Element 20 periodnega sistema. Kaj so kemični elementi? Sistem in značilnosti kemičnih elementov

Kdor je hodil v šolo, se spomni, da je bil eden od obveznih predmetov kemija. Morda vam je všeč ali pa vam ni všeč - ni pomembno. In verjetno je veliko znanja v tej disciplini že pozabljeno in se v življenju ne uporablja. Vendar se verjetno vsi spomnijo tabele kemijskih elementov D.I. Za mnoge je ostala večbarvna tabela, kjer so v vsakem kvadratu zapisane določene črke, ki označujejo imena kemičnih elementov. Toda tukaj ne bomo govorili o kemiji kot taki in opisali na stotine kemičnih reakcij in procesov, ampak vam bomo povedali, kako se je sploh pojavil periodni sistem - ta zgodba bo zanimiva za vsako osebo in za vse tiste, ki so lačni zanimivih in koristnih informacij.

Malo ozadja

Davnega leta 1668 je izjemni irski kemik, fizik in teolog Robert Boyle izdal knjigo, v kateri je razkril številne mite o alkimiji in v kateri je razpravljal o potrebi po iskanju nerazgradljivih kemičnih elementov. Znanstvenik je podal tudi njihov seznam, sestavljen iz samo 15 elementov, vendar je priznal idejo, da jih je lahko več. To je postalo izhodišče ne le pri iskanju novih elementov, ampak tudi pri njihovi sistematizaciji.

Sto let pozneje je francoski kemik Antoine Lavoisier sestavil nov seznam, ki je vključeval že 35 elementov. Za 23 izmed njih so kasneje ugotovili, da so nerazgradljiva. Toda iskanje novih elementov so nadaljevali znanstveniki po vsem svetu. In glavno vlogo v tem procesu je odigral slavni ruski kemik Dmitrij Ivanovič Mendelejev - bil je prvi, ki je postavil hipotezo, da bi lahko obstajala povezava med atomsko maso elementov in njihovo lokacijo v sistemu.

Zahvaljujoč mukotrpnemu delu in primerjanju kemijskih elementov je Mendelejev uspel odkriti povezavo med elementi, v kateri so lahko eno, njihove lastnosti pa niso nekaj samoumevnega, ampak predstavljajo periodično ponavljajoč se pojav. Posledično je februarja 1869 Mendeleev oblikoval prvi periodični zakon, že marca pa je njegovo poročilo "Razmerje lastnosti z atomsko težo elementov" Ruskemu kemijskemu društvu predstavil zgodovinar kemije N. A. Menshutkin. Istega leta je bila objava Mendelejeva objavljena v nemški reviji "Zeitschrift fur Chemie", leta 1871 pa je druga nemška revija "Annalen der Chemie" objavila novo obsežno publikacijo znanstvenika, posvečeno njegovemu odkritju.

Ustvarjanje periodnega sistema

Do leta 1869 je glavno idejo že izoblikoval Mendelejev in v dokaj kratkem času, vendar je dolgo časa ni mogel formalizirati v noben urejen sistem, ki bi jasno prikazal, kaj je kaj. V enem od pogovorov s kolegom A.A. Inostrancevom je celo rekel, da ima že vse narejeno v glavi, vendar ne more vsega postaviti v tabelo. Po tem je po Mendelejevih biografih začel skrbno delo na svoji mizi, ki je trajalo tri dni brez odmorov za spanje. Poskušali so na najrazličnejše načine organizirati elemente v tabelo, delo pa je oteževalo tudi dejstvo, da takrat znanost še ni poznala vseh kemijskih elementov. Toda kljub temu je bila tabela še vedno ustvarjena, elementi pa sistematizirani.

Legenda o Mendelejevih sanjah

Mnogi so slišali zgodbo, da je D.I. Mendelejev sanjal o svoji mizi. To različico je aktivno širil prej omenjeni Mendelejevljev sodelavec A. A. Inostrantsev kot smešno zgodbo, s katero je zabaval svoje študente. Rekel je, da je Dmitrij Ivanovič šel spat in v sanjah jasno videl svojo mizo, v kateri so bili vsi kemični elementi razporejeni v pravilnem vrstnem redu. Po tem so se študenti celo šalili, da so na enak način odkrili vodko 40°. Toda za zgodbo s spanjem so še vedno obstajali pravi predpogoji: kot že omenjeno, je Mendelejev delal na mizi brez spanja in počitka, Inostrancev pa ga je nekoč našel utrujenega in izčrpanega. Čez dan se je Mendelejev odločil za kratek počitek, čez nekaj časa pa se je nenadoma zbudil, takoj vzel kos papirja in nanj narisal že pripravljeno tabelo. Toda sam znanstvenik je celotno zgodbo s sanjami ovrgel z besedami: "Razmišljam o tem, morda že dvajset let, in mislite: Sedel sem in nenadoma ... je pripravljeno." Legenda o sanjah je torej lahko zelo privlačna, vendar je nastanek mize mogoč le s trdim delom.

Nadaljnje delo

Med letoma 1869 in 1871 je Mendelejev razvil ideje o periodičnosti, h kateri se je nagibala znanstvena skupnost. In ena od pomembnih stopenj tega procesa je bilo razumevanje, da mora imeti kateri koli element v sistemu, na podlagi celotne njegove lastnosti v primerjavi z lastnostmi drugih elementov. Na podlagi tega in tudi na podlagi rezultatov raziskav o spremembah oksidov, ki tvorijo steklo, je kemik uspel popraviti vrednosti atomskih mas nekaterih elementov, vključno z uranom, indijem, berilijem in drugimi.

