Ag v periodnem sistemu elementov. Periodni sistem kemičnih elementov D. I. Mendelejeva

Če poznamo formulacijo periodičnega zakona in uporabljamo periodični sistem elementov D.I. Mendelejeva, lahko označimo kateri koli kemični element in njegove spojine. Primerno je sestaviti takšno značilnost kemičnega elementa po načrtu.

I. Simbol kemijskega elementa in njegovo ime.

II. Položaj kemijskega elementa v periodnem sistemu elementov D.I. Mendelejev:

1. serijska številka;
2. številka obdobja;
3. številka skupine;
4. podskupina (glavna ali sekundarna).

III. Zgradba atoma kemičnega elementa:

1. naboj jedra atoma;
2. relativna atomska masa kemijskega elementa;
3. število protonov;
4. število elektronov;
5. število nevtronov;
6. število elektronskih ravni v atomu.

IV. Elektronske in elektronsko-grafične formule atoma, njegovih valenčnih elektronov.

V. Vrsta kemijskega elementa (kovina ali nekovina, s-, p-, d- ali f-element).

VI. Formule najvišjega oksida in hidroksida kemičnega elementa, značilnosti njihovih lastnosti (bazične, kisle ali amfoterne).

VII. Primerjava kovinskih ali nekovinskih lastnosti kemijskega elementa z lastnostmi sosednjih elementov po periodi in podskupini.

VIII. Največje in najmanjše oksidacijsko stanje atoma.

Na primer, opisali bomo kemični element z zaporedno številko 15 in njegove spojine glede na njihov položaj v periodnem sistemu elementov D.I. Mendelejeva in strukturo atoma.

I. V tabeli D.I. Mendelejeva najdemo celico s številko kemijskega elementa, zapišemo njegov simbol in ime.

Kemijski element številka 15 je fosfor. Njegov simbol je R.

II. Označimo položaj elementa v tabeli D.I. Mendelejeva (številka obdobja, vrsta podskupine).

Fosfor je v glavni podskupini V. skupine, v 3. periodi.

III. Podali bomo splošen opis sestave atoma kemijskega elementa (jedrski naboj, atomska masa, število protonov, nevtronov, elektronov in elektronski nivoji).

Jedrski naboj atoma fosforja je +15. Relativna atomska masa fosforja je 31. Jedro atoma vsebuje 15 protonov in 16 nevtronov (31 - 15 = 16). Atom fosforja ima tri energijske nivoje, ki vsebujejo 15 elektronov.

IV. Sestavimo elektronsko in elektronskografično formulo atoma ter označimo njegove valenčne elektrone.

Elektronska formula atoma fosforja je: 15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3.

Elektronsko-grafična formula za zunanji nivo atoma fosforja: na tretjem energijskem nivoju, na podnivoju 3s, sta dva elektrona (v eni celici sta napisani dve puščici v nasprotni smeri), na treh p-podnivojih so trije. elektroni (eden je zapisan v vsaki od treh puščic celic, ki imajo isto smer).

Valenčni elektroni so elektroni zunanje ravni, tj. 3s2 3p3 elektronov.

V. Določite vrsto kemijskega elementa (kovina ali nekovina, s-, p-, d- ali f-element).

Fosfor je nekovina. Ker je zadnji podnivo v atomu fosforja, ki je napolnjen z elektroni, p-podnivo, fosfor spada v družino p-elementov.

VI. Sestavimo formule višjega fosforjevega oksida in hidroksida ter označimo njune lastnosti (bazične, kisle ali amfoterne).

Višji fosforjev oksid P 2 O 5 kaže lastnosti kislega oksida. Hidroksid, ki ustreza višjemu oksidu, H 3 PO 4, kaže lastnosti kisline. Potrdimo te lastnosti z enačbami vrst kemijskih reakcij:

P 2 O 5 + 3 Na 2 O = 2Na 3 PO 4

H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O

VII. Primerjajmo nekovinske lastnosti fosforja z lastnostmi sosednjih elementov po periodi in podskupini.

Sosed fosforjeve podskupine je dušik. Soseda fosforja sta silicij in žveplo. Nekovinske lastnosti atomov kemijskih elementov glavnih podskupin se z naraščajočim atomskim številom povečujejo v obdobjih in zmanjšujejo v skupinah. Zato so nekovinske lastnosti fosforja bolj izrazite kot lastnosti silicija in manj izrazite kot lastnosti dušika in žvepla.

VIII. Določimo največje in najmanjše oksidacijsko stanje fosforjevega atoma.

Največje pozitivno oksidacijsko stanje za kemične elemente glavnih podskupin je enako številki skupine. Fosfor je v glavni podskupini pete skupine, zato je največje oksidacijsko stanje fosforja +5.

