Wat is chemiese elemente? Stelsel en eienskappe van chemiese elemente

Baie verskillende dinge en voorwerpe, die lewende en nie-lewende liggame van die natuur omring ons. En hulle het almal hul eie samestelling, struktuur, eienskappe. In lewende wesens is daar komplekse biochemiese reaksies wat lewensprosesse vergesel. Nie-lewende liggame verrig verskillende funksies in die natuur en die lewe van biomassa en het 'n komplekse molekulêre en atoom samestelling.

Maar alles saam het die voorwerpe van die planeet 'n algemene kenmerk: hulle bestaan uit 'n stel klein struktuurdeeltjies genoem atome van chemiese elemente. So klein dat hulle nie met die blote oog oorweeg kan word nie. Wat is chemiese elemente? Watter eienskappe het hulle en hoe het hulle bewus geword van hul bestaan? Kom ons probeer om te verstaan.

Die konsep van chemiese elemente

In die konvensionele sin is chemiese elemente net 'n grafiese voorstelling van atome. Partikels, waarvan alles wat in die heelal bestaan, saamgestel is. Dit is die antwoord op die vraag "wat is chemiese elemente"? Dit is komplekse klein strukture, die aggregate van alle isotope van atome, verenig deur 'n algemene naam, met hul eie grafiese benaming (simbool).

Tot op datum weet ons van 118 elemente wat beide in natuurlike omstandighede en sinteties oop is, deur kernreaksies en radioaktiewe vervalle van die kern van ander atome uit te voer. Elkeen het 'n stel eienskappe, sy ligging in die gemeenskaplike stelsel, die geskiedenis van ontdekking en naam, en voer ook 'n sekere rol in die natuur en lewe van lewende wesens. Die studie van hierdie kenmerke is die wetenskap van chemie. Chemiese elemente is die basis vir die konstruksie van molekules, eenvoudige en komplekse verbindings, en dus chemiese interaksies.

Geskiedenis van die ontdekking

Die begrip van wat chemiese elemente is, het eers in die XVII eeu gekom, te danke aan die werk van Boyle. Dit was hy wat eers oor hierdie konsep gepraat het en hom die volgende definisie gegee het. Dit is ondeelbare minvoudige stowwe, waarvan alles saamgestel is, insluitende alle komplekse.

Voor hierdie werk het die standpunte van alchemiste oorheers en die teorie van die vier elemente - Empidocles and Aristotle, herken en ook "brandbare beginsels" (swael) en "metaalbeginsels" (kwik) ontdek.

Byna die hele XVIII eeu is die heeltemal foutiewe teorie van phlogiston versprei. Teen die einde van hierdie tydperk beweer Antoine Laurent Lavoisier egter dat dit onhoudbaar is. Hy herhaal Boyle se formulering, maar terselfdertyd aanvul dit met die eerste poging om al die elemente wat destyds bekend was, te sistematiseer en in vier groepe te versprei: metale, radikale, aarde, nie-metale.

Die volgende groot stap in die begrip van watter chemiese elemente is, Dalton doen. Hy verdien krediet vir die ontdekking van die atoommassa. Op grond hiervan versprei dit sommige van die bekende chemiese elemente om hul atoommassa te verhoog.

Stabiele intensiewe ontwikkeling van wetenskap en tegnologie maak dit moontlik om 'n aantal ontdekkings van nuwe elemente in die samestelling van natuurlike liggame te maak. Daarom, teen 1869 - die tyd van die groot skepping van DI Mendeleyev - het die wetenskap bewus geword van die bestaan van 63 elemente. Die werk van die Russiese wetenskaplike het die eerste volledige en permanent vasgestelde klassifikasie van hierdie deeltjies geword.

In daardie tyd is die struktuur van die chemiese elemente nie vasgestel nie. Daar is geglo dat die atoom ondeelbaar is, dat dit die kleinste eenheid is. Met die ontdekking van die verskynsel van radioaktiwiteit, is bewys dat dit in strukturele dele verdeel is. Byna almal in hierdie geval bestaan in die vorm van verskeie natuurlike isotope (analoog deeltjies, maar met 'n ander aantal neutronstrukture, waaruit die atoommassa wissel). Dus, teen die middel van die vorige eeu was dit moontlik om orde te bereik in die definisie van die begrip 'n chemiese element.