Mendelejev je seveda želel na hitro zapolniti prazne celice, ki so ostale v tabeli, in je leta 1870 napovedal, da bodo kmalu odkriti znanosti neznani kemijski elementi, katerih atomske mase in lastnosti mu je uspelo izračunati. Prvi med njimi so bili galij (odkrit leta 1875), skandij (odkrit leta 1879) in germanij (odkrit leta 1885). Nato so se napovedi uresničevale in odkrili so še osem novih elementov, med njimi: polonij (1898), renij (1925), tehnecij (1937), francij (1939) in astatin (1942-1943). Mimogrede, leta 1900 sta D. I. Mendeleev in škotski kemik William Ramsay prišla do zaključka, da bi morala tabela vključevati tudi elemente ničelne skupine - do leta 1962 so jih imenovali inertni plini, nato pa - žlahtni plini.

Organizacija periodnega sistema

Kemijski elementi v tabeli D. I. Mendelejeva so razvrščeni v vrstice glede na povečanje njihove mase, dolžina vrstic pa je izbrana tako, da imajo elementi v njih podobne lastnosti. Na primer, žlahtni plini, kot so radon, ksenon, kripton, argon, neon in helij, težko reagirajo z drugimi elementi in imajo tudi nizko kemijsko reaktivnost, zato se nahajajo v skrajnem desnem stolpcu. In elementi v levem stolpcu (kalij, natrij, litij itd.) dobro reagirajo z drugimi elementi, same reakcije pa so eksplozivne. Preprosto povedano, znotraj vsakega stolpca imajo elementi podobne lastnosti, ki se razlikujejo od enega stolpca do drugega. Vse elemente do številke 92 najdemo v naravi, od številke 93 pa se začnejo umetni elementi, ki jih lahko ustvarimo le v laboratorijskih pogojih.

V prvotni različici je bil periodni sistem razumljen le kot odraz reda, ki obstaja v naravi, in ni bilo nobenih razlag, zakaj naj bi bilo vse tako. Šele ko se je pojavila kvantna mehanika, je postal jasen pravi pomen vrstnega reda elementov v tabeli.

Lekcije v ustvarjalnem procesu

Ko govorimo o tem, kakšne lekcije ustvarjalnega procesa lahko izvlečemo iz celotne zgodovine nastanka periodnega sistema D. I. Mendelejeva, lahko kot primer navedemo ideje angleškega raziskovalca na področju ustvarjalnega mišljenja Grahama Wallacea in francoskega znanstvenika Henrija Poincaréja. . Povejmo jih na kratko.

Po študijah Poincaréja (1908) in Grahama Wallacea (1926) obstajajo štiri glavne stopnje ustvarjalnega mišljenja:

• Priprava– faza oblikovanja glavnega problema in prvi poskusi njegovega reševanja;
• Inkubacija– faza, v kateri pride do začasne motnje od procesa, vendar delo pri iskanju rešitve problema poteka na podzavestni ravni;
• Vpogled– stopnja, na kateri se nahaja intuitivna rešitev. Poleg tega je to rešitev mogoče najti v situaciji, ki ni popolnoma povezana s problemom;
• Pregled– stopnja testiranja in implementacije rešitve, na kateri se ta rešitev testira in njen možen nadaljnji razvoj.

Kot lahko vidimo, je Mendelejev v procesu ustvarjanja svoje tabele intuitivno sledil prav tem štirim fazam. Kako učinkovito je to, lahko presodimo po rezultatih, tj. s tem, da je tabela nastala. In glede na to, da je bil njen nastanek velik korak naprej ne le za kemijsko znanost, ampak tudi za celotno človeštvo, se zgornje štiri faze lahko uporabijo tako za izvajanje majhnih projektov kot za izvajanje globalnih načrtov. Glavna stvar, ki si jo je treba zapomniti, je, da niti enega odkritja, niti ene same rešitve problema ni mogoče najti sama od sebe, ne glede na to, kako zelo si jih želimo videti v sanjah in ne glede na to, koliko spimo. Da bi nekaj uspelo, ne glede na to, ali je to izdelava tabele kemijskih elementov ali razvoj novega trženjskega načrta, morate imeti določeno znanje in veščine, pa tudi spretno izkoristiti svoj potencial in trdo delati.

Želimo vam uspeh pri vaših prizadevanjih in uspešno uresničevanje vaših načrtov!

Če se vam zdi periodni sistem težko razumeti, niste sami! Čeprav je lahko težko razumeti njegova načela, vam bo učenje, kako ga uporabljati, pomagalo pri študiju znanosti. Najprej preučite strukturo tabele in katere informacije lahko iz nje izveste o vsakem kemijskem elementu. Nato lahko začnete preučevati lastnosti vsakega elementa. In končno, s pomočjo periodnega sistema lahko določite število nevtronov v atomu določenega kemičnega elementa.

Koraki

1. del

Periodični sistem ali periodni sistem kemijskih elementov se začne v zgornjem levem kotu in konča na koncu zadnje vrstice tabele (spodnji desni kot). Elementi v tabeli so razporejeni od leve proti desni v naraščajočem vrstnem redu glede na njihovo atomsko število. Atomsko število kaže, koliko protonov vsebuje en atom. Poleg tega se z večanjem atomskega števila povečuje tudi atomska masa. Tako lahko glede na lokacijo elementa v periodnem sistemu določimo njegovo atomsko maso.

