی گراد (نقطه جوش) است. بالاترین.در بین غیر فلزات، بیشترین نقطه اوج. با انتقال از حالت جامد به حالت بخار در دمای 3720 درجه سانتی گراد، گرافیت را می توان به صورت مایع در فشار 100 اتمسفر و دمای 4730 درجه سانتی گراد به دست آورد. در میان فلزات، پارامترهای مربوط به تنگستن (W) 3420 درجه سانتی گراد (نقطه ذوب) و 5860 درجه سانتی گراد (نقطه جوش) است. در سال 1783 توسط H.H. و F. d'Eluyarami (اسپانیا).

ایزوتوپ ها

بیشترین مقدارایزوتوپ ها(هر کدام 36) برای زنون (Xe)، کشف شده در 1898 توسط Ramsay و Travers (بریتانیا کبیر)، و برای سزیم (Cs) که در سال 1860 توسط Bunsen و Kirchhoff (آلمان) کشف شد. هیدروژن (H) دارای کمترین مقدار (3: پروتیوم، دوتریوم و تریتیوم) است که در سال 1776 توسط کاوندیش (بریتانیا کبیر) کشف شد.

پایدارترین

تلوریوم-128 (128Te)، با توجه به واپاشی مضاعف بتا، نیمه عمر 1.5 1024 سال دارد. تلوریم (Te) در سال 1782 توسط مولر فون رایششتاین (اتریش) کشف شد. ایزوتوپ 128Te اولین بار در سال 1924 توسط F. Aston (بریتانیا کبیر) در حالت طبیعی خود کشف شد. داده های فوق پایداری آن دوباره در سال 1968 توسط مطالعات E. Alexander Jr.، B. Srinivasan و O. Manuel (ایالات متحده آمریکا) تأیید شد. رکورد فروپاشی آلفا متعلق به ساماریوم-148 (148Sm) - 8·1015 سال است. رکورد واپاشی بتا متعلق به ایزوتوپ کادمیوم 113 (113Cd) - 9 · 1015 سال است. هر دو ایزوتوپ در حالت طبیعی خود توسط F. Aston به ترتیب در سال های 1933 و 1924 کشف شدند. رادیواکتیویته 148Sm توسط T. Wilkins و A. Dempster (ایالات متحده آمریکا) در سال 1938 کشف شد و رادیواکتیویته 113Cd در سال 1961 توسط D. Watt و R. Glover (بریتانیا کبیر) کشف شد.

بی ثبات ترین

طول عمر لیتیوم-5 (5Li) به 4.4 10-22 ثانیه محدود شده است. ایزوتوپ اولین بار توسط E. Titterton (استرالیا) و T. Brinkley (بریتانیا) در سال 1950 کشف شد.

سمی ترین

در میان مواد غیر رادیواکتیو، سخت ترین محدودیت ها برای بریلیوم (Be) تعیین شده است - حداکثر غلظت مجاز (MAC) این عنصر در هوا تنها 2 میکروگرم بر متر مکعب است. در میان ایزوتوپ های رادیواکتیوکه در طبیعت وجود دارد یا توسط تاسیسات هسته ای تولید می شود، سخت ترین محدودیت ها برای محتوای موجود در هوا برای توریم-228 (228Th) تعیین شده است که اولین بار توسط اتو هان (آلمان) در سال 1905 (2.4 10-10 گرم بر متر مکعب) کشف شد. ) و از نظر محتوای آب - برای رادیوم 228 (228Ra) که توسط O. Gan در سال 1907 (1.1·10-13 g/l) کشف شد. از نقطه نظر محیطی، نیمه عمر قابل توجهی دارند (یعنی بیش از 6 ماه).