Welches Element. Chemische Elemente

Bei chemischen Reaktionen wird ein Stoff in einen anderen umgewandelt. Um zu verstehen, wie dies geschieht, muss man sich aus der Naturgeschichte und Physik daran erinnern, dass Stoffe aus Atomen bestehen. Es gibt eine begrenzte Anzahl von Atomarten. Atome können auf verschiedene Weise miteinander verbunden sein. So wie durch die Addition der Buchstaben des Alphabets Hunderttausende verschiedener Wörter entstehen, so entstehen aus denselben Atomen Moleküle oder Kristalle verschiedener Stoffe.

Atome können Moleküle bilden- die kleinsten Partikel eines Stoffes, die ihre Eigenschaften behalten. Beispielsweise sind mehrere Stoffe bekannt, die nur aus zwei Atomarten – Sauerstoffatomen und Wasserstoffatomen –, aber aus unterschiedlichen Molekülarten gebildet werden. Zu diesen Stoffen gehören Wasser, Wasserstoff und Sauerstoff. Das Wassermolekül besteht aus drei miteinander verbundenen Teilchen. Das sind Atome.

An das Sauerstoffatom (Sauerstoffatome werden in der Chemie mit dem Buchstaben O bezeichnet) sind zwei Wasserstoffatome gebunden (sie werden mit dem Buchstaben H bezeichnet).

Ein Sauerstoffmolekül besteht aus zwei Sauerstoffatomen; Ein Wasserstoffmolekül besteht aus zwei Wasserstoffatomen. Moleküle können im Zuge chemischer Umwandlungen entstehen oder zerfallen. Somit zerfällt jedes Wassermolekül in zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom. Zwei Wassermoleküle bilden doppelt so viele Wasserstoff- und Sauerstoffatome.

Identische Atome verbinden sich paarweise zu Molekülen neuer Stoffe- Wasserstoff und Sauerstoff. Dadurch werden Moleküle zerstört, während Atome erhalten bleiben. Daher stammt das Wort „Atom“, was in der Übersetzung aus dem Altgriechischen bedeutet "unteilbar".

Atome sind die kleinsten chemisch unteilbaren Materieteilchen.

Bei chemischen Umwandlungen entstehen aus denselben Atomen, aus denen die Ausgangsstoffe bestanden, andere Stoffe. So wie Mikroben mit der Erfindung des Mikroskops für die Beobachtung zugänglich wurden, wurden auch Atome und Moleküle mit der Erfindung von Geräten zugänglich, die eine noch stärkere Vergrößerung ermöglichen und sogar das Fotografieren von Atomen und Molekülen ermöglichen. Auf solchen Fotos sehen Atome wie verschwommene Punkte aus und Moleküle wie eine Kombination solcher Punkte. Es gibt jedoch auch Phänomene, bei denen sich Atome teilen, Atome einer Art werden zu Atomen einer anderen Art. Dabei handelt es sich auch um künstlich gewonnene Atome, die in der Natur nicht vorkommen. Aber diese Phänomene werden nicht von der Chemie untersucht, sondern von einer anderen Wissenschaft – der Kernphysik. Wie bereits erwähnt, gibt es noch weitere Stoffe, zu denen Wasserstoff- und Sauerstoffatome gehören. Aber unabhängig davon, ob diese Atome in der Zusammensetzung von Wassermolekülen oder in der Zusammensetzung anderer Substanzen enthalten sind, handelt es sich um Atome desselben chemischen Elements.

Ein chemisches Element ist eine bestimmte Atomart Wie viele Arten von Atomen gibt es? Bis heute ist dem Menschen die Existenz von 118 Atomarten, also 118 chemischen Elementen, zuverlässig bekannt. Davon kommen 90 Atomarten in der Natur vor, der Rest wird künstlich in Laboren gewonnen.

Symbole chemischer Elemente

In der Chemie werden chemische Symbole zur Bezeichnung chemischer Elemente verwendet. Es ist die Sprache der Chemie. Um Sprache in einer beliebigen Sprache zu verstehen, müssen Sie die Buchstaben kennen, in der Chemie auf die gleiche Weise. Um die Eigenschaften von Stoffen und die damit einhergehenden Veränderungen zu verstehen und zu beschreiben, ist es zunächst notwendig, die Symbole chemischer Elemente zu kennen. Im Zeitalter der Alchemie waren die chemischen Elemente viel weniger bekannt als heute. Alchemisten identifizierten sie mit Planeten, verschiedenen Tieren und alten Gottheiten. Derzeit wird die vom schwedischen Chemiker Jöns Jakob Berzelius eingeführte Notation weltweit verwendet. In seinem System werden chemische Elemente durch den Anfangsbuchstaben oder einen der Folgebuchstaben des lateinischen Namens eines bestimmten Elements bezeichnet. Das Element Silber wird beispielsweise mit dem Symbol bezeichnet – Ag (lat. Argentum). Nachfolgend finden Sie die Symbole, die Aussprache der Symbole und die Namen der häufigsten chemischen Elemente. Sie müssen auswendig gelernt werden!