Kot lahko vidite, vsak naslednji element vsebuje en proton več kot element pred njim. To je očitno, ko pogledate atomska števila. Atomska števila se povečajo za eno, ko se premikate od leve proti desni. Ker so elementi razporejeni v skupine, so nekatere celice tabele prazne.

• Na primer, prva vrstica tabele vsebuje vodik, ki ima atomsko številko 1, in helij, ki ima atomsko številko 2. Vendar se nahajata na nasprotnih robovih, ker pripadata različnima skupinama.

1. Spoznajte skupine, ki vsebujejo elemente s podobnimi fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi. Elementi vsake skupine se nahajajo v ustreznem navpičnem stolpcu. Običajno so označeni z isto barvo, kar pomaga prepoznati elemente s podobnimi fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi ter napovedati njihovo obnašanje. Vsi elementi določene skupine imajo enako število elektronov v svoji zunanji lupini.

   • Vodik lahko razvrstimo med alkalijske kovine in halogene. V nekaterih tabelah je navedena v obeh skupinah.
   • V večini primerov so skupine oštevilčene od 1 do 18, številke pa so postavljene na vrhu ali dnu tabele. Številke lahko navedete z rimskimi (npr. IA) ali arabskimi (npr. 1A ali 1) številkami.
   • Ko se premikate po stolpcu od zgoraj navzdol, pravite, da »brskate po skupini«.

2. Ugotovite, zakaj so v tabeli prazne celice. Elementi niso razvrščeni le glede na njihovo atomsko število, ampak tudi po skupinah (elementi v isti skupini imajo podobne fizikalne in kemijske lastnosti). Zahvaljujoč temu je lažje razumeti, kako se določen element obnaša. Ker pa se atomsko število povečuje, elementov, ki spadajo v ustrezno skupino, ne najdemo vedno, zato so v tabeli prazne celice.

   • Na primer, prve 3 vrstice imajo prazne celice, ker prehodne kovine najdemo samo od atomske številke 21.
   • Elementi z atomskimi številkami od 57 do 102 so razvrščeni kot elementi redkih zemelj in so običajno uvrščeni v lastno podskupino v spodnjem desnem kotu tabele.

3. Vsaka vrstica tabele predstavlja obdobje. Vsi elementi iste periode imajo enako število atomskih orbital, v katerih se nahajajo elektroni v atomih. Število orbital ustreza številu periode. Tabela vsebuje 7 vrstic, to je 7 obdobij.

   • Na primer, atomi elementov prve dobe imajo eno orbitalo, atomi elementov sedme dobe pa 7 orbital.
   • Obdobja so praviloma označena s številkami od 1 do 7 na levi strani tabele.
   • Ko se premikate vzdolž črte od leve proti desni, pravijo, da »skenirate obdobje«.

4. Naučite se razlikovati med kovinami, metaloidi in nekovinami. Lastnosti elementa boste bolje razumeli, če boste lahko določili, kakšne vrste je. Za udobje so v večini tabel kovine, metaloidi in nekovine označene z različnimi barvami. Kovine so na levi, nekovine pa na desni strani mize. Med njimi se nahajajo metaloidi.

   2. del

   Oznake elementov

   1. Vsak element je označen z eno ali dvema latiničnima črkama. Praviloma je simbol elementa prikazan z velikimi črkami v sredini ustrezne celice. Simbol je skrajšano ime za element, ki je enako v večini jezikov. Simboli elementov se pogosto uporabljajo pri izvajanju poskusov in delu s kemijskimi enačbami, zato si jih je koristno zapomniti.

      • Običajno so simboli elementov okrajšave njihovega latinskega imena, čeprav za nekatere, zlasti nedavno odkrite elemente, izhajajo iz splošnega imena. Na primer, helij je predstavljen s simbolom He, ki je blizu običajnemu imenu v večini jezikov. Hkrati je železo označeno kot Fe, kar je okrajšava njegovega latinskega imena.

   2. Bodite pozorni na polno ime elementa, če je navedeno v tabeli. Ta element "ime" se uporablja v navadnih besedilih. Na primer, "helij" in "ogljik" sta imeni elementov. Običajno, čeprav ne vedno, so polna imena elementov navedena pod njihovim kemijskim simbolom.

      • Včasih tabela ne označuje imen elementov in daje samo njihove kemijske simbole.

   3. Poiščite atomsko število. Običajno se atomsko število elementa nahaja na vrhu ustrezne celice, na sredini ali v kotu. Lahko se pojavi tudi pod simbolom ali imenom elementa. Elementi imajo atomska števila od 1 do 118.

      • Atomsko število je vedno celo število.

   4. Ne pozabite, da atomsko število ustreza številu protonov v atomu. Vsi atomi elementa vsebujejo enako število protonov. Za razliko od elektronov ostaja število protonov v atomih elementa konstantno. V nasprotnem primeru bi dobili drugačen kemični element!

Oprl se je na dela Roberta Boyla in Antoina Lavuzierja. Prvi znanstvenik je zagovarjal iskanje nerazgradljivih kemičnih elementov. Boyle jih je leta 1668 naštel 15.

Lavouzier jim je dodal še 13, a stoletje pozneje. Iskanje se je zavleklo, ker ni bilo koherentne teorije o povezanosti elementov. Končno je v »igro« vstopil Dmitrij Mendelejev. Odločil se je, da obstaja povezava med atomsko maso snovi in ​​njihovim mestom v sistemu.

