Kimyoviy elementlar

KIMYOVIY ELEMENTLAR
REJA:

1. 
   Turli xil elementlar birlashishi
   
2. 
   Elementlarning ro'yxati
   
3. 
   Atom
   

Yilda kimyo, an element tarkibidagi kimyoviy vositalar bilan parchalanib bo'lmaydigan toza moddadir atomlar raqamlari bir xil bo'lgan protonlar ularning ichida atom yadrolari. Yadrodagi protonlar soni elementning belgilovchi xususiyati bo'lib, u deb ataladi atom raqami (belgi bilan ifodalangan Z).^[1] Kimyoviy elementlar tarkibiga kiradi bariyonik materiya koinotning

Hammasi bo'lib 118 ta element aniqlandi. Birinchi 94 tabiiy ravishda sodir bo'ladi Yerva qolgan 24 ta sintetik elementlar yilda ishlab chiqarilgan yadroviy reaktsiyalar. Beqaror radioaktiv elementlarni tejash (radionuklidlar) qaysi yemirilish tez, deyarli barcha elementlar sanoat sharoitida har xil miqdorda mavjud.
Turli xil elementlar birlashtirilganda ular a hosil qilishi mumkin kimyoviy reaktsiya va shakllantiradi birikmalar sababli kimyoviy aloqalar tashkil etuvchi atomlarni birgalikda ushlab turish. Faqat oz miqdordagi elementlar nisbatan toza bo'lib birlashtirilmagan holda topiladi tabiiy element minerallar. Tabiatda uchraydigan deyarli barcha elementlar birikmalar yoki kabi ko'rinadi aralashmalar; masalan, atmosfera havo birinchi navbatda elementlarning aralashmasidir azot, kislorodva argon.
Elementlarning kashf etilishi va ishlatilish tarixi boshlandi ibtidoiy insoniyat jamiyatlari kabi tabiiy minerallarni kashf etgan uglerod, oltingugurt, mis va oltin (kimyoviy element tushunchasi hali tushunilmagan bo'lsa ham). Bu kabi materiallarni tasniflashga urinishlar natijasida tushunchalar paydo bo'ldi klassik elementlar, alkimyova insoniyat tarixi davomida shunga o'xshash turli xil nazariyalar.
Elementlarning zamonaviy tushunchasining ko'p qismi bog'liqdir Dmitriy Mendeleyev, birinchi taniqli nashr etgan rus kimyogari davriy jadval 1869 yilda. Kimyoviy elementlarning xossalari ushbu jadvalda umumlashtirilgan bo'lib, ularni atom sonini qatorlarga ko'paytirib tashkil etadi (")davrlar") ustunlar ("guruhlar") aktsiya takrorlanadigan (" davriy ") jismoniy va kimyoviy xossalari. Davriy tizimdan foydalanish kimyogarlarga turli xil elementlar o'rtasidagi munosabatlarni yaratish va nazariy, ammo kashf etilmagan yangilarining xatti-harakatlarini bashorat qilish imkonini beradi; The keyingi yangi elementlarning kashf etilishi va sintezi ilmiy tadqiqotning doimiy yo'nalishi hisoblanadi.
Eng engil kimyoviy elementlar vodorod va geliy, ikkalasi tomonidan yaratilgan Katta portlash nukleosintezi davomida koinotning birinchi 20 daqiqasi^[2] a nisbat massa bo'yicha 3: 1 atrofida (yoki atomlar soni bo'yicha 12: 1),^[3][4] keyingi ikkita elementning mayda izlari bilan birga lityum va berilyum. Tabiatda uchraydigan deyarli barcha elementlar turli xil tabiiy usullar bilan yaratilgan nukleosintez.^[5] Yerda oz miqdordagi yangi atomlar tabiiy ravishda hosil bo'ladi nukleogen reaktsiyalar yoki kosmogen kabi jarayonlar kosmik nurlarning tarqalishi. Yangi atomlar, shuningdek, tabiiy ravishda Yerda ishlab chiqariladi radiogenik qiz izotoplari davom etayotgan radioaktiv parchalanish kabi jarayonlar alfa yemirilishi, beta-parchalanish, o'z-o'zidan bo'linish, klaster yemirilishiva boshqa nodirroq parchalanish usullari.
Tabiiy ravishda uchraydigan 94 ta elementning 1 dan 82 gacha bo'lgan atom raqamlariga ega bo'lganlarning kamida bittasi bor barqaror izotop (dan tashqari texnetsiy, element 43 va prometiy, barqaror izotoplari bo'lmagan 61-element). Barqaror deb hisoblanadigan izotoplar bular uchun hali radioaktiv parchalanish kuzatilmagan. Atom raqamlari 83 dan 94 gacha bo'lgan elementlar beqaror barcha izotoplarning radioaktiv parchalanishini aniqlash mumkin bo'lgan darajada. Ushbu elementlarning ba'zilari, xususan vismut (atom raqami 83), torium (atom raqami 90) va uran (atom raqami 92), yarim umrlari bir yoki bir nechta izotoplarga ega bo'lib, ular portlovchi moddalarning qoldiqlari sifatida yashaydilar. yulduz nukleosintezi ishlab chiqargan og'ir metallar bizning shakllanishimizdan oldin Quyosh sistemasi. 1.9 dan yuqori×10¹⁹ yil, koinotning hozirgi taxminiy yoshidan milliard baravar ko'p, vismut-209 (atom raqami 83) tabiiy ravishda paydo bo'lgan har qanday elementning ma'lum bo'lgan eng uzoq alfa parchalanish yarim umriga ega va deyarli har doim 80 ta barqaror element bilan teng ko'rib chiqiladi.^[6][7] Eng og'ir elementlar (plutoniydan tashqari, 94-element) radioaktiv parchalanishga uchraydi yarim umr shunday qisqa, ular tabiatda topilmaydi va bo'lishi kerak sintez qilingan.
Hozirda 118 ta ma'lum element mavjud. Shu nuqtai nazardan, "ma'lum" degani, hatto bir nechta parchalanadigan mahsulotlardan ham, boshqa elementlardan ajralib turadigan darajada kuzatilgan.^[8][9]Yaqinda 118-elementning sintezi (nomlanganidan beri) oganesson) 2006 yil oktyabr oyida xabar qilingan va 117-elementning sintezi (tennessin) haqida 2010 yil aprel oyida xabar berilgan edi.^[10][11] Ushbu 118 elementdan 94 tasi tabiiy ravishda Yer yuzida uchraydi. Ulardan oltitasi juda katta miqdorda bo'ladi: texnetsiy, atom raqami 43; prometiy, 61 raqami; astatin, 85 raqami; fransiy, 87 raqami; neptuniy, 93 raqami; va plutonyum, 94-raqam. Ushbu 94 element koinotda, yulduzlar spektrida, shuningdek qisqa umr ko'rgan radioaktiv elementlar yangi yaratilayotgan supernovalarda aniqlandi. Birinchi 94 element to'g'ridan-to'g'ri Yerda aniqlangan ibtidoiy nuklidlar Quyosh tizimining paydo bo'lishidan yoki tabiiy ravishda uran va toriumning bo'linishi yoki transmutatsiya mahsulotlari sifatida mavjud.
Bugun Yerda ham, astronomik spektrlarda ham mavjud bo'lmagan, qolgan 24 ta og'irroq elementlar sun'iy ravishda ishlab chiqarilgan: bularning barchasi radioaktiv bo'lib, yarim umrlari juda qisqa; agar Yerning paydo bo'lishida ushbu elementlarning biron bir atomlari mavjud bo'lsa, ular allaqachon aniq chirigan bo'lishi mumkin va agar yangi yillarda mavjud bo'lsa, ularni qayd etish uchun juda kichik bo'lgan. Technetium tabiiy ravishda bo'lmagan birinchi sintez qilingan element edi, 1937 yilda, ammo texnetsiyaning oz miqdori tabiatda topilgan bo'lsa-da (shuningdek, element 1925 yilda tabiiy ravishda topilgan bo'lishi mumkin).^[12] Sun'iy ishlab chiqarish va keyinchalik tabiiy kashfiyotning ushbu modeli tabiiy ravishda uchraydigan boshqa bir qancha radioaktiv elementlar bilan takrorlangan.^[13]
Elementlarning ro'yxati nomi, atom raqami, zichligi, erish nuqtasi, qaynash temperaturasi bo'yicha mavjud va belgisi bilan, shu qatorda; shu bilan birga elementlarning ionlanish energiyalari. Barqaror va radioaktiv elementlarning nuklidlari ham mavjud nuklidlar ro'yxati, beqaror bo'lganlar uchun yarim umr uzunligi bo'yicha saralangan. Elementlarning eng qulay va, albatta, eng an'anaviy taqdimotlaridan biri bu davriy jadval, o'xshash kimyoviy xususiyatlarga ega elementlarni (va odatda o'xshash elektron tuzilmalarni) birlashtirgan.
Atom raqami
Asosiy maqola: Atom raqami
The atom raqami element har bir atomdagi proton soniga teng va elementni aniqlaydi.^[14] Masalan, barcha uglerod atomlari tarkibida 6 ta proton mavjud atom yadrosi; shuning uchun uglerodning atom raqami 6 ga teng.^[15] Uglerod atomlari neytronlarning har xil soniga ega bo'lishi mumkin; neytronlarning har xil soniga ega bo'lgan bitta elementning atomlari quyidagicha tanilgan izotoplar elementning^[16]
Atom yadrosidagi protonlar soni ham uni aniqlaydi elektr zaryadi, bu esa o'z navbatida sonini aniqlaydi elektronlar undagi atomning ionlashtirilmagan davlat. Elektronlar ichiga joylashtirilgan atom orbitallari atomning xilma-xilligini aniqlaydi kimyoviy xossalari. Yadro tarkibidagi neytronlar soni, odatda, elementning kimyoviy xossalariga juda kam ta'sir ko'rsatadi (bundan mustasno vodorod va deyteriy). Shunday qilib, barcha uglerod izotoplari deyarli bir xil kimyoviy xususiyatlarga ega, chunki ularning barchasi oltita proton va oltita elektronga ega, garchi uglerod atomlari, masalan, 6 yoki 8 neytronga ega bo'lishi mumkin. Shuning uchun emas, balki atom raqami massa raqami yoki atom og'irligi, kimyoviy elementning aniqlovchi xususiyati hisoblanadi.
Asosiy maqolalar: Izotop, Barqaror izotoplar nisbativa Nuklidlar ro'yxati
Izotoplar bir xil elementning atomlari (ya'ni bir xil son bilan) protonlar ularning ichida atom yadrosi), lekin ega boshqacha raqamlari neytronlar. Masalan, uglerodning uchta asosiy izotopi mavjud. Barcha uglerod atomlarining yadrosida 6 ta proton bor, lekin ularda 6, 7 yoki 8 neytron bo'lishi mumkin. Ularning massa sonlari mos ravishda 12, 13 va 14 bo'lganligi sababli, uglerodning uchta izotopi ma'lum uglerod-12, uglerod-13va uglerod-14, ko'pincha qisqartiriladi ¹²C, ¹³C va ¹⁴S Uglerod kundalik hayotda va kimyoda a aralash ning ¹²C (taxminan 98,9%), ¹³C (taxminan 1,1%) va trillionga taxminan 1 atom ¹⁴S
Tabiatda uchraydigan elementlarning ko'pchiligida (94tadan 66tasi) bir nechta barqaror izotop mavjud. Vodorod izotoplaridan tashqari (ular nisbiy massasi bilan bir-biridan katta farq qiladi - kimyoviy ta'sir ko'rsatishi uchun etarli), ma'lum bir elementning izotoplari kimyoviy jihatdan deyarli farq qilmaydi.
Barcha elementlarning ba'zi izotoplari radioaktiv (radioizotoplar), ammo bu radioizotoplarning hammasi ham tabiiy ravishda sodir bo'lmaydi. Radioizotoplar odatda an nurlanishida boshqa elementlarga parchalanadi alfa yoki beta-zarracha. Agar elementda radioaktiv bo'lmagan izotoplar bo'lsa, ular "barqaror" izotoplar deb nomlanadi. Ma'lum bo'lgan barqaror izotoplarning barchasi tabiiy ravishda paydo bo'ladi (qarang) ibtidoiy izotop). Tabiatda mavjud bo'lmagan ko'plab radioizotoplar sun'iy ravishda ishlab chiqarilganidan keyin xarakterlanadi. Ba'zi elementlarda barqaror izotoplar yo'q va ular tarkib topgan faqat radioaktiv izotoplar: xususan, barqaror izotoplari bo'lmagan elementlar texnetsiy (atom raqami 43), prometiy (atom raqami 61) va atom sonlari 82 dan katta bo'lgan barcha kuzatilgan elementlardir.
Kamida bitta barqaror izotopi bo'lgan 80 ta elementning 26 tasida bitta bitta barqaror izotop mavjud. 80 ta barqaror element uchun barqaror izotoplarning o'rtacha soni bitta element uchun 3,1 ta barqaror izotopni tashkil qiladi. Bitta element uchun paydo bo'ladigan barqaror izotoplarning eng katta soni 10 ta (qalay uchun 50 element).
Izotopik massa va atom massasi
Asosiy maqolalar: atom massasi va nisbiy atom massasi
The massa raqami elementdan, A, soni nuklonlar atom yadrosidagi (protonlar va neytronlar). Berilgan elementning turli xil izotoplari massa sonlari bilan ajralib turadi, ular shartli ravishda atom belgisining chap tomonida yuqori belgi sifatida yoziladi (masalan.) ²³⁸U). Massa soni doimo butun son bo'lib, "nuklonlar" birliklariga ega. Masalan, magniy-24 (24 - massa soni) - bu 24 ta nuklon (12 ta proton va 12 ta neytron) bo'lgan atom.
Massa raqami oddiygina neytron va protonlarning umumiy sonini hisoblab chiqadi va shu bilan tabiiy (yoki butun) son hisoblanadi, atom massasi bitta atomning a haqiqiy raqam ichida ifodalangan elementning ma'lum bir izotopi (yoki "nuklid") massasini berish atom massasi birliklari (belgi: u). Umuman olganda, berilgan nuklidning massa raqami uning atom massasidan bir oz farq qiladi, chunki har bir proton va neytronning massasi to'liq 1 u emas; chunki elektronlar atom massasiga kamroq ulush qo'shadi, chunki neytron soni proton sonidan oshadi; va (nihoyat) tufayli yadro bog'lovchi energiya. Masalan, xlor-35 dan beshta muhim raqamgacha bo'lgan atom massasi 34,969 u va xlor-37 ning 36,966 u. Biroq, har bir izotopning u ichidagi atom massasi oddiy massa soniga juda yaqin (har doim 1% gacha). Atom massasi aynan a bo'lgan yagona izotop tabiiy son bu ¹²C, uning ta'rifi bo'yicha to'liq 12 massaga ega, chunki u asosiy holatdagi erkin neytral uglerod-12 atomining 1/12 qismi sifatida aniqlanadi.
The standart atom og'irligi (odatda "atom og'irligi" deb nomlanadi) elementning o'rtacha Atom massasi birligiga nisbatan izotoplarning ko'pligi bilan aniqlangan, ma'lum bir muhitda joylashgan barcha kimyoviy elementlarning izotoplari atom massalarining. Bu raqam kasr bo'lishi mumkin emas butun songa yaqin. Masalan, xlorning nisbiy atom massasi 35,453 u ni tashkil qiladi, bu butun sondan katta farq qiladi, chunki u o'rtacha 76% xlor-35 va 24% xlor-37 ni tashkil qiladi. Har doim nisbiy atom massasi qiymati butun sondan 1% dan ko'prog'iga farq qilganda, bu o'rtacha ta'sirga bog'liq, chunki tabiiy ravishda ushbu element namunasida bir nechta izotoplar mavjud.