Chemický prvek je ... Periodický systém chemických prvků

Chemický prvek je kolektivní termín, který popisuje soubor atomů jednoduché látky, tj. Kterou nelze rozdělit na žádné jednodušší složky (ve struktuře molekul). Představte si, že dostanete kus čistého železa s požadavkem na jeho rozdělení na hypotetické součásti s využitím jakéhokoli zařízení nebo metody, kterou někdy vynalezli lékárníci. Nemůžete nic dělat, nicméně železo není rozděleno na něco jednoduššího. Jednoduchá látka - železo - odpovídá chemickému prvku Fe.

Teoretická definice

Experimentální skutečnost uvedená výše může být vysvětlena pomocí této definice: chemický prvek je abstraktní množinou atomů (ne molekul!) Z odpovídajících jednoduchých látek, to jest atomů stejného druhu. Kdyby existoval způsob, jak se podívat na jednotlivé atomy v kusu čistého železa, zmíněné výše, pak by byly všechny stejné - atomy železa. Naproti tomu chemická sloučenina, jako je oxid železa, vždy obsahuje nejméně dva různé typy atomů: atomy železa a atomy kyslíku.

Podmínky, které byste měli vědět

Atomová hmotnost : hmotnost protonů, neutronů a elektronů, které tvoří atom chemického prvku.

Atomové číslo : počet protonů v jádru atomu prvku.

Chemický symbol : písmeno nebo dvojice latinských písmen označujících označení tohoto prvku.

Chemická sloučenina : látka, která se skládá ze dvou nebo více chemických prvků, které jsou v určitém poměru vzájemně propojeny.

Kov : prvek, který ztrácí elektrony chemické reakce s dalšími prvky.

Metalloid : prvek, který někdy reaguje jako kov a někdy jako nekovový.

Nekov : prvek, který se snaží vytvářet elektrony v chemických reakcích s jinými prvky.

Periodický systém chemických prvků : systém klasifikace chemických prvků v souladu s jejich atomovými čísly.

Syntetický prvek : ten, který je uměle získán v laboratoři, a zpravidla se nenachází v přírodě.

Přírodní a syntetické prvky

V přírodě je na Zemi nalezeno 96 chemických prvků. Zbytek byl uměle získán v laboratořích. Syntetický chemický prvek je obvykle produktem jaderných reakcí urychlovačů částic (zařízení používaných ke zvýšení rychlosti subatomických částic, jako jsou elektrony a protony) nebo jaderné reaktory (zařízení používaná k řízení energie uvolněné během jaderných reakcí). První syntetický prvek získaný atomovým číslem 43 byl technecium, které v roce 1937 objevily italští fyzici C. Perrier a E. Segre. Kromě technécia a promethia mají všechny syntetické prvky jádra větší než jádra uranu. Druhý, který získal jeho jméno, je syntetický chemický prvek - jatermír (116), a předtím byl flamerium (114).

Dvě tucty společných a důležitých prvků

* Není-li hodnota zadána, je položka nižší než 0,1 procenta.

Velký třesk jako hlavní příčina vzniku hmoty

Jaký byl první chemický prvek ve vesmíru? Vědci věří, že odpověď na tuto otázku spočívá ve hvězdách a procesech, jimiž se tvoří hvězdy. Vesmír je věřil, že vznikl v určitém okamžiku od 12 do 15 miliard let. Až do tohoto okamžiku se nepočítalo jen s energií. Ale stalo se něco, co změnilo tuto energii na obrovský výbuch (tzv. Velký třesk). V následujících sekundách po Velkém třesku se začala vytvářet záležitost.

První prvotní formy hmoty byly protony a elektrony. Některé z nich jsou kombinovány do atomů vodíku. Ta sestává z jednoho protonu a jednoho elektronu; je to nejjednodušší atom, který může existovat. Pomalu, po dlouhou dobu se atomy vodíku spojovaly v určitých oblastech vesmíru a vytvářely husté mraky. Vodík v těchto oblacích byl kompaktní. gravitační síly. Nakonec se tyto mraky vodíku staly dostatečně husté, aby vytvářely hvězdy ..

Hvězdy jako chemické reaktory nových prvků

Hvězda je prostě hmota hmoty, která vytváří energii jaderných reakcí. Nejčastější z těchto reakcí je kombinace čtyř atomů vodíku tvořících jeden atom helia. Jakmile hvězdy začaly tvořit, helium se stal druhým prvkem, který se objevil ve vesmíru.

Když hvězdy zestárnou, přecházejí z jaderných reakcí vodíku a helia na jiné typy. V nich atomy helia tvoří atomy uhlíku. Později atomy uhlíku tvoří kyslík, neon, sodík a hořčík. Ještě později se neon a kyslík vzájemně spojují a tvoří hořčík. Při pokračování těchto reakcí se vytváří stále více chemických prvků.

První systémy chemických prvků

Před více než 200 lety začali lékárníci hledat způsoby, jak je klasifikovat. V polovině devatenáctého století bylo známo asi 50 chemických prvků. Jedna z otázek, kterou se chemici snažili vyřešit. bylo to: chemický prvek je zcela jinou látkou než jakýkoli jiný prvek? Nebo některé prvky související s ostatními nějakým způsobem? Existuje obecný zákon, který je sjednocuje?

Lékárníci navrhli různé systémy chemických prvků. Tak například anglický chemik William Praut v roce 1815 naznačil, že atomová masa všech prvků jsou násobky hmotnosti atomu vodíku, jestliže to považujeme za jeden, tj. Musí to být celé číslo. V té době atomové hmoty mnoha prvků byly již vypočteny J. Daltonem ve vztahu k hmotnosti vodíku. Nicméně, jestliže to je přibližně případ uhlíku, dusíku, kyslíku, chlór s hmotností 35,5 se do tohoto schématu nezapadá.