Ta teorija je znanstveniku omogočila, da je odkril na desetine elementov, ne da bi jih odkril v praksi, ampak v naravi. To je bilo naloženo na pleča potomcev. Ampak zdaj ne gre za njih. Posvetimo članek velikemu ruskemu znanstveniku in njegovi mizi.

Zgodovina nastanka periodnega sistema

Mendelejeva tabela začel s knjigo "Povezava lastnosti z atomsko težo elementov." Delo je bilo objavljeno v 1870-ih. Hkrati je ruski znanstvenik govoril pred kemijskim društvom države in kolegom iz tujine poslal prvo različico tabele.

Pred Mendelejevom so različni znanstveniki odkrili 63 elementov. Naš rojak je začel s primerjavo njihovih lastnosti. Najprej sem delal s kalijem in klorom. Nato sem prevzel skupino kovin alkalijske skupine.

Kemik je pridobil posebno mizo in karte elementov, da bi jih igral kot pasjanso in iskal potrebne tekme in kombinacije. Posledično je prišlo do spoznanja: - lastnosti komponent so odvisne od mase njihovih atomov. Torej, elementi periodnega sistema razvrščeni.

Odkritje maestra kemije je bila odločitev, da v teh vrstah pusti prazne prostore. Periodičnost razlike med atomskimi masami je znanstvenika prisilila k domnevi, da človeštvu niso znani vsi elementi. Razlike v teži med nekaterimi "sosedi" so bile prevelike.

Zato, periodni sistem je postalo kot šahovsko polje z obilico »belih« celic. Čas je pokazal, da so na svoje »goste« res čakali. Na primer, postali so inertni plini. Helij, neon, argon, kripton, radioaktivnost in ksenon so odkrili šele v 30. letih 20. stoletja.

Zdaj o mitih. Splošno prepričanje je, da periodni kemijski sistem se mu je prikazal v sanjah. To so mahinacije univerzitetnih učiteljev ali bolje rečeno enega od njih - Aleksandra Inostranceva. To je ruski geolog, ki je predaval na Univerzi za rudarstvo v Sankt Peterburgu.

Inostrancev je poznal Mendelejeva in ga obiskoval. Nekega dne je Dmitrij, utrujen od iskanja, zaspal tik pred Aleksandrom. Počakal je, da se je kemik zbudil in videl, kako je Mendelejev zgrabil kos papirja in zapisal končno različico tabele.

Pravzaprav znanstvenik preprosto ni imel časa za to, preden ga je Morpheus ujel. Vendar pa je Inostrantsev želel zabavati svoje študente. Na podlagi videnega se je geolog domislil zgodbe, ki so jo hvaležni poslušalci hitro razširili med množice.

Značilnosti periodnega sistema

Od prve različice leta 1969 periodni sistem je bilo spremenjeno več kot enkrat. Tako je bilo z odkritjem žlahtnih plinov v tridesetih letih 20. stoletja mogoče izpeljati novo odvisnost elementov – od njihovega atomskega števila, in ne od mase, kot je trdil avtor sistema.

Koncept "atomske teže" je bil nadomeščen z "atomskim številom". Možno je bilo preučiti število protonov v jedrih atomov. Ta številka je serijska številka elementa.

Znanstveniki 20. stoletja so preučevali tudi elektronsko strukturo atomov. Vpliva tudi na periodičnost elementov in se odraža v kasnejših izdajah Periodični sistemi. Fotografija Seznam kaže, da so snovi v njem razporejene, ko se njihova atomska teža povečuje.

Temeljnega načela niso spremenili. Masa se povečuje od leve proti desni. Hkrati tabela ni enojna, ampak razdeljena na 7 obdobij. Od tod tudi ime seznama. Obdobje je vodoravna vrstica. Njegov začetek so tipične kovine, konec pa elementi z nekovinskimi lastnostmi. Zmanjšanje je postopno.

Obstajajo velika in majhna obdobja. Prvi so na začetku tabele, 3 jih odpre seznam. Sledita dva stolpca, od katerih vsak vsebuje 8 elementov. Preostala 4 obdobja so velika. 6. je najdaljši, z 32 elementi. V 4. in 5. jih je 18, v 7. pa 24.

Lahko računaš koliko elementov je v tabeli Mendelejev. Skupaj je 112 naslovov. Imena namreč. Obstaja 118 celic in obstajajo različice seznama s 126 polji. Še vedno so prazne celice za neodkrite elemente, ki nimajo imen.

Vsa obdobja se ne prilegajo v eno vrstico. Velika obdobja so sestavljena iz 2 vrstic. Količina kovin v njih odtehta. Zato so spodnje vrstice v celoti posvečene njim. V zgornjih vrsticah opazimo postopno zmanjševanje od kovin do inertnih snovi.

Slike periodnega sistema razdeljeno in navpično. to skupine v periodnem sistemu, 8 jih je elementov s podobnimi kemijskimi lastnostmi, ki so razporejeni navpično. Razdeljeni so na glavne in sekundarne podskupine. Slednje se začnejo šele od 4. obdobja. Glavne podskupine vključujejo tudi elemente majhnih obdobij.

Bistvo periodnega sistema

Imena elementov v periodnem sistemu– to je 112 položajev. Bistvo njihove ureditve v enoten seznam je sistematizacija primarnih elementov. Ljudje so se s tem začeli boriti že v starih časih.

Aristotel je bil eden prvih, ki je razumel, iz česa so vse stvari narejene. Za osnovo je vzel lastnosti snovi - mraz in toplota. Empidokles je identificiral 4 temeljna načela glede na elemente: vodo, zemljo, ogenj in zrak.