Der russische Chemiker Dmitri Iwanowitsch Mendelejew ordnete als erster die Vielfalt der chemischen Elemente und erstellte auf der Grundlage des von ihm entdeckten Periodengesetzes das Periodensystem der chemischen Elemente. Wie ist das Periodensystem der chemischen Elemente aufgebaut? Abbildung 58 zeigt eine Kurzperiodenversion des Periodensystems. Das Periodensystem besteht aus vertikalen Spalten und horizontalen Zeilen. Die horizontalen Linien werden Perioden genannt. Bisher sind alle bekannten Elemente in sieben Perioden eingeteilt.

Perioden werden durch arabische Ziffern von 1 bis 7 bezeichnet. Die Perioden 1-3 bestehen aus einer Reihe von Elementen – sie werden klein genannt.

Die Perioden 4–7 bestehen aus zwei Reihen von Elementen, sie werden groß genannt. Die vertikalen Spalten des Periodensystems werden Elementgruppen genannt.

Insgesamt gibt es acht Gruppen, die mit römischen Ziffern von I bis VIII bezeichnet werden.

Ordnen Sie Haupt- und Nebenuntergruppen zu. Periodensystem- ein universelles Nachschlagewerk eines Chemikers, mit dessen Hilfe Sie Informationen über chemische Elemente erhalten können. Es gibt eine andere Art von Periodensystem – lange Zeit. In der Langperiodenform des Periodensystems sind die Elemente unterschiedlich gruppiert und in 18 Gruppen unterteilt.

PeriodischSysteme Elemente werden nach „Familien“ gruppiert, d. h. in jeder Elementgruppe gibt es Elemente mit ähnlichen, ähnlichen Eigenschaften. In dieser Variante Periodensystem, Gruppennummern sowie Punkte werden mit arabischen Ziffern bezeichnet. Periodensystem der chemischen Elemente D.I. Mendelejew

Die Verbreitung chemischer Elemente in der Natur

Atome von Elementen, die in der Natur vorkommen und darin sehr ungleichmäßig verteilt sind. Das im Weltraum am häufigsten vorkommende Element ist Wasserstoff, das erste Element im Periodensystem. Es macht etwa 93 % aller Atome im Universum aus. Etwa 6,9 % sind Heliumatome – das zweite Element des Periodensystems.

Die restlichen 0,1 % entfallen auf alle anderen Elemente.

Die Häufigkeit chemischer Elemente in der Erdkruste unterscheidet sich erheblich von ihrer Häufigkeit im Universum. Die Erdkruste enthält die meisten Sauerstoff- und Siliziumatome. Zusammen mit Aluminium und Eisen bilden sie die Hauptverbindungen der Erdkruste. Und Eisen und Nickel- die Hauptelemente, die den Kern unseres Planeten bilden.

Auch lebende Organismen bestehen aus Atomen verschiedener chemischer Elemente. Der menschliche Körper enthält die meisten Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Sauerstoff- und Stickstoffatome.

Das Ergebnis des Artikels über Chemische Elemente.

• Chemisches Element- eine bestimmte Art von Atom
• Bis heute ist dem Menschen die Existenz von 118 Atomarten, also 118 chemischen Elementen, zuverlässig bekannt. Davon kommen 90 Atomarten in der Natur vor, der Rest wird künstlich in Laboren gewonnen.
• Es gibt zwei Versionen des Periodensystems der chemischen Elemente von D.I. Mendelejew - kurzfristig und langfristig
• Die moderne chemische Symbolik wird aus den lateinischen Namen chemischer Elemente gebildet
• Perioden- horizontale Linien des Periodensystems. Die Perioden werden in kleine und große unterteilt
• Gruppen- vertikale Reihen des Periodensystems. Die Gruppen sind in Haupt- und Nebengruppen unterteilt

Im Der skeptische Chemiker (1661). Boyle wies darauf hin, dass weder die vier Elemente des Aristoteles noch die drei Prinzipien der Alchemisten als Elemente erkannt werden könnten. Elemente sind nach Boyle praktisch unzersetzbare Körper (Substanzen), die aus gleichartigen homogenen (aus Primärmaterie bestehenden) Teilchen bestehen, aus denen alle komplexen Körper zusammengesetzt sind und in die sie zerlegt werden können. Körperchen können in Form, Größe und Gewicht variieren. Die Körperchen, aus denen die Körper entstehen, bleiben bei deren Umwandlungen unverändert.

Mendeleev war jedoch gezwungen, mehrere Permutationen in der Reihenfolge der Elemente vorzunehmen, die durch zunehmendes Atomgewicht verteilt wurden, um die Periodizität der chemischen Eigenschaften aufrechtzuerhalten, und außerdem leere Zellen einzuführen, die unentdeckten Elementen entsprachen. Später (in den ersten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts) wurde klar, dass die Periodizität chemischer Eigenschaften von der Ordnungszahl (Ladung des Atomkerns) und nicht von der Atommasse des Elements abhängt. Letzteres wird durch die Anzahl der stabilen Isotope des Elements und deren natürliche Häufigkeit bestimmt. Die stabilen Isotope eines Elements haben jedoch Atommassen, die sich um einen bestimmten Wert gruppieren, da Isotope mit einem Überschuss oder Mangel an Neutronen im Kern instabil sind und mit einer Zunahme der Protonenzahl (d. h. der Ordnungszahl) Auch die Zahl der Neutronen, die zusammen einen stabilen Kern bilden, nimmt zu. Daher kann das periodische Gesetz auch als Abhängigkeit chemischer Eigenschaften von der Atommasse formuliert werden, obwohl diese Abhängigkeit in mehreren Fällen verletzt wird.

