Pierwiastek jest klasa węgla , którego rdzeń ma określoną liczbę protonów . Liczba ta, oznaczona Z , jest liczbą atomową pierwiastka, która określa konfigurację elektronową odpowiednich atomów, a tym samym ich właściwości fizykochemiczne . Jednak atomy te mogą mieć w swoim jądrze zmienną liczbę neutronów , które nazywane są izotopami . Wodoru The węgla The azotu The tlenu The żelaza The miedzi The srebra The złota , itp , to pierwiastki chemiczne, których liczba atomowa wynosi odpowiednio 1, 6, 7, 8, 26, 29, 47, 79 itd. Każdy jest umownie oznaczony symbolem chemicznym : H, C, N, O, Fe, Cu, Ag, Au, itp. Do tej pory zaobserwowano łącznie 118 pierwiastków chemicznych o liczbie atomowej od 1 do 118 . Wśród nich 94 pierwiastki zidentyfikowano na Ziemi w środowisku naturalnym, a 80 ma co najmniej jeden stabilny izotop : wszystkie o liczbie atomowej mniejszej lub równej 82 z wyjątkiem pierwiastków 43 i 61 .
Pierwiastki chemiczne mogą łączyć się ze sobą w reakcjach chemicznych, tworząc niezliczone związki chemiczne . Tak więc woda powstaje z połączenia tlenu i wodoru w cząsteczkach o wzorze chemicznym H 2 O- dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu. W różnych warunkach pracy, tlen i wodór mogą stanowić różne związki, na przykład nadtlenku wodoru lub nadtlenku wodoru, o wzorze H 2 O 2- dwa atomy wodoru i dwa atomy tlenu. I odwrotnie, każdy związek chemiczny można rozłożyć na oddzielne pierwiastki chemiczne, na przykład wodę można poddać elektrolizie na tlen i wodór .
Czysta substancja składająca się z atomów tego samego pierwiastka chemicznego nazywana jest ciałem prostym i nie może być rozłożona na inne oddzielne pierwiastki, co odróżnia ciało proste od związku chemicznego. Tlen jest pierwiastkiem chemicznym, ale gaz powszechnie nazywany „tlenem” jest prostą substancją, której dokładna nazwa to ditlen , o wzorze O 2, aby odróżnić go od ozonu , o wzorze O 3, który jest również prostym ciałem; ozon i ditlen to alotropowe odmiany tlenu pierwiastkowego. Standardowym stanem pierwiastka chemicznego jest stan ciała prostego, którego standardowa entalpia tworzenia jest najniższa w normalnych warunkach temperatury i ciśnienia , umownie równa zeru.
Pierwiastek chemiczny nie może zmienić się w inny pierwiastek w wyniku reakcji chemicznej, może to osiągnąć tylko reakcja jądrowa zwana transmutacją . Definicja ta została po raz pierwszy sformułowana przez francuskiego chemika Antoine'a Lavoisiera w 1789 roku . Pierwiastki chemiczne są powszechnie klasyfikowane w tabeli będącej wynikiem pracy rosyjskiego chemika Dmitrija Mendelejewa i nazywanej „ układem okresowym pierwiastków ”:
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||
1 | h | Hej | |||||||||||||||||
2 | Li | Być | b | VS | NIE | O | F | Urodzić się | |||||||||||
3 | nie dotyczy | Mg | Glin | TAk | P | S | Cl | Ar | |||||||||||
4 | K | To | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Współ | Lub | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | |
5 | Rb | Sr | Tak | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | płyta CD | w | Sn | Sb | ty | i | Xe | |
6 | Cs | Ba | * | Czytać | Hf | Twój | W | D | Kość | Ir | Pt | Na | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | Na | Rn |
7 | Fr | Ra | * * |
Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
↓ | |||||||||||||||||||
* | ten | Ten | Pr | NS | Po południu | Sm | Miał | Bóg | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | |||||
* * |
Ac | NS | Rocznie | U | Np | Mógł | Jestem | Cm | Bk | cf | Jest | Fm | Md | Nie | |||||
Okresowego z pierwiastków |
W 2011 roku Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) zatwierdziła angielskie nazwy i międzynarodowe symbole chemiczne dla pierwszych 112 pierwiastków (w kolejności liczby atomowej ). ten31 maja 2012, IUPAC nazwał dwa dodatkowe pierwiastki, flerow Fl i livermorium Lv (numery 114 i 116). ten31 grudnia 2015 r.IUPAC sformalizował obserwację czterech innych pierwiastków, liczb atomowych 113, 115, 117 i 118, ale nie nadał im ostatecznych nazw. Tymczasowo oznaczone pod systematycznymi nazwami ununtrium (Uut), ununpentium (Uuv), ununseptium (Uus) i ununoctium (Uuo), otrzymały swoją ostateczną nazwę 28 listopada 2016 r. , odpowiednio nihonium (Nh), moscovium (Mc), tennesse (Ts) i oganesson (Og).
