Sporočilo o kemičnem elementu. Kemični elementi. Periodni sistem kemijskih elementov D.I. Mendelejev. Kemijski element: zgodovina odkritja

V knjigi "Skeptični kemik" (1661). Boyle je poudaril, da niti štirje elementi Aristotela niti tri načela alkimistov ne morejo biti prepoznani kot elementi. Elementi so po Boylu praktično nerazgradljiva telesa (snovi), sestavljena iz podobnih homogenih (iz primarne snovi sestavljenih) korpuskul, iz katerih so sestavljena vsa kompleksna telesa in na katere jih je mogoče razgraditi. Korpuskule se lahko razlikujejo po obliki, velikosti in masi. Korpuskule, iz katerih nastanejo telesa, med preobrazbami slednjih ostanejo nespremenjene.

Vendar je bil Mendelejev prisiljen narediti več preureditev v zaporedju elementov, porazdeljenih glede na naraščajočo atomsko težo, da bi ohranil periodičnost kemijskih lastnosti, in tudi uvesti prazne celice, ki ustrezajo neodkritim elementom. Kasneje (v prvih desetletjih 20. stoletja) je postalo jasno, da je periodičnost kemijskih lastnosti odvisna od atomskega števila (naboja atomskega jedra) in ne od atomske mase elementa. Slednja je določena s količino stabilni izotopi elementov in njihove naravne številčnosti. Vendar imajo stabilni izotopi elementa atomske mase, ki se združujejo okoli določene vrednosti, saj so izotopi s presežkom ali pomanjkanjem nevtronov v jedru nestabilni in ko se število protonov (to je atomsko število) povečuje, se število poveča se tudi nevtronov, ki skupaj tvorijo stabilno jedro. Zato lahko periodični zakon formuliramo tudi kot odvisnost kemijskih lastnosti od atomske mase, čeprav je ta odvisnost v več primerih kršena.

Sodobno razumevanje kemijskega elementa kot zbirke atomov, za katero je značilen enak pozitivni jedrski naboj, enak številu elementa v periodnem sistemu, je izšlo iz temeljnega dela Henryja Moseleyja (1915) in Jamesa Chadwicka (1920).

Znani kemični elementi[ | ]

Sinteza novih elementov (ki jih v naravi ne najdemo) z atomskim številom, višjim od atomskega števila urana ( transuranski elementi), je bil prvotno izveden z večkratnim zajemanjem nevtronov z uranovimi jedri v pogojih intenzivnega nevtronskega toka v jedrski reaktorji in še bolj intenzivno - v pogojih jedrske (termonuklearne) eksplozije. Naslednja veriga beta razpadov jeder, bogatih z nevtroni, vodi do povečanja atomskega števila in pojava hčerinskih jeder z atomskim številom Z> 92. Tako je bil odkrit neptunij ( Z= 93), plutonij (94), americij (95), berkelij (97), einsteinij (99) in fermij (100). Na ta način je mogoče sintetizirati (in praktično pridobiti) tudi kurij (96) in kalifornij (98), vendar so ju prvotno odkrili z obsevanjem plutonija in kurija z alfa delci v pospeševalniku. Težje elemente, začenši z mendelevijem (101), dobimo le v pospeševalnikih, ko aktinidne tarče obsevamo z lahkimi ioni.

Pravico, da predlagajo ime za nov kemijski element, imajo odkritelji. Vendar mora to ime zadovoljiti določena pravila. Poročilo o novem odkritju več let preverjajo neodvisni laboratoriji in, če je potrjeno, Mednarodna zveza za čisto in uporabno kemijo (IUPAC; angl. Mednarodna zveza za čisto in uporabno kemijo, IUPAC) uradno odobri ime novega elementa.

Vseh 118 elementov, znanih do decembra 2016, ima stalna imena, ki jih je odobril IUPAC. Od vloge za odkritje do odobritve imena IUPAC se element pojavi pod začasnim sistematičnim imenom, ki izhaja iz latinskih številk, ki tvorijo števke v atomskem številu elementa, in je označen s tričrkovno začasno simbol, ki izhaja iz prvih črk teh številk. Na primer, 118. element, oganesson, je pred uradno odobritvijo stalnega imena nosil začasno ime ununoctium in simbol Uuo.

Neodkriti ali neuveljavljeni elementi so pogosto poimenovani po sistemu, ki ga je uporabil Mendelejev - z imenom starševskega homologa v periodnem sistemu, z dodatkom predpon "eka-" ali (redko) "di-", kar pomeni sanskrtske številke " ena" in "dve" (odvisno od tega, ali je homolog 1 ali 2 periodi višji). Na primer, pred odkritjem se je germanij (ki je v periodnem sistemu pod silicijem in ga je predvidel Mendelejev) imenoval eka-silicij, oganesson (ununoctium, 118) se imenuje tudi eka-radon, flerovium (ununquadium, 114) pa je eka- svinec.

