شگفت انگیزترین مواد. سوابق شیمیایی دو سبک عنصر شیمیایی کدامند

ما مجموعه ای از سوابق شیمیایی را از کتاب رکوردهای گینس ارائه می دهیم.
با توجه به اینکه مواد جدید دائماً کشف می شوند ، این مجموعه ثابت نیست.

سوابق شیمیایی مواد معدنی

• فراوانترین عنصر در پوسته زمین اکسیژن O است. محتوای وزن آن 49٪ از جرم پوسته زمین است.
• نادرترین عنصر در پوسته زمین astatine At است. محتوای آن در کل پوسته زمین فقط 0.16 گرم است. دومین مورد نادر Francium Fr.
• فراوانترین عنصر در جهان هیدروژن H است. تقریباً 90٪ از تمام اتمهای جهان هیدروژن هستند. دومین مورد رایج در جهان هلیوم He است.
• قوی ترین عامل اکسید کننده پایدار مجموعه ای از کریپتون دی فلوئورید و آنتیموان پنتافلوراید است. به دلیل اثر اکسید کننده قوی (تقریباً همه عناصر را به بالاترین حالت اکسیداسیون اکسید می کند ، از جمله اکسیژن موجود در هوا) ، اندازه گیری پتانسیل الکترود برای آن بسیار دشوار است. تنها حلالی که به اندازه کافی آهسته با آن واکنش نشان می دهد ، هیدروژن فلوراید بی آب است.
• متراکم ترین ماده در سیاره زمین ، اوسمیم است. تراکم اسمی 22.587 گرم در سانتی متر مکعب است.
• سبک ترین فلز لیتیوم لی است. چگالی لیتیوم 0.543 گرم در سانتی متر مکعب است.
• متراکم ترین ترکیب ، کاربید دیوانگستن W 2 C است. تراکم کاربید دیوانگستن 17.3 گرم بر سانتی متر مکعب است.
• در حال حاضر ، آئروژل های گرافن جامداتی با کمترین چگالی هستند. آنها سیستمی از گرافن و نانولوله ها هستند که از فضای هوا پر شده اند. سبک ترین این آئروژل ها دارای تراکم 0.00016 گرم بر سانتی متر مکعب است. کمترین چگالی جامد قبلی سیلیکون ایروژل است (0.005 گرم در سانتی متر مکعب). از ایرجل سیلیکون برای جمع آوری ریز شهاب سنگهای موجود در دم دنباله دار استفاده می شود.
• سبک ترین گاز و در عین حال سبک ترین غیر فلز هیدروژن است. جرم 1 لیتر هیدروژن فقط 0.08988 گرم است. علاوه بر این ، هیدروژن در فشار طبیعی کم ذوب ترین غیر فلز است (نقطه ذوب 259/19 درجه سانتیگراد است).
• سبک ترین مایع هیدروژن مایع است. جرم 1 لیتر هیدروژن مایع فقط 70 گرم است.
• سنگین ترین گاز غیر آلی در دمای اتاق هگزافلوراید تنگستن WF 6 است (نقطه جوش 17+ درجه سانتی گراد). تراکم هگزافلورید تنگستن به عنوان گاز 12.9 گرم در لیتر است. در میان گازهای دارای نقطه جوش زیر 0 درجه سانتیگراد ، رکورد توسط تلوریم هگزا فلوراید TeF 6 با تراکم گاز در 25 درجه سانتیگراد 9.9 گرم در لیتر نگهداری می شود.
• گرانترین فلز در جهان Californian Cf. قیمت 1 گرم ایزوتوپ 252 Cf به 500 هزار دلار آمریکا می رسد.
• هلیم وی ماده ای است که کمترین نقطه جوش را دارد. نقطه جوش آن -269 0 С است. هلیم تنها ماده ای است که در فشار معمولی نقطه ذوب ندارد. حتی در صفر مطلق نیز مایع باقی می ماند و تنها در صورت فشار (3 مگاپاسکال) به صورت جامد بدست می آید.
• نسوزترین فلز و ماده ای که بالاترین نقطه جوش را دارد تنگستن W. است. نقطه ذوب تنگستن +3420 0 С + و نقطه جوش +5680 0 С است.
• نسوزترین ماده آلیاژی از کاربیدهای هافنیوم و تانتالوم است (1: 1) (نقطه ذوب +4215 0 С)
• ذوب کمترین فلز جیوه است. نقطه ذوب جیوه -38.87- 0 درجه سانتیگراد است. جیوه سنگین ترین مایع است و چگالی آن در 25 درجه سانتیگراد 13.536 گرم در سانتی متر مکعب است.
• مقاوم ترین در برابر اسید فلز ، ایریدیم است. تاکنون هیچ اسید یا مخلوطی از آن شناخته نشده باشد که در آن ایریدیم حل شود. با این حال ، می توان آن را در مواد قلیایی با عوامل اکسید کننده حل کرد.
• قوی ترین اسید پایدار محلول پنتافلوراید آنتیموان در هیدروژن فلوراید است.
• سخت ترین فلز کروم Cr است.
• نرم ترین فلز در دمای 25 درجه سانتیگراد سزیم است.
• سخت ترین ماده هنوز الماس است ، اگرچه در حال حاضر حدود دوازده ماده به سختی به آن نزدیک شده اند (کاربید بور و نیترید ، نیترید تیتانیوم و غیره).
• رساناترين فلز در دماي اتاق نقره نقره است.
• کمترین سرعت صدا در هلیوم مایع 2.18 K است ، فقط 3.4 m / s است.
• بیشترین سرعت صدا در الماس 18600 متر بر ثانیه است.
• ایزوتوپ با کمترین نیمه عمر Li-5 است که در 4.4 · 10-22 ثانیه تحلیل می رود (ترکیدن پروتون). به دلیل چنین طول عمر کوتاهی ، همه دانشمندان واقعیت وجود آن را تشخیص نمی دهند.
• ایزوتوپ با طولانی ترین نیمه عمر اندازه گیری شده Te-128 است ، با نیمه عمر 1024 × 2،2 سال (پوسیدگی دو برابر بتا).
• زنون و سزیم پایدارترین ایزوتوپ ها هستند (هر کدام 36).
• بور و ید کوتاهترین نامها را برای یک عنصر شیمیایی دارند (هر کدام 3 حرف).
• طولانی ترین نام عناصر شیمیایی (هر یازده حرف) دارای پروتکتینیوم Pa ، rutherfordium Rf ، darmstadtium Ds است.

