Aké sú chemické prvky? Systém a vlastnosti chemických prvkov

Veľa rôznych vecí a objektov nás obklopuje živé a neživé telá prírody. A všetci majú svoje vlastné zloženie, štruktúru, vlastnosti. V živých bytostiach sú komplexné biochemické reakcie sprevádzajúce životné procesy. Neživé telá vykonávajú rôzne funkcie v prírode a životnosti biomasy a majú zložité molekulárne a atómové zloženie.

Ale všetky objekty planéty spolu majú spoločný znak: pozostávajú zo súboru malých štruktúrnych častíc, ktoré sa nazývajú atómy chemických prvkov. Tak malé, že ich nemožno považovať voľným okom. Aké sú chemické prvky? Aké vlastnosti majú a ako si uvedomili svoju existenciu? Pokúsme sa pochopiť.

Koncepcia chemických prvkov

V bežnom zmysle sú chemické prvky len grafickým znázornením atómov. Častice, z ktorých je zložené všetko, čo existuje vo vesmíre. To znamená odpoveď na otázku "čo sú chemické prvky"? Sú to zložité malé štruktúry, agregáty všetkých izotopov atómov, spojené spoločným menom, ktoré majú svoje vlastné grafické označenie (symbol).

K dnešnému dňu poznáme 118 prvkov, ktoré sú otvorené ako v prírodných podmienkach, tak aj synteticky, vykonaním jadrových reakcií a rádioaktívnych rozpadov jadier iných atómov. Každý z nich má súbor charakteristík, jeho umiestnenie v spoločnom systéme, históriu objavu a mena a tiež zohráva určitú úlohu v prírode a živote živých bytostí. Štúdium týchto vlastností je vedou chémie. Chemické prvky sú základom pre konštrukciu molekúl, jednoduchých a zložitých zlúčenín a preto chemických interakcií.

História objavu

Samotné pochopenie toho, aké chemické prvky sú, prišlo až v XVII. Storočí vďaka diele Boyleovej. Bol to ten, kto prvý hovoril o tomto koncepte a dal mu nasledovnú definíciu. Jedná sa o neoddeliteľné malé jednoduché látky, z ktorých je všetko zložené, vrátane všetkých zložitých.

Pred touto prácou dominovali názory alchymistov, uznávajúc teóriu štyroch prvkov - Empidocles a Aristotle, a tiež objavili "horľavé zásady" (síru) a "kovové zásady" (ortuť).

Takmer celé 18. storočie sa rozšírila úplne mylná teória phlogistonu. Avšak už na konci tohto obdobia Antoine Laurent Lavoisier tvrdí, že je neudržateľný. Opakuje Boyleovu formuláciu, ale súčasne ju doplňuje prvým pokusom o systematizáciu všetkých prvkov známych v tom čase, rozdeľujúc ich do štyroch skupín: kovy, radikály, zem, nekovy.

Ďalším veľkým krokom v pochopení toho, čo sú chemické prvky, je Dalton. Zaslúži si uznanie za objavenie atómovej hmoty. Na základe toho rozdeľuje niektoré známe chemické prvky, aby sa zvýšila ich atómová hmotnosť.

Stabilne intenzívny rozvoj vedy a techniky umožňuje urobiť množstvo objavov nových prvkov v zložení prirodzených telies. Preto v roku 1869 - v čase veľkého stvorenia DI Mendelejeva - veda si uvedomila existenciu 63 prvkov. Práca ruského vedca sa stala prvou úplnou a trvale pevnou klasifikáciou týchto častíc.

V tom čase nebola stanovená štruktúra chemických prvkov. Predpokladalo sa, že atóm je nedeliteľný, že ide o najmenšiu jednotku. S objavením sa javu rádioaktivity sa ukázalo, že je rozdelený na konštrukčné časti. Takmer každý v tomto prípade existuje vo forme niekoľkých prírodných izotopov (podobné častice, ale s rôznym počtom neutronových štruktúr, z ktorých sa mení atómová hmotnosť). Takže v polovici minulého storočia bolo možné dosiahnuť poradie pri definovaní pojmu chemického prvku.

Mendeleyevov systém chemických prvkov

V základe vedca dáva rozdiel v atómovej hmotnosti a podarilo sa génius v usporiadaní všetkých známych chemických prvkov v poradí jeho nárastu. Hĺbka a genialita jeho vedeckého myslenia a predvídavosti však spočívala v tom, že Mendeleev opustil vo svojom systéme prázdne miesta, otvorené bunky pre ešte neznáme prvky, ktoré budú podľa vedca objavené v budúcnosti.