Razvrstitev [ | ]

Simboli kemičnih elementov[ | ]

Simboli kemijskih elementov se uporabljajo kot okrajšave za imena elementov. Začetna črka imena elementa se običajno vzame kot simbol in po potrebi se doda naslednja ali ena od naslednjih. Običajno so to začetne črke latinskih imen elementov: Cu - baker ( kuprum), Ag - srebro ( argentum), Fe - železo ( železo), Au - zlato ( aurum), Hg - ( hydrargirum). Tak sistem kemijskih simbolov je leta 1814 predlagal švedski kemik J. Berzelius. Začasni simboli elementov, ki se uporabljajo pred uradno odobritvijo njihovih stalnih imen in simbolov, so sestavljeni iz treh črk, ki pomenijo latinska imena treh števk v decimalnem zapisu njihovega atomskega števila (na primer ununoktij - 118. element - je imel začasno oznako Uuo). Uporablja se tudi sistem zapisov za homologe višjega reda, opisan zgoraj (Eka-Rn, Eka-Pb itd.).

Manjše številke ob simbolu elementa označujejo: zgoraj levo - atomsko maso, spodaj levo - atomsko število, zgoraj desno - naboj iona, spodaj desno - število atomov v molekuli:

Vsi elementi, ki sledijo plutoniju Pu (zaporedna številka 94) v periodnem sistemu D. I. Mendelejeva so popolnoma odsotni v zemeljski skorji, čeprav se nekateri od njih lahko oblikujejo v vesolju med eksplozijami supernove [. ] . Razpolovne dobe vseh znanih izotopov teh elementov so kratke v primerjavi z življenjsko dobo Zemlje. Dolgoletna iskanja hipotetičnih naravnih supertežkih elementov še niso obrodila rezultatov.

Večina kemičnih elementov, razen nekaj najlažjih, je nastala v vesolju predvsem med zvezdno nukleosintezo (elementi pred železom – kot posledica termonuklearna fuzija, težji elementi - z zaporednim zajemanjem nevtronov z atomskimi jedri in kasnejšim beta razpadom, pa tudi v številnih drugih jedrske reakcije). Najlažji elementi (vodik in helij - skoraj v celoti, litij, berilij in bor - delno) so nastali v prvih treh minutah po veliki pok(primarna nukleosinteza).

Eden od glavnih virov posebej težkih elementov v vesolju bi moral biti po izračunih združitev nevtronskih zvezd, pri čemer se sprostijo znatne količine teh elementov, ki kasneje sodelujejo pri nastajanju novih zvezd in njihovih planetov.

Kemični elementi kot sestavine kemičnih snovi[ | ]

Kemični elementi tvorijo približno 500 enostavnih snovi. Sposobnost enega elementa, da obstaja v obliki različnih preprostih snovi, ki se razlikujejo po lastnostih, se imenuje alotropija. V večini primerov imena preprostih snovi sovpadajo z imeni ustreznih elementov (na primer cink, aluminij, klor), vendar v primeru obstoja več alotropskih modifikacij imena preprosta snov in elementi se lahko razlikujejo, na primer kisik (dioksigen, O 2) in ozon (O 3); diamant, grafit in številne druge alotropske modifikacije ogljika obstajajo skupaj z amorfnimi oblikami ogljika.

V normalnih pogojih obstaja 11 elementov v obliki plinastih enostavnih snovi ( , , , , , , , , , , ), 2 sta tekočini ( in ), preostali elementi tvorijo trdne snovi.

Glej tudi [ | ]

Kemični elementi:

Povezave [ | ]

• Kedrov B. M. Razvoj koncepta elementa v kemiji. M., 1956
• Kemija in življenje (Solterjeva kemija). 1. del Kemijski koncepti. M.: Založba Ruske kemijske tehnične univerze poimenovana po. D. I. Mendelejeva, 1997
• Azimov A. Kratka zgodovina kemija. Sankt Peterburg, Amfora, 2002
• Bednjakov V. A. “O izvoru kemičnih elementov” E. Ch. A. Ya., zvezek 33 (2002), 4. del, str. 914-963.

Opombe [ | ]

