Ce sunt elementele chimice? Sistemul și caracteristicile elementelor chimice

Multe lucruri și obiecte diferite, corpurile vii și ne-vii ale naturii ne înconjoară. Și toate au propria lor compoziție, structură, proprietăți. La ființele vii există reacții biochimice complexe care însoțesc procesele vieții. Organele non-vii îndeplinesc diferite funcții în natura și viața biomasei și au o compoziție complexă moleculară și atomică.

Dar, împreună, obiectele planetei au o caracteristică comună: ele constau dintr-un set de mici particule structurale numite atomi de elemente chimice. Atât de mici încât nu pot fi considerate cu ochiul liber. Ce sunt elementele chimice? Ce caracteristici au și cum au devenit conștienți de existența lor? Să încercăm să înțelegem.

Conceptul de elemente chimice

În sensul convențional, elementele chimice sunt doar o reprezentare grafică a atomilor. Particulele, din care se compune tot ceea ce există în univers. Aceasta este răspunsul la întrebarea "ce sunt elementele chimice"? Acestea sunt structuri mici complexe, agregatele tuturor izotopilor atomilor, unite printr-un nume comun, având propria lor denumire grafică (simbol).

Până în prezent, cunoaștem 118 elemente care sunt deschise atât în ​​condiții naturale cât și sintetice, prin implementarea reacțiilor nucleare și dezintegrări radioactive nuclee ale altor atomi. Fiecare dintre ele are un set de caracteristici, localizarea sa în sistemul comun, istoria descoperirii și a numelui și, de asemenea, îndeplinește un anumit rol în natura și viața ființelor vii. Studiul acestor trăsături este știința chimiei. Elementele chimice reprezintă baza pentru construirea moleculelor, a compușilor simpli și complexi și, prin urmare, a interacțiunilor chimice.

Istoria descoperirii

Înțelegerea exactă a elementelor chimice a apărut numai în secolul al XVII-lea datorită lucrării lui Boyle. Acesta a fost primul care a vorbit despre acest concept și ia dat următoarea definiție. Acestea sunt niște substanțe simple indivizibile, din care totul este compus, inclusiv toate cele complexe.

Înainte de această lucrare a fost dominată de punctele de vedere ale alchimiștilor, acceptăm teoria celor patru elemente - Empidokla și Aristotel, precum și deschis „începutul combustibil“ (sulf), și „începutul metalului“ (mercur).

Aproape întregul secol al XVIII-lea, sa răspândit teoria complet eronată a phlogistonului. Totuși, deja la sfârșitul acestei perioade, Antoine Laurent Lavoisier susține că este incontestabil. Se repetă formulare Boyle, dar completează prima încercare de a sistematiza toate cunoscute la elementele de timp, distribuindu-le în patru grupe: radicali metale blanei pământ.

Următorul mare pas în înțelegerea elementelor chimice, Dalton face. Merită meritat pentru descoperirea masei atomice. Pe această bază, distribuie unele dintre elementele chimice cunoscute, în scopul creșterii masei atomice.

Dezvoltarea intensă a științei și tehnologiei face posibilă realizarea unor descoperiri de noi elemente în compoziția corpurilor naturale. Prin urmare, până în 1869 - timpul marii creații a lui DI Mendeleyev - știința a devenit conștientă de existența a 63 de elemente. Activitatea omului de știință rus a devenit prima clasificare completă a acestor particule.

Structura elementelor chimice nu a fost stabilită în acel moment. Se credea că atomul este indivizibil, că aceasta este cea mai mică unitate. Odată cu descoperirea fenomenului de radioactivitate, sa demonstrat că este împărțită în părți structurale. Practic, toată lumea există în acest caz sub forma câtorva izotopi naturali (particule similare, dar cu un număr diferit de structuri neutronice, de la care variază masa atomică). Astfel, până la mijlocul secolului trecut, a fost posibilă realizarea unei ordini în definirea conceptului de element chimic.

