Quale elemento. Elementi chimici

Nelle reazioni chimiche, una sostanza si trasforma in un'altra. Per capire come ciò avvenga, è necessario ricordare dal corso di storia naturale e fisica che le sostanze sono costituite da atomi. Esiste un numero limitato di tipi di atomi. Gli atomi possono essere collegati tra loro in vari modi. Proprio come centinaia di migliaia di parole diverse si formano quando si sommano le lettere dell'alfabeto, così dagli stessi atomi si formano molecole o cristalli di sostanze diverse.

Gli atomi possono formare molecole- le particelle più piccole di una sostanza che ne conservano le proprietà. Ad esempio, sono note diverse sostanze formate solo da due tipi di atomi: atomi di ossigeno e atomi di idrogeno, ma da diversi tipi di molecole. Queste sostanze includono acqua, idrogeno e ossigeno. La molecola dell'acqua è composta da tre particelle collegate tra loro. Ecco cosa sono gli atomi.

All'atomo di ossigeno (gli atomi di ossigeno sono indicati in chimica con la lettera O) sono attaccati due atomi di idrogeno (sono indicati con la lettera H).

Una molecola di ossigeno è composta da due atomi di ossigeno; Una molecola di idrogeno è formata da due atomi di idrogeno. Le molecole possono formarsi nel corso di trasformazioni chimiche o possono decadere. Pertanto, ogni molecola d'acqua si scompone in due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. Due molecole d'acqua formano il doppio degli atomi di idrogeno e ossigeno.

Atomi identici si legano a coppie per formare molecole di nuove sostanze- idrogeno e ossigeno. Le molecole vengono così distrutte, mentre gli atomi vengono preservati. Da qui deriva la parola "atomo", che significa nella traduzione dal greco antico "indivisibile".

Gli atomi sono le più piccole particelle di materia chimicamente indivisibili.

Nelle trasformazioni chimiche, altre sostanze si formano dagli stessi atomi che costituivano le sostanze originarie. Proprio come i microbi sono diventati accessibili all'osservazione con l'invenzione del microscopio, così gli atomi e le molecole sono diventati accessibili con l'invenzione di dispositivi che danno un ingrandimento ancora maggiore e consentono persino di fotografare atomi e molecole. In tali fotografie, gli atomi sembrano punti sfocati e le molecole sembrano una combinazione di tali punti. Tuttavia, ci sono anche fenomeni in cui gli atomi si dividono, gli atomi di un tipo si trasformano in atomi di altri tipi. Allo stesso tempo, ottenuti artificialmente e tali atomi che non si trovano in natura. Ma questi fenomeni non sono studiati dalla chimica, ma da un'altra scienza: la fisica nucleare. Come già accennato, ci sono altre sostanze, che includono atomi di idrogeno e ossigeno. Ma, indipendentemente dal fatto che questi atomi siano inclusi nella composizione delle molecole d'acqua o nella composizione di altre sostanze, questi sono atomi dello stesso elemento chimico.

Un elemento chimico è un tipo specifico di atomo Quanti tipi di atomi esistono? Ad oggi, una persona è a conoscenza in modo affidabile dell'esistenza di 118 tipi di atomi, cioè 118 elementi chimici. Di questi, 90 tipi di atomi si trovano in natura, il resto è ottenuto artificialmente nei laboratori.

Simboli di elementi chimici

In chimica, i simboli chimici sono usati per designare elementi chimici. È il linguaggio della chimica. Per capire il discorso in qualsiasi lingua, devi conoscere le lettere, in chimica allo stesso modo. Per comprendere e descrivere le proprietà delle sostanze e i cambiamenti che si verificano con esse, è prima di tutto necessario conoscere i simboli degli elementi chimici. Nell'era dell'alchimia, gli elementi chimici erano conosciuti molto meno di adesso. Gli alchimisti li identificavano con pianeti, vari animali, antiche divinità. Attualmente, la notazione introdotta dal chimico svedese Jöns Jakob Berzelius è utilizzata in tutto il mondo. Nel suo sistema, gli elementi chimici sono indicati dall'iniziale o da una delle lettere successive del nome latino di un dato elemento. Ad esempio, l'elemento argento è indicato dal simbolo - Ag (lat. Argentum). Di seguito sono riportati i simboli, le pronunce dei simboli ei nomi degli elementi chimici più comuni. Devono essere memorizzati!