1. Ekipa avtorjev. Pomen besede "Kemični elementi" v Veliki sovjetski enciklopediji (nedefinirano) . Sovjetska enciklopedija. Arhivirano iz izvirnika 16. maja 2014.
2. Atomi in kemični elementi.
3. Razredi anorganskih snovi.
4. , z. 266-267.
5. Odkrivanje in dodeljevanje elementov z atomskimi številkami 113, 115, 117 in 118 (nedefinirano) .
6. Po svetu - Kemijski elementi
7. Osnovni pojmi kemije.
8. Marinov, A.; Roduškin, I.; Kolb, D.; Pape, A.; Kashiv, Y.; Brandt, R.; Gentry, R. V.; Miller, H. W. Dokazi za dolgoživo supertežko jedro z atomskim masnim številom A=292 in atomskim številom Z=~122 v naravnem Th (angleščina) // ArXiv.org: revija. - 2008.
9. Supertežki elementi, najdeni v kozmičnih žarkih // Lenta.ru. - 2011.
10. Z izjemo sledov primordialnega plutonija-244, katerega razpolovna doba je 80 milijonov let; glej Plutonij#Naravni plutonij.
11. Hoffman, D. C.; Lawrence, F. O.; Mewherter, J. L.; Rourke, F.M. Odkrivanje plutonija-244 v naravi (angleščina) // Narava: članek. - 1971. - Izd. 234. - Str. 132-134. - DOI:10.1038/234132a0.
12. Rita Cornelis, Joe Caruso, Helen Crews, Klaus Heumann. Priročnik o elementarni speciaciji II: vrste v okolju, hrani, zdravilih in zdravju pri delu. - John Wiley in sinovi, 2005. - 768 str. - ISBN 0470855983, 9780470855980.
13. Hubble odkril prvo kilonovo Arhivirano 8. avgusta 2013. // compulenta.computerra.ru
14. z dne 30. januarja 2009 na Wayback Machine (nedostopna povezava od 21. 5. 2013 - , ).

Literatura [ | ]

• Mendelejev D. I. ,.// Enciklopedični slovar Brockhausa in Efrona: v 86 zvezkih (82 zvezkov in 4 dodatni). - Sankt Peterburg. , 1890-1907.
• Černobelska G.M. Metodika poučevanja kemije v srednja šola. - M .: Humanitarni založniški center VLADOS, 2000. - 336 str. - ISBN 5-691-00492-1.

H On Li bodi B C n O F ne Na Mg Al Si p S Cl Ar K pribl sc Ti V Kr Mn Fe Co Ni

Vso pestrost narave okoli nas sestavljajo kombinacije razmeroma majhnega števila kemičnih elementov. Kakšne so torej značilnosti kemičnega elementa in kako se razlikuje od preproste snovi?

Kemijski element: zgodovina odkritja

V različnih zgodovinskih obdobjih je imel pojem "element" različne pomene. Starogrški filozofi Za take "elemente" so veljali 4 "elementi" - toplota, mraz, suhost in vlaga. Združili so se v parih in oblikovali štiri "načela" vsega na svetu - ogenj, zrak, vodo in zemljo.

V 17. stoletju je R. Boyle poudaril, da so vsi elementi materialne narave in je njihovo število lahko zelo veliko.

Leta 1787 je francoski kemik A. Lavoisier ustvaril "tabelo preprostih teles". Vključevala je vse elemente, znane v tistem času. Slednje so razumeli kot preprosta telesa, ki jih ni mogoče razgraditi kemične metode do še enostavnejših. Pozneje se je izkazalo, da je v tabeli tudi nekaj kompleksnih snovi.

V času, ko je D. I. Mendelejev odkril periodični zakon, je bilo znanih le 63 kemičnih elementov. Znanstvenikovo odkritje ni vodilo le do urejene klasifikacije kemijskih elementov, ampak je tudi pomagalo napovedati obstoj novih, še neodkritih elementov.

riž. 1. A. Lavoisier.

Kaj je kemični element?

Kemični element je posebna vrsta atoma. Trenutno je znanih 118 kemičnih elementov. Vsak element je označen s simbolom, ki predstavlja eno ali dve črki iz njegovega latinskega imena. Na primer, element vodik je označen z latinsko črko H in formulo H 2 - prvo črko latinskega imena elementa Hydrogenium. Vsi dokaj dobro proučeni elementi imajo simbole in imena, ki jih najdemo v glavni in stranski podskupini periodnega sistema, kjer so vsi razvrščeni v določenem vrstnem redu.

💡

Obstaja veliko vrst sistemov, vendar je splošno sprejet periodni sistem kemijskih elementov D. I. Mendelejeva, ki je grafični izraz periodičnega zakona D. I. Mendelejeva. Običajno se uporabljata kratka in dolga oblika periodnega sistema.

riž. 2. Periodični sistem elementov D. I. Mendelejeva.

Kaj je glavna značilnost, po kateri je atom razvrščen kot določen element? D. I. Mendelejev in drugi kemiki 19. stoletja so menili, da je glavna značilnost atoma masa kot njegova najbolj stabilna lastnost, zato so elementi v periodnem sistemu razvrščeni po naraščajoči atomski masi (z redkimi izjemami).

Po sodobnih konceptih je glavna lastnost atoma, ki ga povezuje z določenim elementom, naboj jedra. Tako je kemični element vrsta atomov, za katero je značilna določena vrednost (velikost) dela kemičnega elementa - pozitivni naboj jedra.

