Veľa rôznych vecí a predmetov, živých aobklopujú nás neživé telá prírody. A všetky majú svoje vlastné zloženie, štruktúru, vlastnosti. V živých veciach prebiehajú komplexné biochemické reakcie, ktoré sprevádzajú životne dôležité procesy. Neživé telá vykonávajú v prírode a v živote biomasy rôzne funkcie a majú komplexné molekulárne a atómové zloženie.
Ale všetky objekty planéty majú spoločnévlastnosť: pozostávajú z mnohých drobných štruktúrnych častíc nazývaných atómy chemických prvkov. Také malé, že ich nemožno vidieť voľným okom. Čo sú chemické prvky? Aké vlastnosti majú a ako sa dozvedeli o ich existencii? Skúsme na to prísť.
Pojem chemických prvkov
V konvenčnom zmysle chemické prvky -je to len grafické znázornenie atómov. Častice, ktoré tvoria všetko, čo existuje vo vesmíre. To znamená, že na otázku „aké sú chemické prvky“ možno dať nasledujúcu odpoveď. Jedná sa o komplexné malé štruktúry, súbor všetkých izotopov atómov, spojených spoločným názvom, ktoré majú svoje vlastné grafické označenie (symbol).
K dnešnému dňu vieme o 118 prvkoch,ktoré sú objavené tak v prírodných podmienkach, ako aj synteticky, vykonávaním jadrových reakcií a rádioaktívnych rozpadov jadier iných atómov. Každý z nich má súbor charakteristík, jeho umiestnenie vo všeobecnom systéme, históriu objavov a mena a tiež hrá určitú úlohu v povahe a živote živých bytostí. Chemická veda sa zaoberá štúdiom týchto vlastností. Chemické prvky sú základom pre stavbu molekúl, jednoduchých a zložitých zlúčenín, a teda aj pre chemické interakcie.
Objav príbehu
Samotné chápanie toho, čo je chemicképrvky prišli až v 17. storočí vďaka dielam Boylea. Bol to on, kto prvýkrát hovoril o tomto koncepte a dal mu nasledujúcu definíciu. Sú to nedeliteľné malé jednoduché látky, ktoré tvoria všetko okolo, vrátane všetkých zložitých.
Pred touto prácou boli dominantné názory alchymistov, ktorí rozpoznali teóriu štyroch prvkov - Empidokla a Aristotela, a tiež objavili „horľavé princípy“ (síra) a „kovové princípy“ (ortuť).
Rozšírené bolo takmer celé 18. storočieúplne mylná flogistónová teória. Už na konci tohto obdobia však Antoine Laurent Lavoisier dokazuje, že je neudržateľný. Opakuje Boyleovu formuláciu, ale zároveň ju dopĺňa prvým pokusom o systematizáciu všetkých vtedy známych prvkov, ktoré rozdeľuje do štyroch skupín: kovy, radikály, zeminy, nekovy.
Ďalší veľký krok v porozumení toho, čo jechemické prvky, robí Dalton. Patrí mu zásluha objavenia atómovej hmotnosti. Na základe toho distribuuje niektoré zo známych chemických prvkov v poradí rastúcej atómovej hmotnosti.
Stabilný intenzívny rozvoj vedy a technikyumožňuje vykonať množstvo objavov nových prvkov v zložení prírodných tiel. Preto do roku 1869 - v čase veľkého stvorenia D. I. Mendelejeva - si veda uvedomila existenciu 63 prvkov. Práca ruského vedca sa stala prvou úplnou a trvalo zakorenenou klasifikáciou týchto častíc.
Vtedajšia štruktúra chemických prvkovnebolo stanovené. Verilo sa, že atóm je nedeliteľný, že je najmenšou jednotkou. Objavom fenoménu rádioaktivity bolo dokázané, že je rozdelený na štruktúrne časti. Prakticky každý v tomto prípade existuje vo forme niekoľkých prírodných izotopov (podobných častíc, ale s iným počtom neutrónových štruktúr, ktoré menia atómovú hmotnosť). Do polovice minulého storočia bolo teda možné dosiahnuť poriadok v definícii pojmu chemický prvok.
Systém chemických prvkov Mendelejeva
Vedec vychádzal z rozdielu v atómovej hmotnostia podarilo sa mu brilantne usporiadať všetky známe chemické prvky vzostupne. Celá hĺbka a genialita jeho vedeckého myslenia a nadhľadu však spočívala v tom, že Mendeleev vo svojom systéme nechal prázdne miesta, otvorené bunky pre zatiaľ neznáme prvky, ktoré sa podľa vedca v budúcnosti otvoria.