سوابق شیمیایی مواد آلی

• سنگین ترین گاز آلی در دمای اتاق و سنگین ترین گاز در بین دمای اتاق N- (octafluorobut-1-ylidene) -O-trifluoromethylhydroxylamine است (bp +16 C). چگالی آن به عنوان گاز 12.9 گرم در لیتر است. در میان گازهای دارای نقطه جوش زیر 0 درجه سانتیگراد ، رکورد توسط پرفلوئوروبوتان با تراکم گاز در 0 درجه سانتی گراد از 10.6 گرم در لیتر نگهداری می شود.
• تلخ ترین ماده ساکارینات دناتونیوم است. ترکیب بنزوات دناتونیوم با ساخارین سدیم باعث 5 برابر ماده تلخ دارنده سابقه قبلی (بنزوات دناتونیوم) شد.
• سمی ترین ماده آلی متان است. با افزایش غلظت آن ، مسمومیت به دلیل کمبود اکسیژن اتفاق می افتد و نه در نتیجه مسمومیت.
• قوی ترین جاذب آب در سال 1974 از مشتقات نشاسته ، آکریل آمید و اسید اکریلیک بدست آمد. این ماده قادر به نگهداری آب است که جرم آن 1300 برابر جرم آن است.
• قوی ترین جاذب برای فرآورده های نفتی آئروژل کربن است. 3.5 کیلوگرم از این ماده می تواند 1 تن روغن را جذب کند.
• مخرب ترین ترکیبات اتیل سلنول و بوتیل مرکاپتان هستند - بوی آنها شبیه ترکیبی از بوهای همزمان کلم ، سیر ، پیاز و فاضلاب است.
• شیرین ترین ماده اسید آمینه استیک N - ((2،3-methylenedioxyphenylmethylamino) - (4-cyanophenylimino) متیل) aminoacetic (lugduname) است. این ماده 205000 برابر شیرین تر از محلول 2٪ ساکارز است. چندین آنالوگ با شیرینی مشابه وجود دارد. شیرین ترین ماده صنعتی ، تالین (مجموعه ای از نمک های توماتین و آلومینیوم) است که 3500 - 6000 برابر شیرین تر از ساکارز است. اخیراً ، نئوتام در صنعت غذا با شیرینی 7000 برابر بیشتر از ساکارز ظاهر شده است.
• کمترین آنزیم نیتروژناز است که جذب نیتروژن جو توسط باکتریهای گره را کاتالیز می کند. چرخه کامل تبدیل یک مولکول نیتروژن به 2 یون آمونیوم یک و نیم ثانیه طول می کشد.
• ماده آلی با بیشترین میزان نیتروژن یا بیس (دیازوتترازولیل) هیدرازین C2H2N12 ، حاوی 6/86 درصد نیتروژن یا تترازیدومتان C (N3) 4 ، حاوی 3/93 درصد نیتروژن است (بسته به اینکه آلی در نظر گرفته شود یا خیر) ... آنها مواد منفجره ای هستند که به شدت در برابر ضربه ، اصطکاک و گرما حساس هستند. البته از نظر مواد معدنی ، سابقه مربوط به نیتروژن گازی و ترکیبات - اسید هیدرازوئیک HN 3 است.
• طولانی ترین نام شیمیایی دارای 1578 کاراکتر به انگلیسی است و یک توالی نوکلئوتیدی اصلاح شده است. این ماده: آدنوزن نامیده می شود. N - 2′-O- (تتراهیدروموتوکسیپیرانیل) آدنیلیل- (3 → 5 ′) - 4-دآمینو-4- (2،4-دی متیل فنوکسی) -2′-O- (تتراهیدروموتوکسیپیرانیل) سیتییدیل- (3 → 5 ′) ) -4-دآمینو-4- (2،4-دی متیل فنوکسی) -2′-O- (تتراهیدروموتوکسیپیرانیل) سیتییدیل- (3 → 5 ′) - N - 2′-O- (تتراهیدروموتوکسیپیرانیل) سیتیلیل- (3 " 5 ′) - N - 2′-O- (تتراهیدروموتوکسیپیرانیل) سیتییدیل- (3 → ′ 5) - N - 2′-O- (تتراهیدروموتوکسیپیرانیل) گوانیل- (3 → 5 ′) - N- -2′- O- (تتراهیدروموتوکسی پیرانیل) گوانیلیل- (3 → 5 ′) - N - 2′-O- (تتراهیدروموتوکسیپیرانیل) آدنیلیل- (3 → 5 ′) - N - 2′-O- (تتراهیدروموتوکسیپیرانیل) سیتییدیل - (3 ') ′ 5 ′) - 4-دآمینو-4- (2،4-دی متیل فنوکسی) -2′-O- (تتراهیدروموتوکسیپیرانیل) سیتییدیل- (3 → ′ 5 -) - 4-دآمینو-4- (2،4-دی متیل فنوکسی) -2′-O- (تتراهیدروموتوکسیپیرانیل) سیتییدیل- (3 → 5 ′) - N - 2′-O- (تتراهیدروموتوکسیپیرانیل) گوانیل- (3 → 5 ′) - 4-دآمینو 4- (2،4-) دی متیل فنوکسی) -2′-O- (تتراهیدروموتوکسیپیرانیل) سیتییدیل- (3 → 5 ′) - N - 2′-O- (تتراهیدروموتوکسیپیرانیل) سیتییدیل- (3 → 5 ′) - N - 2′-O- ( تتراهیدروموتوکسیپیرانیل) سیتیدیلیل- (3 → 5 ′) - N - 2′-O- (تتراهیدروموتوکسیپیرانیل) آدنیلیل- (3 → 5 ′) - N - 2′-O- (تتراهیدرو متوکسی سایپیرانیل) سیتیدیلیل- (3 → 5 ′) - N - 2′-O- (تتراهیدروموتوکسیپیرانیل) سیتییدیل- (3 → ′ 5 -) - N - 2 ′ ، 3′-O- (متوکسی متیلن) ​​-اکتاداکاکیس (2- کلروفنیل) استر. پنج'-.
• طولانی ترین نام شیمیایی DNA جدا شده از میتوکندری انسان است و از 16569 جفت باز تشکیل شده است. نام کامل این ترکیب شامل حدود 207000 حرف است.
• سیستم بیشترین تعداد مایعات غیرقابل انعطاف ، که پس از مخلوط شدن دوباره به اجزای مختلف طبقه بندی می شود ، حاوی 5 مایعات است: روغن معدنی ، روغن سیلیکون ، آب ، الکل بنزیل و N-perfluoroethyl perfluoropyridine.
• متراکم ترین مایع آلی در دمای اتاق دیودومتان است. چگالی آن 3.3 گرم در سانتی متر مکعب است.
• نسوزترین مواد آلی منفرد برخی ترکیبات معطر هستند. از آنهایی که تغلیظ شده اند ، این تترابنزپتاسن است (نقطه ذوب 570 درجه سانتیگراد) و از موارد غیر تغلیظ شده ، p-septyphenyl (نقطه ذوب 545 درجه سانتیگراد). ترکیبات آلی وجود دارد که نقطه ذوب برای آنها دقیق اندازه گیری نمی شود ، به عنوان مثال ، برای هگزابنزوکورونن نشان داده شده است که نقطه ذوب آن بالاتر از 700 درجه سانتیگراد است. محصول اتصال عرضی پلی اکریلونیتریل در دمای حدود 1000 سانتیگراد تجزیه می شود.
• ماده آلی با بیشترین نقطه جوش ، هگزاتریاکونیل سیکلوهگزان است. در دمای 551 درجه سانتی گراد می جوشد.
• طولانی ترین آلکان C390H782 غیر کنترل کننده است. به طور خاص برای مطالعه تبلور پلی اتیلن سنتز شد.
• طولانی ترین پروتئین پروتئین عضله تیتین است. طول آن به نوع ارگانیسم زنده و محلی سازی بستگی دارد. به عنوان مثال تیتین موش دارای 35213 بقایای اسید آمینه (وزن مولکولی 3،906،488 Da) است ، تیتین انسان تا 33،423 بقایای اسید آمینه (وزن مولکولی 3،713،712 Da) طول دارد.
• طولانی ترین ژنوم ژنوم گیاه Paris japonica است. این شامل 150،000،000،000 جفت باز - 50 برابر انسان (3،200،000،000 جفت باز) است.
• بزرگترین مولکول DNA اولین کروموزوم انسانی است. حاوی حدود 10000000000 اتم است.
• ماده منفجره منفرد با بیشترین میزان انفجار 4،4'-dinitroazofuroxan است. سرعت انفجار اندازه گیری شده آن 9700 متر بر ثانیه بود. طبق داده های تایید نشده ، پراکلرات اتیل حتی سرعت انفجار بیشتری دارد.
• ماده منفجره منفرد با بیشترین گرمای انفجار ، اتیلن گلیکول دی نیترات است. گرمای انفجار آن 6606 کیلوژول بر کیلوگرم است.
• قوی ترین اسید آلی پنتاسیانوسیکلوپنتادین است.
• قوی ترین پایه احتمالاً 2-متیل سیکلوپروپنیلیتیوم است. فسفازن ، یک ساختار نسبتاً پیچیده ، قوی ترین پایه غیر یونی است.