Od vseh 118 obstoječih kemičnih elementov jih večino (približno 90) najdemo v naravi. Ostale pridobijo umetno z jedrskimi reakcijami. Elemente 104-107 so sintetizirali fiziki na Skupnem inštitutu za jedrske raziskave v mestu Dubna. Trenutno se nadaljuje delo na umetni proizvodnji kemičnih elementov z višjimi atomskimi številkami.

Vsi elementi so razdeljeni na kovine in nekovine. Več kot 80 elementov uvrščamo med kovine. Vendar je ta delitev pogojna. pri določene pogoje nekatere kovine lahko kažejo nekovinske lastnosti, nekatere nekovine pa imajo kovinske lastnosti.

Vsebnost različnih elementov v naravni predmeti močno niha. 8 kemičnih elementov (kisik, silicij, aluminij, železo, kalcij, natrij, kalij, magnezij) predstavlja 99 % zemeljska skorja po teži, vsi drugi - manj kot 1%. Večina kemičnih elementov je naravnih (95), čeprav so bili nekateri prvotno proizvedeni umetno (npr. prometij).

Treba je razlikovati med pojmoma "preprosta snov" in "kemični element". Za preprosto snov so značilne določene kemične in fizikalne lastnosti. V procesu kemijskega preoblikovanja enostavna snov izgubi nekatere lastnosti in vstopi v novo snov v obliki elementa. Na primer, dušik in vodik, ki sta del amoniaka, nista v obliki preprostih snovi, temveč v obliki elementov.

Nekateri elementi so združeni v skupine, kot so organogeni (ogljik, kisik, vodik, dušik), alkalijske kovine (litij, natrij, kalij itd.), lantanidi (lantan, cerij itd.), halogeni (fluor, klor, brom). , itd.), inertni elementi (helij, neon, argon)

riž. 3. Tabela halogenov.

Kaj smo se naučili?

Ko uvajate tečaj kemije v 8. razredu, morate najprej preučiti koncept "kemični element". Trenutno je znanih 118 kemičnih elementov, ki so razvrščeni v tabeli D. I. Mendelejeva glede na naraščajočo atomsko maso in imajo lastnosti bazične kisline.

Test na temo

Ocena poročila

Povprečna ocena: 4.2. Skupaj prejetih ocen: 371.

Glej tudi: Seznam kemičnih elementov po atomskem številu in Abecedni seznam kemičnih elementov Vsebina 1 Simboli, uporabljeni v v tem trenutku... Wikipedia

Glej tudi: Seznam kemijskih elementov po simbolih in Abecedni seznam kemijskih elementov To je seznam kemijskih elementov, razvrščenih po naraščajočem atomskem številu. Tabela prikazuje ime elementa, simbol, skupino in piko v... ... Wikipediji

- (ISO 4217) Kode za predstavitev valut in sredstev (angleščina) Codes pour la représentation des monnaies et types de fonds (francoščina) ... Wikipedia

Najenostavnejša oblika snovi, ki jo je mogoče identificirati s kemičnimi metodami. To so sestavni deli preprostih in kompleksne snovi, ki predstavlja zbirko atomov z enakim jedrskim nabojem. Naboj jedra atoma je določen s številom protonov v... Collierjeva enciklopedija

Vsebina 1 Paleolitik 2 10. tisočletje pr. e. 3 9. tisočletje pr uh... Wikipedia

Vsebina 1 Paleolitik 2 10. tisočletje pr. e. 3 9. tisočletje pr uh... Wikipedia

Ta izraz ima druge pomene, glejte Ruski (pomeni). Rusi... Wikipedia

Terminologija 1: : dw Številka dneva v tednu. “1” ustreza ponedeljku Definicije izraza iz različnih dokumentov: dw DUT Razlika med moskovskim in UTC časom, izražena kot celo število ur Definicije izraza od ... ... Slovar-priročnik izrazov normativne in tehnične dokumentacije

IN kemične reakcije pride do pretvorb ene snovi v drugo. Da bi razumeli, kako se to zgodi, se morate spomniti iz tečaja naravne zgodovine in fizike, da so snovi sestavljene iz atomov. Obstaja omejeno število vrst atomov. Atomi lahko na različne načine povezati med seboj. Kako nastane več sto tisoč črk, ko seštejemo črke abecede različne besede, zato iz istih atomov nastanejo molekule ali kristali različnih snovi.

Atomi lahko tvorijo molekule- najmanjši delci snovi, ki ohranijo njene lastnosti. Znanih je na primer več snovi, ki so sestavljene iz samo dveh vrst atomov - atomov kisika in atomov vodika, vendar različne vrste molekule. Te snovi vključujejo vodo, vodik in kisik. Molekulo vode sestavljajo trije med seboj vezani delci. To so atomi.

Atom kisika (kisikove atome v kemiji označujemo s črko O) je vezan na dva atoma vodika (označujemo jih s črko H).

Molekula kisika je sestavljena iz dveh atomov kisika; Molekula vodika je sestavljena iz dveh atomov vodika. Molekule lahko nastanejo med kemičnimi transformacijami ali pa razpadejo. Tako vsaka molekula vode razpade na dva atoma vodika in en atom kisika. Dve molekuli vode tvorita dvakrat toliko atomov vodika in kisika.