A všetko dopadlo presne tak, ako povedal.Chemické prvky Mendelejeva postupom času zaplnili všetky prázdne bunky. Každá štruktúra predpovedaná vedcami bola objavená. A teraz môžeme bezpečne povedať, že systém chemických prvkov je reprezentovaný 118 jednotkami. Je pravda, že posledné tri objavy ešte neboli oficiálne potvrdené.
Samotný systém chemických prvkovgraficky zobrazená v tabuľke, v ktorej sú prvky usporiadané podľa hierarchie ich vlastností, jadrových nábojov a štruktúrnych vlastností elektronických obalov ich atómov. Existujú teda obdobia (7 kusov) - horizontálne rady, skupiny (8 kusov) - vertikálne, podskupiny (hlavné a sekundárne v rámci každej skupiny). Najčastejšie sa do spodných vrstiev stola odoberajú oddelene dva rady rodov - lantanoidy a aktinidy.
Periodická tabuľka Mendelejeva obsahuje všetky potrebné informácie o chemických prvkoch (sériové číslo, hmotnostné číslo, názov, niekedy posledné vrstvy elektronickej štruktúry).
Názvy položiek
K tomu sa udeľuje právo pomenovaťosoba, ktorá objavila tento chemický prvok. Mnohé sú pomenované po planétach (urán, plutónium, neptúnium). Iní boli pomenovaní po veľkých vedcoch (Mendelevium, Rutherfordium, Copernicus a ďalší).
Prvky sú často pomenované podľa miest a krajín.(ruténium, germánium, dubnium, francium, europium a ďalšie). Aj mýtickí hrdinovia (prometium) slúžia ako posolstvo. Je tiež bežným javom, keď je konkrétny názov daný podľa vlastností, ktoré sa prejavujú jednoduchými a komplexnými látkami daného prvku (vodík, kyslík, uhlík).
Mená sú napísané latinkou, ale našimV krajine existuje aj ich ruský preklad s pevnými výslovnosťami. Symbolom každého prvku je prvé písmeno latinského slova alebo prvé a niektoré z nasledujúceho. Príklad: vápnik (Ca) - vápnik, bór (B) - bór.
Charakterizácia atómov chemických prvkov
Každý zástupca periodického systému májeho vlastnosti tak v štruktúre, ako aj v prejavených vlastnostiach. Charakteristika chemického prvku pozostáva z analýzy zloženia jeho jadrových a elektronických vrstiev, ako aj z určenia jednoduchej látky, ktorú tvorí, a komplexných zlúčenín.
Zloženie jadra atómov chemických prvkov zahŕňa niekoľko častíc - nukleónov:
- protóny, ktoré určujú jeho kladný náboj (s+1), ako aj časť atómovej hmotnosti;
- neutróny ovplyvňujúce hmotnostné číslo prvku bez náboja (n0).
Ďalším typom častíc sú elektróny. Pohybujú sa okolo jadra a majú negatívny náboj (napr-1). Ich orientácia nie je chaotická, ale prísne usporiadaná. Nachádzajú sa na orbitáloch (s, p, d a f), ktoré tvoria podúrovne a úrovne (elektrónové vrstvy).
Atómová hmotnosť prvku je súčtom protónov aneutróny, ktorých agregát sa nazýva „hmotnostné číslo“. Počet protónov sa určuje veľmi jednoducho - rovná sa radovému číslu prvku v systéme. A pretože atóm ako celok je elektricky neutrálny systém, to znamená, že nemá žiadny náboj, počet negatívnych elektrónov sa vždy rovná počtu pozitívnych častíc protónov.
To znamená, že vlastnosti chemikálieprvok môže byť daný jeho polohou v periodickej tabuľke. V bunke je napokon popísané takmer všetko: poradové číslo, čo znamená elektróny a protóny, atómová hmotnosť (priemerná hodnota všetkých existujúcich izotopov daného prvku). Je vidieť, v akom období sa štruktúra nachádza (čo znamená, že elektróny budú umiestnené na toľkých vrstvách). Môžete tiež predpovedať počet negatívnych častíc na poslednej úrovni energie pre prvky hlavných podskupín - rovná sa počtu skupín, v ktorých sa prvok nachádza.