Mendeleyev se stelsel van chemiese elemente

In die basis van die wetenskaplike het die verskil in die atoommassa gestel en daarin geslaag om geniale om alle bekende chemiese elemente te orden in die volgorde van die toename. Die diepte en genie van sy wetenskaplike denke en vooruitsig was egter dat Mendeleev leë plekke in sy stelsel gelaat het, oop selle vir nog onbekende elemente, wat volgens die wetenskaplike in die toekoms ontdek sal word.

En alles het uitgedraai presies soos hy gesê het. Die chemiese elemente van Mendeleyev het oor die tyd al die leë selle gevul. Elke struktuur wat deur wetenskaplikes voorspel is, is ontdek. En nou kan ons veilig sê dat die stelsel van chemiese elemente verteenwoordig word deur 118 eenhede. Die laaste drie ontdekkings is nog nie formeel bevestig nie.

Die stelsel van chemiese elemente word op sigself grafies vertoon deur 'n tabel waarin die elemente volgens die hiërargie van hul eienskappe, die kernladings en die strukturele eienskappe van die elektronskulp van hul atome gerangskik word. So, daar is periodes (7 stukke) - horisontale rye, groepe (8 stukke) - vertikale, subgroepe (hoof en kant in elke groep). Meestal word twee rye gesinne afsonderlik in die onderste lae van die tafel geproduseer: lanthaniede en aktiniede.

Periodieke Mendeleev se stelsel bevat al die nodige inligting oor chemiese elemente (reeksnommer, massa nommer, naam, soms die laaste lae van die elektroniese struktuur).

Name van elemente

Die reg om 'n naam te gee word gegee aan die persoon wat die ontdekking van hierdie chemiese element gemaak het. Baie is vernoem na die planete (uraan, plutonium, neptunium). Ander is die naam gegee ter ere van die groot wetenskaplikes (Mendeleev, Rifford, Copernicus en ander).

Dikwels word die elemente vernoem na stede en lande (ruthenium, germanium, dubny, frankryk, europium en ander). Belofte dien selfs mitiese helde (promethium). 'N Verskynsel is ook algemeen waar 'n gegewe naam gegee word op die eienskappe wat deur eenvoudige en komplekse stowwe van 'n gegewe element (waterstof, suurstof, koolstof) vertoon word.

Die name is in Latyn geskryf, maar in ons land is daar ook 'n Russiese vertaling van hulle met vaste uitsprake. Die simbool van elke element is die eerste letter van die Latynse woord of die eerste en enige van die volgende. Voorbeeld: kalsium (Ca) - Kalsium, boor (B) - Boor.

Eienskappe van atome van chemiese elemente

Elke verteenwoordiger van die periodieke stelsel het sy eie eienaardighede, beide in struktuur en in gemanifesteerde eienskappe. Die eienskap van 'n chemiese element bestaan uit die analise van die samestelling van sy kern- en elektroniese lae, sowel as die definisie van die eenvoudige stof wat dit vorm, en komplekse verbindings.

Die samestelling van die kern van atome van chemiese elemente sluit verskeie deeltjies in - nukleone:

• Protone wat sy positiewe lading (p ⁺¹ ) bepaal, asook deel van die atoommassa;
• Neutrone wat die massa van die element beïnvloed en geen lading het nie (n ⁰ ).

Nog 'n soort deeltjie is elektrone. Hulle beweeg om die kern en het 'n negatiewe lading (e ^-1 ). Hul oriëntasie is nie chaoties nie, maar streng bestel. Hulle is geleë op orbitale (s, p, d en f), wat subvlakke en vlakke (elektroniese lae) vorm.

Die atoommassa van 'n element bestaan uit protone en neutrone, waarvan die aggregaat die "massa nommer" genoem word. Die aantal protone is baie eenvoudig - dit is gelyk aan die ordinale getal van die element in die stelsel. En aangesien die atoom as geheel elektries neutraal is, is dit sonder enige koste die aantal negatiewe elektrone altyd gelyk aan die aantal positiewe protondeeltjies.

So kan die eienskap van 'n chemiese element gegee word deur sy posisie in 'n periodieke stelsel. Die sel beskryf immers byna alles: die reeksnommer, en dus elektrone en protone, die atoommassa (die gemiddelde waarde van alle bestaande isotope van hierdie element). Dit is duidelik in watter tydperk die struktuur geleë is (dus op so baie lae sal elektrone geleë wees). Dit is ook moontlik om die aantal negatiewe deeltjies op die laaste energievlak vir die elemente van die hoofondergroepe te voorspel - dit is gelyk aan die getal van die groep waarin die element geleë is.