Najmanjše oksidacijsko stanje za nekovine je v večini primerov razlika med številko skupine in številko osem. Tako je minimalno oksidacijsko stanje fosforja -3.

Element 115 periodnega sistema, moscovium, je supertežak sintetični element s simbolom Mc in atomskim številom 115. Prvič ga je leta 2003 pridobila skupna ekipa ruskih in ameriških znanstvenikov na Skupnem inštitutu za jedrske raziskave (JINR) v Dubni , Rusija. Decembra 2015 ga je Skupna delovna skupina mednarodnih znanstvenih organizacij IUPAC/IUPAP priznala kot enega od štirih novih elementov. 28. novembra 2016 je bil uradno imenovan v čast moskovske regije, kjer se nahaja JINR.

Značilno

Element 115 periodnega sistema je izjemno radioaktivna snov: njegov najstabilnejši znani izotop, moscovium-290, ima razpolovno dobo le 0,8 sekunde. Znanstveniki uvrščajo moskovij med neprehodne kovine s številnimi značilnostmi, podobnimi bizmutu. V periodnem sistemu spada med transaktinidne elemente p-bloka 7. periode in je uvrščen v skupino 15 kot najtežji pniktogen (element podskupine dušika), čeprav ni potrjeno, da bi se obnašal kot težji homolog bizmuta .

Po izračunih ima element nekatere lastnosti, podobne lažjim homologom: dušik, fosfor, arzen, antimon in bizmut. Hkrati dokazuje več pomembnih razlik od njih. Do danes je bilo sintetiziranih okoli 100 atomov moskovija, ki imajo masna števila od 287 do 290.

Fizikalne lastnosti

Valenčni elektroni elementa 115 periodnega sistema, moscovium, so razdeljeni na tri podlupine: 7s (dva elektrona), 7p 1/2 (dva elektrona) in 7p 3/2 (en elektron). Prva dva sta relativistično stabilizirana in se zato obnašata kot žlahtni plini, slednja pa sta relativistično destabilizirana in zlahka sodelujeta v kemijskih interakcijah. Tako bi moral biti primarni ionizacijski potencial moskovija približno 5,58 eV. Po izračunih naj bi bil moskovij zaradi svoje velike atomske mase z gostoto okoli 13,5 g/cm 3 gosta kovina.

Ocenjene konstrukcijske značilnosti:

• Faza: trdna.
• Tališče: 400 °C (670 °K, 750 °F).
• Vrelišče: 1100°C (1400°K, 2000°F).
• Specifična talilna toplota: 5,90-5,98 kJ/mol.
• Specifična toplota uparjanja in kondenzacije: 138 kJ/mol.

Kemijske lastnosti

Element 115 periodnega sistema je tretji v seriji 7p kemičnih elementov in je najtežji član skupine 15 v periodnem sistemu, ki se uvršča pod bizmut. Kemično interakcijo moskovija v vodni raztopini določajo značilnosti ionov Mc + in Mc 3+. Prvi se domnevno zlahka hidrolizirajo in tvorijo ionske vezi s halogeni, cianidi in amoniakom. Muscovy(I) hidroksid (McOH), karbonat (Mc 2 CO 3), oksalat (Mc 2 C 2 O 4) in fluorid (McF) je treba raztopiti v vodi. Sulfid (Mc 2 S) mora biti netopen. Klorid (McCl), bromid (McBr), jodid (McI) in tiocianat (McSCN) so slabo topne spojine.

Moscovium(III) fluorid (McF 3) in tiozonid (McS 3) sta domnevno netopna v vodi (podobno kot ustrezne bizmutove spojine). Medtem ko morajo biti klorid (III) (McCl 3), bromid (McBr 3) in jodid (McI 3) zlahka topni in zlahka hidrolizirani, da tvorijo oksohalide, kot sta McOCl in McOBr (prav tako podobno bizmutu). Moscovium(I) in (III) oksidi imajo podobna oksidacijska stanja, njihova relativna stabilnost pa je v veliki meri odvisna od elementov, s katerimi reagirajo.

Negotovost

Ker je element 115 periodnega sistema sintetiziran eksperimentalno samo enkrat, so njegove natančne značilnosti problematične. Znanstveniki se morajo zanašati na teoretične izračune in jih primerjati s stabilnejšimi elementi s podobnimi lastnostmi.