Enaki atomi se povezujejo v pare in tvorijo molekule novih snovi– vodik in kisik. Molekule se tako uničijo, atomi pa se ohranijo. Od tod izvira beseda atom, kar v prevodu iz stare grščine pomeni "nedeljivo".

Atomi so najmanjši kemično nedeljivi delci snovi

Pri kemijskih transformacijah nastanejo druge snovi iz istih atomov, ki so sestavljali prvotne snovi. Tako kot so mikrobi postali dostopni opazovanju z izumom mikroskopa, tako so postali atomi in molekule dostopni opazovanju z izumom instrumentov, ki so omogočali še večjo povečavo in celo fotografirali atome in molekule. Na takih fotografijah so atomi videti kot zamegljene lise, molekule pa kot kombinacija takih lis. Obstajajo pa tudi pojavi, pri katerih se atomi delijo, atomi ene vrste se spremenijo v atome drugih vrst. Obenem umetno pridobivamo tudi atome, ki jih v naravi ne najdemo. Toda teh pojavov ne preučuje kemija, ampak druga znanost - jedrska fizika. Kot že omenjeno, obstajajo tudi druge snovi, ki vsebujejo atome vodika in kisika. Toda ne glede na to, ali so ti atomi del molekul vode ali del drugih snovi, so to atomi istega kemičnega elementa.

Kemični element je posebna vrsta atoma Koliko vrst atomov obstaja? Danes ljudje zanesljivo vedo za obstoj 118 vrst atomov, to je 118 kemičnih elementov. Od tega jih 90 vrst atomov najdemo v naravi, ostale pridobimo umetno v laboratorijih.

Simboli kemičnih elementov

V kemiji se kemični simboli uporabljajo za označevanje kemičnih elementov. To je jezik kemije. Če želite razumeti govor v katerem koli jeziku, morate poznati črke in enako je v kemiji. Da bi razumeli in opisali lastnosti snovi in ​​spremembe, ki se z njimi dogajajo, morate najprej poznati simbole kemičnih elementov. V dobi alkimije je bilo znanih veliko manj kemičnih elementov kot danes. Alkimisti so jih identificirali s planeti, različnimi živalmi in starodavnimi božanstvi. Trenutno se po vsem svetu uporablja notacijski sistem, ki ga je uvedel švedski kemik Jöns Jakob Berzelius. V njegovem sistemu so kemični elementi označeni z začetnico ali eno od naslednjih črk latinskega imena danega elementa. Na primer, element srebro je predstavljen s simbolom – Ag (lat. Argentum). Spodaj so simboli, izgovorjava simbolov in imena najpogostejših kemičnih elementov. Treba si jih je zapomniti!

Ruski kemik Dmitrij Ivanovič Mendelejev je prvi uredil raznolikost kemijskih elementov in na podlagi odkritega periodnega zakona sestavil periodni sistem kemijskih elementov. Kako deluje Periodni sistem kemijski elementi? Slika 58 prikazuje kratkoperiodično različico periodnega sistema. Periodni sistem je sestavljen iz navpičnih stolpcev in vodoravnih vrstic. Vodoravne črte imenujemo pike. To je vse za danes znani elementi uvrščen v sedem obdobij.

Obdobja so označena z arabskimi številkami od 1 do 7. Obdobja 1–3 so sestavljena iz ene vrstice elementov - imenujemo jih majhna.

Obdobja 4–7 so sestavljena iz dveh vrst elementov; Navpične stolpce periodnega sistema imenujemo skupine elementov.

Skupaj je osem skupin, za označevanje pa se uporabljajo rimske številke od I do VIII.

Glavni in sekundarne podskupine. Periodni sistem– univerzalni priročnik za kemika, z njegovo pomočjo lahko pridobite informacije o kemičnih elementih. Obstaja še ena vrsta periodnega sistema - dolgotrajno. V dolgoperiodični obliki periodnega sistema so elementi razvrščeni drugače in so razdeljeni v 18 skupin.

PeriodičnoSistemi elementi so združeni v »družine«, to pomeni, da znotraj vsake skupine elementov obstajajo elementi s podobnimi, podobnimi lastnostmi. IN to možnost Periodni sistem, številke skupin in pike so označene z arabskimi številkami. Periodni sistem kemijskih elementov D.I. Mendelejev

Razširjenost kemičnih elementov v naravi

Atomi elementov, ki jih najdemo v naravi, so razporejeni zelo neenakomerno. V vesolju je najpogostejši element vodik – prvi element periodnega sistema. Predstavlja približno 93 % vseh atomov v vesolju. Približno 6,9 % je atomov helija, drugega elementa periodnega sistema.

Preostalih 0,1 % prihaja iz vseh drugih elementov.