Kiedy chcemy przedstawić dowolny element za pomocą symbolu, zazwyczaj wybieramy literę M (czasami kursywą). Kiedy chcemy przedstawić różne typy wymiennych pierwiastków, w szczególności zapisać wzór chemiczny minerału , postanawiamy użyć liter takich jak A, B, C lub X, Y, Z, w kontekście, w którym wiemy, że nie jest to pierwiastki noszące te symbole (argon, bor itp .).
Z | Element | ppm |
---|---|---|
1 | Wodór | 739 000 |
2 | Hel | 240 000 |
8 | Tlen | 10 400 |
6 | Węgiel | 4600 |
10 | Neon | 1340 |
26 | Żelazo | 1090 |
7 | Azot | 960 |
14 | Krzem | 650 |
12 | Magnez | 580 |
16 | Siarka | 440 |
W sumie 118 pozycje w obserwowane 1 st kwartał 2012. „obserwowane” może po prostu oznaczać, że zidentyfikowano co najmniej jeden atom ten sposób racjonalnie bezpieczny element: więc tylko trzy atomy pierwiastka 118 wykryto do tej pory, a to pośrednio poprzez produkty ich łańcucha rozpadu .
Jedynie pierwsze 94 pierwiastki są obserwowane na Ziemi w środowisku naturalnym, wśród których sześć występuje tylko w śladowych ilościach : technet 43 Tc, promet 61 Pm, astat 85 At, fran 87 Fr, neptun 93 Np i pluton 94 Pu. Są to elementy, które rozpadają się zbyt szybko w porównaniu z tempem ich powstawania; neptun 93 Np i pluton 94 Pu powstają na przykład w wyniku wychwytywania neutronów przez tor 90 Th lub przede wszystkim przez uran 92 U. Naturalny reaktor jądrowy w Oklo produkował również transurany od ameryku 95 Am do fermu 100 Fm, ale szybko rozpadał się na lżejsze elementy.
Astronomowie zaobserwowali spektroskopowe linie pierwiastków aż do einsteinium 99 Es w gwieździe Przybylskiego .
Pozostałe 18 obserwowanych pierwiastków niewykrytych na Ziemi ani w kosmosie zostało sztucznie wyprodukowanych w reakcjach jądrowych z lżejszych pierwiastków.
Zgodnie ze Standardowym Modelem kosmologii względna obfitość izotopów 95 naturalnych pierwiastków we wszechświecie wynika z czterech zjawisk:
Liczbie atomowej elementu zauważył Z (w odniesieniu do niemieckiego Zahl ) jest równa liczbie protonów zawartych w jądrach tych atomów w tym elemencie. Na przykład wszystkie atomy wodoru mają tylko jeden proton, więc liczba atomowa wodoru wynosi Z = 1 . Jeśli wszystkie atomy tego samego pierwiastka mają taką samą liczbę protonów, to z drugiej strony mogą mieć różną liczbę neutronów : każda możliwa liczba neutronów określa izotop pierwiastka.
Ponieważ atomy są elektrycznie obojętne, mają tyle samo elektronów naładowanych ujemnie, ile jest protonów naładowanych dodatnio, więc liczba atomowa reprezentuje również liczbę elektronów w atomach danego pierwiastka. Właściwości chemiczne pierwiastka są określane przede wszystkim przez jego konfigurację elektroniczną , rozumiemy, że liczba atomowa jest determinującą cechą pierwiastka chemicznego.