Das moderne Verständnis eines chemischen Elements als einer Ansammlung von Atomen, die durch die gleiche positive Kernladung gekennzeichnet sind, die der Elementnummer im Periodensystem entspricht, entstand aufgrund der grundlegenden Arbeiten von Henry Moseley (1915) und James Chadwick (1920).

Bekannte chemische Elemente[ | ]

Die Synthese neuer (in der Natur nicht vorkommender) Elemente mit einer höheren Ordnungszahl als Uran (Transuranelemente) erfolgte zunächst durch Mehrfacheinfang von Neutronen durch Urankerne unter Bedingungen eines intensiven Neutronenflusses in Kernreaktoren und noch intensiver - unter nuklearen (thermonuklearen) Bedingungen. ) Explosion. Die anschließende Kette von Betazerfällen neutronenreicher Kerne führt zu einer Erhöhung der Ordnungszahl und dem Auftreten von Tochterkernen mit der Ordnungszahl Z> 92 . So wurde Neptunium entdeckt ( Z= 93), Plutonium (94), Americium (95), Berkelium (97), Einsteinium (99) und Fermium (100). Auch Curium (96) und Californianium (98) können auf diese Weise synthetisiert (und praktisch gewonnen) werden, ursprünglich wurden sie jedoch durch Bestrahlung von Plutonium und Curium mit Alphateilchen in einem Beschleuniger entdeckt. Schwerere Elemente, beginnend mit Mendelevium (101), werden nur an Beschleunigern durch Bestrahlung von Actinid-Targets mit leichten Ionen erhalten.

Den Entdeckern steht das Recht zu, einen Namen für ein neues chemisches Element vorzuschlagen. Allerdings muss dieser Name bestimmte Regeln erfüllen. Der Bericht über eine neue Entdeckung wird über mehrere Jahre hinweg von unabhängigen Laboren überprüft und, falls bestätigt, von der International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC; Eng. Internationale Union für reine und angewandte Chemie, IUPAC) genehmigt offiziell den Namen des neuen Elements.

Alle 118 Elemente, die im Dezember 2016 bekannt waren, haben von der IUPAC genehmigte dauerhafte Namen. Vom Zeitpunkt des Entdeckungsantrags bis zur Genehmigung des IUPAC-Namens erscheint das Element unter einem vorübergehenden systematischen Namen, der aus lateinischen Ziffern abgeleitet ist, die Ziffern in der Ordnungszahl des Elements bilden, und wird durch ein aus drei Buchstaben bestehendes vorübergehendes Symbol angezeigt aus den Anfangsbuchstaben dieser Ziffern. Beispielsweise hatte das 118. Element, Oganesson, vor der offiziellen Genehmigung des dauerhaften Namens den vorübergehenden Namen Ununoctium und das Symbol Uuo.

Unentdeckte oder nicht bestätigte Elemente werden oft nach dem von Mendeleev verwendeten System benannt – mit dem Namen des höheren Homologen im Periodensystem, mit dem Zusatz der Präfixe „eka-“ oder (selten) „dvi-“, was die Sanskrit-Zahlen bedeutet. eins“ und „zwei“ (je nachdem, ob das Homolog 1 oder 2 Perioden höher ist). Vor der Entdeckung wurde beispielsweise Germanium (das im Periodensystem unter Silizium steht und von Mendelejew vorhergesagt wurde) Eka-Silizium genannt, Oganesson (Ununoctium, 118) wird auch Eka-Radon genannt und Flerovium (Ununquadium, 114) - Eka- führen.

Einstufung [ | ]

Symbole chemischer Elemente[ | ]

Symbole für chemische Elemente werden als Abkürzungen für die Namen von Elementen verwendet. Als Symbol nimmt man meist den Anfangsbuchstaben des Namens des Elements und fügt bei Bedarf den nächsten oder einen der folgenden hinzu. Normalerweise sind dies die Anfangsbuchstaben der lateinischen Namen der Elemente: Cu – Kupfer ( Kupfer), Ag - Silber ( argentinien), Fe - Eisen ( Eisen), Au - Gold ( Aurum), Hg - ( Hydrargirum). Ein solches System chemischer Symbole wurde 1814 vom schwedischen Chemiker J. Berzelius vorgeschlagen. Die temporären Symbole der Elemente, die vor der offiziellen Genehmigung ihrer dauerhaften Namen und Symbole verwendet wurden, bestehen aus drei Buchstaben, d. h. den lateinischen Namen der drei Ziffern in der Dezimalschreibweise ihrer Ordnungszahl (z. B. Ununoctium – das 118. Element – hatte die vorläufige Bezeichnung Uuo). Das oben beschriebene Notationssystem für höhere Homologe (Eka-Rn, Eka-Pb usw.) wird ebenfalls verwendet.