جهان بسیاری از اسرار را در اعماق خود پنهان می کند. مدتهاست که مردم سعی در کشف هرچه بیشتر آنها دارند و علی رغم این واقعیت که همیشه این کار امکان پذیر نیست ، اما علم با جهش و قدم به جلو حرکت می کند و به ما این امکان را می دهد که هرچه بیشتر درباره ریشه های خود بدانیم. بنابراین ، به عنوان مثال ، بسیاری علاقه مند خواهند شد که چه چیزی رایج ترین در جهان است. بیشتر آنها بلافاصله به آب فکر می کنند و تا حدی درست می شوند ، زیرا متداول ترین عنصر هیدروژن است.

فراوان ترین عنصر در جهان

بسیار نادر است که افراد مجبور باشند با هیدروژن خالص کنار بیایند. با این حال ، در طبیعت ، اغلب در ارتباط با عناصر دیگر یافت می شود. به عنوان مثال ، با واکنش با اکسیژن ، هیدروژن به آب تبدیل می شود. و این از تنها ترکیبی است که حاوی این عنصر است ، این ماده در همه جا یافت می شود ، نه تنها در سیاره ما ، بلکه در فضا نیز وجود دارد.

چگونه زمین ظاهر شد

میلیون ها سال پیش ، هیدروژن ، بدون اغراق ، به یک ماده ساختمانی برای کل جهان تبدیل شد. از این گذشته ، بعد از انفجار بزرگ ، که به اولین مرحله در آفرینش جهان تبدیل شد ، چیزی به جز این عنصر وجود نداشت. ابتدایی ، زیرا تنها از یک اتم تشکیل شده است. با گذشت زمان ، فراوانترین عنصر در جهان شروع به تشکیل ابرها کرد که بعداً به ستاره تبدیل شدند. و در حال حاضر در درون آنها ، واکنش هایی رخ داد ، در نتیجه عناصر پیچیده و جدیدی ظاهر شدند که سیارات را به دنیا آوردند.

