Хімічний елемент

Відео: Хімія елементів

Хімічний елемент - тип (вид, сорт) атомів з однаковим зарядом атомних ядер (тобто однаковою кількістю протонів в ядрі атома) і певною сукупністю властивостей, але маса ядра атома хімічного елемента може бути різною, залежно від кількості нейтронів в ньому. Сукупність атомів елементу з однаковою масою називається нуклідом, а ізотопами називаються атоми одного елемента з різними масами. Атоми даного хімічного елемента відрізняються від атомів інших елементів величиною заряду ядра, кількістю і характером розміщення електронів навколо ядра, розмірами і хімічними властивостями. У нейтрального атома число електронів на електронних оболонках дорівнює заряду ядра.
Кількість атомів хімічного елемента не змінюється при хімічних реакціях. Для перетворення атома одного хімічного елемента в інший необхідні ядерні реакції. Зокрема, за допомогою ядерних реакцій отримують нові хімічні елементи, які не існують в природі. На 2010 рік було відомо 118 хімічних елементів: з них 89 виявлені в природі, інші отримані штучно в результаті ядерних реакцій.
Історія
Вперше поняття хімічного елемента сформулював Роберт Бойль в 1661 році. Термін елемент має в своїй основі уявлення древніх про первинних стихії, з яких на їхню думку полягала матерія: вода, повітря, земля, вогонь. Бойль назвав хімічними елементами речовини, які жодним чином не можна було розкласти на прості. Він також показав, що таких хімічних елементів більше, ніж чотири. У 1789 році Лавуазьє опублікував список 33 відомих в той час елементів, до яких він також включив світло і теплорода. До 1818 року Барцеліус визначив атомні маси 45-і 49-і визнаних в той час хімічних елементів. У періодичній таблиці, яку склав Менделєєв було 66 хімічних елементів. У 1913 році Генрі Мозлі відкрив те, що атомний номер хімічного елемента збігається із зарядом його ядра.
Крім 89-і хімічних елементів, виявлених в природі, інші отримані штучно в результаті ядерних реакцій (атоми техніці, Прометей, протактиния, Нобель в надмалих кількостях були виявлені в уранових і торієвих мінералах.
атомний номер
Ядро атома складається з протонів (число яких відповідає атомному числу хімічного елемента) і нейтронов- число останніх може бути різним. Атоми хімічних елементів з однаковим числом протонів, але різним числом нейтронів називаються ізотопами. За своїми хімічними властивостями ізотопи хімічних елементів практично не відрізняються між собою.
Атом з конкретним числом протонів і нейтронів називається нуклідом. Нуклід характеризується масовим числом - загальним числом нуклонів.
Хімічні символи і назви
Всі хімічні елементи позначають спеціальними символами - однією або двома латинськими буквами, причому перша буква завжди велика, а друга мала. Наприклад, водень позначають символ H, сірку - символом S, залізо - символом Fe, кисень - символом O і т.д. Сучасні символи хімічних елементів були введені в хімію на початку XIX ст.
Кожен хімічний символ означає, по-перше, назва елемента, по-друге, при записах формул хімічних реакцій - один атом цього елемента. Хімічні символи служать також для складання хімічних формул речовин.
Нукліди позначають символом хімічного елемента з переднім верхнім індексом, рівним масовому числу, наприклад, 12 C означає нуклід вуглецю з 12-ю нуклонами, з яких 6 протонів і 6 нейтронів.
Крім номера кожен хімічний елемент має назву, склалася історично. Системою найменувань хімічних сполук займається Міжнародний союз фундаментальної та прикладної хімії (IUPAC). З метою уніфікації хімічних назв IUPAC розробив рекомендації латинізований назв хімічних елементів, затверджений в Україні ДСТУ 2439-94. Визначені цим стандартом назви повинні вживатися в науковій літературі. Таким чином, деякі з хімічних елементів мають дві назви - латинізовану і історичну, українська. Наприклад, назва водень є науковою назвою водню, миш`як є науковою назвою миш`яку.
Назви хімічних елементів по ГОСТ 2439-94 разом з історичними назвами наведені в алфавітному показнику в кінці статті.
ізотопи
Хімічні елементи можуть мати кілька ізотопів. Для ізотопів зберігаються назви і символи хімічних елементів, виключення складають тільки ізотопи водню, які мають власні назви і позначення - 1 Н-проти, 2 Н (D) - дейтерій, 3 Н (Т) - тритій. Хімічні елементи, які мають стабільні нукліди, в природі представлені одним або декількома ізотопами. Відомо близько 270 стабільних ізотопів, що належать 81 природному хімічному елементу, і більше 1800 радіонуклідів. Хімічні елементи, всі ізотопи яких радіоактивні, називаються радіоактивними елементами. До них відносяться технеций, прометий, полоній і всі елементи з атомним номером, більшим ніж 84.
атомна маса
Природний ізотопний склад хімічних елементів, що зустрічаються на Землі, практично постійний, тому кожен елемент має певну атомну масу, яка є однією з найважливіших його характеристик. Атомна маса хімічного елемента дорівнює середньому значенню мас всіх його природних ізотопів з урахуванням поширеності останніх. Її зазвичай висловлюють в атомних одиницях маси, за яку прийнята 1/12 частина маси нукліда 12 С.
прості речовини
Форм існування хімічних елементів у природі відповідають прості речовини. За ДСТУ 2439-94 назви простих речовин можуть не збігатися з назвами хімічних елементів. Наприклад, хімічний елемент водень існує в природі у вигляді газу водню, молекула якого складається з двох атомів водню.
Елемент може існувати у вигляді кількох простих речовин (явище аллотропия), що відрізняються один від одного складом молекул (наприклад, для хімічного елемента кисню простими речовинами є кисень О2 і озон O 3) або типом кристалічної решітки (наприклад, модифікації вуглецю - алмаз, лонсдейліт , графіт- явище поліморфізму). Число речовин простих перевищує 500. Складне речовина - хімічна сполука, що складається з хімічно пов`язаних атомів двох або більше різних елементів. Відомо понад 100 тисяч неорганічних і більше 3 млн. Органічних сполук.
Кожен елемент характеризується ступенями окислення, який можуть проявляти атоми даного елемента в хімічних сполуках, а також значенням електронегативності, що характеризує здатність атомі хімічного елемента віддавати і приймати електрони. У хімічних реакціях хімічні елементи зберігаються, так як в результаті відбувається лише перерозподіл електронів зовнішніх електронних оболонок атомів, а ядра атомів залишаються незмінними.
Періодична система елементів