Kleinere Zahlen in der Nähe des Symbols des Elements werden angezeigt: oben links – Atommasse, unten links – Seriennummer, oben rechts – Ionenladung, unten rechts – Anzahl der Atome in einem Molekül:

Alle nach Plutonium Pu (Seriennummer 94) folgenden Elemente im Periodensystem von D. I. Mendeleev fehlen in der Erdkruste vollständig, obwohl einige von ihnen bei Supernova-Explosionen im Weltraum entstehen können [ ] . Die Halbwertszeiten aller bekannten Isotope dieser Elemente sind klein im Vergleich zur Lebensdauer der Erde. Langfristige Suchen nach hypothetischen natürlichen superschweren Elementen haben bisher keine Ergebnisse erbracht.

Die meisten chemischen Elemente, mit Ausnahme einiger der leichtesten, entstanden im Universum hauptsächlich während der Sternnukleosynthese (Elemente bis hin zu Eisen – als Ergebnis der Kernfusion, schwerere Elemente – während des sukzessiven Einfangens von Neutronen durch Atomkerne und der anschließenden Beta). Zerfall sowie bei einer Reihe anderer Kernreaktionen). Die leichtesten Elemente (Wasserstoff und Helium – fast vollständig, Lithium, Beryllium und Bor – teilweise) entstanden in den ersten drei Minuten nach dem Urknall (primäre Nukleosynthese).

Eine der Hauptquellen für besonders schwere Elemente im Universum dürften Berechnungen zufolge die Verschmelzung von Neutronensternen sein, bei der erhebliche Mengen dieser Elemente freigesetzt werden, die anschließend an der Entstehung neuer Sterne und ihrer Planeten beteiligt sind.

Chemische Elemente als integraler Bestandteil von Chemikalien[ | ]

Chemische Elemente bilden etwa 500 einfache Stoffe. Die Fähigkeit eines Elements, in Form verschiedener einfacher Substanzen mit unterschiedlichen Eigenschaften zu existieren, wird Allotropie genannt. In den meisten Fällen stimmen die Namen einfacher Stoffe mit den Namen der entsprechenden Elemente überein (z. B. Zink, Aluminium, Chlor), bei Vorliegen mehrerer allotroper Modifikationen können jedoch die Namen einfacher Stoffe und Elemente übereinstimmen unterscheiden sich beispielsweise Sauerstoff (Disauerstoff, O 2) und Ozon (O 3); Neben amorphen Kohlenstoffformen gibt es auch Diamant, Graphit und eine Reihe anderer allotroper Kohlenstoffmodifikationen.

Unter normalen Bedingungen existieren 11 Elemente in Form gasförmiger einfacher Substanzen ( , , , , , , , , , , ), 2 - Flüssigkeiten ( und ), die restlichen Elemente bilden Feststoffe.

siehe auch [ | ]

Chemische Elemente:

Links [ | ]

• Kedrov B. M. Die Entwicklung des Konzepts eines Elements in der Chemie. Moskau, 1956
• Chemie und Leben (Salter Chemistry). Teil 1. Die Konzepte der Chemie. M.: Verlag der RCTU im. D. I. Mendeleev, 1997
• Azimov A. Kurze Geschichte der Chemie. St. Petersburg, Amphore, 2002
• Bednyakov V. A. „Über den Ursprung chemischer Elemente“ E. Ch. A. Ya., Band 33 (2002), Teil 4 S. 914-963.

Anmerkungen [ | ]

1. Das Autorenteam. Die Bedeutung des Wortes „Chemische Elemente“ in der Großen Sowjetischen Enzyklopädie (unbestimmt) . Sowjetische Enzyklopädie. Archiviert vom Original am 16. Mai 2014.
2. Atome und chemische Elemente.
3. Klassen anorganischer Stoffe.
4. , Mit. 266-267.
5. Entdeckung und Zuordnung von Elementen mit den Ordnungszahlen 113, 115, 117 und 118 (unbestimmt) .
6. Auf der ganzen Welt - Chemische Elemente
7. Grundbegriffe der Chemie.
8. Marinov, A.; Rodushkin, I.; Kolb, D.; Pape, A.; Kashiv, Y.; Brandt, R.; Gentry, R.V.; Miller, H.W. Hinweise auf einen langlebigen superschweren Kern mit der Atommassenzahl A=292 und der Ordnungszahl Z=~122 in natürlichem Th (Englisch) // ArXiv.org: Journal. - 2008.
9. Superschwere Elemente in der kosmischen Strahlung // Lenta.ru. - 2011.
10. Mit Ausnahme von Spuren von Ur-Plutonium-244, das eine Halbwertszeit von 80 Millionen Jahren hat; siehe Plutonium#Natürliches Plutonium.
11. Hoffman, D.C.; Lawrence, F.O.; Mewherter, J. L.; Rourke, F.M. Nachweis von Plutonium-244 in der Natur // Natur: Artikel. - 1971. - Ausg. 234 . - S. 132-134. - DOI:10.1038/234132a0.
12. Rita Cornelis, Joe Caruso, Helen Crews, Klaus Heumann. Handbuch der elementaren Artbildung II: Arten in Umwelt, Ernährung, Medizin und Arbeitsschutz. - John Wiley and Sons, 2005. - 768 S. - ISBN 0470855983, 9780470855980.
13. Hubble entdeckte die erste Kilonova Archiviert am 8. August 2013. // compulenta.computerra.ru
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Literatur [ | ]