هیدروژن

این عنصر حدود 92٪ از اتمهای جهان را تشکیل می دهد. اما این ماده نه تنها در ترکیب ستارگان ، گاز میان ستاره ای بلکه در عناصر مشترک موجود در سیاره ما نیز یافت می شود. غالباً به شکل محدود وجود دارد و متداول ترین ترکیب آن البته آب است.

علاوه بر این ، هیدروژن بخشی از تعدادی ترکیبات کربنی است که روغن و گاز طبیعی را تشکیل می دهند.

خروجی

علی رغم این واقعیت که رایج ترین عنصر در کل جهان است ، اما به طور شگفت انگیزی می تواند برای انسان خطرناک باشد ، زیرا گاهی اوقات هنگام واکنش با هوا ، شعله ور می شود. برای درک اینکه هیدروژن چقدر در ایجاد جهان نقش مهمی داشته است ، کافی است بدانید که بدون آن هیچ چیزی روی زمین ظاهر نمی شد.

یک عنصر شیمیایی یک اصطلاح جمعی است که مجموعه ای از اتمهای یک ماده ساده را توصیف می کند ، یعنی یکی از عناصر ساده (از نظر ساختار مولکول های آنها) قابل تقسیم نیست. تصور کنید که یک قطعه آهن خالص دریافت کرده و از شما می خواهد آن را به مواد سازنده فرضی با استفاده از هر وسیله یا روشی که شیمی دانها اختراع کرده اند تقسیم کند. با این حال ، هیچ کاری نمی توانید انجام دهید ، آهن هرگز به چیز ساده تری تقسیم نمی شود. یک ماده ساده - آهن - با عنصر شیمیایی Fe مطابقت دارد.

تعریف نظری

واقعیت تجربی که در بالا ذکر شد را می توان با استفاده از تعریف زیر توضیح داد: یک عنصر شیمیایی مجموعه ای انتزاعی از اتم ها است (نه مولکول ها!) از ماده ساده مربوطه ، یعنی اتمهای از همان نوع. اگر راهی برای مشاهده هر یک از اتمهای جداگانه در قطعه آهن خالص ذکر شده در بالا وجود داشته باشد ، همه آنها یکسان خواهند بود - اتمهای آهن. در مقابل ، یک ترکیب شیمیایی مانند اکسید آهن همیشه حاوی حداقل دو نوع مختلف اتم است: اتم آهن و اتم اکسیژن.

اصطلاحاتی که باید بدانید

جرم اتمی: جرم پروتون ها ، نوترون ها و الکترون هایی که یک اتم از یک عنصر شیمیایی را تشکیل می دهند.

عدد اتمی: تعداد پروتونهای هسته اتم یک عنصر.

نماد شیمیایی: یک حرف یا یک جفت حرف لاتین که نشان دهنده تعیین این عنصر است.

ترکیب شیمیایی: ماده ای که از دو یا چند عنصر شیمیایی ترکیب شده و به نسبت مشخصی با یکدیگر ترکیب شده اند.

فلز: عنصری که الکترونها را در واکنشهای شیمیایی با سایر عناصر از دست می دهد.

متالوئید: عنصری که گاهی به صورت فلز و گاهی به صورت غیر فلز واکنش نشان می دهد.

غیر فلز: عنصری که بدنبال بدست آوردن الکترون در واکنشهای شیمیایی با سایر عناصر است.

جدول تناوبی عناصر شیمیایی: سیستمی برای طبقه بندی عناصر شیمیایی با توجه به تعداد اتمی آنها.

عنصر مصنوعی: کسی که به طور مصنوعی در آزمایشگاه به دست می آید و به طور معمول در طبیعت اتفاق نمی افتد.

عناصر طبیعی و مصنوعی

نود و دو عنصر شیمیایی به طور طبیعی در زمین رخ می دهد. بقیه به طور مصنوعی در آزمایشگاه ها به دست آمد. یک عنصر شیمیایی مصنوعی معمولاً محصول واکنشهای هسته ای در شتاب دهنده های ذرات است (دستگاههایی که برای افزایش سرعت ذرات زیر اتمی مانند الکترونها و پروتونها استفاده می شوند) یا راکتورهای هسته ای (دستگاههایی که برای کنترل انرژی آزاد شده در واکنشهای هسته ای استفاده می شوند). اولین عنصر مصنوعی به دست آمده با شماره اتمی 43 ، تکنسیوم بود که در سال 1937 توسط فیزیکدانان ایتالیایی C. Perrier و E. Segre کشف شد. جدای از تکنسیوم و پرومتیم ، تمام عناصر مصنوعی هسته های بزرگتری از هسته اورانیوم دارند. آخرین عنصر شیمیایی مصنوعی که نام خود را به خود اختصاص داده است ، لیورموریوم (116) است و قبل از آن فلرویم (114) بود.

دو ده عنصر مشترک و مهم

* اگر هیچ مقداری مشخص نشده باشد ، عنصر کمتر از 0.1 درصد است.

انفجار بزرگ به عنوان علت اصلی تشکیل ماده

اولین عنصر شیمیایی جهان چیست؟ دانشمندان بر این باورند که پاسخ این س inال در ستاره ها و فرآیندهای تشکیل ستارگان نهفته است. اعتقاد بر این است که جهان در دوره ای از زمان از 12 تا 15 میلیارد سال پیش به وجود آمده است. تا این لحظه ، هیچ چیز وجود ندارد ، به جز انرژی ، فکر نمی شود. اما اتفاقی افتاد که این انرژی را به یک انفجار عظیم تبدیل کرد (موسوم به انفجار بزرگ). در چند ثانیه بعد از انفجار بزرگ ، ماده شروع به شکل گیری کرد.