Il chimico russo Dmitri Ivanovich Mendeleev fu il primo a ordinare la varietà degli elementi chimici e, sulla base della legge periodica da lui scoperta, compilò il sistema periodico degli elementi chimici. Come è organizzata la tavola periodica degli elementi chimici? La figura 58 mostra una versione a breve periodo del sistema periodico. Il sistema periodico è costituito da colonne verticali e righe orizzontali. Le linee orizzontali sono chiamate periodi. Ad oggi, tutti gli elementi conosciuti sono collocati in sette periodi.

I periodi sono designati da numeri arabi da 1 a 7. I periodi 1-3 sono costituiti da una riga di elementi: sono chiamati piccoli.

I periodi 4-7 sono costituiti da due file di elementi, sono chiamati grandi. Le colonne verticali del Sistema Periodico sono chiamate gruppi di elementi.

Ci sono otto gruppi in totale e per designarli vengono usati i numeri romani da I a VIII.

Assegna sottogruppi principali e secondari. Sistema periodico- un libro di consultazione universale di un chimico, con il suo aiuto puoi ottenere informazioni sugli elementi chimici. Esiste un altro tipo di sistema periodico: lungo periodo. Nella forma a lungo periodo della tavola periodica, gli elementi sono raggruppati in modo diverso e sono divisi in 18 gruppi.

PeriodicoSistemi gli elementi sono raggruppati per "famiglie", ovvero in ogni gruppo di elementi ci sono elementi con proprietà simili e simili. In questa variante Sistema periodico, i numeri di gruppo, così come i periodi, sono indicati da numeri arabi. Sistema periodico di elementi chimici D.I. Mendeleev

La prevalenza di elementi chimici in natura

Atomi di elementi trovati in natura, distribuiti in essa in modo molto irregolare. Nello spazio, l'elemento più comune è l'idrogeno, il primo elemento della tavola periodica. Rappresenta circa il 93% di tutti gli atomi dell'universo. Circa il 6,9% sono atomi di elio, il secondo elemento della tavola periodica.

Il restante 0,1% è rappresentato da tutti gli altri elementi.

L'abbondanza di elementi chimici nella crosta terrestre differisce significativamente dalla loro abbondanza nell'universo. La crosta terrestre contiene la maggior parte degli atomi di ossigeno e silicio. Insieme all'alluminio e al ferro, formano i principali composti della crosta terrestre. E ferro e nichel- i principali elementi che costituiscono il nucleo del nostro pianeta.

Gli organismi viventi sono costituiti anche da atomi di vari elementi chimici. Il corpo umano contiene la maggior parte degli atomi di carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto.

Il risultato dell'articolo sugli elementi chimici.

• Elemento chimico- un certo tipo di atomo
• Ad oggi, una persona è a conoscenza in modo affidabile dell'esistenza di 118 tipi di atomi, cioè 118 elementi chimici. Di questi, 90 tipi di atomi si trovano in natura, il resto è ottenuto artificialmente nei laboratori.
• Esistono due versioni della tavola periodica degli elementi chimici di D.I. Mendeleev - breve termine e lungo termine
• Il simbolismo chimico moderno è formato dai nomi latini degli elementi chimici
• Periodi- linee orizzontali del Sistema Periodico. I periodi sono divisi in piccoli e grandi
• Gruppi- righe verticali della tavola periodica. I gruppi sono divisi in principali e secondari

In Il chimico scettico (1661). Boyle ha sottolineato che né i quattro elementi di Aristotele né i tre principi degli alchimisti possono essere riconosciuti come elementi. Gli elementi, secondo Boyle, sono corpi (sostanze) praticamente indecomponibili, costituiti da corpuscoli simili omogenei (costituiti da materia primaria), da cui sono composti tutti i corpi complessi e nei quali possono essere decomposti. I corpuscoli possono variare in forma, dimensione, peso. I corpuscoli da cui sono formati i corpi rimangono inalterati durante le trasformazioni di questi ultimi.