Počet neutrónov je možné vypočítať, akodpočítajte protóny od hmotnostného čísla, to znamená sériového čísla. Je teda možné získať a vypracovať celý elektronicko-grafický vzorec pre každý chemický prvok, ktorý bude presne odrážať jeho štruktúru a ukazovať možné prejavené oxidačné stavy a vlastnosti.
Rozdelenie prvkov v prírode
Štúdiom tohto problému sa zaoberá celá veda -kozmochémia. Údaje ukazujú, že distribúcia prvkov na našej planéte opakuje rovnaké vzorce vo vesmíre. Hlavným zdrojom jadier pre ľahké, ťažké a stredné atómy sú jadrové reakcie prebiehajúce vo vnútri hviezd - nukleosyntéza. Vďaka týmto procesom vesmír a vesmír zásobili našu planétu všetkými dostupnými chemickými prvkami.
Celkovo zo známych 118 zástupcov vĽudia objavili 89 prírodných zdrojov. Toto sú základné a najpočetnejšie atómy. Chemické prvky boli tiež syntetizované umelo bombardovaním jadier neutrónmi (nukleosyntéza v laboratórnych podmienkach).
Najpočetnejšie sú považované za jednoduché látky prvkov ako dusík, kyslík, vodík. Uhlík je súčasťou všetkých organických látok, čo znamená, že tiež zaujíma vedúce postavenie.
Klasifikácia podľa elektronickej štruktúry atómov
Jedna z najbežnejších klasifikácií zo všetkýchchemickými prvkami systému je ich distribúcia založená na elektronickej štruktúre. Podľa toho, koľko energetických hladín je zahrnutých v obale atómu a ktorá z nich obsahuje posledné valenčné elektróny, je možné rozlíšiť štyri skupiny prvkov.
S-prvky
To sú tie, v ktorých je vyplnený poslednýs-orbitálny. Táto skupina zahŕňa prvky prvej skupiny hlavnej podskupiny (alebo alkalické kovy). Iba jeden elektrón na vonkajšej úrovni určuje podobné vlastnosti týchto zástupcov ako silné redukčné činidlá.
P-prvky
Iba 30 kusov.Valenčné elektróny sú umiestnené na podúrovni p. Toto sú prvky, ktoré tvoria hlavné podskupiny od tretej do ôsmej skupiny, patriace do 3,4,5,6 periódy. Medzi nimi podľa ich vlastností existujú kovy aj typické nekovové prvky.
d-prvky a f-prvky
Ide o prechodné kovy od 4. do 7. veľkého obdobia.K dispozícii je 32 prvkov. Jednoduché látky môžu mať kyslé aj zásadité vlastnosti (oxidujú a redukujú). Tiež amfotérne, to znamená dvojité.
Rodina f zahŕňa lantanoidy a aktinidy, v ktorých sú posledné elektróny umiestnené vo f-orbitáloch.
Látky tvorené prvkami: jednoduché
Tiež sú schopné všetky triedy chemických prvkovexistujú ako jednoduché alebo komplexné spojenia. Je teda zvykom uvažovať o jednoduchých, ktoré sú vyrobené z rovnakej štruktúry v rôznych množstvách. Napríklad Oh2 - kyslík alebo dioxygén a O.3 - ozón. Tento jav sa nazýva alotropia.
Jednoduché chemické prvky, ktoré sa tvoriazlúčeniny s rovnakým názvom sú charakteristické pre každého zástupcu periodického systému. Ale nie všetky sú svojimi vlastnosťami rovnaké. Existujú teda jednoduché látky kovy a nekovy. Prvé z nich tvoria hlavné podskupiny s 1–3 skupinami a všetky vedľajšie podskupiny v tabuľke. Nekovy, naopak, tvoria hlavné podskupiny 4-7 skupín. Ôsmy hlavný obsahuje špeciálne prvky - vzácne alebo inertné plyny.
Spomedzi všetkých doposiaľ objavených jednoduchých prvkov je za normálnych podmienok známych 11 plynov, 2 sú kvapalné látky (bróm a ortuť), všetky ostatné sú tuhé.
Zložité spojenia
Je obvyklé zahrnúť všetko, čo pozostáva zz dvoch alebo viacerých chemických prvkov. Existuje veľa príkladov, pretože je známych viac ako 2 milióny chemických zlúčenín! Sú to soli, oxidy, zásady a kyseliny, komplexné komplexné zlúčeniny, všetky organické látky.