Številčnost kemičnih elementov v zemeljski skorji se bistveno razlikuje od njihove številčnosti v vesolju. Zemljina skorja vsebuje največ atomov kisika in silicija. Skupaj z aluminijem in železom tvorijo glavne spojine zemeljske skorje. In železo in nikelj- glavni elementi, ki sestavljajo jedro našega planeta.

Tudi živi organizmi so sestavljeni iz atomov različnih kemičnih elementov.Človeško telo vsebuje največ atomov ogljika, vodika, kisika in dušika.

Povzetek članka o kemijskih elementih.

• Kemični element– določena vrsta atoma
• Danes ljudje zanesljivo vedo za obstoj 118 vrst atomov, to je 118 kemičnih elementov. Od tega jih 90 vrst atomov najdemo v naravi, ostale pridobimo umetno v laboratorijih
• Obstajata dve različici periodnega sistema kemijskih elementov D.I. Mendelejev – kratko obdobje in dolgo obdobje
• Sodobni kemijski simboli izhajajo iz latinskih imen kemičnih elementov
• Obdobja– vodoravne črte periodnega sistema. Obdobja so razdeljena na majhna in velika
• Skupine– navpične vrstice periodnega sistema. Skupine so razdeljene na glavne in sekundarne

Kemijski element je skupni izraz, ki opisuje zbirko atomov enostavne snovi, torej take, ki je ni mogoče razdeliti na enostavnejše (glede na strukturo njihovih molekul) sestavine. Predstavljajte si, da vam dajo kos čistega železa in vas prosijo, da ga ločite na njegove hipotetične sestavine s katero koli napravo ali metodo, ki so jo kdajkoli izumili kemiki. Vendar ne morete storiti ničesar; železo nikoli ne bo razdeljeno na nekaj preprostejšega. Preprosta snov - železo - ustreza kemičnemu elementu Fe.

Teoretična opredelitev

Zgoraj omenjeno eksperimentalno dejstvo je mogoče pojasniti z naslednjo definicijo: kemijski element je abstraktna zbirka atomov (ne molekul!) ustrezne enostavne snovi, to je atomov iste vrste. Če bi obstajal način, kako pogledati vsakega posameznega atoma v zgoraj omenjenem kosu čistega železa, bi bili vsi atomi železa. V nasprotju s tem, kemična spojina, denimo, železov oksid, vedno vsebuje vsaj dve različne vrste atomi: atomi železa in atomi kisika.

Izrazi, ki bi jih morali poznati

Atomska masa: masa protonov, nevtronov in elektronov, ki sestavljajo atom kemičnega elementa.

Atomsko število: Število protonov v jedru atoma elementa.

Kemijski simbol: črka ali par latinske črke, ki predstavlja oznako tega elementa.

Kemična spojina: snov, ki je sestavljena iz dveh ali več kemičnih elementov, združenih med seboj v določenem razmerju.

Kovina: Element, ki izgubi elektrone v kemičnih reakcijah z drugimi elementi.

Metaloid: Element, ki včasih reagira kot kovina in včasih kot nekovina.

Nekovinski: Element, ki želi pridobiti elektrone v kemičnih reakcijah z drugimi elementi.

Periodni sistem kemijskih elementov: Sistem razvrščanja kemičnih elementov glede na njihovo atomsko število.

Sintetični element: Takšno, ki je umetno proizvedeno v laboratoriju in ga na splošno ni v naravi.

Naravni in sintetični elementi

Dvaindevetdeset kemičnih elementov se pojavlja v naravi na Zemlji. Ostale so bile pridobljene umetno v laboratorijih. Sintetični kemični element je običajno produkt jedrskih reakcij v pospeševalnikih delcev (napravah, ki se uporabljajo za povečanje hitrosti subatomskih delcev, kot so elektroni in protoni) ali jedrskih reaktorjih (napravah, ki se uporabljajo za nadzor energije, ki se sprošča pri jedrskih reakcijah). Prvi sintetični element z atomsko številko 43 je bil tehnecij, ki sta ga leta 1937 odkrila italijanska fizika C. Perrier in E. Segre. Razen tehnecija in prometija imajo vsi sintetični elementi jedra, večja od urana. Zadnji sintetični kemični element, ki je dobil to ime, je livermorij (116), prej pa flerovij (114).