اولین ساده ترین اشکال ماده که ظاهر شد ، پروتون ها و الکترون ها بودند. بعضی از آنها با هم ترکیب می شوند و اتم های هیدروژن تشکیل می دهند. دومی از یک پروتون و یک الکترون تشکیل شده است. این ساده ترین اتمی است که می تواند وجود داشته باشد.

به آرامی و طی مدت زمان طولانی ، اتم های هیدروژن در مناطق خاصی از فضا جمع می شوند و ابرهای متراکمی را تشکیل می دهند. هیدروژن موجود در این ابرها توسط نیروهای گرانشی به تشکیلات فشرده کشیده شد. سرانجام ، این ابرهای هیدروژن به اندازه کافی متراکم شده و ستاره ها را تشکیل می دهند.

ستاره ها به عنوان راکتورهای شیمیایی عناصر جدید

ستاره به سادگی توده ای از ماده است که انرژی واکنشهای هسته ای را تولید می کند. متداول ترین این واکنش ها ترکیبی از چهار اتم هیدروژن برای تشکیل یک اتم هلیوم است. هنگامی که ستارگان شروع به شکل گیری کردند ، هلیوم به دومین عنصر ظهور در جهان تبدیل شد.

با پیر شدن ستاره ها ، آنها از واکنش های هسته ای هیدروژن-هلیوم به انواع دیگر واکنش های هسته ای تغییر جهت می دهند. در آنها اتم های هلیوم اتم های کربن را تشکیل می دهند. بعداً ، اتمهای کربن اکسیژن ، نئون ، سدیم و منیزیم را تشکیل می دهند. بعدا هنوز هم ، نئون و اکسیژن با یکدیگر ترکیب می شوند و منیزیم ایجاد می کنند. با ادامه این واکنش ها ، عناصر شیمیایی بیشتری تشکیل می شوند.

اولین سیستم های عناصر شیمیایی

بیش از 200 سال پیش ، شیمی دانان به دنبال راه هایی برای طبقه بندی آنها بودند. در اواسط قرن نوزدهم ، حدود 50 عنصر شیمیایی شناخته شده بود. یکی از سالاتی که شیمی دانان درصدد حل آن برآمده اند. به موارد زیر خلاصه می شود: یک عنصر شیمیایی ماده ای کاملاً متفاوت با عناصر دیگر است؟ یا برخی از عناصر به نوعی با برخی دیگر مرتبط هستند؟ آیا قانون مشترکی وجود دارد که آنها را متحد کند؟

شیمیدانان سیستم های مختلفی از عناصر شیمیایی را پیشنهاد داده اند. بنابراین ، به عنوان مثال ، ویلیام پروت ، شیمی دان انگلیسی در سال 1815 پیشنهاد کرد که توده های اتمی تمام عناصر مضربی از جرم اتم هیدروژن هستند ، اگر آن را برابر با وحدت بگیریم ، یعنی باید تعداد آنها کامل باشد. در آن زمان ، جرم های اتمی بسیاری از عناصر قبلاً توسط J. Dalton در رابطه با جرم هیدروژن محاسبه شده بود. با این حال ، اگر در مورد کربن ، نیتروژن و اکسیژن تقریباً این مورد وجود دارد ، کلر با جرم 35.5 در این طرح نمی گنجد.

یوهان ولفگانگ دوبراینر شیمی دان آلمانی (1780 - 1849) در سال 1829 نشان داد كه سه عنصر از گروه به اصطلاح هالوژن ها (كلر ، برم و ید) را می توان بر اساس توده های اتمی نسبی آنها طبقه بندی كرد. معلوم شد که وزن اتمی برم (79.9) تقریباً دقیقاً میانگین وزن اتمی کلر (5/35) و ید (127) است ، یعنی 35.5 + 127 ÷ 2 = 81.25 (نزدیک به 79.9). این اولین رویکرد در ساخت یکی از گروههای عناصر شیمیایی بود. دوبراینر دو عنصر سه گانه دیگر را نیز کشف کرد ، اما در تدوین قانون دوره ای کلی ناکام ماند.

چگونه جدول تناوبی عناصر شیمیایی ظاهر شد

بیشتر طرح های طبقه بندی اولیه خیلی موفق نبودند. سپس ، حدود سال 1869 ، تقریباً یک کشف توسط دو شیمی دان و تقریباً همزمان انجام شد. دیمیتری مندلیف ، شیمی دان روسی (1907-1834) و جولیوس لوتار مایر (1895-1830) شیمی دان آلمانی ، سازماندهی عناصری را که دارای خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مشابه هستند ، به یک سیستم مرتب از گروه ها ، ردیف ها و دوره ها پیشنهاد دادند. در همان زمان ، مندلیف و مایر اشاره کردند که خواص عناصر شیمیایی بسته به وزن اتمی آنها به طور دوره ای تکرار می شود.

امروز مندلیف به طور كلی به عنوان كاشف قانون دوره ای شناخته می شود زیرا او یك قدم برداشت كه مایر نكرد. وقتی همه عناصر در جدول تناوبی قرار گرفتند ، شکافهایی در آن ظاهر شد. مندلیف پیش بینی کرد که اینها مکانهایی برای عناصری هستند که هنوز کشف نشده اند.

با این حال ، او حتی فراتر رفت. مندلیف خواص این عناصر هنوز کشف نشده را پیش بینی کرد. او می دانست که آنها در جدول تناوبی کجا هستند ، بنابراین می تواند خواص آنها را پیش بینی کند. قابل ذکر است که هر عنصر شیمیایی پیش بینی شده توسط مندلیف ، گالیوم ، اسکاندیم و ژرمانیوم آینده ، کمتر از ده سال پس از انتشار قانون دوره ای کشف شد.