Tuttavia, Mendeleev fu costretto a fare diverse permutazioni nella sequenza degli elementi, distribuiti aumentando il peso atomico, al fine di mantenere la periodicità delle proprietà chimiche, e anche di introdurre celle vuote corrispondenti a elementi non scoperti. Successivamente (nei primi decenni del XX secolo) divenne chiaro che la periodicità delle proprietà chimiche dipende dal numero atomico (carica del nucleo atomico) e non dalla massa atomica dell'elemento. Quest'ultimo è determinato dal numero di isotopi stabili dell'elemento e dalla loro abbondanza naturale. Tuttavia, gli isotopi stabili di un elemento hanno masse atomiche che si raggruppano intorno a un certo valore, poiché gli isotopi con eccesso o carenza di neutroni nel nucleo sono instabili, e con un aumento del numero di protoni (cioè il numero atomico), aumenta anche il numero di neutroni che insieme formano un nucleo stabile. Pertanto, la legge periodica può anche essere formulata come una dipendenza delle proprietà chimiche dalla massa atomica, sebbene questa dipendenza sia violata in diversi casi.

La moderna comprensione di un elemento chimico come un insieme di atomi caratterizzati dalla stessa carica nucleare positiva, uguale al numero dell'elemento nella tavola periodica, è apparsa grazie al lavoro fondamentale di Henry Moseley (1915) e James Chadwick (1920).

Elementi chimici noti[ | ]

La sintesi di nuovi elementi (non presenti in natura) con un numero atomico superiore a quello dell'uranio (elementi transuranici) è stata inizialmente effettuata utilizzando la cattura multipla di neutroni da parte di nuclei di uranio in condizioni di intenso flusso di neutroni nei reattori nucleari e ancora più intenso - in condizioni nucleari (termonucleari). ) esplosione. La successiva catena di decadimenti beta di nuclei ricchi di neutroni porta ad un aumento del numero atomico e alla comparsa di nuclei figli con il numero atomico z> 92 . Fu così scoperto il nettunio ( z= 93), plutonio (94), americio (95), berkelio (97), einsteinio (99) e fermio (100). Anche il curio (96) e il californio (98) possono essere sintetizzati (e praticamente ottenuti) in questo modo, ma furono originariamente scoperti irradiando plutonio e curio con particelle alfa in un acceleratore. Gli elementi più pesanti, a cominciare dal mendelevio (101), si ottengono solo negli acceleratori, irradiando bersagli di attinidi con ioni leggeri.

Il diritto di proporre un nome per un nuovo elemento chimico è concesso agli scopritori. Tuttavia, questo nome deve soddisfare determinate regole. Il rapporto di una nuova scoperta viene controllato per diversi anni da laboratori indipendenti e, se confermato, dall'Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata (IUPAC; Ing. Unione internazionale per la chimica pura e applicata, IUPAC) approva ufficialmente il nome del nuovo elemento.

Tutti i 118 elementi conosciuti a dicembre 2016 hanno nomi permanenti approvati da IUPAC. Dal momento della domanda di scoperta all'approvazione del nome IUPAC, l'elemento appare sotto un nome sistematico temporaneo, derivato da numeri latini che formano cifre nel numero atomico dell'elemento, ed è indicato da un simbolo temporaneo di tre lettere formato dalle prime lettere di questi numeri. Ad esempio, il 118° elemento, oganesson, prima dell'approvazione ufficiale del nome permanente, aveva il nome temporaneo di ununoctium e il simbolo Uuo.

Gli elementi non scoperti o non approvati sono spesso nominati usando il sistema usato da Mendeleev - dal nome dell'omologo superiore nella tavola periodica, con l'aggiunta dei prefissi "eka-" o (raramente) "dvi-", che significa i numeri sanscriti " uno" e "due" (a seconda che l'omologo sia superiore di 1 o 2 periodi). Ad esempio, prima della scoperta, il germanio (in piedi nella tavola periodica sotto il silicio e predetto da Mendeleev) era chiamato eka-silicio, oganesson (ununoctium, 118) è anche chiamato eka-radon e flerovio (ununquadium, 114) - eka- Guida.

