Co jsou to chemické prvky? Systém a vlastnosti chemických prvků

Mnoho různých věcí a předmětů nás obklopuje živé i neživé tělo přírody. A všichni mají své vlastní složení, strukturu, vlastnosti. V živých bytostech existují komplexní biochemické reakce, které doprovázejí životní procesy. Neživá těla plní různé funkce v přírodě a životě biomasy a mají komplexní molekulární a atomovou kompozici.

Ale všechny objekty planety společně mají společný rys: sestávají z množiny drobných strukturálních částic nazývaných atomy chemických prvků. Tak malé, že je nelze považovat za pouhé oko. Co jsou to chemické prvky? Jaké vlastnosti mají a jak si uvědomují svou existenci? Pokusíme se pochopit.

Koncepce chemických prvků

V konvenčním smyslu jsou chemické prvky pouze grafickou reprezentací atomů. Částice, ze kterých je složeno všechno, co existuje ve vesmíru. To znamená odpověď na otázku "co jsou chemické prvky"? Jedná se o složité drobné struktury, agregáty všech izotopů atomů, spojené společným jménem, ​​které mají své vlastní grafické označení (symbol).

Dosud známe 118 prvků, které jsou otevřené jak v přírodních podmínkách, tak synteticky, a to prováděním jaderných reakcí a radioaktivní rozpad jádra jiných atomů. Každá z nich má sadu charakteristik, své umístění ve společném systému, historii objevu a jména, a také vykonává určitou roli v přírodě a životě živých bytostí. Studium těchto vlastností je vědou chemie. Chemické prvky jsou základem pro konstrukci molekul, jednoduchých a komplexních sloučenin a proto chemických interakcí.

Historie objevu

Samotné pochopení toho, jaké chemické prvky jsou, přišlo až v 17. století díky dílu Boylea. Byl to ten, kdo poprvé promluvil o tomto pojetí a dal mu následující definici. Jedná se o nedělitelné málo jednoduché látky, z nichž je vše složeno, včetně všech složitých.

Předtím, než tato práce byla ovládána názory alchymistů, přijmeme teorii čtyř elementů - Empidokla a Aristotela, stejně jako otevřené „hořlavý začátku“ (síry), a „začátek kovu“ (rtuť).

Téměř celé století XVIII. Se rozšířila zcela mylná teorie phlogistonu. Avšak již na konci tohoto období Antoine Laurent Lavoisier tvrdí, že je neudržitelný. Opakuje formulace Boyle, ale dokončí první pokus Systematizovat všechny známé v časových prvků, jejich distribuce do čtyř skupin: kovy radikály zemin nekovů.

Dalším velkým krokem v pochopení chemických prvků je Dalton. Zaslouží si uznání za objev atomové hmoty. Na základě toho rozděluje některé známé chemické prvky tak, aby se zvýšila jejich atomová hmotnost.

Stabilně intenzivní rozvoj vědy a techniky umožňuje dělat řadu objevů nových prvků ve složení přirozených těles. Proto 1869 - čas velkého stvoření DI Mendelejeva - věda si uvědomovala existenci 63 prvků. Práce ruského vědce se stala první kompletní a navždy zakotvenou klasifikací těchto částic.

Struktura chemických prvků nebyla v té době stanovena. To bylo věřil, že atom je nedělitelný, že to je nejmenší jednotka. Při objevu fenoménu radioaktivity bylo prokázáno, že je rozdělen na konstrukční části. Prakticky každý v tomto případě existuje ve formě několika přírodních izotopů (podobné částice, ale s odlišným počtem neutronových struktur, od kterých se atomová hmotnost mění). Takže do poloviny minulého století bylo možné dosáhnout pořadí při definici pojmu chemického prvku.

Systém Mendeleevových chemických prvků

V základu vědce dává rozdíly v atomové hmotnosti a podařilo se geniálnímu uspořádání všech známých chemických prvků v pořadí jeho nárůstu. Nicméně, hloubku a lesk jeho vědecké myšlení a předvídavost bylo, že Mendělejev opustil mezery v systému, otevřených buněk pro dosud neznámých prvků, které podle vědců, bude otevřena v budoucnosti.