فرم کوتاه جدول تناوبی

تلاش شده است محاسبه شود که چند نسخه از نمایش گرافیکی جدول تناوبی توسط دانشمندان مختلف ارائه شده است. بیش از 500 معلوم شد. علاوه بر این ، 80٪ از کل گزینه ها جداول هستند ، و بقیه اشکال هندسی ، منحنی های ریاضی و غیره هستند. در نتیجه ، چهار نوع جدول کاربرد عملی پیدا کرده اند: کوتاه ، نیمه بلند ، راه پله و بلند (هرمی). مورد دوم توسط فیزیکدان بزرگ N. Bohr پیشنهاد شده است.

شکل زیر فرم کوتاه را نشان می دهد.

در آن ، عناصر شیمیایی به ترتیب صعودی تعداد اتمی خود از چپ به راست و از بالا به پایین مرتب شده اند. بنابراین ، اولین عنصر شیمیایی هیدروژن جدول تناوبی دارای شماره اتمی 1 است زیرا هسته اتم های هیدروژن حاوی یک و تنها یک پروتون است. به همین ترتیب ، اکسیژن دارای تعداد اتمی 8 است ، زیرا هسته تمام اتم های اکسیژن حاوی 8 پروتون است (شکل زیر را ببینید).

بخشهای اصلی ساختاری جدول تناوبی دورهها و گروههای عناصر هستند. در شش دوره ، تمام سلول ها پر شده اند ، سلول هفتم هنوز تکمیل نشده است (اگرچه عناصر 113 ، 115 ، 117 و 118 در آزمایشگاه ها سنتز شده اند ، اما هنوز به طور رسمی ثبت نشده و نامی ندارند)

گروه ها به زیر گروه های اصلی (A) و فرعی (B) تقسیم می شوند. عناصر سه دوره اول ، هر کدام حاوی یک ردیف ردیف ، منحصراً در زیرگروه های A گنجانده می شوند. چهار دوره دیگر شامل دو ردیف ردیف است.

عناصر شیمیایی در همان گروه دارای خواص شیمیایی مشابه هستند. بنابراین ، گروه اول از فلزات قلیایی تشکیل شده است ، گروه دوم - فلزات قلیایی. عناصر واقع در همان دوره دارای خواصی هستند که به آرامی از یک فلز قلیایی به یک گاز نجیب تبدیل می شوند. در شکل زیر نحوه تغییر یکی از خصوصیات - شعاع اتمی - برای عناصر جداگانه در جدول نشان داده شده است.

فرم طولانی مدت جدول تناوبی

در شکل زیر نشان داده شده است و در دو جهت ردیف و ستون تقسیم شده است. هفت خط دوره وجود دارد ، مانند فرم کوتاه ، و 18 ستون به نام گروه ها یا خانواده ها. در واقع ، افزایش تعداد گروهها از 8 در فرم کوتاه به 18 در فرم طولانی ، با قرار دادن همه عناصر در دوره های شروع از 4 ، نه در دو ، بلکه در یک خط به دست می آید.

همانطور که در بالای جدول نشان داده شده است ، از دو سیستم شماره گذاری مختلف برای گروه ها استفاده می شود. سیستم اعداد رومی (IA ، IIA ، IIB ، IVB و ...) به طور سنتی در ایالات متحده محبوب بوده است. سیستم دیگری (1 ، 2 ، 3 ، 4 و غیره) به طور سنتی در اروپا استفاده می شود و چندین سال پیش برای استفاده در ایالات متحده آمریکا توصیه شده بود.

شکل جدولهای تناوبی در شکلهای بالا مانند هر جدول منتشر شده کمی گمراه کننده است. دلیل این امر این است که دو گروه از موارد نشان داده شده در پایین جداول واقعاً باید درون آنها قرار بگیرند. به عنوان مثال ، لانتانیدها مربوط به دوره 6 بین باریم (56) و هافنیوم (72) است. علاوه بر این ، اکتینیدها مربوط به دوره 7 بین رادیوم (88) و روترفوردیوم (104) هستند. اگر آنها را داخل یک میز قرار دهید ، خیلی گسترده می شود که روی یک کاغذ یا یک نمودار دیواری قرار نمی گیرد. بنابراین ، معمول است که این عناصر را در پایین جدول قرار دهید.

رایج ترین

لیتوسفراکسیژن (O) ، 46.60٪ وزن. در سال 1771 توسط کارل شیله (سوئد) کشف شد.
اتمسفرنیتروژن (N) ، 78.09 by از نظر حجم ، 75.52 by از نظر وزن. در سال 1772 توسط راترفورد (بریتانیا) کشف شد.
کائنات.هیدروژن (H) ، 90٪ کل ماده. در سال 1776 توسط هنری کاوندیش (بریتانیا) کشف شد.

نادرترین (از 94)

لیتوسفر
آستاتین (At): 0.16 گرم در پوسته زمین. در سال 1940 توسط کورسون (ایالات متحده آمریکا) و همکارانش کشف شد. ایزوتوپ آستاتین 215 (215At) که به طور طبیعی وجود دارد (که در سال 1943 توسط B. Karlik و T. Bernert ، اتریش کشف شد) فقط در مقدار 4.5 نانوگرم وجود دارد.
اتمسفر
رادون (Rn): فقط 2.4 کیلوگرم (6 · 10–20 حجم یک قسمت در هر 1 میلیون). در سال 1900 توسط دورنوم (آلمان) افتتاح شد. اعتقاد بر این است که غلظت این گاز رادیواکتیو در مناطق رسوب گرانیت دلیل تعدادی از سرطان ها است. مجموع جرم رادون موجود در پوسته زمین که ذخایر جوی گاز از آن دوباره پر می شود 160 تن است.

