Има много различни неща и предмети, живеещи инеживите тела на природата ни заобикаля. И всички те имат свой собствен състав, структура, свойства. В живите същества протичат сложни биохимични реакции, които съпътстват процесите на живот. Неживите тела изпълняват различни функции в природата и живота на биомасата и имат сложен молекулярен и атомен състав.
Но всички заедно обектите на планетата имат общохарактеристика: те се състоят от много малки структурни частици, наречени атоми на химични елементи. Толкова малки, че не могат да се видят с просто око. Какво представляват химичните елементи? Какви характеристики притежават и как стана известно за тяхното съществуване? Нека се опитаме да го разберем.
Понятието за химичните елементи
В конвенционалния смисъл химичните елементи -това е просто графично представяне на атомите. Частици, които съставят всичко, което съществува във Вселената. Тоест на въпроса "какво представляват химичните елементи" може да се даде следният отговор. Това са сложни малки структури, колекции от всички изотопи на атоми, обединени от общо име, имащи свое собствено графично обозначение (символ).
Към днешна дата са известни 118 елемента,които се откриват както в естествени условия, така и синтетично, чрез осъществяване на ядрени реакции и радиоактивни разпадания на ядрата на други атоми. Всеки от тях има набор от характеристики, местоположението му в общата система, история на откритията и име, а също така играе определена роля в природата и живота на живите същества. Химическата наука се занимава с изучаването на тези характеристики. Химичните елементи са основата за изграждането на молекули, прости и сложни съединения и следователно химическите взаимодействия.
История на откритието
Самото разбиране на какъв химикалелементи дойдоха едва през 17 век благодарение на произведенията на Бойл. Той беше първият, който говори за тази концепция и й даде следното определение. Това са неделими малки прости вещества, които изграждат всичко наоколо, включително всички сложни.
Преди тази работа, доминиращите възгледи на алхимиците, които признаха теорията за четирите елемента - Емпидокъл и Аристотел, а също така откриха „горимите принципи“ (сяра) и „металните принципи“ (живак).
Почти целият 18 век е широко разпространеннапълно грешна теория за флогистона. Обаче в края на този период Антоан Лоран Лавоазие доказва, че той е несъстоятелен. Той повтаря формулировката на Бойл, но в същото време я допълва с първия опит да систематизира всички елементи, известни по това време, като ги разпределя в четири групи: метали, радикали, земя, неметали.
Следващата голяма стъпка в разбирането на това какво ехимични елементи, прави Далтън. Заслугата на откриването на атомната маса принадлежи на него. Въз основа на това той разпределя някои от известните химични елементи в реда на увеличаване на тяхната атомна маса.
Стабилно интензивно развитие на науката и технологиитеви позволява да направите редица открития на нови елементи в състава на естествените тела. Следователно към 1869 г. - времето на великото творение на Д. И. Менделеев - науката осъзнава съществуването на 63 елемента. Работата на руския учен стана първата пълна и трайно утвърдена класификация на тези частици.
Структурата на химичните елементи по това времене е установено. Смятало се, че атомът е неделим, че е най-малката единица. С откриването на явлението радиоактивност беше доказано, че той е разделен на структурни части. На практика всеки в този случай съществува под формата на няколко естествени изотопа (подобни частици, но с различен брой неутронни структури, което променя атомната маса). По този начин до средата на миналия век беше възможно да се постигне ред в дефиницията на понятието химичен елемент.
Система от химични елементи на Менделеев
Ученият се основава на разликата в атомната масаи успя да подреди блестящо всички известни химични елементи във възходящ ред. Цялата дълбочина и гениалност на неговото научно мислене и предвидливост обаче се криеше в това, че Менделеев остави празни пространства в системата си, отворени клетки за все още неизвестни елементи, които според учения ще бъдат отворени в бъдеще.
И всичко се оказа точно както той каза.Химическите елементи на Менделеев с течение на времето запълваха всички празни клетки. Открита е всяка структура, предсказана от учените. И сега можем спокойно да кажем, че системата от химични елементи е представена от 118 единици. Вярно е, че последните три открития все още не са официално потвърдени.
Самата система от химични елементипоказани графично от таблица, в която елементите са подредени според йерархията на техните свойства, ядрени заряди и структурни характеристики на електронните обвивки на техните атоми. И така, има периоди (7 парчета) - хоризонтални редове, групи (8 парчета) - вертикални, подгрупи (основни и вторични във всяка група). Най-често два реда семейства - лантаниди и актиноиди - се вземат отделно в долните слоеве на масата.
Периодичната таблица на Менделеев съдържа цялата необходима информация за химичните елементи (сериен номер, масов номер, име, понякога последните слоеве на електронната структура).
Имена на артикули
Правото на даване на име е дадено на товачовекът, който е открил този химичен елемент. Много от тях са кръстени на планети (уран, плутоний, нептуний). Други са кръстени на велики учени (Менделевиум, Рутерфордиум, Коперник и други).
Елементите често са кръстени на градове и държави.(рутений, германий, дубний, франций, европий и други). Дори митичните герои (прометиум) служат като послание. Също така е често срещано явление, когато дадено име се дава според свойствата, проявявани от прости и сложни вещества на даден елемент (водород, кислород, въглерод).