• Mendeleev D. I. ,.// Enzyklopädisches Wörterbuch von Brockhaus und Efron: in 86 Bänden (82 Bände und 4 weitere). - St. Petersburg. , 1890-1907.
• Chernobelskaya G.M. Methoden des Chemieunterrichts im Gymnasium. - M.: Humanitäres Verlagszentrum VLADOS, 2000. - 336 S. - ISBN 5-691-00492-1.

Die gesamte Vielfalt der uns umgebenden Natur besteht aus Kombinationen einer relativ kleinen Anzahl chemischer Elemente. Was zeichnet also ein chemisches Element aus und wie unterscheidet es sich von einer einfachen Substanz?

Chemisches Element: Entdeckungsgeschichte

In verschiedenen historischen Epochen wurden dem Begriff „Element“ unterschiedliche Bedeutungen beigemessen. Antike griechische Philosophen betrachteten vier „Elemente“ als solche „Elemente“ – Hitze, Kälte, Trockenheit und Feuchtigkeit. Als Paar bildeten sie vier „Anfänge“ von allem auf der Welt – Feuer, Luft, Wasser und Erde.

Im 17. Jahrhundert wies R. Boyle darauf hin, dass alle Elemente materieller Natur sind und ihre Anzahl recht groß sein kann.

Im Jahr 1787 erstellte der französische Chemiker A. Lavoisier die „Tabelle der einfachen Körper“. Es umfasste alle bis dahin bekannten Elemente. Unter Letzteren verstand man einfache Körper, die mit chemischen Methoden nicht in noch einfachere zerlegt werden konnten. Später stellte sich heraus, dass einige komplexe Substanzen in der Tabelle enthalten waren.

Als D. I. Mendeleev das Periodengesetz entdeckte, waren nur 63 chemische Elemente bekannt. Die Entdeckung des Wissenschaftlers führte nicht nur zu einer geordneten Klassifizierung chemischer Elemente, sondern trug auch dazu bei, die Existenz neuer, noch nicht entdeckter Elemente vorherzusagen.

Reis. 1. A. Lavoisier.

Was ist ein chemisches Element?

Eine bestimmte Atomart wird als chemisches Element bezeichnet. Derzeit sind 118 chemische Elemente bekannt. Jedes Element wird durch ein Symbol gekennzeichnet, das einen oder zwei Buchstaben seines lateinischen Namens darstellt. Beispielsweise wird das Element Wasserstoff mit dem lateinischen Buchstaben H und der Formel H 2 bezeichnet – dem ersten Buchstaben des lateinischen Namens des Elements Hydrogenium. Alle ausreichend gut untersuchten Elemente haben Symbole und Namen, die in der Haupt- und Nebengruppe des Periodensystems zu finden sind und dort in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet sind.

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Es gibt viele Arten von Systemen, aber das allgemein akzeptierte ist das Periodensystem der chemischen Elemente von D. I. Mendeleev, das eine grafische Darstellung des Periodengesetzes von D. I. Mendeleev ist. Normalerweise werden die Kurz- und Langformen des Periodensystems verwendet.

Reis. 2. Periodensystem der Elemente von D. I. Mendeleev.

Was ist das Hauptmerkmal, durch das ein Atom einem bestimmten Element zugeordnet wird? D. I. Mendelejew und andere Chemiker des 19. Jahrhunderts betrachteten die Masse als sein stabilstes Merkmal als Hauptmerkmal des Atoms, daher sind die Elemente im Periodensystem (mit wenigen Ausnahmen) in aufsteigender Reihenfolge der Atommasse angeordnet.

Nach modernen Konzepten ist die Kernladung die Haupteigenschaft eines Atoms, die es mit einem bestimmten Element in Verbindung bringt. Somit ist ein chemisches Element eine Atomart, die durch einen bestimmten Wert (Wert) eines Teils des chemischen Elements gekennzeichnet ist – die positive Ladung des Kerns.

Von allen existierenden 118 chemischen Elementen kommen die meisten (ca. 90) in der Natur vor. Der Rest wird künstlich durch Kernreaktionen gewonnen. Die Elemente 104–107 wurden von Physikern am Gemeinsamen Institut für Kernforschung in Dubna synthetisiert. Derzeit wird an der künstlichen Herstellung chemischer Elemente mit höheren Seriennummern gearbeitet.

Alle Elemente werden in Metalle und Nichtmetalle unterteilt. Mehr als 80 Elemente sind Metalle. Diese Aufteilung ist jedoch bedingt. Unter bestimmten Bedingungen können einige Metalle nichtmetallische Eigenschaften aufweisen und einige Nichtmetalle können metallische Eigenschaften aufweisen.