ساده ترین

گاز:
هیدروژن (H) دارای چگالی 0.00008989 g / cm3 در دمای 0 درجه سانتیگراد و فشار 1 atm است. در سال 1776 توسط کاوندیش (بریتانیا) کشف شد.
فلز.
لیتیوم (Li) با تراکم 0.5334 گرم در سانتی متر مکعب ، سبک ترین ماده جامد است. در سال 1817 توسط Arfvedson (سوئد) کشف شد.

حداکثر تراکم

اوسمیوم (Os) با تراکم 22.59 گرم در سانتی متر مکعب ، سنگین ترین ماده جامد است. در سال 1804 توسط تننت (بریتانیا) افتتاح شد.

سنگین ترین گاز

این رادون (Rn) است که تراکم آن 0/010055 گرم بر سانتی متر مکعب در 0 درجه سانتیگراد است. در سال 1900 توسط دورنوم (آلمان) افتتاح شد.

آخرین دریافت

عنصر 108 یا Uniloktia (Uno). این نام موقت توسط اتحادیه بین المللی شیمی خالص و کاربردی (IUPAC) داده شد. در آوریل 1984 توسط G.Monzenberg و همكاران (آلمان غربی) ، كه فقط 3 اتم از این عنصر را در آزمایشگاه انجمن تحقیقات یون سنگین در دارمشتات مشاهده كردند ، بدست آمد. در ژوئن همان سال ، گزارش شد که این عنصر توسط Yu.Ts. نیز دریافت شده است. اوگانزیان با همکارانش در انستیتوی مشترک تحقیقات هسته ای ، دوبنا ، اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی.

یک اتم واحد (Une) با بمباران بیسموت با یونهای آهن در آزمایشگاه انجمن تحقیقات سنگین یون ، درمشتات ، آلمان غربی ، 29 آگوست 1982 تولید شد. این بزرگترین عدد ترتیبی (عنصر 109) و بزرگترین جرم اتمی را دارد (266) ... طبق اولیه ترین داده ها ، دانشمندان شوروی تشکیل ایزوتوپ عنصر 110 با جرم اتمی 272 (به طور آزمایشی ununnilium (Uun)) را مشاهده کردند.

تمیزترین

هلیم -4 (4He) ، به دست آمده در آوریل 1978 توسط P.V. مک لینتاک از دانشگاه لنکستر آمریکا ، در هر 1015 قسمت حجم ، کمتر از 2 قسمت ناخالصی دارد.

سخت ترین

کربن (C) در شکل آلوتروپیک ، الماس طبق روش Knoop - 8400 دارای سختی است. از زمان های پیش از تاریخ شناخته شده است.

گران ترین

کالیفرنیا (Cf) در سال 1970 به ازای هر میکروگرم 10 دلار فروخته می شد. در سال 1950 توسط Seaborg (ایالات متحده آمریکا) با کارمندان افتتاح شد.

انعطاف پذیرترین

طلا (طلا) از 1 گرم می توانید سیم به طول 2.4 کیلومتر بیرون بیاورید. از 3000 سال قبل از میلاد شناخته شده است.

بیشترین مقاومت کششی

بور (V) - 5.7 GPa. در سال 1808 توسط گی-لوساک و تنارد (فرانسه) و اچ دیوی (بریتانیا) افتتاح شد.

نقطه ذوب / نقطه جوش

پایین ترین.
در میان غیر فلزات ، هلیوم -4 (4He) کمترین نقطه ذوب -272.375 درجه سانتیگراد با فشار 24.985 اتمسفر و کمترین نقطه جوش -268.928 درجه سانتیگراد دارد. هلیوم در سال 1868 توسط لاکر (انگلیس) و یانسن (فرانسه) کشف شد. هیدروژن موناتومیک (H) باید یک گاز مایع غیر مایع باشد. در میان فلزات ، پارامترهای مربوط به جیوه (Hg) -38.836 درجه سانتیگراد (نقطه ذوب) و 356.661 درجه سانتیگراد (نقطه جوش) است.
بلندترین.
در میان غیر فلزات ، بیشترین نقطه ذوب و نقطه جوش مربوط به کربن (C) شناخته شده از دوران ماقبل تاریخ است: 530 درجه سانتیگراد و 3870 درجه سانتیگراد. با این حال ، ثابت می شود که گرافیت در دمای بالا پایدار است. با عبور در دمای 3720 درجه سانتیگراد از حالت جامد به بخار ، گرافیت را می توان به صورت مایع با فشار 100 اتمسفر و دمای 4730 درجه سانتیگراد بدست آورد. در میان فلزات ، پارامترهای مربوط به تنگستن (W) 3420 درجه سانتیگراد (نقطه ذوب) و 5860 درجه سانتیگراد (نقطه جوش) هستند. در سال 1783 توسط H.H. و F. d ​​"Eluyaram (اسپانیا).

ایزوتوپ ها

بیشتر ایزوتوپ ها(هر کدام 36) برای زنون (Xe) ، کشف شده در سال 1898 توسط رامسی و تراورس (بریتانیا) و برای سزیم (Cs) ، کشف شده در سال 1860 توسط بونسن و کرچف (آلمان). کمترین مقدار (3: پروتیوم ، دوتریم و تریتیوم) در هیدروژن (H) در سال 1776 توسط کاوندیش (بریتانیا) کشف شد.