A všetko sa ukázalo presne tak, ako povedal. Chemické prvky Mendelejeva časom naplnili všetky prázdne bunky. Bola objavená každá štruktúra predpovedaná vedcami. A teraz môžeme bezpečne povedať, že systém chemických prvkov predstavuje 118 jednotiek. Pravda, posledné tri objavy ešte neboli formálne potvrdené.

Samotný systém chemických prvkov je graficky zobrazený tabuľkou, v ktorej sú prvky usporiadané podľa hierarchie ich vlastností, jadrových nábojov a štruktúrnych vlastností elektrónových škrupín ich atómov. Existujú teda obdobia (7 kusov) - horizontálne riadky, skupiny (8 kusov) - vertikálne, podskupiny (hlavné a bočné v každej skupine). Najčastejšie sa do spodných vrstiev tabuľky vyrábajú dva rady rodín: lantanidy a aktinidy.

Periodický systém spoločnosti Mendeleev obsahuje všetky potrebné informácie o chemických prvkoch (sériové číslo, číslo, názov, niekedy posledné vrstvy elektronickej štruktúry).

Názvy prvkov

Právo udeliť meno je dané osobe, ktorá objavila tento chemický prvok. Mnohí sú pomenovaní podľa planét (urán, plutónium, neptúnium). Iní dostali meno na počesť veľkých vedcov (Mendeleev, Rifford, Copernicus a ďalší).

Často sú prvky pomenované podľa miest a krajín (ruténium, germanium, dubny, francúzsko, europium a iné). Sľúbiť dokonca aj slúžiť mýtické hrdinovia (promethium). Fenomén je tiež bežný, keď sa uvádza daný názov na vlastnostiach, ktoré vykazujú jednoduché a zložité látky daného prvku (vodík, kyslík, uhlík).

Názvy sú napísané v latinčine, ale v našej krajine je aj ich ruský preklad s fixnými výslovnosťami. Symbolom každého prvku je prvé písmeno latinského slova alebo prvé a niektoré z nasledujúcich. Príklad: vápnik (Ca) - vápnik, bór (B) - bór.

Charakteristika atómov chemických prvkov

Každý zástupca periodického systému má svoje vlastné zvláštnosti ako v štruktúre, ako aj v prejavených vlastnostiach. Vlastnosť chemického prvku pozostáva z analýzy zloženia jadra a elektronických vrstiev, ako aj z definície jednoduchých látok, ktoré tvoria, a zložitých zlúčenín.

Zloženie jadra atómov chemických prvkov zahŕňa niekoľko častíc - nukleóny:

• Protony, ktoré určujú jeho pozitívny náboj (p ⁺¹ ), ako aj časť atómovej hmoty;
• Neutróny, ktoré ovplyvňujú hmotnostné číslo prvku a nemajú náboj (n ⁰ ).

Ďalším druhom častíc sú elektróny. Prechádzajú okolo jadra a majú záporný náboj (e ^-1 ). Ich orientácia nie je chaotická, ale prísne nariadená. Nachádzajú sa na orbitaloch (s, p, d a f), ktoré tvoria podúrovňové úrovne a úrovne (elektronické vrstvy).

Atomová hmotnosť prvku pozostáva z protónov a neutrónov, ktorých súhrn sa nazýva "hmotnostné číslo". Počet protonov je veľmi jednoduchý - je rovnaký ako poradové číslo prvku v systéme. A pretože atóm ako celok je elektricky neutrálny, to znamená bez akéhokoľvek náboja, počet negatívnych elektrónov je vždy rovnaký ako počet pozitívnych protónových častíc.

Takže charakteristika chemického prvku môže byť daná jeho pozíciou v periodickom systéme. Koniec koncov, bunka popisuje takmer všetko: sériové číslo a teda aj elektróny a protóny, atómovú hmotnosť (priemernú hodnotu všetkých existujúcich izotopov tohto prvku). Je zrejmé, v akej dobe sa štruktúra nachádza (teda na toľkých vrstvách budú umiestnené elektróny). Je tiež možné predpovedať počet negatívnych častíc na poslednej energetickej úrovni pre prvky hlavných podskupín - je to rovnaké ako číslo skupiny, v ktorej je prvok umiestnený.