Имената са написани на латински, но на нашияВ страната има и руски превод на тях с фиксирани произношения. Символът на всеки елемент е първата буква от латинската дума или първата и някоя от следните. Пример: калций (Ca) - калций, бор (B) - бор.
Характеризиране на атоми на химични елементи
Всеки представител на периодичната система иманеговите особености както в структурата, така и в проявените свойства. Характеристиката на химичния елемент се състои от анализ на състава на неговото ядро и електронни слоеве, както и от определянето на простото вещество, което той образува, и сложните съединения.
Съставът на ядрото на атомите на химичните елементи включва няколко частици - нуклони:
- протони, които определят положителния му заряд (стр+1), както и част от атомната маса;
- неутрони, засягащи масовия брой на даден елемент и без заряд (n0).
Друг вид частица са електроните. Те се движат около ядрото и имат отрицателен заряд (напр-1). Тяхната ориентация не е хаотична, а строго подредена. Те са разположени в орбитали (s, p, d и f), които образуват поднива и нива (електронни слоеве).
Атомната маса на даден елемент е сумата от протони инеутрони, чиято съвкупност се нарича "масово число". Броят на протоните се определя много просто - той е равен на поредния номер на елемент в системата. И тъй като атомът като цяло е електрически неутрална система, тоест той изобщо няма заряд, броят на отрицателните електрони винаги е равен на броя на положителните частици на протоните.
По този начин характеристиките на химичното веществоелемент може да бъде даден от позицията му в периодичната таблица. В края на краищата в клетката е описано почти всичко: серийният номер, което означава електрони и протони, атомна маса (средната стойност на всички съществуващи изотопи на даден елемент). Може да се види в кой период се намира структурата (което означава, че електроните ще бъдат разположени на толкова много слоеве). Можете също така да предскажете броя на отрицателните частици на последното енергийно ниво за елементите на основните подгрупи - той е равен на броя на групата, в която се намира елементът.
Броят на неутроните може да бъде изчислен, акоизвадете протоните от масовото число, т.е.поредния номер. По този начин е възможно да се получи и изготви цяла електронно-графична формула за всеки химичен елемент, която да отразява точно неговата структура и да показва възможните проявени степени на окисление и свойства.
Разпределение на елементите в природата
Цяла наука е ангажирана с изучаването на този въпрос -космохимия. Данните показват, че разпределението на елементите в нашата планета повтаря същите модели във Вселената. Основният източник на ядра за леки, тежки и средни атоми са ядрените реакции, протичащи във вътрешността на звездите - нуклеосинтеза. Благодарение на тези процеси Вселената и космосът са снабдили нашата планета с всички налични химични елементи.
Общо от известните 118 представители вОт хората са открити 89 природни източника. Това са основните, най-разпространените атоми. Химическите елементи също се синтезират изкуствено чрез бомбардиране на ядра с неутрони (нуклеосинтеза в лабораторни условия).
Най-многобройни са прости вещества от елементи като азот, кислород, водород. Въглеродът е част от всички органични вещества, което означава, че той също заема водеща позиция.
Класификация по електронната структура на атомите
Една от най-често срещаните класификации от всичкихимичните елементи на системата е тяхното разпределение въз основа на електронната структура. По това колко енергийни нива са включени в обвивката на атома и кой от тях съдържа последните валентни електрони, могат да се разграничат четири групи елементи.
S-елементи
Това са тези, в които се попълва последниятs-орбитална. Това семейство включва елементи от първата група на основната подгрупа (или алкални метали). Само един електрон на външно ниво определя сходните свойства на тези представители като силни редуциращи агенти.
P-елементи
Само 30 броя.Валентните електрони са разположени на p-поднивото. Това са елементите, които образуват основните подгрупи от третата до осмата група, принадлежащи към 3,4,5,6 периода. Сред тях по отношение на свойствата има както метали, така и типични неметални елементи.
d-елементи и f-елементи
Това са преходни метали от 4-ти до 7-ми голям период.Има общо 32 елемента. Простите вещества могат да проявяват както киселинни, така и основни свойства (окисляващи и редуциращи). Също амфотерни, тоест двойни.
Семейството f включва лантаниди и актиниди, в които последните електрони са разположени във f-орбитали.
Вещества, образувани от елементи: прости
Също така всички класове химически елементи са способнисъществуват като прости или сложни връзки. Така че, обичайно е да се разглеждат прости, които са образувани от една и съща структура в различни количества. Например, О2 - кислород или диоксиген и O3 - озон. Това явление се нарича алотропия.
Прости химически елементи, които се образуватсъединения със същото име са характерни за всеки представител на периодичната система. Но не всички от тях са еднакви по отношение на свойствата си. И така, има прости вещества метали и неметали. Първите формират основните подгрупи с 1-3 група и всички вторични подгрупи в таблицата. От друга страна, неметалите образуват основните подгрупи от 4-7 групи. Осмият основен включва специални елементи - благородни или инертни газове.
Сред всички прости елементи, открити до момента, 11 газове, 2 течни вещества (бром и живак) са известни при нормални условия, всички останали са твърди.
Сложни връзки
Обичайно е да се включват всички, от които се състоиот два или повече химически елемента. Примерите са много, защото са известни повече от 2 милиона химични съединения! Това са соли, оксиди, основи и киселини, сложни комплексни съединения, всички органични вещества.