Der Gehalt verschiedener Elemente in Naturobjekten ist sehr unterschiedlich. 8 chemische Elemente (Sauerstoff, Silizium, Aluminium, Eisen, Kalzium, Natrium, Kalium, Magnesium) machen 99 % der Masse der Erdkruste aus, alle anderen machen weniger als 1 % aus. Die meisten chemischen Elemente sind natürlichen Ursprungs (95), obwohl einige von ihnen ursprünglich künstlich gewonnen wurden (z. B. Promethium).

Es ist zwischen den Begriffen „einfache Substanz“ und „chemisches Element“ zu unterscheiden. Ein einfacher Stoff zeichnet sich durch bestimmte chemische und physikalische Eigenschaften aus. Bei der chemischen Umwandlung verliert ein einfacher Stoff einige seiner Eigenschaften und tritt in einen neuen Stoff in Form eines Elements ein. Stickstoff und Wasserstoff beispielsweise, die Bestandteile von Ammoniak sind, sind darin nicht in Form einfacher Stoffe, sondern in Form von Elementen enthalten.

Einige Elemente werden in Gruppen zusammengefasst, wie z. B. Organogene (Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff), Alkalimetalle (Lithium, Natrium, Kalium usw.), Lanthanoide (Lanthan, Cer usw.), Halogene (Fluor, Chlor, Brom). usw.), inerte Elemente (Helium, Neon, Argon)

Reis. 3. Tabelle der Halogene.

Was haben wir gelernt?

Bei der Einführung eines Chemiekurses in der 8. Klasse ist es zunächst notwendig, sich mit dem Konzept eines „chemischen Elements“ auseinanderzusetzen. Derzeit sind 118 chemische Elemente bekannt, die in der Tabelle von D. I. Mendelejew nach der Zunahme der Atommasse geordnet sind und basische saure Eigenschaften haben.

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Berichtsauswertung

Durchschnittliche Bewertung: 4.2. Insgesamt erhaltene Bewertungen: 371.

Ein chemisches Element ist ein Sammelbegriff, der eine Menge von Atomen einer einfachen Substanz beschreibt, also einer Substanz, die nicht in einfachere (entsprechend der Struktur ihrer Moleküle) Bestandteile zerlegt werden kann. Stellen Sie sich vor, Sie erhalten ein Stück reines Eisen mit der Bitte, es mit einem Gerät oder einer Methode, die jemals von Chemikern erfunden wurde, in hypothetische Bestandteile zu spalten. Sie können jedoch nichts tun, das Eisen wird niemals in etwas Einfacheres aufgeteilt. Eine einfache Substanz – Eisen – entspricht dem chemischen Element Fe.

Theoretische Definition

Der oben erwähnte experimentelle Sachverhalt kann mit der folgenden Definition erklärt werden: Ein chemisches Element ist eine abstrakte Ansammlung von Atomen (keine Moleküle!) der entsprechenden einfachen Substanz, also Atome derselben Art. Wenn es eine Möglichkeit gäbe, jedes der einzelnen Atome in dem oben erwähnten Stück reinem Eisen zu betrachten, dann wären sie alle gleich – Eisenatome. Im Gegensatz dazu enthält eine chemische Verbindung wie Eisenoxid immer mindestens zwei verschiedene Arten von Atomen: Eisenatome und Sauerstoffatome.

Begriffe, die Sie kennen sollten

Atommasse: die Masse der Protonen, Neutronen und Elektronen, aus denen ein Atom eines chemischen Elements besteht.

Ordnungszahl: die Anzahl der Protonen im Atomkern eines Elements.

chemisches Symbol: ein Buchstabe oder ein lateinisches Buchstabenpaar, das die Bezeichnung des gegebenen Elements darstellt.

Chemische Verbindung: ein Stoff, der aus zwei oder mehr chemischen Elementen besteht, die in einem bestimmten Verhältnis miteinander verbunden sind.

Metall: Ein Element, das bei chemischen Reaktionen mit anderen Elementen Elektronen verliert.

Metalloid: Ein Element, das manchmal als Metall und manchmal als Nichtmetall reagiert.

Nichtmetallisch: ein Element, das bei chemischen Reaktionen mit anderen Elementen Elektronen gewinnen möchte.

Periodensystem chemischer Elemente: ein System zur Klassifizierung chemischer Elemente anhand ihrer Ordnungszahlen.

synthetisches Element: etwas, das im Labor künstlich gewonnen wird und in der Natur normalerweise nicht vorkommt.

Natürliche und synthetische Elemente

92 chemische Elemente kommen natürlicherweise auf der Erde vor. Der Rest wurde künstlich in Laboren gewonnen. Ein synthetisches chemisches Element ist typischerweise das Produkt von Kernreaktionen in Teilchenbeschleunigern (Geräte zur Erhöhung der Geschwindigkeit subatomarer Teilchen wie Elektronen und Protonen) oder Kernreaktoren (Geräte zur Steuerung der bei Kernreaktionen freigesetzten Energie). Das erste synthetische Element mit der Ordnungszahl 43 war Technetium, das 1937 von den italienischen Physikern C. Perrier und E. Segre entdeckt wurde. Außer Technetium und Promethium haben alle synthetischen Elemente größere Kerne als Uran. Als letztes synthetisches Element wurde Livermorium (116) und davor Flerovium (114) genannt.

