Beth yw elfennau cemegol? System a nodweddion elfennau cemegol

Mae llawer o bethau a gwrthrychau gwahanol, cyrff byw a di-fyw natur o'n cwmpas. Ac mae gan bob un ohonynt eu cyfansoddiad, eu strwythur a'u priodweddau eu hunain. Mewn bodau byw mae yna adweithiau biocemegol cymhleth sy'n cyd-fynd â phrosesau bywyd. Mae cyrff nad ydynt yn byw yn perfformio amrywiol swyddogaethau ym myd natur a bywyd biomas ac mae ganddynt gyfansoddiad moleciwlaidd ac atomig cymhleth.

Ond mae gan bawb wrthrychau y blaned nodwedd gyffredin: maent yn cynnwys set o ronynnau strwythurol bach o'r enw atomau o elfennau cemegol. Felly mor fach na ellir eu hystyried gyda'r llygad noeth. Beth yw elfennau cemegol? Pa nodweddion sydd ganddynt a sut y daethon nhw'n ymwybodol o'u bodolaeth? Gadewch i ni geisio deall.

Y cysyniad o elfennau cemegol

Yn yr ystyr confensiynol, dim ond cynrychiolaeth graffig o atomau yw elfennau cemegol. Gronynnau, y cyfansoddir popeth sy'n bodoli yn y bydysawd. Hynny yw, yr ateb i'r cwestiwn "beth yw elfennau cemegol"? Mae'r rhain yn strwythurau bach cymhleth, agregau pob isotopau o atomau, ynghyd ag enw cyffredin, gan gael eu dynodiad graffig eu hunain (symbol).

Hyd yn hyn, gwyddom am 118 elfen sy'n agored mewn cyflyrau naturiol ac yn synthetig, trwy gynnal adweithiau niwclear a chwympo ymbelydrol o niwcleau atomau eraill. Mae gan bob un ohonynt set o nodweddion, ei leoliad yn y system gyffredin, hanes darganfod ac enw, ac mae hefyd yn cyflawni rôl benodol ym myd natur a bywyd pobl. Astudiaeth y nodweddion hyn yw gwyddoniaeth cemeg. Elfennau cemegol yw'r sail ar gyfer adeiladu moleciwlau, cyfansoddion syml a chymhleth, ac felly rhyngweithiadau cemegol.

Hanes y darganfyddiad

Dim ond yn y XVII ganrif y daw'r ddealltwriaeth iawn o ba elfennau cemegol, diolch i waith Boyle. Ef oedd yn siarad gyntaf am y cysyniad hwn a rhoddodd y diffiniad canlynol iddo. Mae'r rhain yn sylweddau syml anhyblyg anhyblyg, y mae popeth yn ei chyfansoddi, gan gynnwys pob un cymhleth.

Cyn y gwaith hwn, roedd barn alcemegwyr yn dominyddu, gan gydnabod theori y pedair elfen - Empidocles a Aristotle, a darganfuwyd hefyd "egwyddorion toddiadwy" (sylffwr) ac "egwyddorion metelaidd" (mercwri).

Bron yr holl ganrif ar bymtheg, roedd theori hollol anghywir ffotograffydd wedi'i ledaenu. Fodd bynnag, eisoes ar ddiwedd y cyfnod hwn, mae Antoine Laurent Lavoisier yn dadlau ei fod yn ansefydlog. Mae'n ailadrodd ffurfiad Boyle, ond ar yr un pryd mae'n ei ategu gyda'r ymgais gyntaf i systematize yr holl elfennau a adnabyddir ar yr adeg honno, a'u dosbarthu'n bedwar grŵp: metelau, radicalau, daear, nad ydynt yn metelau.

Y cam mawr nesaf o ran deall pa elfennau cemegol yw, mae Dalton yn ei wneud. Mae'n haeddu credyd am ddarganfod y màs atomig. Yn seiliedig ar hyn, mae'n dosbarthu rhai o'r elfennau cemegol hysbys er mwyn cynyddu eu màs atomig.

Mae datblygiad dwys o wyddoniaeth a thechnoleg yn ei gwneud hi'n bosibl gwneud nifer o ddarganfyddiadau o elfennau newydd yng nghyfansoddiad cyrff naturiol. Felly, erbyn 1869 - amser creu creadigol DI Mendeleyev - daeth gwyddoniaeth yn ymwybodol o fodolaeth 63 elfen. Daeth gwaith y gwyddonydd Rwsia yn y dosbarthiad cyntaf cyflawn a sefydlog yn barhaol o'r gronynnau hyn.

Ar y pryd, ni sefydlwyd strwythur yr elfennau cemegol. Credir bod yr atom yn anochel, mai dyma'r uned lleiaf. Gyda darganfod ffenomen ymbelydredd, profwyd ei bod wedi'i rannu'n rhannau strwythurol. Mae bron pawb yn yr achos hwn yn bodoli ar ffurf nifer o isotopau naturiol (gronynnau cyfatebol, ond gyda nifer wahanol o strwythurau niwtron, y mae'r màs atomig yn amrywio ohono). Felly, erbyn canol y ganrif ddiwethaf, roedd yn bosibl cyflawni gorchymyn yn y diffiniad o gysyniad elfen gemegol.

System o elfennau cemegol Mendeleyev

Ar sail y gwyddonydd, rhoddodd wahaniaeth yn y màs atomig a llwyddodd i ennill athrylith wrth drefnu'r holl elfennau cemegol hysbys yn nhrefn ei gynnydd. Fodd bynnag, dyfnder ac athrylith ei feddwl a'i foresight gwyddonol oedd bod Mendeleev wedi gadael lleoedd gwag yn ei system, celloedd agored ar gyfer elfennau sy'n dal i fod yn anhysbys, a fydd, ym marn y wyddonydd, yn cael ei ddarganfod yn y dyfodol.

A throi popeth allan yn union fel y dywedodd. Roedd elfennau cemegol Mendeleyev dros amser yn llenwi pob celloedd gwag. Darganfuwyd pob strwythur a ragwelir gan wyddonwyr. Ac nawr gallwn ddweud yn ddiogel bod 118 o unedau'n cynrychioli system yr elfennau cemegol. Gwir, nid yw'r tri darganfyddiad diwethaf wedi'u cadarnhau'n ffurfiol eto.

Drwy'i hun, mae'r system elfennau cemegol yn cael ei arddangos yn graffigol gan fwrdd lle mae'r elfennau'n cael eu trefnu yn ôl hierarchaeth eu heiddo, y taliadau niwclear a nodweddion strwythurol cregyn electronig eu atomau. Felly, mae yna gyfnodau (7 darn) - rhesi llorweddol, grwpiau (8 darn) - is-grwpiau fertigol (prif ac ochr ym mhob grŵp). Yn fwyaf aml, mae dwy rhes o deuluoedd yn cael eu cynhyrchu ar wahân i haenau isaf y bwrdd: lanthanides a actinides.

Mae system Cyfnodol Mendeleev yn cynnwys yr holl wybodaeth angenrheidiol am elfennau cemegol (rhif cyfresol, rhif màs, enw, weithiau haenau olaf y strwythur electronig).

Enwau elfennau

Rhoddir yr hawl i roi enw i'r person a wnaeth ddarganfod yr elfen gemegol hon. Caiff llawer eu henwi ar ôl y planedau (wraniwm, plwtoniwm, neptuniwm). Rhoddwyd enw i eraill am anrhydedd y gwyddonwyr gwych (Mendeleev, Rifford, Copernicus ac eraill).

Yn aml, caiff yr elfennau eu henwi ar ôl dinasoedd a gwledydd (ruthenium, germanium, dubny, France, europium ac eraill). Mae addawiad hyd yn oed yn gwasanaethu arwyr chwedlonol (promethium). Mae ffenomen hefyd yn gyffredin lle rhoddir enw penodol ar yr eiddo a arddangosir gan sylweddau syml a chymhleth o elfen benodol (hydrogen, ocsigen, carbon).

Mae'r enwau wedi eu hysgrifennu yn Lladin, ond yn ein gwlad mae cyfieithiad Rwsia ohonynt hefyd gyda darganfyddiadau sefydlog. Symbol pob elfen yw llythyr cyntaf y gair Lladin neu'r cyntaf ac unrhyw un o'r canlynol. Enghraifft: calsiwm (Ca) - Calsiwm, boron (B) - Boron.

Nodweddion atomau o elfennau cemegol

Mae gan bob cynrychiolydd o'r system gyfnodol ei hynodion ei hun mewn strwythur ac mewn eiddo amlwg. Mae nodwedd elfen gemegol yn cynnwys dadansoddi cyfansoddiad ei haenau craidd ac electronig, yn ogystal â'r diffiniad o'r sylwedd syml y mae'n ei ffurfio, a chyfansoddion cymhleth.

Mae cyfansoddiad cnewyllyn atomau elfennau cemegol yn cynnwys nifer o ronynnau - niwcleonau:

• Protonau sy'n pennu ei arwystl cadarnhaol (p ⁺¹ ), yn ogystal â rhan o'r màs atomig;
• Neutronau sy'n effeithio ar nifer fawr yr elfen ac nad oes ganddynt dâl (n ⁰ ).

Math arall o gronyn yw electronau. Maent yn symud o gwmpas y niwclews ac mae ganddynt dâl negyddol (e ^-1 ). Nid yw eu cyfeiriadedd yn anhrefnus, ond yn orfodol. Fe'u lleolir ar orbitals (s, p, d a f), sy'n ffurfio sublevels a lefelau ( haenau electronig ).

Mae màs atomig elfen yn cynnwys protonau a niwtronau, a elwir y cyfanrif o'r "rhif màs". Mae nifer y protonau yn syml iawn - mae'n gyfartal â nifer ordinal yr elfen yn y system. Ac gan fod yr atom yn ei gyfanrwydd yn niwtral yn electronig, hynny yw, heb unrhyw dâl o gwbl, mae nifer yr electronau negyddol bob amser yn gyfartal â nifer y gronynnau proton cadarnhaol.

Felly, gellir rhoi nodwedd o elfen gemegol gan ei safle mewn system gyfnodol. Wedi'r cyfan, mae'r gell yn disgrifio bron popeth: y rhif cyfresol, ac felly, electronau a phrotonau, y màs atomig (gwerth cyfartalog holl isotopau presennol yr elfen hon). Mae'n amlwg ym mha gyfnod y mae'r strwythur wedi ei leoli (felly, bydd cynifer o haenau wedi'u lleoli electronau). Mae hefyd yn bosibl rhagfynegi nifer y ronynnau negyddol ar y lefel egni olaf ar gyfer elfennau'r prif is-grwpiau - mae'n gyfartal â nifer y grŵp lle mae'r elfen wedi'i leoli.

Gellir cyfrif nifer y niwtronau trwy dynnu'r proton o'r rhif màs, hynny yw, y rhif cyfresol. Felly, mae'n bosibl cael a chreu fformiwla electronig gyfan gyfan ar gyfer pob elfen gemegol, a fydd yn adlewyrchu ei strwythur yn gywir ac yn dangos datganiadau ocsidiad posibl ac eiddo amlwg.

Dosbarthiad elfennau mewn natur

Mae'r astudiaeth o'r mater hwn yn ymwneud â gwyddoniaeth gyfan - cosmochemistry. Mae'r data'n dangos bod dosbarthiad elfennau ar ein planed yn ailadrodd yr un patrymau yn y bydysawd. Prif ffynhonnell niwclei atom ysgafn, trwm a chanolig yw adweithiau niwclear sy'n digwydd yn y tu mewn i sêr - niwcleosynthesis. Diolch i'r prosesau hyn, rhoddodd y Bydysawd a'r gofod allanol ein planed gyda'r holl elfennau cemegol sydd ar gael.

Yn gyffredinol, darganfuwyd gan bobl o'r 118 o gynrychiolwyr mewn ffynonellau naturiol naturiol, sef 89. Dyma'r atomau mwyaf sylfaenol, mwyaf cyffredin. Cafodd elfennau cemegol eu syntheseiddio'n artiffisial hefyd, gan fomio cnewyllyn â niwtronau (niwcleosynthesis mewn cyflyrau labordy).

Ystyrir mai sylweddau symlaf elfennau o'r fath fel nitrogen, ocsigen a hydrogen yw'r rhai mwyaf niferus. Mae carbon yn rhan o bob sylwedd organig, ac felly mae hefyd yn cymryd lle blaenllaw.

Dosbarthiad strwythur electronig atomau

Un o ddosbarthiadau mwyaf cyffredin holl elfennau cemegol y system yw eu dosbarthiad ar sail strwythur electronig. Oherwydd y nifer o lefelau ynni a gynhwysir yn y gragen atomig ac sy'n cynnwys yr electronau falen olaf, gellir gwahaniaethu pedair grŵp o elfennau.

S-Elfennau

Dyma'r rhai lle mae'r orbital yn cael ei llenwi â'r olaf. Mae'r teulu hwn yn cynnwys elfennau o'r grŵp cyntaf o'r prif is-grŵp (neu fetelau alcali). Dim ond un electron ar y lefel allanol sy'n penderfynu ar eiddo tebyg y cynrychiolwyr hyn fel asiantau lleihau cryf.

P-elfennau

Dim ond 30 darn. Mae electronau Valence wedi'u lleoli ar y p-islevel. Dyma'r elfennau sy'n ffurfio'r prif is-grwpiau o'r trydydd i'r wythfed grŵp, gan gyfeirio at 3,4,5,6 o gyfnodau. Yn eu plith, ceir yr eiddo mewn metelau ac mewn elfennau nodweddiadol nad ydynt yn fetelau.

Elfennau D ac elfennau f-

Mae'r rhain yn fetelau pontio rhwng 4 a 7 cyfnod hir. Dim ond 32 o eitemau. Gall sylweddau syml arddangos eiddo asidig a sylfaenol (ocsideiddio a lleihau). Hefyd amffotericig, hynny yw, amwys.

Mae'r teulu f yn cynnwys lanthanoidau a actinidau, lle mae'r electronau olaf wedi'u lleoli ar yr orbitals f.

Sylweddau a ffurfiwyd gan elfennau: syml

Hefyd, gall pob dosbarth o elfennau cemegol fodoli ar ffurf cyfansoddion syml neu gymhleth. Felly, mae'n gyffredin ystyried y rhai sy'n cael eu ffurfio o'r un strwythur mewn gwahanol rifau. Er enghraifft, O ₂ yw ocsigen neu dioxygen, ac O ₃ yw osôn. Gelwir y ffenomen hon yn allotropi.

Mae elfennau cemegol syml, sy'n ffurfio cyfansoddion yr un enw, yn nodweddiadol ar gyfer pob cynrychiolydd o'r system gyfnodol. Ond nid yw pob un ohonynt yr un fath o ran eiddo. Felly, mae sylweddau, metelau a nonmetals syml. Y ffurflen gyntaf yw'r prif is-grwpiau gyda grŵp 1-3 a'r holl is-grwpiau yn y tabl. Mae nad ydynt yn fetelau yn ffurfio prif is-grwpiau o grwpiau 4-7. Mae'r wythfed sylfaenol yn cynnwys elfennau arbennig - nwyon bonheddig neu anadweithiol.

Ymhlith yr holl elfennau syml a ddarganfyddwyd hyd yn hyn, mae 11 nwyon, 2 sylwedd hylif (bromine a mercwri) yn hysbys o dan amodau cyffredin, mae'r holl eraill yn gadarn.

Cysylltiadau cymhleth

I'r rhai hynny mae'n arferol cyfeirio pob un sy'n cynnwys dwy elfen gemegol neu fwy. Enghreifftiau o fàs, oherwydd bod mwy na 2 filiwn yn hysbys am gyfansoddion cemegol! Mae'r rhain yn halwynau, ocsidau, seiliau ac asidau, cyfansoddion cymhleth cymhleth, pob sylwedd organig.