Německý chemik Johann Wolfgang Dobereiner (1780 - 1849) ukázal v roce 1829, že tři prvky z tzv. Halogenové skupiny (chlor, brom a jod) mohou být klasifikovány podle jejich relativní atomové hmotnosti. Atomová hmotnost bromu (79,9) byla téměř přesně průměrná hmotnost atomů chlóru (35,5) a jodu (127), a to 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (téměř 79,9). Jednalo se o první přístup ke konstrukci jedné ze skupin chemických prvků. Dobereiner objevil další dvě takové triády prvků, ale nedokázal formulovat obecný pravidelný zákon.

Jak fungoval periodický systém chemických prvků

Většina prvních klasifikačních schémat nebyla příliš úspěšná. Pak okolo roku 1869 uskutečnili dva chemici téměř jeden objev a téměř současně. Ruský chemik Dmitri Mendeleev (1834-1907) a německý chemik Julius Lothar Meyer (1830-1895) navrhli uspořádání prvků, které mají podobné fyzikální a chemické vlastnosti, do uspořádaného systému skupin, řádků a období. Zároveň Mendeleev a Meyer naznačili, že vlastnosti chemických prvků se periodicky opakují v závislosti na jejich hmotnostních poměrech.

Dnes je Mendelejev obecně považován za objevitele pravidelného zákona, protože podnikl jeden krok, který Meyer nebral. Když byly všechny prvky umístěny v periodické tabulce, objevily se v něm některé mezery. Mendelejev předpověděl, že to jsou místa pro prvky, které dosud nebyly objeveny.

Ale šel ještě dál. Mendelejev předpovídal vlastnosti těchto dosud otevřených prvků. Věděl, kde se nachází v periodické tabulce, aby mohl předvídat své vlastnosti. Je pozoruhodné, že každý předpokládaný chemický prvek Mendelejeva, budoucí gallium, skandium a germanium byly objeveny méně než deset let po zveřejnění pravidelného zákona.

Krátká podoba periodické tabulky

Byly pokusy vypočítat, kolik variant grafického obrazu periodického systému navrhli různí vědci. Ukázalo se, že je více než 500. Navíc 80% z celkového počtu variant jsou tabulky a zbytek jsou geometrické postavy, matematické křivky apod. V důsledku toho byly nalezeny čtyři typy tabulek: krátká, poloviční, dlouhá a žebříková (pyramidální). Ten byl navržen velkým fyzikem N. Bohrem.

Na následujícím obrázku je krátký formulář. V něm jsou chemické prvky uspořádány ve vzestupném pořadí jejich atomových čísel zleva doprava a shora dolů. Takže první chemický prvek periodické tabulky vodíku má atomové číslo 1, protože jádro atomů vodíku obsahuje jeden a jediný proton. Podobně kyslík má atomové číslo 8, protože jádra všech atomů kyslíku obsahují 8 protonů (viz obrázek níže).

Hlavními strukturálními útvary periodického systému jsou období a skupiny prvků. V šesti obdobích jsou všechny buňky vyplněny, sedmá ještě není dokončena (prvky 113, 115, 117 a 118, i když jsou syntetizovány v laboratořích, dosud nejsou oficiálně registrovány a nemají jména).

Skupiny jsou rozděleny na hlavní (A) a sekundární (B) podskupiny. Prvky prvních tří period, které obsahují jeden řádek, jsou zahrnuty výhradně v podskupinách A. Zbývající čtyři období zahrnují dva řádky-řádky.

Chemické prvky v jedné skupině mají zpravidla podobné chemické vlastnosti. Takže první skupina je alkalických kovů druhá je alkalická zemina. Prvky ve stejném období mají vlastnosti, které se pomalu liší od alkalických kovů až po vzácný plyn. Níže uvedený obrázek ukazuje, jak se jedna z vlastností - atomový poloměr - liší pro jednotlivé prvky v tabulce.

Dlouhodobá forma periodické tabulky

Na obrázku je znázorněno a je rozděleno ve dvou směrech, v řádcích a ve sloupcích. Existuje sedm řádek-období, jak v krátké formě, a 18 sloupců, volal skupiny nebo rodiny. Ve skutečnosti se zvýší počet skupin z 8 v krátké formě na 18 v dlouhém se získá tím, že umístí všechny prvky v obdobích začínajících od 4., nikoliv ve dvou, ale v jednom řádku.

Pro skupiny jsou použity dva různé systémy číslování, jak je uvedeno v horní části tabulky. Systém založený na římských číslicích (IA, IIA, IIB, IVB atd.) Byl tradičně populární ve Spojených státech. Druhý systém (1, 2, 3, 4 atd.) Se tradičně používá v Evropě a byl před několika lety doporučen pro použití ve Spojených státech.

Vzhled periodických tabulek na výše uvedených obrázcích je trochu zavádějící, jako u každé publikované tabulky. Důvodem je to, že dvě skupiny prvků zobrazené ve spodní části tabulek by měly být ve skutečnosti umístěny uvnitř nich. Lanthanidy patří například mezi období barya (56) a hafnium (72). Kromě toho patří aktinidy do období 7 mezi radium (88) a rutherford (104). Pokud by byly vloženy do stolu, staly by se příliš širokými, aby se vešly na list papíru nebo tabulky stěn. Proto je obvyklé umístit tyto prvky do dolní části tabulky.