Classificazione [ | ]

Simboli di elementi chimici[ | ]

I simboli per gli elementi chimici sono usati come abbreviazioni per i nomi degli elementi. Come simbolo si prende solitamente la lettera iniziale del nome dell'elemento e, se necessario, si aggiunge la successiva o una delle seguenti. Di solito queste sono le lettere iniziali dei nomi latini degli elementi: Cu - rame ( cuprum), Ag - argento ( argento), Fe - ferro ( ferro), Au - oro ( aurum), mercurio - ( hydrargirum). Un tale sistema di simboli chimici fu proposto nel 1814 dal chimico svedese J. Berzelius. I simboli temporanei degli elementi, usati prima dell'approvazione ufficiale dei loro nomi e simboli permanenti, sono costituiti da tre lettere, che significano i nomi latini delle tre cifre nella notazione decimale del loro numero atomico (ad esempio, ununoctium - il 118° elemento - aveva la designazione provvisoria Uuo). Viene utilizzato anche il sistema di notazione per gli omologhi superiori sopra descritto (Eka-Rn, Eka-Pb, ecc.).

Sono indicati numeri più piccoli vicino al simbolo dell'elemento: in alto a sinistra - massa atomica, in basso a sinistra - numero di serie, in alto a destra - carica ionica, in basso a destra - numero di atomi in una molecola:

Tutti gli elementi che seguono il plutonio Pu (numero di serie 94) nel sistema periodico di D. I. Mendeleev sono completamente assenti nella crosta terrestre, sebbene alcuni di essi possano formarsi nello spazio durante le esplosioni di supernova [ ] . I tempi di dimezzamento di tutti gli isotopi conosciuti di questi elementi sono piccoli rispetto alla vita della Terra. Le ricerche a lungo termine di ipotetici elementi superpesanti naturali non hanno ancora prodotto risultati.

La maggior parte degli elementi chimici, ad eccezione di alcuni dei più leggeri, è sorta nell'Universo principalmente durante la nucleosintesi stellare (elementi fino al ferro - come risultato della fusione termonucleare, elementi più pesanti - durante la successiva cattura di neutroni da parte dei nuclei atomici e la successiva beta decadimento, così come in una serie di altre reazioni nucleari). Gli elementi più leggeri (idrogeno ed elio - quasi completamente, litio, berillio e boro - parzialmente) si sono formati nei primi tre minuti dopo il Big Bang (nucleosintesi primaria).

Una delle principali fonti di elementi particolarmente pesanti nell'Universo dovrebbe essere, secondo i calcoli, le fusioni di stelle di neutroni, con il rilascio di quantità significative di questi elementi, che successivamente partecipano alla formazione di nuove stelle e dei loro pianeti.

Elementi chimici come parte integrante dei prodotti chimici[ | ]

Gli elementi chimici formano circa 500 sostanze semplici. La capacità di un elemento di esistere sotto forma di varie sostanze semplici che differiscono nelle proprietà è chiamata allotropia. Nella maggior parte dei casi, i nomi delle sostanze semplici coincidono con il nome degli elementi corrispondenti (ad esempio zinco, alluminio, cloro), tuttavia, nel caso dell'esistenza di più modifiche allotropiche, i nomi di una sostanza ed elemento semplici possono differiscono, ad esempio, ossigeno (diossigeno, O 2) e ozono (O 3) ; diamante, grafite e una serie di altre modificazioni allotropiche del carbonio esistono accanto a forme amorfe di carbonio.

In condizioni normali, esistono 11 elementi sotto forma di sostanze semplici gassose ( , , , , , , , , , , ), 2 - liquidi ( e ), i restanti elementi formano solidi.

Guarda anche [ | ]

Elementi chimici:

Collegamenti [ | ]

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Appunti [ | ]

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Letteratura [ | ]

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Tutta la diversità della natura che ci circonda è costituita da combinazioni di un numero relativamente piccolo di elementi chimici. Quindi qual è la caratteristica di un elemento chimico e in che modo differisce da una sostanza semplice?

Elemento chimico: storia della scoperta

In diverse epoche storiche, al concetto di “elemento” sono stati attribuiti diversi significati. Gli antichi filosofi greci consideravano 4 "elementi" come tali "elementi": caldo, freddo, secchezza e umidità. Unendosi a coppie, hanno formato i quattro "principi" di ogni cosa nel mondo: fuoco, aria, acqua e terra.