A všechno se ukázalo přesně tak, jak řekl. Chemické prvky Mendelejev nakonec naplnily všechny prázdné buňky. Byla objevena každá struktura předpovězená vědci. A teď můžeme bezpečně říci, že systém chemických prvků představuje 118 jednotek. Je pravda, že poslední tři objevy ještě nebyly formálně potvrzeny.

Samotný systém chemických prvků je graficky zobrazen tabulkou, ve které jsou prvky uspořádány podle hierarchie jejich vlastností, jaderných nábojů a strukturních vlastností elektronových skořepin jejich atomů. Existují tedy období (7 kusů) - horizontální řádky, skupiny (8 kusů) - vertikální, podskupiny (hlavní a boční v každé skupině). Nejčastěji se do nižších vrstev stolu dělí dvě řady rodin: lanthanidy a aktinidy.

Periodický systém Mendelejev obsahuje všechny potřebné informace o chemických prvcích (sériové číslo, hmotnostní číslo, název, někdy poslední vrstvy elektronické struktury).

Názvy prvků

Právo dát jméno je dáno osobě, která objevila tento chemický prvek. Mnoho z nich je pojmenováno po planetách (uran, plutonium, neptunium). Jiní dostali jméno na počest velkých vědců (Mendeleev, Rifford, Copernicus a další).

Často jsou prvky pojmenovány podle měst a zemí (ruthenium, germanium, dubny, francie, evropium a další). Slib dokonce sloužit mýtickým hrdinům (promethium). Fenomén je také obyčejný, když je dáno jménem o vlastnostech, které vykazují jednoduché a složité látky daného prvku (vodík, kyslík, uhlík).

Jména jsou napsána v latině, ale v naší zemi je také ruský překlad s pevnými výslovnostmi. Symbol každého prvku je první písmeno latinského slova nebo první a některou z následujících věcí. Příklad: vápník (Ca) - vápník, bór (B) - bór.

Charakterizace atomů chemických prvků

Každý zástupce periodického systému má své vlastní zvláštnosti jak ve struktuře, tak v projevovaných vlastnostech. Vlastnost chemického prvku spočívá v analýze složení jádrových a elektronických vrstev, jakož i definice jednoduché látky, kterou tvoří, a komplexních sloučenin.

Složení jádra chemické prvky zahrnují několik částic - nukleony:

• protony, které určují jeho pozitivní náboj (str⁺¹), stejně jako část atomové hmoty;
• neutrony, které ovlivňují hmotnostní číslo prvku a nemají náboj (n⁰).

Dalším druhem částic jsou elektrony. Oni se pohybují kolem jádra a mají negativní náboj (např^-1). Jejich orientace není chaotická, ale přísně uspořádaná. Jsou umístěny na orbitálech (s, p, d a f), které tvoří podúrovnice a úrovně (elektronická vrstvy).

Atomová hmotnost prvku se skládá z protónů a neutronů, jejichž souhrn se nazývá "hmotnostní číslo". Počet protonů je velmi jednoduchý - je to stejné jako pořadové číslo prvku v systému. A protože atom jako celek je elektricky neutrální, tedy bez jakéhokoli náboje, počet negativních elektronů je vždy stejný jako počet kladných protonových částic.

Takže charakteristika chemického prvku může být dána svou polohou v periodickém systému. Konec konců buňka popisuje téměř všechno: sériové číslo a proto elektrony a protony, atomovou hmotnost (průměrnou hodnotu všech existujících izotopů tohoto prvku). Je zřejmé, v jakém období se struktura nachází (tudíž na tolika vrstvách budou umístěny elektrony). Je také možné předpovědět počet negativních částic na poslední energetické úrovni pro prvky hlavních podskupin - je to číslo skupiny, ve které je prvek umístěn.