Počet neutrónov možno vypočítať odpočítaním protónu od hmotnostného čísla, to znamená sériového čísla. Preto je možné získať a zostaviť celý elektronický grafický vzorec pre každý chemický prvok, ktorý presne odráža jeho štruktúru a ukazuje možné oxidačné stavy a prejavené vlastnosti.

Distribúcia prvkov v prírode

Štúdium tejto problematiky sa zaoberá celou vedou - kozmocémiou. Údaje ukazujú, že distribúcia prvkov na našej planéte opakuje rovnaké vzory vo vesmíre. Hlavným zdrojom ľahkých, ťažkých a stredných atómových jadier sú jadrové reakcie vyskytujúce sa vo vnútri hviezd - nukleosyntéza. Vďaka týmto procesom poskytol vesmír a vesmír našu planétu všetkým dostupným chemickým prvkom.

Z celkového počtu známych 118 zástupcov v prirodzených prírodných zdrojoch bolo 89 objavených ľuďmi, čo sú najzákladnejšie a najrozšírenejšie atómy. Chemické prvky boli tiež umelo syntetizované bombardovaním jadier neutrónmi (nukleosyntéza v laboratórnych podmienkach).

Najjednoduchšie látky, ako sú dusík, kyslík a vodík, sú považované za najpočetnejšie. Uhlík je súčasťou všetkých organických látok, a preto má aj vedúcu pozíciu.

Klasifikácia elektronickej štruktúry atómov

Jednou z najbežnejších klasifikácií všetkých chemických prvkov systému je ich rozdelenie na základe elektronickej štruktúry. Podľa počtu energetických úrovní obsiahnutých v atómovom plášti a obsahujúcich posledné valenčné elektróny je možné rozlíšiť štyri skupiny prvkov.

S-elementy

Toto sú tie, v ktorých je s-orbitál naplnený druhým. Táto skupina zahŕňa prvky prvej skupiny hlavnej podskupiny (alebo alkalických kovov). Len jeden elektrón na vonkajšej úrovni určuje podobné vlastnosti týchto zástupcov ako silné redukčné činidlá.

P-elementy

Len 30 kusov. Valence elektróny sú umiestnené na p-podúrovni. Toto sú prvky, ktoré tvoria hlavné podskupiny tretej až ôsmej skupiny, s odkazom na obdobia 3,4,5,6. Medzi nimi sa vlastnosti nachádzajú v kovoch aj v typických nekovových prvkoch.

D-prvky a f-prvky

Jedná sa o prechodné kovy zo 4 na 7 dlhého obdobia. Len 32 položiek. Jednoduché látky môžu vykazovať kyslé aj bázické vlastnosti (oxidačné a redukčné). Aj amfotérne, to znamená nejednoznačné.

F-rodina zahŕňa lanthanoidy a aktinidy, v ktorých sú posledné elektróny umiestnené na f-orbitals.

Látky tvorené prvkami: jednoduché

Všetky triedy chemických prvkov môžu existovať aj vo forme jednoduchých alebo komplexných zlúčenín. Takže je bežné brať do úvahy tie, ktoré sú tvorené z rovnakej štruktúry v rôznych číslach. Napríklad O2 je kyslík alebo dioxygen a O3 je ozón. Tento jav sa nazýva alotropia.

Jednoduché chemické prvky, tvoriace rovnaké názvy, sú typické pre každého zástupcu periodického systému. Ale nie všetky sú z hľadiska vlastností rovnaké. Takže existujú jednoduché látky, kovy a nekovové látky. Prvý tvoria hlavné podskupiny so skupinou 1-3 a všetky podskupiny v tabuľke. Nekovy tvoria hlavné podskupiny 4-7 skupín. Ôsmy základ obsahuje špeciálne prvky - ušľachtilé alebo inertné plyny.

Medzi všetkými jednoduchými prvkami, ktoré sú doteraz otvorené, sú známe 11 plynov, 2 kvapalné látky (bróm a ortuť) za bežných podmienok, ostatné sú pevné.

Komplexné pripojenia

K tým je zvykom odkazovať na všetky, ktoré pozostávajú z dvoch alebo viacerých chemických prvkov. Príklady hmotnosti, pretože chemické zlúčeniny sú známe viac ako 2 milióny! Ide o soli, oxidy, zásady a kyseliny, komplexné komplexné zlúčeniny, všetky organické látky.