Детальніше в статті Періодична система елементів







За хімічними властивостями хімічних елементів їх можна впорядкувати в періодичну систему.
Перший перелік хімічних елементів склав в 1789 р французький хімік А. Л. Лавуазьє. У цей список увійшли 25 відомих в той час елементів. Першу таблицю відносних атомних мас п`яти хімічних елентів (кисень, азот, вуглець, сірка і фосфор) склав англійський вчений Дж. Дальтон в 1803 р На час відкриття періодичного закону (1869 г.) було відомо 63 елемента. Узагальнення закону виконали паралельно Д. Менделєєв і Ю. Майер. Відкриття періодичної системи дозволило передбачити існування, а також властивості ряду невідомих тоді хімічних елементів і послужило науковою основою для їх класифікації. Успіхи ядерної фізики дозволили в ХХ ст. уточнити поняття хімічного елемента і синтезувати нові.
Хімічні елементи, що належать до однієї групи мають близькі хімічні властивості, а тому їх об`єднує в сім`ї:

лужних металів - літій, натрій, калій, рубідій, цезій, францій-
лужноземельних металів - кальцій, стронцій, барій, радій-
халькогенов - кисень, сірка (сульфур), селен, телур, полоній-
галогени - фтор, хлор, бром, йод, астат-
інертні гази (інертні гази) - гелій, неон, аргон, криптон, ксенон, радон.