Zwei Dutzend gemeinsame und wichtige Elemente

* Wenn der Wert nicht angegeben ist, beträgt der Anteil weniger als 0,1 Prozent.

Urknall als Ursache für die Entstehung von Materie

Welches chemische Element war das allererste im Universum? Wissenschaftler glauben, dass die Antwort auf diese Frage in den Sternen und den Prozessen liegt, durch die Sterne entstehen. Es wird angenommen, dass das Universum irgendwann vor 12 bis 15 Milliarden Jahren entstanden ist. Bis zu diesem Moment ist nichts, was existiert, außer Energie, gedacht. Doch es geschah etwas, das diese Energie in eine gewaltige Explosion (den sogenannten Urknall) verwandelte. In den Sekunden nach dem Urknall begann sich Materie zu bilden.

Die ersten einfachsten Materieformen waren Protonen und Elektronen. Einige von ihnen sind zu Wasserstoffatomen verbunden. Letzteres besteht aus einem Proton und einem Elektron; Es ist das einfachste Atom, das existieren kann.

Langsam und über lange Zeiträume sammelten sich Wasserstoffatome in bestimmten Regionen des Weltraums und bildeten dichte Wolken. Der Wasserstoff in diesen Wolken wurde durch die Schwerkraft in kompakte Formationen gezogen. Schließlich wurden diese Wasserstoffwolken dicht genug, um Sterne zu bilden.

Sterne als chemische Reaktoren neuer Elemente

Ein Stern ist einfach eine Materiemasse, die die Energie nuklearer Reaktionen erzeugt. Die häufigste dieser Reaktionen ist die Verbindung von vier Wasserstoffatomen zu einem Heliumatom. Sobald sich Sterne zu bilden begannen, erschien Helium als zweites Element im Universum.

Wenn Sterne älter werden, wechseln sie von Wasserstoff-Helium-Kernreaktionen zu anderen Typen. In ihnen bilden Heliumatome Kohlenstoffatome. Später bilden Kohlenstoffatome Sauerstoff, Neon, Natrium und Magnesium. Noch später verbinden sich Neon und Sauerstoff zu Magnesium. Im weiteren Verlauf dieser Reaktionen entstehen immer mehr chemische Elemente.

Die ersten Systeme chemischer Elemente

Vor über 200 Jahren begannen Chemiker nach Möglichkeiten zu suchen, sie zu klassifizieren. Mitte des 19. Jahrhunderts waren etwa 50 chemische Elemente bekannt. Eine der Fragen, die Chemiker zu klären versuchten. Im Kern geht es um die Frage: Ist ein chemisches Element eine völlig andere Substanz als jedes andere Element? Oder stehen einige Elemente in irgendeiner Weise mit anderen in Zusammenhang? Gibt es ein gemeinsames Gesetz, das sie vereint?

Chemiker haben verschiedene Systeme chemischer Elemente vorgeschlagen. So schlug beispielsweise der englische Chemiker William Prout im Jahr 1815 vor, dass die Atommassen aller Elemente Vielfache der Masse des Wasserstoffatoms sind, wenn wir sie gleich eins annehmen, müssen sie also ganze Zahlen sein. Zu diesem Zeitpunkt wurden die Atommassen vieler Elemente bereits von J. Dalton im Verhältnis zur Masse des Wasserstoffs berechnet. Wenn dies jedoch ungefähr für Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff der Fall ist, dann passte Chlor mit einer Masse von 35,5 nicht in dieses Schema.

Der deutsche Chemiker Johann Wolfgang Dobereiner (1780-1849) zeigte 1829, dass drei Elemente aus der sogenannten Halogengruppe (Chlor, Brom und Jod) anhand ihrer relativen Atommassen klassifiziert werden können. Es stellte sich heraus, dass das Atomgewicht von Brom (79,9) fast genau dem Durchschnitt der Atomgewichte von Chlor (35,5) und Jod (127) entsprach, nämlich 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (nahe 79,9). Dies war der erste Ansatz zum Aufbau einer der Gruppen chemischer Elemente. Doberiner entdeckte zwei weitere solcher Elementtriaden, es gelang ihm jedoch nicht, ein allgemeines periodisches Gesetz zu formulieren.

Wie entstand das Periodensystem der chemischen Elemente?

Die meisten frühen Klassifizierungsschemata waren nicht sehr erfolgreich. Dann, um 1869, machten zwei Chemiker fast gleichzeitig die gleiche Entdeckung. Der russische Chemiker Dmitri Mendelejew (1834–1907) und der deutsche Chemiker Julius Lothar Meyer (1830–1895) schlugen vor, Elemente mit ähnlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften in einem geordneten System aus Gruppen, Reihen und Perioden zu organisieren. Gleichzeitig wiesen Mendelejew und Meyer darauf hin, dass sich die Eigenschaften chemischer Elemente in Abhängigkeit von ihrem Atomgewicht periodisch wiederholen.