Dva ducata skupnih in pomembnih elementov

Ime	Simbol	Odstotek vseh atomov *				Lastnosti kemijskih elementov (v normalnih sobnih pogojih)
		V vesolju	V zemeljski skorji	V morski vodi	V človeškem telesu
Aluminij	Al	-	6,3	-	-	Lahka, srebrna kovina
kalcij	pribl	-	2,1	-	0,02	Najdemo ga v naravnih mineralih, školjkah, kosteh
Ogljik	Z	-	-	-	10,7	Osnova vseh živih organizmov
Klor	Cl	-	-	0,3	-	Strupen plin
Baker	Cu	-	-	-	-	Samo rdeča kovina
zlato	Au	-	-	-	-	Samo rumena kovina
Helij	On	7,1	-	-	-	Zelo lahek plin
vodik	n	92,8	2,9	66,2	60,6	Najlažji od vseh elementov; plin
jod	jaz	-	-	-	-	Nekovinski; uporablja se kot antiseptik
Železo	Fe	-	2,1	-	-	Magnetna kovina; uporabljajo za proizvodnjo železa in jekla
Svinec	Pb	-	-	-	-	Mehka, težka kovina
magnezij	Mg	-	2,0	-	-	Zelo lahka kovina
Merkur	Hg	-	-	-	-	tekoča kovina; eden od dveh tekočih elementov
Nikelj	Ni	-	-	-	-	Kovina, odporna proti koroziji; uporablja v kovancih
Dušik	n	-	-	-	2,4	Plin, glavna sestavina zraka
kisik	O	-	60,1	33,1	25,7	Plin, drugi pomemben zračna komponenta
fosfor	R	-	-	-	0,1	Nekovinski; pomembna za rastline
kalij	TO	-	1.1	-	-	kovina; pomembno za rastline; običajno imenovan "pepelika"

* Če vrednost ni navedena, je element manjši od 0,1 odstotka.

Veliki pok kot glavni vzrok za nastanek materije

Kateri kemični element je bil prvi v vesolju? Znanstveniki verjamejo, da se odgovor na to vprašanje skriva v zvezdah in procesih, s katerimi zvezde nastajajo. Verjame se, da je vesolje nastalo v nekem trenutku med 12 in 15 milijardami let. Do tega trenutka ni mišljeno nič drugega kot energija. Toda zgodilo se je nekaj, kar je to energijo spremenilo v ogromno eksplozijo (tako imenovani veliki pok). V naslednjih sekundah po velikem poku je začela nastajati snov.

Prve najpreprostejše oblike snovi, ki so se pojavile, so bili protoni in elektroni. Nekateri od njih se združijo in tvorijo vodikove atome. Slednji je sestavljen iz enega protona in enega elektrona; je najpreprostejši atom, ki lahko obstaja.

Počasi, v dolgih časovnih obdobjih, so se atomi vodika začeli združevati v določenih območjih vesolja in tvoriti goste oblake. Vodik v teh oblakih so gravitacijske sile potegnile v kompaktne formacije. Sčasoma so ti oblaki vodika postali dovolj gosti, da so tvorili zvezde.

Zvezde kot kemični reaktorji novih elementov

Zvezda je preprosto masa snovi, ki ustvarja energijo iz jedrskih reakcij. Najpogostejša od teh reakcij vključuje kombinacijo štirih atomov vodika, ki tvorijo en atom helija. Ko so se zvezde začele oblikovati, je helij postal drugi element, ki se je pojavil v vesolju.

Ko se zvezde starajo, preidejo z jedrskih reakcij vodik-helij na druge vrste. V njih atomi helija tvorijo atome ogljika. Kasneje ogljikovi atomi tvorijo kisik, neon, natrij in magnezij. Še kasneje se neon in kisik združita med seboj in tvorita magnezij. Ko se te reakcije nadaljujejo, nastaja vedno več kemičnih elementov.

Prvi sistemi kemičnih elementov

Pred več kot 200 leti so kemiki začeli iskati načine za njihovo razvrstitev. Sredi devetnajstega stoletja je bilo znanih približno 50 kemičnih elementov. Eno od vprašanj, ki so ga poskušali razrešiti kemiki. se je zvedelo do naslednjega: ali je kemični element snov, ki se popolnoma razlikuje od katerega koli drugega elementa? Ali so nekateri elementi na nek način povezani z drugimi? Ali obstaja splošna zakonitost, ki ju združuje?

Kemiki so predlagali različne sisteme kemični elementi. Na primer, angleški kemik William Prout je leta 1815 predlagal, da so atomske mase vseh elementov večkratne mase atoma vodika, če vzamemo enako ena, to pomeni, da morajo biti cela števila. Takrat je atomske mase mnogih elementov že izračunal J. Dalton glede na maso vodika. Če pa to približno velja za ogljik, dušik in kisik, potem klor z maso 35,5 ni sodil v to shemo.

Nemški kemik Johann Wolfgang Dobereiner (1780 – 1849) je leta 1829 pokazal, da je mogoče tri elemente iz tako imenovane skupine halogenov (klor, brom in jod) razvrstiti glede na njihove relativne atomske mase. Izkazalo se je, da je atomska masa broma (79,9) skoraj popolnoma enaka povprečju atomskih mas klora (35,5) in joda (127), in sicer 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (blizu 79,9). To je bil prvi pristop k izdelavi ene od skupin kemičnih elementov. Dobereiner je odkril še dve taki triadi elementov, vendar mu ni uspelo oblikovati splošnega periodičnega zakona.