Počet neutronů lze vypočítat odečtením protonu z hmotnostního čísla, tj. Pořadového čísla. Je tedy možné získat a sestavit celý elektronický grafický vzorec pro každý chemický prvek, který bude přesně odrážet jeho strukturu a ukázat možné stupeň oxidace a projevované vlastnosti.

Distribuce prvků v přírodě

Studium této problematiky se zabývá celou vědní a kosmochemií. Data ukazují, že distribuce prvků na naší planetě opakuje stejné vzory ve vesmíru. Hlavním zdrojem jader lehkých, těžkých a středních atomů jsou jaderné reakce, které se vyskytují ve vnitřních prostorách hvězd - nukleosyntéza. Díky těmto procesům poskytl vesmír a vesmír naši planetu všechny dostupné chemické prvky.

Z celkového počtu známých 118 zástupců v přírodních přírodních zdrojích bylo nalezeno 89 lidí, což jsou základní, nejčastější atomy. Chemické prvky byly také uměle syntetizovány bombardováním jader pomocí neutronů (nukleosyntéza v laboratoři).

Nejčastěji se považují za nejjednodušší látky jako jsou dusík, kyslík a vodík. Uhlík je součástí všech organických látek, a proto zaujímá také vedoucí pozici.

Klasifikace elektronické struktury atomů

Jednou z nejběžnějších klasifikací všech chemických prvků systému je jejich rozdělení na základě elektronické struktury. Podle počtu energetických úrovní obsažených v atomové plášti a obsahujících poslední valenční elektrony lze rozlišovat čtyři skupiny prvků.

S-prvky

Toto jsou ty, ve kterých je s-orbitál naplněn druhým. Tato rodina obsahuje prvky první skupiny hlavní podskupiny (nebo alkalické kovy). Pouze jeden elektron na vnější úrovni určuje podobné vlastnosti těchto zástupců jako silné redukční látky.

P-prvky

Pouze 30 kusů. Valenceové elektrony se nacházejí na p-podúrovni. Jedná se o prvky tvořící hlavní podskupiny od třetí do osmé skupiny s odkazem na období 3,4,5,6. Mezi nimi jsou vlastnosti kovů a typických nekovových prvků.

d-elementů a f-prvků

Jedná se o přechodné kovy ze 4 na 7 po dlouhou dobu. Pouze 32 položek. Jednoduché látky mohou vykazovat jak kyselé, tak i zásadité vlastnosti (oxidační a redukční). Také amfoterní, to je nejasné.

Rodina f obsahuje lanthanoidy a aktinidy, ve kterých jsou poslední elektrony umístěny na f-orbitálech.

Látky tvořené prvky: jednoduché

Také všechny třídy chemických prvků mohou existovat ve formě jednoduchých nebo komplexních sloučenin. Takže je obvyklé zvážit ty, které jsou tvořeny ze stejné struktury v různých číslech. Například O₂ - kyslík nebo dioxygen a O₃ - ozonu. Tento jev se nazývá alotropie.

Pro každého zástupce periodického systému jsou typické jednoduché chemické prvky, tvořící stejné sloučeniny jména. Ale ne všechny jsou stejné z hlediska vlastností. Existují tedy jednoduché látky, kovy a nekovové látky. První tvoří hlavní podskupiny se skupinou 1-3 a všechny podskupiny v tabulce. Nekovy tvoří hlavní podskupiny 4-7 skupin. Osmý základní obsahuje speciální prvky - ušlechtilé nebo inertní plyny.

Ze všech jednoduchých prvků, které jsou dosud otevřené, jsou za běžných podmínek známy 11 plynů, 2 kapalné látky (brom a rtuť), ostatní jsou pevné.

Komplexní připojení

K těm je zvykem odkazovat na všechny, které se skládají ze dvou nebo více chemických prvků. Příklady hmoty, protože chemické sloučeniny jsou známy více než 2 miliony! Jsou to soli, oxidy, zásady a kyseliny, komplexní komplexní sloučeniny, všechny organické látky.