Veel verschillende dingen en objecten, leven ende levenloze lichamen van de natuur omringen ons. En ze hebben allemaal hun samenstelling, structuur, eigenschappen. De meest complexe biochemische reacties bij vitale processen vinden plaats in levende wezens. Levenloze lichamen vervullen verschillende functies in de aard en het leven van biomassa en hebben een complexe moleculaire en atomaire samenstelling.
Maar alles bij elkaar hebben de objecten van de planeet een gemeenschappelijk karaktereigenaardigheid: ze bestaan uit een verzameling van de kleinste structurele deeltjes, atomen van chemische elementen genoemd. Zo klein dat ze niet met het blote oog kunnen worden beschouwd. Wat zijn chemische elementen? Welke eigenschappen bezitten zij en hoe zijn zij zich bewust geworden van hun bestaan? Laten we proberen het uit te zoeken.
Het concept van chemische elementen
In het conventionele begrip van de chemische elementen -Dit is slechts een grafische weergave van atomen. De deeltjes waaruit alles bestaat dat in het universum bestaat. Dat wil zeggen, de vraag "wat zijn chemische elementen" kan een dergelijk antwoord worden gegeven. Dit zijn complexe kleine structuren, sets van alle isotopen van atomen, verenigd door een gemeenschappelijke naam, met hun eigen grafische aanduiding (symbool).
На сегодняшний день известно о 118 элементах, die zowel in natuurlijke omstandigheden als synthetisch open zijn, door kernreacties en radioactief verval van de kernen van andere atomen. Elk van hen heeft een reeks kenmerken, de locatie in het algemene systeem, de geschiedenis van ontdekking en de naam, en speelt ook een bepaalde rol in de aard en het leven van levende wezens. De studie van deze functies is de wetenschap van de chemie. Chemische elementen zijn de basis voor het bouwen van moleculen, eenvoudige en complexe verbindingen, en daarom chemische interacties.
Ontdekkingsgeschiedenis
Het hele begrip van welke chemische stofelementen kwamen pas in de 17e eeuw dankzij de werken van Boyle. Hij was het die voor het eerst over dit concept sprak en het de volgende definitie gaf. Dit zijn ondeelbare kleine eenvoudige substanties die alles om ons heen vormen, inclusief alle complexe.
Voorafgaand aan dit werk domineerden de opvattingen van alchemisten, die de theorie van de vier elementen erkenden - Empidocles en Aristoteles, alsook die "brandbare principes" (zwavel) en "metaalprincipes" (kwik) ontdekten.
Bijna de hele 18e eeuw was wijdverspreideen volkomen verkeerde theorie van phlogiston. Maar al aan het einde van deze periode bewijst Antoine Laurent Lavoisier dat het onhoudbaar is. Hij herhaalt de formulering van Boyle, maar vult deze tegelijkertijd aan met de eerste poging om alle toen bekende elementen te systematiseren en ze in vier groepen te verdelen: metalen, radicalen, aarden, niet-metalen.
De volgende grote stap om te begrijpen wat ischemische elementen, doet Dalton. Hij wordt gecrediteerd voor de ontdekking van atoommassa. Op basis hiervan verdeelt hij enkele van de bekende chemische elementen in volgorde van toenemende atomaire massa.
Stabiele intensieve ontwikkeling van wetenschap en technologiestelt je in staat om een aantal ontdekkingen te doen van nieuwe elementen in de samenstelling van natuurlijke lichamen. Daarom werd de wetenschap in 1869 - de tijd van de grote schepping van D. I. Mendelejev - zich bewust van het bestaan van 63 elementen. Het werk van de Russische wetenschapper werd de eerste volledige en permanent verankerde classificatie van deze deeltjes.
De structuur van chemische elementen op dat momentwas niet vastgesteld. Men geloofde dat het atoom ondeelbaar is, dat het de kleinste eenheid is. Met de ontdekking van het fenomeen radioactiviteit werd bewezen dat het in structurele delen is verdeeld. Vrijwel iedereen bestaat in dit geval in de vorm van verschillende natuurlijke isotopen (vergelijkbare deeltjes, maar met een ander aantal neutronenstructuren, waardoor de atomaire massa verandert). Zo was het tegen het midden van de vorige eeuw mogelijk om orde te scheppen in de definitie van het concept van een chemisch element.