Leta 2011 so bili izvedeni poskusi za ustvarjanje izotopov nihonija, flerovija in moskovija v reakcijah med »pospeševalci« (kalcij-48) in »tarčami« (ameriški-243 in plutonij-244), da bi preučili njihove lastnosti. Vendar pa so "tarče" vsebovale nečistoče svinca in bizmuta, zato so nekateri izotopi bizmuta in polonija bili pridobljeni v reakcijah prenosa nukleona, kar je zapletlo poskus. Medtem pa bodo pridobljeni podatki znanstvenikom v prihodnosti pomagali pri podrobnejšem preučevanju težkih homologov bizmuta in polonija, kot sta moscovium in livermorium.

Otvoritev

Prva uspešna sinteza elementa 115 periodnega sistema je bila skupno delo ruskih in ameriških znanstvenikov avgusta 2003 v JINR v Dubni. Ekipa, ki jo je vodil jedrski fizik Jurij Oganesjan, je poleg domačih strokovnjakov vključevala tudi kolege iz nacionalnega laboratorija Lawrence Livermore. Raziskovalci so 2. februarja 2004 v reviji Physical Review objavili informacijo, da so na ciklotronu U-400 obstrelili americij-243 z ioni kalcija-48 in pridobili štiri atome nove snovi (eno jedro 287 Mc in tri jedra 288 Mc). Ti atomi razpadejo (razpadejo) z oddajanjem alfa delcev do elementa nihonija v približno 100 milisekundah. Dva težja izotopa moskovija, 289 Mc in 290 Mc, sta bila odkrita v letih 2009–2010.

Sprva IUPAC ni mogel odobriti odkritja novega elementa. Potrebna je bila potrditev iz drugih virov. V naslednjih nekaj letih so bili kasnejši poskusi dodatno ovrednoteni in ponovno je bila predstavljena trditev ekipe iz Dubne, da so odkrili element 115.

Avgusta 2013 je skupina raziskovalcev z Univerze v Lundu in Inštituta za težke ione v Darmstadtu (Nemčija) objavila, da so ponovili poskus iz leta 2004 in tako potrdili rezultate, pridobljene v Dubni. Nadaljnjo potrditev je leta 2015 objavila skupina znanstvenikov, ki delajo na Berkeleyju. Decembra 2015 je skupna delovna skupina IUPAC/IUPAP priznala odkritje tega elementa in dala prednost pri odkritju rusko-ameriški ekipi raziskovalcev.

Ime

Leta 1979 je bilo po priporočilu IUPAC odločeno, da se element 115 periodnega sistema imenuje ununpentium in ga označi z ustreznim simbolom UUP. Čeprav se ime od takrat pogosto uporablja za označevanje neodkritega (vendar teoretično predvidenega) elementa, se v skupnosti fizikov ni prijelo. Najpogosteje se je snov tako imenovala - element št. 115 ali E115.

30. decembra 2015 je Mednarodna zveza za čisto in uporabno kemijo priznala odkritje novega elementa. Po novih pravilih imajo odkritelji pravico predlagati svoje ime za novo snov. Sprva je bilo načrtovano, da se element 115 periodnega sistema imenuje "langevinium" v čast fizika Paula Langevina. Kasneje je skupina znanstvenikov iz Dubne kot možnost predlagala ime "Moskva" v čast moskovske regije, kjer je bilo odkritje. Junija 2016 je IUPAC odobril pobudo in 28. novembra 2016 uradno odobril ime "moscovium".

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

Periodni sistem začel s knjigo "Povezava lastnosti z atomsko težo elementov." Delo je bilo objavljeno v 1870-ih. Istočasno je ruski znanstvenik spregovoril pred kemijskim društvom v državi 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 tabelo 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 v vrsti.

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 dokazuje, da so snovi v njem razvrščene tako, kot se njihova atomska teža povečuje.

Temeljnega principa niso spremenili. Masa se povečuje od leve proti desni. Hkrati tabela ni enojna, ampak razdeljena na 7 obdobij. Od tod tudi ime seznama. Pika 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 glede na elemente identificiral 4 temeljne 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. Na nas je tudi, 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. Priporočamo 10-20 minut vadbe na dan. Priporočljivo je, da si za začetek zapomnite le osnovne značilnosti: ime elementa, njegovo oznako, atomsko maso in serijsko številko.

Šolarji periodni sistem najraje 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.