Nel XVII secolo, R. Boyle ha sottolineato che tutti gli elementi sono di natura materiale e il loro numero può essere piuttosto elevato.

Nel 1787 il chimico francese A. Lavoisier creò la "Tavola dei corpi semplici". Comprendeva tutti gli elementi conosciuti a quel tempo. Questi ultimi erano intesi come corpi semplici che non potevano essere scomposti con metodi chimici in corpi ancora più semplici. Successivamente, si è scoperto che nella tabella erano incluse alcune sostanze complesse.

Quando D. I. Mendeleev scoprì la legge periodica, erano noti solo 63 elementi chimici. La scoperta dello scienziato non solo ha portato a una classificazione ordinata degli elementi chimici, ma ha anche contribuito a prevedere l'esistenza di elementi nuovi, non ancora scoperti.

Riso. 1. A.Lavoisier.

Cos'è un elemento chimico?

Un certo tipo di atomo è chiamato elemento chimico. Attualmente sono noti 118 elementi chimici. Ogni elemento è denotato da un simbolo che rappresenta una o due lettere del suo nome latino. Ad esempio, l'elemento idrogeno è indicato dalla lettera latina H e dalla formula H 2 - la prima lettera del nome latino dell'elemento Hydrogenium. Tutti gli elementi sufficientemente studiati hanno simboli e nomi che si possono trovare nei sottogruppi principali e secondari della tavola periodica, dove sono tutti disposti in un certo ordine.

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Esistono molti tipi di sistemi, ma quello generalmente accettato è il sistema periodico di elementi chimici di D. I. Mendeleev, che è un'espressione grafica della legge periodica di D. I. Mendeleev. Di solito vengono utilizzate le forme breve e lunga della tavola periodica.

Riso. 2. Sistema periodico di elementi di D. I. Mendeleev.

Qual è la caratteristica principale con cui un atomo è attribuito a un particolare elemento? D. I. Mendeleev e altri chimici del XIX secolo consideravano la caratteristica principale dell'atomo la massa come la sua caratteristica più stabile, quindi gli elementi nella tavola periodica sono disposti in ordine crescente di massa atomica (con poche eccezioni).

Secondo i concetti moderni, la proprietà principale di un atomo, in relazione a un particolare elemento, è la carica del nucleo. Pertanto, un elemento chimico è un tipo di atomi caratterizzato da un certo valore (valore) della parte dell'elemento chimico: la carica positiva del nucleo.

Di tutti i 118 elementi chimici esistenti, la maggior parte (circa 90) si trova in natura. Il resto è ottenuto artificialmente usando reazioni nucleari. Gli elementi 104-107 sono stati sintetizzati dai fisici del Joint Institute for Nuclear Research di Dubna. Attualmente, continuano i lavori sulla produzione artificiale di elementi chimici con numeri di serie più elevati.

Tutti gli elementi sono divisi in metalli e non metalli. Più di 80 elementi sono metalli. Tuttavia, questa divisione è condizionata. In determinate condizioni, alcuni metalli possono presentare proprietà non metalliche e alcuni non metalli possono presentare proprietà metalliche.

Il contenuto di vari elementi negli oggetti naturali varia ampiamente. 8 elementi chimici (ossigeno, silicio, alluminio, ferro, calcio, sodio, potassio, magnesio) costituiscono il 99% della crosta terrestre in massa, tutto il resto è inferiore all'1%. La maggior parte degli elementi chimici sono di origine naturale (95), sebbene alcuni di essi siano stati originariamente derivati ​​artificialmente (ad esempio il promezio).

È necessario distinguere tra i concetti di "sostanza semplice" e "elemento chimico". Una sostanza semplice è caratterizzata da determinate proprietà chimiche e fisiche. Nel processo di trasformazione chimica, una sostanza semplice perde alcune delle sue proprietà ed entra in una nuova sostanza sotto forma di elemento. Ad esempio, l'azoto e l'idrogeno, che fanno parte dell'ammoniaca, sono contenuti in essa non sotto forma di sostanze semplici, ma sotto forma di elementi.