Kako se je pojavil periodni sistem kemičnih elementov?

Večina zgodnjih klasifikacijskih shem ni bila zelo uspešna. Potem, okoli leta 1869, sta skoraj istočasno odkrila dva kemika. Ruski kemik Dmitrij Mendelejev (1834-1907) in nemški kemik Julius Lothar Meyer (1830-1895) sta predlagala organiziranje elementov, ki imajo podobne fizične in kemijske lastnosti, v urejen sistem skupin, serij in obdobij. Obenem sta Mendelejev in Meyer poudarila, da se lastnosti kemičnih elementov periodično ponavljajo glede na njihovo atomsko težo.

Danes Mendelejev na splošno velja za odkritelja periodični zakon, ker je naredil en korak, ki ga Meyer ni naredil. Ko so vse elemente uredili v periodnem sistemu, so se pojavile vrzeli. Mendelejev je napovedal, da so to mesta za elemente, ki še niso bili odkriti.

Vendar je šel še dlje. Mendelejev je napovedal lastnosti teh še neodkritih elementov. Vedel je, kje se nahajajo v periodnem sistemu, zato je lahko predvidel njihove lastnosti. Zanimivo je, da je bil vsak kemični element, ki ga je predvidel Mendelejev, galij, skandij in germanij, odkrit manj kot deset let po tem, ko je objavil svoj periodični zakon.

Kratka oblika periodnega sistema

Bilo je poskusov izračunati, koliko možnosti grafična podoba Periodni sistem so predlagali različni znanstveniki. Izkazalo se je, da jih je več kot 500. Še več, 80 % skupno število možnosti so mize, ostalo pa geometrijske oblike, matematične krivulje itd. Kot rezultat praktična uporaba našli štiri vrste miz: kratke, poldolge, dolge in lestvene (piramidalne). Slednjega je predlagal veliki fizik N. Bohr.

Spodnja slika prikazuje kratko obliko.

V njej so kemični elementi razvrščeni po naraščajočem vrstnem redu svojih atomskih števil od leve proti desni in od zgoraj navzdol. Tako ima prvi kemični element periodnega sistema, vodik, atomsko številko 1, ker jedra vodikovih atomov vsebujejo en in samo en proton. Podobno ima kisik atomsko številko 8, saj jedra vseh atomov kisika vsebujejo 8 protonov (glej spodnjo sliko).

Glavni strukturni fragmenti periodnega sistema so obdobja in skupine elementov. V šestih obdobjih so vse celice zapolnjene, sedma še ni dokončana (elementi 113, 115, 117 in 118, čeprav sintetizirani v laboratorijih, še niso uradno registrirani in nimajo imen).

Skupine so razdeljene na glavno (A) in sekundarno (B) podskupino. Elementi prvih treh period, od katerih ima vsaka po eno vrstico, so vključeni izključno v A-podskupine. Preostale štiri dobe vključujejo dve vrstici.

Kemični elementi v isti skupini imajo ponavadi podobne kemijske lastnosti. Tako prvo skupino sestavljajo alkalijske kovine, drugo - zemeljskoalkalijske kovine. Elementi, ki se nahajajo v istem obdobju, imajo lastnosti, ki se počasi spreminjajo alkalijska kovina na žlahtni plin. Spodnja slika prikazuje, kako se spremeni ena od lastnosti - atomski polmer posamezne elemente v tabeli.

Dolga periodna oblika periodnega sistema

Prikazan je na spodnji sliki in je razdeljen v dve smeri, vrstice in stolpce. Obstaja sedem periodičnih vrstic, kot v kratki obliki, in 18 stolpcev, imenovanih skupine ali družine. V bistvu je povečanje števila skupin z 8 v kratki obliki na 18 v dolgi obliki doseženo z umestitvijo vseh elementov v obdobja, začenši s 4., ne v dveh, ampak v eni vrstici.

Dva različne sisteme oštevilčenje se uporablja za skupine, kot je prikazano na vrhu tabele. Sistem rimskih številk (IA, IIA, IIB, IVB itd.) je bil tradicionalno priljubljen v Združenih državah. Drugi sistem (1, 2, 3, 4 itd.) se tradicionalno uporablja v Evropi in je bil pred nekaj leti priporočen za uporabo v ZDA.

Videz periodnega sistema na zgornjih slikah je nekoliko zavajajoč, kot pri vsaki tako objavljeni tabeli. Razlog za to je, da bi se morali dve skupini elementov, prikazani na dnu tabel, dejansko nahajati znotraj njih. Lantanidi na primer pripadajo obdobju 6 med barijem (56) in hafnijem (72). Poleg tega aktinidi pripadajo obdobju 7 med radijem (88) in rutherfordijem (104). Če bi jih vstavili v mizo, bi postala preširoka, da bi se prilegala na kos papirja ali stenski grafikon. Zato je običajno, da te elemente postavite na dno tabele.