Systeem van chemische elementen van Mendeleev
De wetenschapper baseerde het verschil in atomaire massaen slaagde erin om alle bekende chemische elementen op briljante wijze in oplopende volgorde te rangschikken. De hele diepte en het genie van zijn wetenschappelijk denken en vooruitziende blik lag echter in het feit dat Mendelejev lege ruimtes in zijn systeem achterliet, open cellen voor nog onbekende elementen, die volgens de wetenschapper in de toekomst open zullen zijn.
En alles liep precies zoals hij zei.Chemische elementen van Mendelejev vulden na verloop van tijd alle lege cellen. Elke structuur die door wetenschappers is voorspeld, is ontdekt. En nu kunnen we gerust zeggen dat het systeem van chemische elementen wordt weergegeven door 118 eenheden. Toegegeven, de laatste drie ontdekkingen zijn nog niet officieel bevestigd.
Het systeem van chemische elementen zelfgrafisch weergegeven door een tabel waarin de elementen zijn gerangschikt volgens de hiërarchie van hun eigenschappen, nucleaire ladingen en structurele kenmerken van de elektronische omhulsels van hun atomen. Er zijn dus periodes (7 stuks) - horizontale rijen, groepen (8 stuks) - verticaal, subgroepen (hoofd en secundair binnen elke groep). Meestal worden twee rijen families - lanthaniden en actiniden - afzonderlijk naar de onderste lagen van de tafel gebracht.
Het periodiek systeem van Mendeleev bevat alle nodige informatie over chemische elementen (serienummer, massagetal, naam, soms de laatste lagen van de elektronische structuur).
Item namen
Daaraan wordt het recht verleend om een naam te gevende persoon die de ontdekking van dit chemische element heeft gedaan. Velen zijn vernoemd naar planeten (uranium, plutonium, neptunium). Anderen zijn vernoemd naar grote wetenschappers (Mendelevium, Rutherfordium, Copernicus en anderen).
Elementen zijn vaak vernoemd naar steden en landen.(ruthenium, germanium, dubnium, francium, europium en andere). Zelfs mythische helden (promethium) dienen als boodschap. Het is ook een veel voorkomend verschijnsel wanneer een bepaalde naam wordt gegeven volgens de eigenschappen die worden gemanifesteerd door eenvoudige en complexe stoffen van een bepaald element (waterstof, zuurstof, koolstof).
De namen zijn in het Latijn geschreven, maar in onshet land heeft ook een Russische vertaling ervan met vaste uitspraken. Het symbool van elk element is de eerste letter van een Latijns woord, of de eerste en een van de volgende. Voorbeeld: calcium (Ca) - Calcium, boor (B) - Borium.
Karakterisering van atomen van chemische elementen
Elke vertegenwoordiger van het periodiek systeem heeftzijn kenmerken zowel in structuur als in de gemanifesteerde eigenschappen. Het kenmerk van een chemisch element bestaat uit een analyse van de samenstelling van de kern en elektronische lagen, evenals de bepaling van de eenvoudige substantie die het vormt en complexe verbindingen.
De samenstelling van de kern van atomen van chemische elementen omvat verschillende deeltjes - nucleonen:
- protonen die de positieve lading bepalen (p+1), evenals een deel van de atoommassa;
- neutronen die het massagetal van een element beïnvloeden en geen lading hebben (n0).
Een ander type deeltje zijn elektronen. Ze bewegen zich rond de kern en hebben een negatieve lading (bijv-1Hun oriëntatie is niet chaotisch, maar strikt geordend. Ze bevinden zich op orbitalen (s, p, d en f), die subniveaus en niveaus vormen (elektronenlagen).
De atomaire massa van een element is de som van protonen enneutronen, waarvan het totaal "massagetal" wordt genoemd. Het aantal protonen wordt heel eenvoudig bepaald - het is gelijk aan het rangtelwoord van een element in het systeem. En aangezien het atoom als geheel een elektrisch neutraal systeem is, dat wil zeggen dat het helemaal geen lading heeft, is het aantal negatieve elektronen altijd gelijk aan het aantal positieve deeltjes protonen.
Dus de kenmerken van de chemische stofeen element kan worden gegeven door zijn positie in het periodiek systeem. In de cel staat immers bijna alles beschreven: het serienummer, dat wil zeggen elektronen en protonen, atoommassa (de gemiddelde waarde van alle bestaande isotopen van een bepaald element). Het is te zien in welke periode de structuur zich bevindt (wat betekent dat elektronen zich op zoveel lagen zullen bevinden). Je kunt ook het aantal negatieve deeltjes op het laatste energieniveau voorspellen voor elementen van de hoofdsubgroepen - het is gelijk aan het aantal van de groep waarin het element zich bevindt.