Alcuni elementi sono combinati in gruppi, come organogeni (carbonio, ossigeno, idrogeno, azoto), metalli alcalini (litio, sodio, potassio, ecc.), lantanidi (lantanio, cerio, ecc.), alogeni (fluoro, cloro, bromo , ecc.), elementi inerti (elio, neon, argon)

Riso. 3. Tabella degli alogeni.

Cosa abbiamo imparato?

Quando si introduce un corso di chimica di terza media, è prima necessario studiare il concetto di "elemento chimico". attualmente sono noti 118 elementi chimici, disposti nella tabella di D. I. Mendeleev secondo l'aumento della massa atomica e con proprietà acide di base.

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Valutazione del rapporto

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Un elemento chimico è un termine collettivo che descrive un insieme di atomi di una sostanza semplice, cioè uno che non può essere suddiviso in componenti più semplici (secondo la struttura delle loro molecole). Immagina di ricevere un pezzo di ferro puro con la richiesta di suddividerlo in componenti ipotetici utilizzando qualsiasi dispositivo o metodo mai inventato dai chimici. Tuttavia, non puoi fare nulla, il ferro non sarà mai diviso in qualcosa di più semplice. Una sostanza semplice - il ferro - corrisponde all'elemento chimico Fe.

Definizione teorica

Il fatto sperimentale sopra osservato può essere spiegato con la seguente definizione: un elemento chimico è un insieme astratto di atomi (non molecole!) della corrispondente sostanza semplice, cioè di atomi dello stesso tipo. Se ci fosse un modo per guardare ciascuno dei singoli atomi nel pezzo di ferro puro di cui sopra, allora sarebbero tutti uguali: atomi di ferro. Al contrario, un composto chimico, come l'ossido di ferro, contiene sempre almeno due diversi tipi di atomi: atomi di ferro e atomi di ossigeno.

Termini che dovresti conoscere

Massa atomica: la massa di protoni, neutroni ed elettroni che compongono un atomo di un elemento chimico.

numero atomico: il numero di protoni nel nucleo dell'atomo di un elemento.

simbolo chimico: una lettera o una coppia di lettere latine che rappresentano la designazione dell'elemento dato.

Composto chimico: una sostanza costituita da due o più elementi chimici combinati tra loro in una certa proporzione.

Metallo: Un elemento che perde elettroni nelle reazioni chimiche con altri elementi.

Metalloide: Un elemento che reagisce a volte come un metallo ea volte come un non-metallo.

Metalloide: un elemento che cerca di ottenere elettroni in reazioni chimiche con altri elementi.

Sistema periodico degli elementi chimici: un sistema per classificare gli elementi chimici in base al loro numero atomico.

elemento sintetico: quello che si ottiene artificialmente in laboratorio, e di solito non si trova in natura.

Elementi naturali e sintetici

Novantadue elementi chimici si trovano naturalmente sulla Terra. Il resto è stato ottenuto artificialmente nei laboratori. Un elemento chimico sintetico è tipicamente il prodotto di reazioni nucleari in acceleratori di particelle (dispositivi utilizzati per aumentare la velocità di particelle subatomiche come elettroni e protoni) o reattori nucleari (dispositivi utilizzati per controllare l'energia rilasciata nelle reazioni nucleari). Il primo elemento sintetico ottenuto con numero atomico 43 fu il tecnezio, scoperto nel 1937 dai fisici italiani C. Perrier e E. Segre. A parte il tecnezio e il promezio, tutti gli elementi sintetici hanno nuclei più grandi di quelli dell'uranio. L'ultimo elemento sintetico da nominare è il livermorio (116), e prima ancora il flerovio (114).

Due dozzine di elementi comuni e importanti

* Se il valore non è specificato, l'elemento è inferiore allo 0,1%.

Big Bang come causa principale della formazione della materia

Quale elemento chimico è stato il primo nell'universo? Gli scienziati ritengono che la risposta a questa domanda risieda nelle stelle e nei processi con cui si formano le stelle. Si ritiene che l'universo abbia avuto origine in un momento compreso tra 12 e 15 miliardi di anni fa. Fino a questo momento, nulla di ciò che esiste, tranne l'energia, è concepito. Ma è successo qualcosa che ha trasformato questa energia in un'enorme esplosione (il cosiddetto Big Bang). Nei secondi successivi al Big Bang, la materia ha cominciato a formarsi.