پایدارترین

با توجه به داده های پوسیدگی بتا دو برابر ، تلوریم 128 (128Te) دارای نیمه عمر 1.5 1.5 1024 سال است. تلور (Te) در سال 1782 توسط مولر فون رایشنشتاین (اتریش) کشف شد. ایزوتوپ 128Те اولین بار در حالت طبیعی خود در سال 1924 توسط F. Aston (بریتانیا) کشف شد. داده های مربوط به فوق العاده بودن آن مجدداً در سال 1968 توسط مطالعات E. Alexander Alexander، B. Srinivasan and O. Manuel (USA) تأیید شد. سابقه فروپاشی آلفا متعلق به ساماریوم -148 (148Sm) - 8 1015 سال است. سابقه فروپاشی بتا متعلق به ایزوتوپ کادمیوم 113 (113Cd) - 9 × 1015 سال است. هر دو ایزوتوپ به ترتیب توسط F. Aston در سال 1933 و 1924 در حالت طبیعی خود کشف شدند. رادیواکتیویته 148Sm توسط T. Wilkins و A. Dempster (ایالات متحده) در سال 1938 و رادیواکتیویته 113Cd در سال 1961 توسط D. Watt و R. Glover (بریتانیا) کشف شد.

بی ثبات ترین

طول عمر لیتیوم 5 (5 لیتر) به 4.4 · 10–22 ثانیه محدود می شود. این ایزوتوپ اولین بار توسط E. Titterton (استرالیا) و T. Brinkley (انگلیس) در سال 1950 کشف شد.

سمی ترین

در میان مواد غیر رادیواکتیو ، شدیدترین محدودیت ها برای بریلیم (Be) ایجاد شده است - حداکثر غلظت مجاز (MPC) این عنصر در هوا فقط 2 میکروگرم در متر مکعب است. در میان ایزوتوپهای رادیواکتیو موجود در طبیعت یا تولید شده توسط تأسیسات هسته ای ، شدیدترین محدودیت ها در مورد محتوای موجود در هوا برای توریم -228 (228Th) ایجاد شده است که اولین بار توسط Otto Hahn (آلمان) در سال 1905 کشف شد (10-14-4 / 2) گرم / متر مکعب) و از نظر محتوای موجود در آب - برای رادیوم -228 (228Ra) ، کشف شده توسط O. Gahn در سال 1907 (1.1 · 10-13 گرم در لیتر). از نظر اکولوژیکی ، آنها نیمه عمر قابل توجهی دارند (یعنی بیش از 6 ماه).

همه ما می دانیم که هیدروژن 75٪ جهان ما را پر می کند. اما آیا می دانید چه عناصر شیمیایی دیگری وجود دارد که اهمیت کمتری برای وجود ما ندارند و نقش مهمی در زندگی مردم ، حیوانات ، گیاهان و کل زمین ما دارند؟ عناصر این رتبه بندی کل جهان ما را شکل می دهد!

10. گوگرد (شیوع نسبت به سیلیکون - 0.38)

این عنصر شیمیایی در جدول تناوبی با نماد S ذکر شده است و با شماره اتمی 16 مشخص می شود. گوگرد بسیار طبیعی است.

9. آهن (شیوع نسبت به سیلیکون - 0.6)

این ماده با نماد Fe ، عدد اتمی - 26 تعیین می شود. آهن اغلب در طبیعت یافت می شود ، به ویژه نقش مهمی در شکل گیری پوسته داخلی و خارجی هسته زمین دارد.

8. منیزیم (شیوع نسبت به سیلیکون - 0.91)

در جدول تناوبی ، منیزیم را می توان با نماد Mg یافت و عدد اتمی آن 12 است. آنچه بیشتر از همه در مورد این عنصر شیمیایی تعجب آور است این است که بیشتر اوقات هنگام انفجار ستاره ها در فرآیند تبدیل آنها به اجرام ابرنواختر آزاد می شود .

7. سیلیکون (شیوع نسبت به سیلیکون - 1)

به عنوان Si تعیین شده است. تعداد اتمی سیلیکون 14 است. این فلز آبی خاکستری به ندرت در پوسته زمین به شکل خالص یافت می شود ، اما در سایر مواد کاملاً رایج است. به عنوان مثال ، حتی می توان آن را در گیاهان یافت.

6. کربن (شیوع نسبت به سیلیکون - 3.5)

کربن در جدول عناصر شیمیایی مندلیف با نماد C ذکر شده است ، عدد اتمی آن 6 است. مشهورترین اصلاح آلوتروپیک کربن یکی از محبوب ترین سنگهای قیمتی در جهان است - الماس. کربن به طور فعال در اهداف دیگر صنعتی برای اهداف روزمره استفاده می شود.

5. نیتروژن (فراوانی نسبت به سیلیسیم - 6.6)

نماد N ، شماره اتمی 7. اولین بار توسط پزشک اسکاتلندی دانیل رادرفورد کشف شد ، نیتروژن معمولاً به شکل اسید نیتریک و نیترات یافت می شود.

4. نئون (فراوانی نسبت به سیلیکون - 8.6)

10. با نماد Ne ، عدد اتمی تعیین شده است. 10. هیچ رازی نیست که این عنصر شیمیایی خاص با یک درخشش زیبا مرتبط باشد.

3. اکسیژن (شیوع نسبت به سیلیکون - 22)

یک عنصر شیمیایی تحت نماد O و با شماره اتمی 8 ، اکسیژن برای وجود ما ضروری است! اما این بدان معنی نیست که فقط در زمین وجود دارد و فقط برای ریه های انسان کار می کند. جهان پر از شگفتی است.

2. هلیم (فراوانی نسبت به سیلیکون - 3.100)

نماد هلیوم He است ، عدد اتمی 2 است. این رنگ بی رنگ ، بی بو و بی مزه ، غیر سمی است و نقطه جوش آن پایین ترین عنصر در بین عناصر شیمیایی است. و به لطف او ، توپ ها اوج می گیرند!

1. هیدروژن (فراوانی نسبت به سیلیکون - 40000)

شماره یک واقعی در لیست ما ، هیدروژن در جدول تناوبی تحت نماد H است و دارای شماره اتمی 1 است. این سبک ترین عنصر شیمیایی در جدول تناوبی و فراوان ترین عنصر در کل جهان مورد مطالعه است.