Елементи третьої групи періодичної системи з послідовними номерами, винесені в окремі рядки періодичної системи, об`єднані в окремі групи

лантаноїдів - лантан, церій, празеодим, неодим, прометій, самарій, європій, гадоліній, тербий, діспрозій, Хольм, ербію, Тулій, иттербий, лютецій-
актиноидов - актиній, торій, протактиний, уран, нептуній, плутоній, америцій, кюрій, берклій, каліфорній, ейнштейній, ферми, Менделевий, Нобель, лоуренсій-

Існують також інші об`єднання хімічних елементів в окремі сім`ї за їх властивостями, наприклад,

сім`я заліза - залізо, кобальт, нікель
сім`я платини, до якої відносяться благородні метали - рутеній, родій, паладій, осмій, іридій, платина.

За своїми властивостями хімічні елементи діляться також на метали і неметали. До неметалів належать 23 елементи (Н, В, С, N, О, Si, Р, S, As, Se, Ті і ін.), Галогени (F, CI, Br, I, At), інертні гази (Не, Ne, Ar, Kr, Хе, Rn) до металів - інші 86 хімічних елементів. Для хімічних властивостей металів найбільш характерна здатність віддавати зовнішні електрони і утворювати катіони, для неметалів - приєднувати електрони і утворювати аніони. Електронегативність металів, як правило, від 0,7 до 1,8-2,0- неметалів від 1,8-2,0 до 4,0.
Походження хімічних елементів

Детальніше в статті нуклеосинтез


За сучасними уявленнями, першим хімічним елементом, що утворився після Великого Вибуху був водень. Це сталося тоді, коли первинна плазма охолола настільки, що протони стали приєднувати до себе електрони, формуючи нейтральні атоми. Важкі хімічні елементи утворилися в надрах зірок, де велика щільність і висока температура привели протіканню термоядерних реакцій. При вибухах наднових важкі хімічні елементи викидалися в міжзоряний простір. Саме ці важкі елементи стали будівельним матеріалом при стрворенні планет, зокрема Землі.


Поширення хімічних елементів
Поширеність хімічних елементів різна у Всесвіті і на Землі. Найпоширенішим елементом у Всесвіті є найпростіший хімічний елемент водень, ядро якого складається з одного протона. Водень - основний елемент в міжзоряному просторі і в надрах зірок, в яких він перетворюється в гелій та інші хімічні елементи результаті реакцій ядерного синтезу. Поширеність важких хімічних елементів швидко зменшується з ростом їх атомного номера.
В умовах Землі ситуація зовсім інша. Гравітаційне поле Землі недостатньо сильно, щоб утримати водень в атомному або молекулярному стані. Тому водень на Землі може існувати тільки в складі хімічних сполук з важкими елементами. Те ж стосується і гелію, якого на Землі також мало.
Найбільш поширений на Землі кисень, на частку якого припадає 47,2% маси земної кори. За ним слідують кремній - 27,6, алюміній - 8,8, феррум - 5,1, кальцій - 3,6, натрій - 2,6, калій - 2,6 і магній - 2,1%. Разом на ці вісім елементів припадає 99,6% маси земної кори, а на інші - тільки 0,4%.
Хімічні елементи, концентрація яких в земній корі низька, або вони практично не утворюють власних мінералів (завдяки ізоморфно входженню в мінерали більш поширених елементів), називаються розсіяними.
Покажчик хімічних елементів
Примітки:

Агрегатний стан простого речовини вказаний для нормальних умов
Назва по ГОСТ 2439-94 вказана тільки тоді, коли вона відрізняється від загальновживаного назви

Дивись також

Список хімічних елементів
аллотропия
валентність
періодична система
проста речовина
складне речовина
радіоактивні елементи
розсіяні елементи
Атмофільні елементи
рідкоземельні елементи
літофільні елементи
самородні елементи
Елементи-індикатори
рідкісні елементи
Геохімічнакласифікація елементів


Увага, тільки СЬОГОДНІ!