Le prime forme di materia più semplici ad apparire furono i protoni e gli elettroni. Alcuni di loro sono combinati in atomi di idrogeno. Quest'ultimo è costituito da un protone e un elettrone; è l'atomo più semplice che possa esistere.

Lentamente, per lunghi periodi di tempo, gli atomi di idrogeno hanno cominciato a riunirsi in certe regioni dello spazio, formando nubi dense. L'idrogeno in queste nuvole è stato trascinato in formazioni compatte dalle forze gravitazionali. Alla fine queste nubi di idrogeno divennero abbastanza dense da formare stelle.

Stelle come reattori chimici di nuovi elementi

Una stella è semplicemente una massa di materia che genera l'energia delle reazioni nucleari. La più comune di queste reazioni è la combinazione di quattro atomi di idrogeno per formare un atomo di elio. Non appena le stelle iniziarono a formarsi, l'elio divenne il secondo elemento ad apparire nell'universo.

Man mano che le stelle invecchiano, passano dalle reazioni nucleari idrogeno-elio ad altri tipi. In essi, gli atomi di elio formano atomi di carbonio. Successivamente gli atomi di carbonio formano ossigeno, neon, sodio e magnesio. Ancora più tardi, il neon e l'ossigeno si combinano tra loro per formare il magnesio. Man mano che queste reazioni continuano, si formano sempre più elementi chimici.

I primi sistemi di elementi chimici

Oltre 200 anni fa, i chimici iniziarono a cercare modi per classificarli. A metà del diciannovesimo secolo erano noti circa 50 elementi chimici. Una delle domande che i chimici cercavano di risolvere. ridotto a quanto segue: un elemento chimico è una sostanza completamente diversa da qualsiasi altro elemento? O alcuni elementi sono in qualche modo collegati ad altri? Esiste una legge comune che li unisca?

I chimici hanno proposto vari sistemi di elementi chimici. Così, ad esempio, il chimico inglese William Prout nel 1815 suggerì che le masse atomiche di tutti gli elementi sono multipli della massa dell'atomo di idrogeno, se lo prendiamo uguale a uno, cioè devono essere numeri interi. A quel tempo, le masse atomiche di molti elementi erano già state calcolate da J. Dalton in relazione alla massa dell'idrogeno. Tuttavia, se questo è approssimativamente il caso di carbonio, azoto, ossigeno, allora il cloro con una massa di 35,5 non rientrava in questo schema.

Il chimico tedesco Johann Wolfgang Dobereiner (1780-1849) dimostrò nel 1829 che tre elementi del cosiddetto gruppo alogeno (cloro, bromo e iodio) potevano essere classificati in base alle loro masse atomiche relative. Il peso atomico del bromo (79,9) risultò essere quasi esattamente la media dei pesi atomici del cloro (35,5) e dello iodio (127), ovvero 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (vicino a 79,9). Questo è stato il primo approccio alla costruzione di uno dei gruppi di elementi chimici. Doberiner scoprì altre due triadi di elementi simili, ma non riuscì a formulare una legge periodica generale.

Come è apparsa la tavola periodica degli elementi chimici?

La maggior parte dei primi schemi di classificazione non ebbe molto successo. Poi, intorno al 1869, quasi la stessa scoperta fu fatta da due chimici quasi contemporaneamente. Il chimico russo Dmitri Mendeleev (1834-1907) e il chimico tedesco Julius Lothar Meyer (1830-1895) proposero di organizzare elementi che hanno proprietà fisiche e chimiche simili in un sistema ordinato di gruppi, serie e periodi. Allo stesso tempo, Mendeleev e Meyer hanno sottolineato che le proprietà degli elementi chimici si ripetono periodicamente a seconda del loro peso atomico.

Oggi, Mendeleev è generalmente considerato lo scopritore della legge periodica perché ha fatto un passo che Meyer non ha fatto. Quando tutti gli elementi si trovavano nella tavola periodica, vi apparivano delle lacune. Mendeleev predisse che si trattava di siti per elementi che non erano ancora stati scoperti.