Sistemul elementelor chimice ale lui Mendeleev

Baza de știință a pus diferența de masă atomică și a reușit un mod genial de a aranja toate elementele chimice cunoscute, în ordinea crescătoare. Cu toate acestea, profunzimea și strălucirea gândirii sale științifice și previziune a fost că Mendeleev a lăsat spații libere pe sistemul dvs., celule deschise pentru elemente inca necunoscute, care, potrivit oamenilor de știință, vor fi deschise in viitor.

Și totul sa dovedit exact așa cum a spus el. Elementele chimice ale lui Mendeleev au umplut toate celulele goale. Fiecare structură prezisă de oamenii de știință a fost descoperită. Și acum putem spune cu siguranță că sistemul de elemente chimice este reprezentat de 118 unități. Este adevărat că ultimele trei descoperiri nu au fost încă confirmate oficial.

Prin ea însăși, sistemul de elemente chimice prezentate grafic tabel în care elementele sunt aranjate în funcție de proprietățile lor ierarhice încarcă miezurilor și caracteristicile structurale ale cojilor de electroni de atomi. Deci, există perioade (7 bucăți) - rânduri orizontale, grupe (8 bucati) - vertical, subgrupa (principal și margine în cadrul fiecărui grup). Cel mai adesea, două rânduri de familii sunt produse separat în straturile inferioare ale mesei: lantanide și actinide.

Sistemul periodic al lui Mendeleev conține toate informațiile necesare despre elementele chimice (numărul de serie, numărul de masă, numele, uneori ultimele straturi ale structurii electronice).

Numele elementelor

Dreptul de a da un nume este dat persoanei care a făcut descoperirea acestui element chimic. Multe sunt numite după planete (uraniu, plutoniu, neptuniu). Alții au primit numele în onoarea marilor oameni de știință (Mendeleev, Rifford, Copernicus și alții).

Deseori elementele sunt numite după orașe și țări (ruthenium, germanium, dubny, france, europium și altele). Promisiunea servesc chiar eroi mitic (promethium). Este de asemenea fenomen comun atunci când un anumit nume este dat pe proprietățile expuse de substanțe simple și complexe ale unui element dat (hidrogen, oxigen, carbon).

Numele sunt scrise în limba latină, dar în țara noastră există și o traducere rusă a acestora cu pronunții fixe. Simbolul fiecărui element este prima literă a cuvântului latin sau prima și oricare dintre următoarele. Exemplu: calciu (Ca) - calciu, bor (B) - bor.

Caracterizarea atomilor de elemente chimice

Fiecare reprezentant al sistemului periodic are propriile particularități atât în ​​structură, cât și în proprietăți manifestate. Caracteristica unui element chimic constă în analiza compoziției straturilor de bază și electronice, precum și a definiției substanței simple pe care o formează și a compușilor complexe.

Compoziția nucleului elementele chimice includ mai multe particule - nucleoni:

• protonii care determină încărcarea sa pozitivă (p⁺¹), precum și o parte a masei atomice;
• neutronii care afectează numărul de masă al elementului și nu au o încărcătură (n⁰).

Un alt tip de particule sunt electronii. Se deplasează în jurul nucleului și au o încărcare negativă (de ex^-1). Orientarea lor nu este haotică, ci este strict ordonată. Ele sunt situate pe orbite (s, p, d și f), care formează subsoluri și niveluri (electronice straturi).

Masa atomică a unui element constă din protoni și neutroni, ale căror agregate se numesc "numărul de masă". Numărul de protoni este foarte simplu - este egal cu numărul ordinal al elementului din sistem. Și deoarece atomul ca întreg este neutru din punct de vedere electric, adică fără nici o sarcină, numărul de electroni negativi este întotdeauna egal cu numărul de particule pozitive de protoni.

Astfel, caracteristica unui element chimic poate fi dată de poziția sa într-un sistem periodic. La urma urmei, celula descrie aproape totul: numărul de serie și, prin urmare, electronii și protonii, masa atomică (valoarea medie a tuturor izotopilor existenți ai acestui element). Este evident în ce perioadă se află structura (deci, pe cât de multe straturi vor fi localizați electronii). De asemenea, este posibil să se prezică numărul de particule negative la ultimul nivel de energie pentru elementele principalelor subgrupe - este egal cu numărul grupului în care este localizat elementul.