Kovine v periodnem sistemu, kot drugi elementi, so ista temeljna načela, vendar s sodobnega vidika. Ruski kemik je uspel odkriti večino sestavnih delov našega sveta in predlagati obstoj še neznanih primarnih elementov.

Izkazalo se je, da izgovorjava periodnega sistema– izražanje določenega modela naše resničnosti, ki jo razčleni na njene komponente. Vendar se jih naučiti ni tako enostavno. Poskusimo olajšati nalogo z opisom nekaj učinkovitih metod.

Kako se naučiti periodnega sistema

Začnimo s sodobno metodo. Računalniški znanstveniki so razvili številne flash igre za pomoč pri zapomnitvi periodičnega seznama. Udeleženci projekta naj poiščejo elemente z različnimi možnostmi, na primer z imenom, atomsko maso ali črkovno oznako.

Igralec ima pravico izbrati področje dejavnosti - samo del mize ali vso. Prav tako je naša izbira, da izključimo imena elementov in druge parametre. To otežuje iskanje. Za napredne je na voljo tudi časovnik, torej trening poteka na hitrost.

Pogoji igre omogočajo učenje število elementov v Mendlejevi tabeli ne dolgočasno, ampak zabavno. Prebudi se vznemirjenje in postane lažje sistematizirati znanje v glavi. Tisti, ki ne sprejemajo računalniških flash projektov, ponujajo bolj tradicionalen način pomnjenja seznama.

Razdeljen je na 8 skupin oziroma 18 (po izdaji iz leta 1989). Zaradi lažjega pomnjenja je bolje ustvariti več ločenih tabel, kot delati na celotni različici. Pomagajo tudi vizualne slike, ki se ujemajo z vsakim elementom. Zanesti se morate na lastna združenja.

Tako lahko železo v možganih primerjamo na primer z žebljem, živo srebro pa s termometrom. Je ime elementa neznano? Uporabljamo metodo sugestivnih asociacij. , na primer, sestavimo besedi "toffee" in "speaker" od začetkov.

Značilnosti periodnega sistema Ne učite se naenkrat. Priporoča se 10-20 minutna vadba na dan. Priporočljivo je, da si za začetek zapomnite le osnovne značilnosti: ime elementa, njegovo oznako, atomsko maso in serijsko številko.

Šolarji periodični sistem raje obesijo nad pisalno mizo ali na steno, kamor pogosto gledajo. Metoda je dobra za ljudi s prevlado vizualnega spomina. Podatki s seznama se nehote zapomnijo tudi brez stiskanja.

To upoštevajo tudi učitelji. Praviloma te ne silijo, da si seznama zapomniš, dovolijo ti, da ga pogledaš tudi med testi. Nenehno gledanje v tabelo je enakovredno učinku izpisa na steni ali pisanju goljufaj pred izpiti.

Ko začnemo študirati, se spomnimo, da se Mendelejev ni takoj spomnil svojega seznama. Ko so nekega znanstvenika nekoč vprašali, kako je odkril mizo, je bil odgovor: »O tem razmišljam že morda 20 let, a si mislite: sedel sem tam in nenadoma je pripravljena.« Periodni sistem je mukotrpno delo, ki ga ni mogoče dokončati v kratkem času.

Znanost ne dopušča naglice, saj vodi v napačne predstave in moteče napake. Tako je istočasno kot Mendelejev tabelo sestavil tudi Lothar Meyer. Vendar je bil Nemec pri svojem seznamu malce pomanjkljiv in ni bil prepričljiv pri dokazovanju svoje trditve. Zato je javnost prepoznala delo ruskega znanstvenika in ne njegovega kolega kemika iz Nemčije.

Obkroža nas veliko različnih stvari in predmetov, živih in neživih teles narave. In vsi imajo svojo sestavo, strukturo, lastnosti. V živih bitjih potekajo kompleksne biokemične reakcije, ki spremljajo vitalne procese. Neživa telesa opravljajo različne funkcije v naravi in ​​življenju biomase ter imajo kompleksno molekularno in atomsko sestavo.

Toda vsi skupaj imajo predmeti planeta skupno lastnost: sestavljeni so iz številnih drobnih strukturnih delcev, imenovanih atomi kemičnih elementov. Tako majhne, ​​da jih s prostim očesom ni mogoče videti. Kaj so kemični elementi? Kakšne značilnosti imajo in kako ste vedeli za njihov obstoj? Poskusimo ugotoviti.

Pojem kemijskih elementov

V splošno sprejetem razumevanju so kemijski elementi le grafična predstavitev atomov. Delci, ki tvorijo vse, kar obstaja v vesolju. To pomeni, da je na vprašanje "kaj so kemični elementi" mogoče dati naslednji odgovor. To so zapletene majhne strukture, zbirke vseh izotopov atomov, združenih s skupnim imenom, ki imajo svojo grafično oznako (simbol).

Do danes je znanih 118 elementov, ki so bili odkriti naravno in sintetično, z jedrskimi reakcijami in jedri drugih atomov. Vsak od njih ima nabor značilnosti, svojo lokacijo v celotnem sistemu, zgodovino odkritja in ime, prav tako pa ima posebno vlogo v naravi in ​​življenju živih bitij. Kemijska znanost preučuje te značilnosti. Kemijski elementi so osnova za gradnjo molekul, enostavnih in kompleksnih spojin in s tem kemijskih interakcij.