Glej tudi: Seznam kemijskih elementov po atomskem številu in Abecedni seznam kemijskih elementov Vsebina 1 Trenutno uporabljeni simboli ... Wikipedia

Glej tudi: Seznam kemijskih elementov po atomskem številu in Seznam kemijskih elementov po simbolu Abecedni seznam kemijskih elementov. Dušik N Aktinij Ac Aluminij Al Americicij Am Argon Ar Astatin At ... Wikipedia

Periodični sistem kemijskih elementov (Mendelejeva tabela) je klasifikacija kemijskih elementov, ki ugotavlja odvisnost različnih lastnosti elementov od naboja atomskega jedra. Sistem je grafični izraz periodičnega zakona, ... ... Wikipedia

Periodični sistem kemijskih elementov (Mendelejeva tabela) je klasifikacija kemijskih elementov, ki ugotavlja odvisnost različnih lastnosti elementov od naboja atomskega jedra. Sistem je grafični izraz periodičnega zakona, ... ... Wikipedia

Periodični sistem kemijskih elementov (Mendelejeva tabela) je klasifikacija kemijskih elementov, ki ugotavlja odvisnost različnih lastnosti elementov od naboja atomskega jedra. Sistem je grafični izraz periodičnega zakona, ... ... Wikipedia

Periodični sistem kemijskih elementov (Mendelejeva tabela) je klasifikacija kemijskih elementov, ki ugotavlja odvisnost različnih lastnosti elementov od naboja atomskega jedra. Sistem je grafični izraz periodičnega zakona, ... ... Wikipedia

Kemijski elementi (periodni sistem) klasifikacija kemijskih elementov, ugotavljanje odvisnosti različnih lastnosti elementov od naboja atomskega jedra. Sistem je grafični izraz periodičnega zakona, ki ga je vzpostavila ruska... ... Wikipedia

Periodični sistem kemijskih elementov (Mendelejeva tabela) je klasifikacija kemijskih elementov, ki ugotavlja odvisnost različnih lastnosti elementov od naboja atomskega jedra. Sistem je grafični izraz periodičnega zakona, ... ... Wikipedia

Periodični sistem kemijskih elementov (Mendelejeva tabela) je klasifikacija kemijskih elementov, ki ugotavlja odvisnost različnih lastnosti elementov od naboja atomskega jedra. Sistem je grafični izraz periodičnega zakona, ... ... Wikipedia

knjige

• Japonsko-angleško-ruski slovar za namestitev industrijske opreme. Približno 8000 izrazov, Popova I.S.. Slovar je namenjen širokemu krogu uporabnikov in predvsem prevajalcem in tehničnim strokovnjakom, ki se ukvarjajo z dobavo in izvedbo industrijske opreme iz Japonske ali...

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. Nasprotno pa kemična spojina, kot je železov oksid, vedno vsebuje vsaj dve različni vrsti atomov: atome železa in atome 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 latiničnih črk, ki predstavlja oznako danega 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: Tisti, ki je proizveden umetno 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 kemijski element, ki je dobil to ime, je livermorij (116), prej pa flerovij (114).

Dva ducata skupnih in pomembnih elementov

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

Veliki pok kot temeljni vzrok nastanka 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 kemičnih elementov. Angleški kemik William Prout je na primer leta 1815 predlagal, da so atomske mase vseh elementov večkratniki mase vodikovega atoma, če jo vzamemo za enoto, torej 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 tri elemente tako imenovane skupine halogenov (klor, brom in jod) mogoče razvrstiti po njihovih relativnih atomskih masah. 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 fizikalne in kemijske lastnosti, v urejen sistem skupin, serij in obdobij. Hkrati sta Mendelejev in Meyer poudarila, da se lastnosti kemičnih elementov občasno ponavljajo glede na njihovo atomsko maso.

Danes Mendelejev na splošno velja za odkritelja periodičnega zakona, ker je naredil en korak, ki ga Meyer ni. 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 prešteti, koliko možnosti za grafično predstavitev periodnega sistema so predlagali različni znanstveniki. Izkazalo se je, da jih je več kot 500. Poleg tega je 80% skupnega števila možnosti tabel, ostalo pa so geometrijske figure, matematične krivulje itd. Posledično so štiri vrste tabel našle praktično uporabo: kratke, pol -dolgi, dolgi in lestveni (piramidalni). 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 kemijski 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 v istem obdobju imajo lastnosti, ki se počasi spreminjajo iz alkalne kovine v žlahtni plin. Spodnja slika prikazuje, kako se spreminja ena od lastnosti, atomski polmer, za posamezne elemente v tabeli.

Dolga periodna oblika periodnega sistema

Prikazan je na spodnji sliki in je razdeljen v dve smeri, po vrsticah in po stolpcih. Obstaja sedem periodičnih vrstic, kot v kratki obliki, in 18 stolpcev, imenovanih skupine ali družine. Pravzaprav povečanje števila skupin z 8 v kratki obliki na 18 v dolgi obliki dobimo tako, da vse elemente postavimo v obdobja, začenši s 4., ne v dveh, ampak v eni vrstici.

Za skupine se uporabljata dva različna sistema številčenja, 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 stensko karto. Zato je običajno, da te elemente postavite na dno tabele.