Ինչ են քիմիական տարրերը: Քիմիական տարրերի համակարգ եւ բնութագրեր

Շատ տարբեր բաներ եւ օբյեկտներ, բնության կենդանի եւ ոչ կենդանի մարմինները մեզ շրջապատում են: Եվ նրանք բոլորն ունեն իրենց կազմը, կառուցվածքը, հատկությունները: Կենդանի կենդանիների մեջ գոյություն ունեն բարդ կենսաքիմիական ռեակցիաներ, որոնք ուղեկցում են կյանքի գործընթացներին: Ոչ կենդանի մարմինները իրականացնում են կենսազանգվածի բնության եւ կյանքի տարբեր գործառույթներ եւ ունեն բարդ մոլեկուլային եւ ատոմային կազմ:

Բայց մոլորակի առարկաները միասին ունեն ընդհանուր առանձնահատկություն. Դրանք բաղկացած են քիմիական տարրերի ատոմների մի փոքրիկ կառուցվածքային մասնիկներից: Այդքան փոքր է, որ նրանք չեն կարող հաշվի առնել անզեն աչքով: Ինչ են քիմիական տարրերը: Ինչ հատկանիշներ ունեն նրանք եւ ինչպես են նրանք տեղյակ լինում իրենց գոյության մասին: Փորձենք հասկանալ:

Քիմիական տարրերի հայեցակարգը

Համաձայն ավանդական իմաստով, քիմիական տարրերն ուղղակի գրաֆիկական ներկայացում են: Մասնիկները, որոնցից ամեն ինչ, որ գոյություն ունի տիեզերքում, կազմված է: Այսինքն, «ինչ են քիմիական տարրերը» հարցի պատասխանը: Սրանք կոմպլեքս փոքր կառույցներ են, որոնք կոչված են միասնական անունով միասին կազմված ատոմների բոլոր իզոտոպների ագրեգատները, ունենալով սեփական գրաֆիկական նշանակում (խորհրդանիշ):

Մինչ օրս մենք գիտենք 118 տարրերի մասին, որոնք բաց են ինչպես բնական պայմաններում, այնպես էլ սինթետիկ, միջուկային ռեակցիաների եւ այլ ատոմների միջուկների ռադիոակտիվ քայքայման միջոցով : Նրանցից յուրաքանչյուրը ունի մի շարք առանձնահատկություններ, ընդհանուր համակարգում գտնվելու վայրը, բացահայտման եւ անունի պատմությունը, ինչպես նաեւ որոշակի դեր է կատարում կենդանի էակների բնության եւ կյանքի մեջ: Այս հատկանիշների ուսումնասիրությունը քիմիայի գիտությունն է: Քիմիական տարրերը մոլեկուլների, պարզ եւ բարդ բաղադրությունների կառուցման հիմքն են, եւ, հետեւաբար, քիմիական փոխազդեցություններ:

Բացահայտման պատմությունը

Ինչպիսի քիմիական տարրերի հասկացությունը, XVII դարում եկավ Բոյլի աշխատանքի շնորհիվ: Նա էր, ով առաջին անգամ խոսեց այս հայեցակարգի մասին եւ նրան տվեց հետեւյալ սահմանումը: Սրանք անբաժանելի քիչ պարզ նյութեր են, որոնցից ամեն ինչ կազմված է, ներառյալ բոլոր բարդ իրերը:

Այս աշխատանքից առաջ ալքիմիկոսների տեսակետը գերիշխում էր, ճանաչելով չորս տարրերի տեսությունը `Empidocles- ը եւ Արիստոտելը, ինչպես նաեւ հայտնաբերել են« այրվող սկզբունքներ »(ծծումբ) եւ« մետալիկ սկզբունքներ »(սնդիկ):

Գրեթե ողջ XVIII դարը, տարածված էր phlogiston- ի բոլոր սխալ սխալ տեսությունը: Սակայն, այս ժամանակահատվածի վերջում, Անտուան Լոուրեն Լավուզիերը պնդում է, որ դա անհերքելի է: Նա կրկնում է Բոյլեի ձեւակերպումը, բայց միեւնույն ժամանակ լրացնում է այն ժամանակ, երբ հայտնի է բոլոր այն տարրերը, որոնք հայտնի են այդ ժամանակ, դրանք բաժանելով չորս խմբերի `մետաղներ, արմատականներ, երկիր, ոչ մետաղներ:

Հաջորդ մեծ քայլը հասկանալու համար ինչ քիմիական տարրեր են, Դալտոնը: Նա արժանի է ատոմային զանգվածի հայտնաբերման համար: Դրա հիման վրա տարածվում է որոշ քիմիական տարրերի որոշակի քանակությամբ ատոմային զանգվածի ավելացման համար:

Գիտության եւ տեխնոլոգիայի կայուն ինտենսիվ զարգացումը հնարավոր է դարձնում բնական տարրերի կազմի մեջ նոր տարրերի բացահայտումներ: Հետեւաբար, 1869 թ.-ին Դ.Ի. Մենդելեեւի մեծ ստեղծման ժամանակ գիտությունը դարձավ 63 տարրերի գոյության մասին: Ռուս գիտնականի աշխատանքը դարձավ այս մասնիկների առաջին ամբողջական եւ մշտապես ֆիքսված դասակարգումը:

Այդ ժամանակ քիմիական տարրերի կառուցվածքը չի հաստատվել: Ենթադրվում էր, որ ատոմը անբաժանելի է, որ սա ամենափոքր միավորն է: Ռադիոակտիվության երեւույթի բացահայտմամբ, այն ապացուցվեց, որ այն բաժանվում է կառուցվածքային մասերի: Այս դեպքում գրեթե բոլորը գոյություն ունեն մի քանի բնական ածխաջրածինների (նմանատիպ մասնիկների, բայց տարբեր նեյտրոնային կառույցների հետ, որոնցից ատոմային զանգվածը տատանվում է): Այսպիսով, անցյալ դարի կեսերին հնարավոր էր հասնել կարգի քիմիական տարրերի հայեցակարգի սահմանմանը:

Մենդելեեւի քիմիական տարրերի համակարգը

Գիտնականի հիմքում ընկած էր ատոմային զանգվածի տարբերությունը եւ հասնում էր հանճարի `դրա աճի կարգի մեջ բոլոր հայտնի քիմիական տարրերի պայմաններում: Այնուամենայնիվ, նրա գիտական մտածողության եւ կանխատեսման խորությունն ու հանճարը այն էր, որ Մենդելեեւը իր համակարգում դատարկ տեղեր թողեց, դեռեւս անհայտ տարրերի բաց բջիջները, ինչը, գիտնականի կարծիքով, ապագայում կհայտնվի:

Եվ ամեն ինչ պարզ էր, ինչպես նա ասաց: Մենդելեեւի քիմիական տարրերը ժամանակի ընթացքում լրացրեցին բոլոր դատարկ բջիջները: Գիտնականների կողմից կանխատեսված յուրաքանչյուր կառույց հայտնաբերվել է: Եվ այժմ մենք կարող ենք ապահով ասել, որ քիմիական տարրերի համակարգը ներկայացված է 118 միավորով: Ճիշտ է, վերջին երեք բացահայտումները դեռեւս պաշտոնապես հաստատված չեն:

Իրականում քիմիական տարրերի համակարգը գրաֆիկորեն ցուցադրվում է սեղանի վրա, որտեղ տարրերը կազմակերպվում են ըստ իրենց հատկությունների հիերարխիայի, միջուկային մեղադրանքների եւ իրենց ատոմների էլեկտրոնային ռումբերի կառուցվածքային հատկությունների: Այսպիսով, կան ժամանակներ (7 հատ) `հորիզոնական շարքեր, խմբակներ (8 կտոր) - ուղղահայաց, ենթախմբեր (հիմնական եւ կողմերի յուրաքանչյուր խմբի մեջ): Շատ հաճախ ընտանիքների երկու շարքերն առանձնացված են սեղանի ստորին շերտերի մեջ. Lanthanides եւ actinides:

Պարբերական Մենդելեւի համակարգը պարունակում է բոլոր անհրաժեշտ տվյալները քիմիական տարրերի վերաբերյալ (սերիական համարը, զանգվածը, անունը, երբեմն էլեկտրոնային կառուցվածքի վերջին շերտերը):

Անունների տարրեր

Անվան տրվելու իրավունքը տրվում է այն անձին, ով այդ քիմիական տարրը հայտնաբերել է: Շատերը կոչվում են մոլորակներից (ուրանի, պլուտոնիումի, նեպտունի): Ոմանք էլ անուն են տվել մեծ գիտնականների (Մենդելեվ, Ռիֆֆորդ, Կոպեռնիկոս եւ այլն) պատվին:

Հաճախ տարրերը կոչվում են քաղաքներ եւ երկրներ (ռուտենում, գերմանիա, դուբի, ֆրանսիա, եվրոյի եւ այլն): Խոստումը նույնիսկ ծառայում է առասպելական հերոսներին (promethium): Ֆենոմենը նաեւ տարածված է, երբ տվյալ անունը տրվում է որոշակի տարրերի (ջրածնի, թթվածնի, ածխածնի) պարզ եւ բարդ նյութերի ցուցադրվող հատկությունների վրա:

Անունները գրված են լատիներեն լեզվով, բայց մեր երկրում կա նաեւ ռուսերեն թարգմանություն, ֆիքսված խոսքերով: Յուրաքանչյուր տարրի խորհրդանիշը լատիներեն բառի առաջին տառը կամ առաջինը եւ հետեւյալն է: Օրինակ `կալցիում (Ca) - կալցիում, բոր (B) - բոր.