Heute gilt Mendelejew allgemein als Entdecker des Periodengesetzes, weil er einen Schritt getan hat, den Meyer nicht getan hat. Als sich alle Elemente im Periodensystem befanden, traten darin einige Lücken auf. Mendelejew sagte voraus, dass es sich hierbei um Fundorte für Elemente handelte, die noch nicht entdeckt worden waren.

Er ging jedoch noch weiter. Mendelejew sagte die Eigenschaften dieser noch nicht entdeckten Elemente voraus. Er wusste, wo sie sich im Periodensystem befanden, sodass er ihre Eigenschaften vorhersagen konnte. Es ist bemerkenswert, dass jedes von Mendelejew vorhergesagte chemische Element, das zukünftige Gallium, Scandium und Germanium, weniger als zehn Jahre nach der Veröffentlichung des Periodengesetzes entdeckt wurde.

Kurzform des Periodensystems

Es gab Versuche zu berechnen, wie viele Varianten der grafischen Darstellung des Periodensystems von verschiedenen Wissenschaftlern vorgeschlagen wurden. Es stellte sich heraus, dass es mehr als 500 waren. Darüber hinaus sind 80 % der Gesamtzahl der Optionen Tabellen, der Rest sind geometrische Formen, mathematische Kurven usw. Infolgedessen haben vier Arten von Tabellen praktische Anwendung gefunden: kurz, halb -lang, lang und Leiter (pyramidenförmig). Letzteres wurde vom großen Physiker N. Bohr vorgeschlagen.

Die folgende Abbildung zeigt die Kurzform.

Darin sind die chemischen Elemente in aufsteigender Reihenfolge ihrer Ordnungszahlen von links nach rechts und von oben nach unten angeordnet. Das erste chemische Element des Periodensystems, Wasserstoff, hat also die Ordnungszahl 1, da die Kerne von Wasserstoffatomen genau ein Proton enthalten. Ebenso hat Sauerstoff die Ordnungszahl 8, da die Kerne aller Sauerstoffatome 8 Protonen enthalten (siehe Abbildung unten).

Die wichtigsten Strukturfragmente des Periodensystems sind Perioden und Elementgruppen. In sechs Perioden sind alle Zellen gefüllt, die siebte ist noch nicht abgeschlossen (die Elemente 113, 115, 117 und 118 wurden zwar in Laboren synthetisiert, sind aber noch nicht offiziell registriert und haben keine Namen).

Die Gruppen werden in Hauptuntergruppen (A) und Nebenuntergruppen (B) unterteilt. Die Elemente der ersten drei Perioden, die jeweils eine Reihenlinie enthalten, sind ausschließlich in A-Untergruppen enthalten. Die restlichen vier Perioden umfassen jeweils zwei Zeilen.

Chemische Elemente derselben Gruppe weisen tendenziell ähnliche chemische Eigenschaften auf. Die erste Gruppe besteht also aus Alkalimetallen, die zweite aus Erdalkalimetallen. Elemente im gleichen Zeitraum haben Eigenschaften, die sich langsam von einem Alkalimetall zu einem Edelgas ändern. Die folgende Abbildung zeigt, wie sich eine der Eigenschaften – der Atomradius – für einzelne Elemente in der Tabelle ändert.

Langperiodenform des Periodensystems

Es ist in der Abbildung unten dargestellt und in zwei Richtungen unterteilt, durch Zeilen und durch Spalten. Es gibt sieben Periodenzeilen, wie in der Kurzform, und 18 Spalten, die als Gruppen oder Familien bezeichnet werden. Tatsächlich wird die Erhöhung der Gruppenzahl von 8 in der Kurzform auf 18 in der Langform dadurch erreicht, dass alle Elemente in Perioden beginnend mit dem 4. platziert werden, und zwar nicht in zwei, sondern in einer Zeile.

Für Gruppen werden zwei unterschiedliche Nummerierungssysteme verwendet, wie oben in der Tabelle dargestellt. Das römische Zahlensystem (IA, IIA, IIB, IVB usw.) ist in den USA traditionell beliebt. Ein anderes System (1, 2, 3, 4 usw.) wird traditionell in Europa verwendet und wurde vor einigen Jahren für den Einsatz in den USA empfohlen.

Das Erscheinungsbild des Periodensystems in den obigen Abbildungen ist wie bei jedem veröffentlichten Periodensystem etwas irreführend. Der Grund hierfür liegt darin, dass die beiden unten in den Tabellen dargestellten Elementgruppen eigentlich darin liegen müssten. Die Lanthanoide beispielsweise gehören zur Periode 6 zwischen Barium (56) und Hafnium (72). Darüber hinaus gehören die Aktiniden zur Periode 7 zwischen Radium (88) und Rutherfordium (104). Wenn sie in eine Tabelle eingeklebt würden, wäre diese zu breit, um auf ein Blatt Papier oder eine Wandtafel zu passen. Daher ist es üblich, diese Elemente am Ende der Tabelle zu platzieren.

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