Het aantal neutronen kan worden berekend alstrek protonen af van het massagetal, dat wil zeggen het serienummer. Het is dus mogelijk om voor elk chemisch element een volledige elektronisch-grafische formule te verkrijgen en op te stellen, die de structuur nauwkeurig weergeeft en de mogelijke oxidatietoestanden en eigenschappen laat zien.
Verdeling van elementen in de natuur
Een hele wetenschap houdt zich bezig met de studie van deze kwestie -kosmochemie. De gegevens laten zien dat de verdeling van elementen over onze planeet dezelfde patronen in het universum herhaalt. De belangrijkste bron van kernen voor lichte, zware en gemiddelde atomen zijn kernreacties die plaatsvinden in het binnenste van sterren - nucleosynthese. Dankzij deze processen hebben het heelal en de ruimte onze planeet voorzien van alle beschikbare chemische elementen.
In totaal zijn van de bekende 118 vertegenwoordigers in89 natuurlijke bronnen zijn door mensen ontdekt, dit zijn de meest voorkomende, meest voorkomende atomen. Chemische elementen werden ook kunstmatig gesynthetiseerd, door kernen te beschieten met neutronen (nucleosynthese in laboratoriumomstandigheden).
De meest talrijke worden beschouwd als eenvoudige stoffen van elementen zoals stikstof, zuurstof, waterstof. Koolstof is een onderdeel van alle organische stoffen en neemt daarmee ook een leidende positie in.
Classificatie door de elektronische structuur van atomen
Een van de meest voorkomende classificaties van allemaalde chemische elementen van het systeem is hun distributie op basis van de elektronische structuur. Door hoeveel energieniveaus er in de schil van het atoom zitten en welke van hen de laatste valentie-elektronen bevat, kunnen vier groepen elementen worden onderscheiden.
S-elementen
Dit zijn degenen waarin de laatste is gevulds-orbitaal. Deze familie omvat elementen van de eerste groep van de hoofdsubgroep (of alkalimetalen). Slechts één elektron op extern niveau bepaalt de vergelijkbare eigenschappen van deze vertegenwoordigers als sterke reductiemiddelen.
P-elementen
Slechts 30 stuks.Valentie-elektronen bevinden zich op het p-subniveau. Dit zijn de elementen die de belangrijkste subgroepen vormen van de derde tot en met de achtste groep, behorende tot de 3,4,5,6 periodes. Onder hen zijn er, afhankelijk van hun eigenschappen, zowel metalen als typische niet-metalen elementen.
d-elementen en f-elementen
Dit zijn overgangsmetalen van 4 tot 7 grote periode.Er zijn in totaal 32 elementen. Simpele stoffen kunnen zowel zure als basische eigenschappen vertonen (oxiderend en reducerend). Ook amfoteer, dat wil zeggen, dubbel.
De f-familie omvat lanthaniden en actiniden, waarbij de laatste elektronen zich in f-orbitalen bevinden.
Stoffen gevormd door elementen: eenvoudig
Ook zijn alle klassen van chemische elementen in staatbestaan als eenvoudige of complexe verbindingen. Het wordt dus als eenvoudig beschouwd dat degenen die in verschillende hoeveelheden uit dezelfde structuur zijn gevormd. Bijvoorbeeld Oh2 - zuurstof of dizuurstof, en O3 - ozon. Dit fenomeen wordt allotropie genoemd.
Eenvoudige chemische elementen die zich vormenverbindingen met dezelfde naam zijn kenmerkend voor elke vertegenwoordiger van het periodiek systeem. Maar ze zijn niet allemaal hetzelfde in termen van hun eigenschappen. Er zijn dus eenvoudige stoffen metalen en niet-metalen. De eerste vormen de hoofdsubgroepen met 1-3 groepen en alle secundaire subgroepen in de tabel. Niet-metalen vormen daarentegen de belangrijkste subgroepen van 4-7 groepen. De achtste hoofdgroep bevat speciale elementen - edelgassen of inerte gassen.
Van alle eenvoudige elementen die tot nu toe zijn ontdekt, zijn 11 gassen, 2 vloeibare stoffen (broom en kwik) bekend onder normale omstandigheden, de rest is vast.
Complexe verbindingen
Het is gebruikelijk om alles wat er uit bestaat op te nemenvan twee of meer chemische elementen. Er zijn veel voorbeelden, want er zijn meer dan 2 miljoen chemische verbindingen bekend! Dit zijn zouten, oxiden, basen en zuren, complexe complexe verbindingen, allemaal organische stoffen.