Քիմիական տարրերի ատոմների բնութագրերը

Պարբերական համակարգի յուրաքանչյուր ներկայացուցիչ ունի իր առանձնահատկությունները ինչպես կառուցվածքում, այնպես էլ դրսեւորվող հատկությունների մեջ: Քիմիական տարրերի բնութագիրը բաղկացած է իր հիմնական եւ էլեկտրոնային շերտերի կազմի վերլուծությունից, ինչպես նաեւ պարզ բովանդակության սահմանումը, որը ստեղծում է եւ բարդ բաղադրիչներ:

Քիմիական տարրերի ատոմների կազմը ներառում է մի քանի մասնիկ `նուկլոններ.

• Բոտոնները, որոնք որոշում են դրական լիցքը (p ⁺¹ ), ինչպես նաեւ ատոմային զանգվածի մի մասը,
• Նեյտրոնները, որոնք ազդում են տարրի զանգվածային քանակի վրա եւ չունեն լիցք (n ⁰ ):

Մեկ այլ մասնիկ էլեկտրոն է: Նրանք շարժվում են միջուկը եւ ունեն բացասական լիցք (e ^-1 ): Նրանց կողմնորոշումը քաոսային չէ, բայց խստորեն պատվիրված է: Նրանք տեղակայված են orbitals (s, p, d եւ f) վրա, որոնք կազմում են ենթադասների եւ մակարդակների (էլեկտրոնային շերտեր):

Էլեմիայի ատոմային զանգվածը բաղկացած է պրոտոններից եւ նեյտրոններից, որի զանգվածը կոչվում է «զանգվածային համար»: Протондардың քանակը շատ պարզ է, այն հավասար է համակարգի տարրերի թվին: Եվ քանի որ ատոմն ամբողջությամբ էլեկտրականորեն չեզոք է, այսինքն, առանց որեւէ լիցքավորման, բացասական էլեկտրոնների թիվը միշտ հավասար է դրական պրոտոնի մասնիկների քանակին:

Այսպիսով, քիմիական տարրերի բնութագիրը կարող է տրվել պարբերական համակարգում իր դիրքորոշումից: Ի վերջո, բջիջը նկարագրում է գրեթե ամեն ինչ. Սերիական համարը, եւ, հետեւաբար, էլեկտրոնները եւ պրոտոնները, ատոմային զանգվածը (այս տարրերի գոյություն ունեցող բոլոր իզոտոպների միջին արժեքը): Ակնհայտ է, թե որ փուլում է գտնվում կառուցվածքը (այսպիսով, շատ շերտերի վրա տեղադրվելու են էլեկտրոններ): Հնարավոր է կանխատեսել նաեւ հիմնական ենթախմբերի տարրերի համար վերջին էներգետիկ մակարդակով բացասական մասնիկների թիվը `հավասար է այն խմբի թվին, որի տարրը գտնվում է:

Նեյտրոնների քանակը կարող է հաշվարկվել պրոտոնի զանգվածից հանելու միջոցով, այսինքն `սերիական համարը: Այսպիսով, հնարավոր է ձեռք բերել եւ կազմել էլեկտրոնային գրաֆիկական ամբողջական բանաձեւը յուրաքանչյուր քիմիական տարրի համար, որը ճշգրտորեն արտացոլում է իր կառուցվածքը եւ ցույց է տալիս հնարավոր օքսիդացման վիճակները եւ արտահայտված հատկությունները:

Բնության տարրերի բաշխում

Այս հարցի ուսումնասիրությունը զբաղվում է մի ամբողջ գիտական-կոսմոխիմիա: Տվյալները ցույց են տալիս, որ մեր մոլորակի տարրերի բաշխումը կրկնում է տիեզերքի նույն նախշերով: Լույսի, ծանր եւ միջուկային միջուկների հիմնական աղբյուրը միջուկային ռեակցիաներն են, որոնք տեղի են ունենում աստղերի ներսում `նուկլեոսինթեզ: Այս գործընթացների շնորհիվ Տիեզերքը եւ արտաքին տարածքը մեր մոլորակը տրամադրեցին բոլոր առկա քիմիական տարրերով:

Ընդհանուր առմամբ, բնական աղբյուրներից հայտնի 118 ներկայացուցիչներից 89-ը հայտնաբերվել են մարդկանց կողմից, որոնք ամենատարածված, առավել տարածված ատոմներն են: Քիմիական տարրերը նույնպես արհեստականորեն սինթեզվում են, նեյտրիններով նեյտրրոնների միջոցով (լաբորատոր պայմաններում նուկլեոսինթեզ):

Առավելագույնը համարվում են ազոտի, թթվածնի եւ ջրածնի նման տարրերի պարզագույն նյութերը: Ածխածնը բոլոր օրգանական նյութերի մի մասն է, եւ հետեւաբար առաջատար դիրք է զբաղեցնում:

Ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքի դասակարգումը

Համակարգի բոլոր քիմիական տարրերի ամենատարածված դասակարգերից մեկը դրանց էլեկտրոնային կառուցվածքի հիման վրա բաշխումն է: Ատոմային շերտի մեջ ներգրավված էներգիայի մակարդակների քանակով եւ վերջին պարունակության էլեկտրոնները պարունակում են տարրերի չորս խմբեր:

S-Elements- ը

Սրանք այն մարդիկ են, որոնցում ուղեծիրը լցված է վերջինիս հետ: Այս ընտանիքը ներառում է հիմնական ենթախմբի (կամ ալկալիային մետաղների) առաջին խմբի տարրերը : Արտաքին մակարդակի վրա միայն մեկ էլեկտրոն որոշում է այդ ներկայացուցիչների նմանատիպ հատկությունները որպես ուժեղ նվազող նյութեր:

P- տարրեր

Միայն 30 կտոր: Վալանսի էլեկտրոնները գտնվում են p-sublevel- ում: Սրանք հիմնական տարրերը կազմող տարրերն են, երրորդից մինչեւ ութերորդ խումբը, որոնք վերաբերում են 3,4,5,6 ժամանակահատվածներին: Նրանց թվում են նաեւ մետաղների եւ տիպիկ ոչ մետաղական տարրերի հատկությունները:

D- տարրեր եւ f- տարրեր

Դրանք անցողիկ մետաղներ են, 4-ից մինչեւ 7 երկար ժամանակ: Միայն 32 կետ: Պարզ նյութերը կարող են ցուցադրել ինչպես թթվային, այնպես էլ հիմնական հատկությունները (օքսիդատիվ եւ նվազեցնող): Նաեւ amfhoteric, այսինքն, երկիմաստ:

Ֆ-ընտանիքը ներառում է lanthanoids եւ actinides, որոնցում վերջին էլեկտրոնները գտնվում են f-orbitals- ում:

Տարրերից կազմված նյութեր. Պարզ

Բացի այդ, քիմիական տարրերի բոլոր դասերը կարող են գոյություն ունենալ պարզ կամ բարդ բաղադրիչների տեսքով: Այսպիսով, սովորական է հաշվի առնել նրանց, որոնք ձեւավորվում են նույն կառուցվածքից տարբեր թվերով: Օրինակ, O _2- ը թթվածին կամ դիօքսիդային է, եւ O _3- ը օզոն է: Այս երեւույթը կոչվում է allotropy:

Պարզագույն քիմիական տարրերը, որոնք ձեւավորում են նույն անունները, բնորոշ են պարբերական համակարգի յուրաքանչյուր ներկայացուցչի համար: Բայց ոչ բոլորն են նույնը, հատկությունների առումով: Այսպիսով, կան պարզ նյութեր, մետաղներ եւ ոչ մետաղներ: Առաջին ձեւը, 1-3-րդ խմբի եւ հիմնական ենթախմբերի հիմնական ենթախմբերը, աղյուսակում: Ոչ մետաղները կազմում են 4-7 խմբերի հիմնական ենթախմբերը: Ութերորդ բազան ներառում է հատուկ տարրեր `ազնիվ կամ անթերի գազ:

Բոլոր պարզ տարրերի շարքում, որոնք բաց են, սովորական պայմաններում հայտնի են 11 գազեր, 2 հեղուկ նյութեր (բրոմ եւ սնդիկ), մնացածը ամուր է:

Բարդ կապեր

Դրանք սովորաբար վերաբերում են բոլոր այն բաղադրիչներին, որոնք բաղկացած են երկու կամ ավելի քիմիական տարրերից: Զանգվածային օրինակները, քանի որ քիմիական միացությունները հայտնի են ավելի քան 2 միլիոնից: Դրանք են աղերը, օքսիդները, հիմքերը եւ թթուները, բարդ համալիր միացությունները, բոլոր օրգանական նյութերը: