Химический элемент
Химический элемент — совокупность атомов, имеющих одинаковый атомный номер Z, равный числу протонов в атоме.
Основное понятие химии. Слово «элемент» (лат. elementum) отсылает к стихиям, первоосновам материи, указывая на фундаментальную важность величины Z для проявляемых атомами химических свойств. Каждый элемент (то есть, каждое значение Z) снабжён названием, а также cимвoлoм, состоящим из одной или двух лaтинcких букв.
В некоторых контекстах указание химического элемента может означать простое (элементное) вещество, состоящее из атомов называемого элемента.[1][2]
До получения знаний об устройстве атома, определение химического элемента было дано Д. И. Менделеевым: «Под именем элементов должно подразумевать те материальные составные части простых и сложных тел, которые придают им известную совокупность физических и химических свойств. Если простому телу соответствует понятие о частице, то элементу отвечает понятие об атоме».
Химическая природа элемента обусловливается способностью его атома терять и приобретать электроны. Эта способность может быть количественно оценена энергией ионизации атома и его сродством к электрону.
Зарядовое число (aтoмный нoмep)[править]
Зарядовое число Z — положительное целое число, выражающее заряд ядра в элементарных единицах. Носителем положительного заряда ядра являются протоны. Их число определяет величину заряда ядра, и следовательно, атомный (порядковый) номер химического элемента.
При химических превращениях веществ атомные ядра не изменяются, и элементы остаются неизменными.
Электрически нейтральный атом имеет ровно Z электронов. Катионы имеют меньше электронов, чем Z; анионы — больше.
Периодическая система элементов[править]
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |||||||||||||||||||||||||||
1 | H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||||||||||||||
6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||||||||
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | ||||||||||||
8 | Uue | Ubn | Ubu | Ubb | Ubt | Ubq | Ubp | Ubh | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Элементы малых периодов[править]
Об устройстве электронного облака см. также атомная орбиталь.
Первый период периодической системы состоит из двух элементов — водород и гелий. Электронная формула невозбужденного атома водорода — 1s1. В соответствии с принципом Паули в одной орбитали могут находиться два электрона с противоположными спинами. Следовательно, электронная формула гелия, следующего после водорода элемента — 1s2.
Второй и третий периоды содержат по 8 элементов. Во втором периоде заполняется второй квантовый слой, в третьем периоде — третий. У двух первых элементов (натрий и магний), заполняются s-орбитали, у шести последних (алюминий — аргон) заполняются p-орбитали. У последних элементов этих периодов — аргона и неона, завершается заполнение орбиталей.
Элементы больших периодов[править]
Четвертый и пятый периоды содержат по 18 элементов. У атомов элементов 4-го периода начинает заполняться 4s-орбиталь слоя N (n = 4). Появление электрона в 4s-состоянии при наличии свободных 3d-орбиталей обусловливается экранированием ядра плотным и симметричным электронным слоем 3s23p6. В связи с отталкиванием от этого слоя для 19-го электрона атома калия и 20-го электрона атома кальция оказывается энергетически выгодным 4s-состояние.
При дальнейшем возрастании заряда ядра у следующего после кальция элемента — скандия состояние 3d становится энергетически более выгодным, чем 4р.
Элементы, в атомах которых заполняются d-орбитали, называются d-элементами. У d-элементов 4-го периода, следовательно, достраивается слой М до 18 электронов. Простые вещества После заполнения 3d-орбиталей у последующих шести элементов (Ga — Kr) заполняются р-орбитали внешнего слоя.
В пятом периоде заполнение электронных слоев[уточнить] и подслоев происходит, как и в четвертом периоде.
Шестой период содержит 32 элемента и тоже начинается двумя s-элементами (Cs и Ва). Далее, у лантана начинает заполняться d-орбиталь предвнешнего слоя (5d-подслой).
У следующих за лантаном 14 элементов (Се — Lu) энергетически более выгодно 4f-состояние по сравнению с 5d-состоянием. Поэтому у этих элементов происходит заполнение 4f-орбиталей, чем и объясняется существование лантаноидов.
Аналогичная ситуация в седьмом периоде: имеются два s-элемента (Fr, Ra), за ними следуют d-элемент Ас и четырнадцать f-элементов (Th — Lr)(актиноиды), далее снова d-элементы.
Распространенность химических элементов[править]
Распространенность элементов в космосе в целом уменьшается по убыванию атомного номера. Исторически все элементы возникли из водорода в результате ядерных реакций, и до сих пор Вселенная[нет источника] практически полностью состоит из водорода. Космическое вещество Солнечной системы состоит примерно на три четверти из водорода и гелия. Элементы с завершенными ядерными слоями («магические числа» 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126; по атомным номерам: гелий, кислород, кальций, никель, олово, свинец, …) как правило чаще встречаются, чем окружающие их элементы. Распространенность элементов зависит от многих факторов, но в конечном счете определяется вероятностью ядерных реакций их образования и относительной устойчивостью отдельных изотопов.
Простые вещества[править]
Когда говорят о свойствах (физических, и т. п.) элемента, чаще всего имеют в виду свойства вещества, состоящего только из атомов указанного элемента. Некоторые элементы имеют несколько стабильных аллотропных форм: например, элементный углерод бывает графитом, алмазом, и т. д.
Источники[править]
- ↑ http://goldbook.iupac.org/terms/view/C01022
- ↑ Чернобельская Г.М. Методика обучения химии в средней школе. — М.: Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС, 2000. — 336 с. — ISBN 5-691-00492-1., с. 266—267
Основные элементы природы ↑ [+] | |
---|---|
Вселенная | |
Земля | |
Погода | |
Окружающая среда | |
Жизнь | |