Zgodovina odkritja

Samo razumevanje tega, kaj so kemični elementi, je prišlo šele v 17. stoletju zahvaljujoč delu Boyle. On je bil tisti, ki je prvi spregovoril o tem konceptu in mu dal naslednjo definicijo. To so nedeljive majhne preproste snovi, iz katerih je sestavljeno vse okoli, vključno z vsemi kompleksnimi.

Pred tem delom so bili prevladujoči pogledi alkimistov tisti, ki so priznavali teorijo štirih elementov - Empidokles in Aristotel, pa tudi tisti, ki so odkrili "gorljive principe" (žveplo) in "kovinske principe" (živo srebro).

Skoraj celotno 18. stoletje je bila razširjena povsem zmotna teorija o flogistonu. Vendar že ob koncu tega obdobja Antoine Laurent Lavoisier dokaže, da je nevzdržna. Ponavlja Boyleovo formulacijo, a jo hkrati dopolnjuje s prvim poskusom sistematizacije vseh takrat znanih elementov in jih razdeli v štiri skupine: kovine, radikali, zemlje in nekovine.

Naslednji velik korak pri razumevanju kemičnih elementov je prišel od Daltona. Zaslužen je za odkritje atomske mase. Na podlagi tega razporedi nekatere znane kemične elemente po naraščajoči atomski masi.

Vztrajno intenziven razvoj znanosti in tehnologije nam omogoča številna odkritja novih elementov v sestavi naravnih teles. Zato je do leta 1869 - v času velike stvaritve D. I. Mendelejeva - znanost spoznala obstoj 63 elementov. Delo ruskega znanstvenika je postalo prva popolna in za vedno uveljavljena klasifikacija teh delcev.

Struktura kemičnih elementov takrat še ni bila ugotovljena. Veljalo je, da je atom nedeljiv, da je najmanjša enota. Z odkritjem pojava radioaktivnosti je bilo dokazano, da je le-ta razdeljena na strukturne dele. Skoraj vsi obstajajo v obliki več naravnih izotopov (podobnih delcev, vendar z različnim številom nevtronskih struktur, kar spreminja atomsko maso). Tako je bilo do sredine prejšnjega stoletja mogoče doseči red pri opredelitvi pojma kemijskega elementa.

Mendelejev sistem kemičnih elementov

Znanstvenik jo je utemeljil na razliki v atomski masi in uspel vse znane kemijske elemente genialno razporediti po naraščajočem vrstnem redu. Vendar pa je bila vsa globina in genialnost njegovega znanstvenega razmišljanja in predvidevanja v tem, da je Mendelejev v svojem sistemu pustil prazne prostore, odprte celice za še neznane elemente, ki bodo po mnenju znanstvenika odkriti v prihodnosti.

In vse se je izkazalo točno tako, kot je rekel. Kemični elementi Mendelejeva so sčasoma zapolnili vse prazne celice. Odkrita je bila vsaka struktura, ki jo je napovedal znanstvenik. In zdaj lahko varno rečemo, da je sistem kemičnih elementov predstavljen s 118 enotami. Res je, zadnja tri odkritja še niso uradno potrjena.

Sam sistem kemijskih elementov je grafično prikazan v tabeli, v kateri so elementi razvrščeni glede na hierarhijo njihovih lastnosti, jedrskih nabojev in strukturnih značilnosti elektronskih lupin njihovih atomov. Torej, obstajajo obdobja (7 kosov) - vodoravne vrstice, skupine (8 kosov) - navpične, podskupine (glavne in sekundarne znotraj vsake skupine). Najpogosteje sta v spodnjih plasteh tabele ločeno nameščeni dve vrsti družin - lantanidi in aktinoidi.

Atomsko maso elementa sestavljajo protoni in nevtroni, katerih kombinacija se imenuje "masno število". Število protonov se določi zelo preprosto – enako je atomskemu številu elementa v sistemu. In ker je atom kot celota električno nevtralen sistem, to je brez naboja, je število negativnih elektronov vedno enako številu pozitivnih protonskih delcev.

Tako lahko značilnosti kemijskega elementa podamo z njegovim položajem v periodnem sistemu. Navsezadnje je v celici opisano skoraj vse: serijska številka, ki pomeni elektrone in protone, atomska masa (povprečna vrednost vseh obstoječih izotopov danega elementa). Vidite lahko, v kateri periodi se nahaja struktura (to pomeni, da se bodo elektroni nahajali na toliko plasteh). Za elemente glavnih podskupin je mogoče predvideti tudi število negativnih delcev na zadnjem energijskem nivoju - enako je številu skupine, v kateri se element nahaja.

Število nevtronov lahko izračunamo tako, da od masnega števila, to je atomskega števila, odštejemo protone. Tako je mogoče za vsak kemijski element pridobiti in sestaviti celotno elektronsko-grafično formulo, ki bo natančno odražala njegovo strukturo in prikazovala možne in manifestirane lastnosti.

Porazdelitev elementov v naravi

To vprašanje preučuje celotna znanost - kozmokemija. Podatki kažejo, da porazdelitev elementov po našem planetu sledi enakim vzorcem v vesolju. Glavni vir jeder lahkih, težkih in srednjih atomov so jedrske reakcije, ki potekajo v notranjosti zvezd - nukleosinteza. Zahvaljujoč tem procesom sta vesolje in vesolje našemu planetu zagotovila vse razpoložljive kemične elemente.

Od znanih 118 predstavnikov v naravnih virih so jih ljudje odkrili 89. To so temeljni, najpogostejši atomi. Kemijske elemente so sintetizirali tudi umetno z obstreljevanjem jeder z nevtroni (laboratorijska nukleosinteza).

Najštevilčnejše so enostavne snovi elementov, kot so dušik, kisik in vodik. Ogljik je del vseh organskih snovi, kar pomeni, da ima tudi vodilno mesto.

Razvrstitev glede na elektronsko zgradbo atomov

Ena najpogostejših klasifikacij vseh kemičnih elementov sistema je njihova porazdelitev na podlagi njihove elektronske strukture. Glede na to, koliko energijskih nivojev je vključenih v lupino atoma in kateri od njih vsebuje zadnje valenčne elektrone, lahko ločimo štiri skupine elementov.

S-elementi

To so tisti, pri katerih je s-orbitala zadnja zapolnjena. Ta družina vključuje elemente prve skupine glavne podskupine (ali Samo en elektron na zunanji ravni določa podobne lastnosti teh predstavnikov kot močnih reducentov.

P-elementi

Samo 30 kosov. Valenčni elektroni se nahajajo na p-podravni. To so elementi, ki tvorijo glavne podskupine od tretje do osme skupine, ki pripadajo obdobjem 3,4,5,6. Med njimi lastnosti vključujejo tako kovine kot značilne nekovinske elemente.

d-elementi in f-elementi

To so prehodne kovine iz 4. do 7. glavnega obdobja. Skupaj je 32 elementov. Preproste snovi lahko kažejo tako kisle kot bazične lastnosti (oksidirajo in redukcijo). Tudi amfoterično, to je dvojno.

F-družina vključuje lantanide in aktinoide, v katerih se zadnji elektroni nahajajo v f-orbitalah.

Snovi, ki jih tvorijo elementi: enostavne

Prav tako lahko vsi razredi kemičnih elementov obstajajo v obliki preprostih ali kompleksnih spojin. Tako se za enostavne štejejo tiste, ki so sestavljene iz iste strukture v različnih količinah. Na primer, O 2 je kisik ali dikisik, O 3 pa je ozon. Ta pojav se imenuje alotropija.

Preprosti kemični elementi, ki tvorijo istoimenske spojine, so značilni za vsakega predstavnika periodnega sistema. Niso pa vsi enaki po svojih lastnostih. Torej, obstajajo preproste snovi, kovine in nekovine. Prvi tvorijo glavne podskupine z 1-3 skupinami in vse sekundarne podskupine v tabeli. Nekovine tvorijo glavne podskupine skupin 4-7. Osma glavna skupina vključuje posebne elemente - žlahtne ali inertne pline.

Med vsemi do danes odkritimi enostavnimi elementi je v običajnih pogojih znanih 11 plinov, 2 tekoči snovi (brom in živo srebro), vse ostalo pa so trdne snovi.

Kompleksne povezave

Sem sodi vse, kar je sestavljeno iz dveh ali več kemičnih elementov. Primerov je ogromno, saj poznamo več kot 2 milijona kemičnih spojin! To so soli, oksidi, baze in kisline, kompleksne spojine, vse organske snovi.

Periodni sistem je eno največjih odkritij človeštva, ki je omogočilo ureditev znanja o svetu okoli nas in odkrivanje novih kemičnih elementov. Potreben je za šolarje, pa tudi za vse, ki jih zanima kemija. Poleg tega je ta shema nepogrešljiva tudi na drugih področjih znanosti.

Ta shema vsebuje vse elemente, ki jih človek pozna, in so razvrščeni glede na atomsko maso in atomsko število. Te značilnosti vplivajo na lastnosti elementov. Skupaj je v kratki različici tabele 8 skupin; elementi, vključeni v eno skupino, imajo zelo podobne lastnosti. Prva skupina vsebuje vodik, litij, kalij, baker, katerih latinska izgovorjava v ruščini je cuprum. In tudi argentum - srebro, cezij, zlato - aurum in francij. V drugi skupini so berilij, magnezij, kalcij, cink, sledijo stroncij, kadmij, barij, skupino pa končata živo srebro in radij.

V tretjo skupino spadajo bor, aluminij, skandij, galij, sledijo itrij, indij, lantan, skupino pa končata talij in aktinij. Četrta skupina se začne z ogljikom, silicijem, titanom, nadaljuje z germanijem, cirkonijem, kositrom in konča s hafnijem, svincem in rutherfordijem. V peti skupini so elementi, kot so dušik, fosfor, vanadij, spodaj so arzen, niobij, antimon, nato pride tantal, bizmut in skupino zaključuje dubnij. Šesti se začne s kisikom, sledijo mu žveplo, krom, selen, nato molibden, telur, nato volfram, polonij in seaborgij.

V sedmi skupini je prvi element fluor, sledijo mu klor, mangan, brom, tehnecij, sledi jod, nato renij, astat in borij. Zadnja skupina je najštevilnejši. Vključuje pline, kot so helij, neon, argon, kripton, ksenon in radon. V to skupino spadajo tudi kovine železo, kobalt, nikelj, rodij, paladij, rutenij, osmij, iridij in platina. Sledita hannium in meitnerium. Elementi, ki tvorijo serije aktinidov in serije lantanidov. Imata podobne lastnosti kot lantan in aktinij.

Ta shema vključuje vse vrste elementov, ki so razdeljeni v 2 veliki skupini - kovine in nekovine, ki imajo različne lastnosti. Kako ugotoviti, ali element pripada eni ali drugi skupini, bo pomagala običajna črta, ki jo je treba potegniti od bora do astatina. Ne smemo pozabiti, da je takšno črto mogoče narisati samo v polni različici tabele. Vsi elementi, ki so nad to črto in se nahajajo v glavnih podskupinah, se štejejo za nekovine. In tiste spodaj, v glavnih podskupinah, so kovine. Kovine so tudi snovi, ki jih najdemo v stranske podskupine. Obstajajo posebne slike in fotografije, na katerih se lahko podrobno seznanite s položajem teh elementov. Omeniti velja, da tisti elementi, ki so na tej vrstici, kažejo enake lastnosti kovin in nekovin.

Ločen seznam je sestavljen iz amfoternih elementov, ki imajo dvojne lastnosti in lahko kot rezultat reakcij tvorijo 2 vrsti spojin. Hkrati se manifestirajo tako osnovni kot kislinske lastnosti. Prevlada določenih lastnosti je odvisna od reakcijskih pogojev in snovi, s katerimi amfoterni element reagira.

Omeniti velja, da je ta shema v svoji tradicionalni zasnovi dobre kakovosti obarvana. Hkrati so za lažjo orientacijo označeni z različnimi barvami. glavne in sekundarne podskupine. Elemente združujemo tudi glede na podobnost njihovih lastnosti.
Vendar pa je danes, skupaj z barvno shemo, črno-bela periodična tabela Mendelejeva zelo pogosta. Ta vrsta se uporablja za črno-belo tiskanje. Kljub navidezni zapletenosti je delo z njim prav tako priročno, če upoštevate nekatere nianse. Torej, v tem primeru lahko glavno podskupino ločite od sekundarne po razlikah v odtenkih, ki so jasno vidni. Poleg tega so v barvni različici prikazani elementi s prisotnostjo elektronov na različnih plasteh različne barve.
Omeniti velja, da v enobarvni zasnovi ni zelo težko krmariti po shemi. V ta namen bodo zadostovale informacije, navedene v vsaki posamezni celici elementa.

Enotni državni izpit je danes glavna vrsta preizkusa ob koncu šole, kar pomeni, da je treba posebno pozornost nameniti pripravi nanj. Zato pri izbiri zaključni izpit iz kemije, morate biti pozorni na materiale, ki vam lahko pomagajo pri prehodu. Šolarji lahko med izpitom praviloma uporabljajo nekatere tabele, zlasti periodni sistem v dobri kakovosti. Zato, da bi med testiranjem prinesel le koristi, je treba vnaprej posvetiti pozornost njegovi strukturi in preučevanju lastnosti elementov ter njihovemu zaporedju. Tudi naučiti se je treba uporabite črno-belo različico tabele da ne bi naleteli na težave pri izpitu.

Poleg glavne tabele, ki opisuje lastnosti elementov in njihovo odvisnost od atomske mase, obstajajo tudi drugi diagrami, ki lahko pomagajo pri študiju kemije. Na primer, obstajajo tabele topnosti in elektronegativnosti snovi. Prvo lahko uporabimo za ugotavljanje, kako topna je določena spojina v vodi pri normalni temperaturi. V tem primeru so anioni nameščeni vodoravno - negativno nabiti ioni, kationi - to je pozitivno nabiti ioni - pa navpično. Izvedeti stopnja topnosti ene ali druge spojine je treba poiskati njene sestavine s pomočjo tabele. In na mestu njihovega presečišča bo potrebna oznaka.

Če je to črka "p", potem je snov v normalnih pogojih popolnoma topna v vodi. Če je prisotna črka "m", je snov rahlo topna, če je prisotna črka "n", pa je skoraj netopna. Če je znak "+", spojina ne tvori oborine in reagira s topilom brez ostanka. Če je prisoten znak "-", to pomeni, da taka snov ne obstaja. Včasih lahko v tabeli vidite tudi znak »?«, potem to pomeni, da stopnja topnosti te spojine ni zagotovo znana. Elektronegativnost elementov lahko se razlikuje od 1 do 8; obstaja tudi posebna tabela za določitev tega parametra.

Druga uporabna tabela je serija kovinskih dejavnosti. Vse kovine se v njem nahajajo glede na naraščajoče stopnje elektrokemičnega potenciala. Niz kovinskih napetosti se začne z litijem in konča z zlatom. Menijo, da čim bolj levo kovina zavzema mesto v določeni vrsti, bolj aktivna je v kemičnih reakcijah. torej najbolj aktivna kovina Litij velja za alkalno kovino. Seznam elementov proti koncu vsebuje tudi vodik. Menijo, da so kovine, ki se nahajajo za njim, praktično neaktivne. Sem spadajo elementi, kot so baker, živo srebro, srebro, platina in zlato.

Slike periodnega sistema v dobri kakovosti

Ta shema je eden največjih dosežkov na področju kemije. pri čemer obstaja veliko vrst te mize– kratka različica, dolga, pa tudi zelo dolga. Najpogostejša je kratka tabela, pogosta pa je tudi dolga različica diagrama. Omeniti velja, da IUPAC trenutno ne priporoča uporabe kratke različice vezja.
Skupaj jih je bilo Razvitih je bilo več kot sto vrst tabel, ki se razlikujejo po predstavitvi, obliki in grafični predstavitvi. Uporabljajo se na različnih področjih znanosti ali pa se sploh ne uporabljajo. Trenutno raziskovalci še naprej razvijajo nove konfiguracije vezij. Glavna možnost je kratek ali dolg krog v odlični kakovosti.