Numărul de neutroni poate fi calculat scăzând protonul de la numărul de masă, adică numărul de serie. Astfel, este posibil să se obțină și să se compună o întreagă formulă grafică electronică pentru fiecare element chimic care să reflecte cu acuratețe structura sa și să arate posibil gradul de oxidare și proprietățile manifestate.

Distribuția elementelor în natură

Studiul acestei chestiuni este angajat într-o întreagă știință - cosmochimie. Datele arată că distribuția elementelor de pe planeta noastră repetă aceleași modele din univers. Principala sursă de nuclee de atomi ușori, greați și medii sunt reacțiile nucleare care apar în interiorul stelelor - nucleosinteza. Datorită acestor procese, Universul și spațiul cosmic au furnizat planetei noastre toate elementele chimice disponibile.

În total, dintre cei 118 reprezentanți cunoscuți în surse naturale naturale, 89 au fost găsite de către oameni. Acestea sunt atomii de bază, cei mai obișnuiți. Elementele chimice au fost, de asemenea, sintetizate artificial, prin bombardarea nucleelor ​​cu neutroni (nucleosinteză în laborator).

Cele mai simple substanțe ale unor elemente cum ar fi azot, oxigen și hidrogen sunt considerate cele mai numeroase. Carbonul face parte din toate substanțele organice și, prin urmare, ocupă o poziție de lider.

Clasificarea structurii electronice a atomilor

Una dintre cele mai comune clasificări ale tuturor elementelor chimice ale sistemului este distribuirea acestora pe baza structurii electronice. Prin numărul de niveluri de energie incluse în cochila atomică și care conține ultimii electroni de valență, se pot distinge patru grupe de elemente.

S-elemente

Acestea sunt cele în care s-orbitalul este umplut cu acesta din urmă. Această familie include elemente ale primului grup din principalul subgrup (sau metale alcaline). Doar un electron la nivel extern determină proprietăți similare ale acestor reprezentanți ca agenți reducători puternici.

Elemente-P

Numai 30 de piese. Valerele electronilor sunt situate pe p-pod. Acestea sunt elementele care formează principalele subgrupe din grupa a treia în a opta, referindu-se la perioadele de 3,4,5,6. Dintre acestea, pe proprietăți se găsesc atât metale, cât și elemente nemetalice tipice.

d-elementele și elementele f

Acestea sunt metalele de tranziție de la 4 la 7 pentru o perioadă lungă de timp. Numai 32 de articole. Substanțele simple pot prezenta atât proprietăți acide, cât și bazice (oxidative și reductoare). De asemenea, amfoteric, adică ambiguu.

Familia f include lanthanoide și actinide, în care ultimii electroni sunt localizați pe orbitele f.

Substanțe formate din elemente: simple

De asemenea, toate clasele de elemente chimice pot exista sub forma unor compuși simpli sau complexi. Deci, este comun să se ia în considerare cele care se formează din aceeași structură în numere diferite. De exemplu, O₂ - oxigen sau dioxigen, și O₃ - ozon. Acest fenomen se numește alotropie.

Elementele chimice simple, care formează compuși cu același nume, sunt tipice pentru fiecare reprezentant al sistemului periodic. Dar nu toate sunt aceleași în termeni de proprietăți. Deci, există substanțe simple, metale și nemetalice. Primul formează principalele subgrupe cu grupul 1-3 și toate subgrupele din tabel. Non-metalele formează principalele subgrupe de 4-7 grupe. Al optulea element de bază include elemente speciale - gaze nobile sau inerte.

Dintre toate elementele simple care sunt deschise până în prezent, 11 gaze, 2 substanțe lichide (brom și mercur) sunt cunoscute în condiții obișnuite, restul fiind solide.

Conexiuni complexe

Pentru aceștia este obișnuit să se facă referire la toate care constau în două sau mai multe elemente chimice. Exemple de masă, deoarece compușii chimici sunt cunoscuți mai mult de 2 milioane! Acestea sunt săruri, oxizi, baze și acizi, compuși complexi complexi, toate substanțele organice.