Tuttavia, è andato anche oltre. Mendeleev ha predetto le proprietà di questi elementi non ancora scoperti. Sapeva dove si trovavano sulla tavola periodica, quindi poteva prevedere le loro proprietà. È interessante notare che ogni elemento chimico previsto da Mendeleev, il futuro gallio, scandio e germanio, fu scoperto meno di dieci anni dopo la pubblicazione della legge periodica.

Forma abbreviata della tavola periodica

Ci sono stati tentativi di calcolare quante varianti della rappresentazione grafica del sistema periodico sono state proposte da diversi scienziati. Si è rivelato essere più di 500. Inoltre, l'80% del numero totale di opzioni sono tabelle e il resto sono forme geometriche, curve matematiche, ecc. Di conseguenza, quattro tipi di tabelle hanno trovato un'applicazione pratica: breve, semi -lungo, lungo e scala (piramidale). Quest'ultimo è stato proposto dal grande fisico N. Bohr.

La figura seguente mostra la forma abbreviata.

In esso, gli elementi chimici sono disposti in ordine crescente di numero atomico da sinistra a destra e dall'alto verso il basso. Quindi, il primo elemento chimico della tavola periodica, l'idrogeno, ha numero atomico 1 perché i nuclei degli atomi di idrogeno contengono uno ed un solo protone. Allo stesso modo, l'ossigeno ha un numero atomico di 8, poiché i nuclei di tutti gli atomi di ossigeno contengono 8 protoni (vedi figura sotto).

I principali frammenti strutturali del sistema periodico sono periodi e gruppi di elementi. In sei periodi tutte le celle sono piene, il settimo non è ancora completato (gli elementi 113, 115, 117 e 118, sebbene sintetizzati in laboratorio, non sono ancora stati ufficialmente registrati e non hanno nomi).

I gruppi sono divisi in sottogruppi principale (A) e secondario (B). Gli elementi dei primi tre periodi, contenenti ciascuno una linea di serie, sono inclusi esclusivamente nei sottogruppi A. I restanti quattro periodi includono due righe ciascuno.

Gli elementi chimici nello stesso gruppo tendono ad avere proprietà chimiche simili. Quindi, il primo gruppo è costituito da metalli alcalini, il secondo - terra alcalina. Gli elementi nello stesso periodo hanno proprietà che cambiano lentamente da un metallo alcalino a un gas nobile. La figura seguente mostra come cambia una delle proprietà - raggio atomico - per i singoli elementi nella tabella.

Forma a lungo periodo della tavola periodica

È mostrato nella figura sottostante ed è diviso in due direzioni, per righe e per colonne. Ci sono sette righe di periodo, come nella forma abbreviata, e 18 colonne, chiamate gruppi o famiglie. Infatti l'aumento del numero dei gruppi da 8 in forma breve a 18 in forma lunga si ottiene ponendo tutti gli elementi in periodi a partire dal 4°, non in due, ma in una riga.

Per i gruppi vengono utilizzati due diversi sistemi di numerazione, come mostrato nella parte superiore della tabella. Il sistema numerico romano (IA, IIA, IIB, IVB, ecc.) è stato tradizionalmente popolare negli Stati Uniti. Un altro sistema (1, 2, 3, 4, ecc.) è tradizionalmente utilizzato in Europa ed è stato raccomandato per l'uso negli Stati Uniti alcuni anni fa.

L'aspetto delle tavole periodiche nelle figure sopra è un po' fuorviante, come con qualsiasi tavola pubblicata. La ragione di ciò è che i due gruppi di elementi mostrati in fondo alle tabelle dovrebbero in realtà trovarsi al loro interno. I lantanidi, ad esempio, appartengono al periodo 6 tra il bario (56) e l'afnio (72). Inoltre, gli attinidi appartengono al periodo 7 tra radio (88) e ruterfordio (104). Se fossero incollati su un tavolo, sarebbe troppo largo per stare su un pezzo di carta o su una carta da parati. Pertanto, è consuetudine posizionare questi elementi nella parte inferiore del tavolo.

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