Die aantal neutrone kan bereken word deur die proton van die massenaam af te trek, dit wil sê die reeksnommer. Dit is dus moontlik om 'n volledige elektroniese grafiese formule vir elke chemiese element te verkry en op te stel, wat sy struktuur akkuraat sal weerspieël en moontlike oksidasietoestande en gemanifesteerde eienskappe toon.

Verspreiding van elemente in die natuur

Die studie van hierdie probleem is besig met 'n hele wetenskap - kosmochemie. Die data toon dat die verspreiding van elemente op ons planeet dieselfde patrone in die heelal herhaal. Die hoofbron van ligte, swaar en medium atoomkerns is kernreaksies wat in die binneland van sterre voorkom - nukleosintese. Danksy hierdie prosesse het die heelal en die buitenste ruimte ons planeet voorsien van alle beskikbare chemiese elemente.

Altesame 89 van die 118 verteenwoordigers in natuurlike natuurlike bronne is deur mense ontdek. Dit is die mees basiese, mees wydverspreide atome. Chemiese elemente is ook kunsmatig gesintetiseer deur kerne met neutrone te bombardeer (nukleosintese in laboratoriumtoestande).

Die eenvoudigste stowwe van sulke elemente soos stikstof, suurstof en waterstof word beskou as die mees talle. Koolstof is 'n deel van alle organiese stowwe en neem dus ook 'n leidende posisie.

Klassifikasie van die elektroniese struktuur van atome

Een van die mees algemene klassifikasies van alle chemiese elemente van die stelsel is die verspreiding daarvan op die basis van elektroniese struktuur. Deur die aantal energievlakke wat in die atoomdop ingesluit is en die laaste valenselektrone bevat, kan vier groepe elemente onderskei word.

S-elemente

Dit is dié waarin die s-orbitaal gevul is met laasgenoemde. Hierdie familie sluit elemente van die eerste groep van die hoofgroep (of alkalimetale) in. Slegs een elektron op die eksterne vlak bepaal die soortgelyke eienskappe van hierdie verteenwoordigers as sterk reduseermiddels.

P-elemente

Slegs 30 stukke. Valenselektrone is op die p-subvlak geleë. Dit is die elemente wat die hoofgroepe van die derde tot die agtste groep vorm, met verwysing na 3,4,5,6 periodes. Onder hulle word die eienskappe sowel in metale as in tipiese nie-metaalelemente aangetref.

D-elemente en f-elemente

Dit is oorgangsmetale vanaf 4 tot 7 'n lang periode. Slegs 32 items. Eenvoudige stowwe kan beide suur en basiese eienskappe (oksidatief en reduksie) vertoon. Ook amfotere, dit is dubbelsinnig.

Die f-familie sluit in lanthanoïede en aktiniede, waarin die laaste elektrone op die f-orbitale geleë is.

Stowwe wat deur elemente gevorm word: eenvoudig

Ook kan alle klasse van chemiese elemente in die vorm van eenvoudige of komplekse verbindings bestaan. Dit is dus algemeen om diegene wat in verskillende getalle uit dieselfde struktuur gevorm word, te oorweeg. Byvoorbeeld, O ₂ is suurstof of dioksied, en O ₃ is osoon. Hierdie verskynsel word allotropie genoem.

Eenvoudige chemiese elemente wat dieselfde verbindings vorm, is tipies vir elke verteenwoordiger van die periodieke stelsel. Maar nie almal is dieselfde in terme van eiendomme nie. Dus, daar is eenvoudige stowwe, metale en niemetale. Die eerste vorm die hoofgroepe met groep 1-3 en al die subgroepe in die tabel. Nie-metale vorm die hoofgroepe van 4-7 groepe. Die agtste basis bevat spesiale elemente - edel of inerte gasse.

Onder al die eenvoudige elemente wat tot dusver ontdek is, is 11 gasse, 2 vloeibare stowwe (broom en kwik) onder gewone toestande bekend, al die ander is soliede.

Komplekse verbindings

Vir dié is dit gebruikelijk om alles wat bestaan uit twee of meer chemiese elemente te verwys. Voorbeelde van massa, want chemiese verbindings is meer as 2 miljoen bekend! Dit is soute, oksiede, basisse en sure, komplekse komplekse verbindings, alle organiese stowwe.