Liczba atomowa w pełni definiuje pierwiastek: znajomość liczby atomowej jest tym samym, co znajomość pierwiastka. Dlatego zwykle pomija się go w symbolach chemicznych, z wyjątkiem ewentualnego przypomnienia pozycji pierwiastka w układzie okresowym. Gdy jest reprezentowany, znajduje się w lewym dolnym rogu symbolu chemicznego: Z X.
Liczba masa pierwiastka zauważyć jest równa liczbie nukleony ( protonów i neutronów ) zawartych w jądrach tych atomów w tym elemencie. Jeśli wszystkie atomy danego pierwiastka mają z definicji taką samą liczbę protonów, to mogą z drugiej strony mieć różną liczbę neutronów, a więc różną liczbę mas, które nazywamy izotopami . Na przykład wodór 1 H trzy główne izotopy: prott 1
1H , wspólny wodór, którego jednoprotonowe jądro nie zawiera neutronów; deuteru 2
1H ; rzadszy, którego jądro ma jeden proton, dodatkowo jeden neutron; i tryt 3
1H , radioaktywny , obecny w środowisku naturalnym w śladowych ilościach , którego jednoprotonowe jądro zawiera dwa neutrony.
Liczba masowa generalnie nie wpływa na właściwości chemiczne atomów, ponieważ nie wpływa na ich konfigurację elektronową ; efekt izotopowe mogą być jednak obserwowane dla światła węgla, to znaczy litu 3 li, hel 2 on, a zwłaszcza atom wodoru, 1 H, ponieważ dodanie lub wycofania neutronu w jądrze atomów tych rezultatów w znaczące względne zmiany masy atomowej, co wpływa na częstotliwość i energii z wibracji i obrotu z cząsteczek (mierzony za pomocą spektroskopii w podczerwieni ). Zmienia to kinetykę reakcji chemicznych , siłę wiązań chemicznych , potencjał redoks . Natomiast w przypadku pierwiastków ciężkich liczba masowa praktycznie nie ma wpływu na ich właściwości chemiczne.
Gęstość objętość jest proporcjonalna do masy atomowej więc prawie do liczby masowej. Szybkość translacji jest odwrotna do pierwiastka kwadratowego masy cząsteczkowej, niektóre właściwości fizyczne, takie jak prędkość dźwięku , przewodność cieplna , lotność i prędkość dyfuzji są nieznacznie zmodyfikowane. Właściwości fizyczne mogą się różnić na tyle, aby umożliwić oddzielenie izotopów, takich jak238
92U i235
92U , przez dyfuzję lub wirowanie .
Ponieważ liczba masowa nie wpływa na właściwości chemiczne pierwiastków, zwykle pomija się ją przy symbolach chemicznych, z wyjątkiem rozróżniania izotopów. Gdy jest reprezentowany, znajduje się w lewym górnym rogu symbolu chemicznego: A X.
Jednostka masy atomowej została zdefiniowana przez IUPAC w 1961 jako dokładnie jedna dwunasta masy jądra atomu 12 C ( węgiel 12 ):
1 u ≈ 1,660538782 (83) x 10 -27 kilogram ≈ 931,494028 (23) MeV / C 2 .Masa w stanie spoczynku z nukleon nie jest przy tym istotne dla pomiaru masy węgla, ponieważ protony i neutrony nie mają dokładnie taką samą masę w spoczynku - odpowiednio 938,201 3 (23) MeV / C 2 i 939565 560 (81) MeV / c 2 - a przede wszystkim masa ta różni się od tej, którą mają, gdy są częścią jądra atomowego, ze względu na energię wiązania jądrowego tych nukleonów, co powoduje defekt masy między masą jądra atomowego a nagromadzeniem mas w pozostałe nukleony tworzące to jądro.
Masa atomowa pierwiastka jest równa sumie iloczynów liczb masowych jego izotopów razy ich naturalna liczebność . Zastosowany np. do ołowiu daje:
Izotop | Naturalna obfitość | DO | Produkt |
---|---|---|---|
204 Pb | 1,4% | × 204 = | 2,9 |
206 Pb | 24,1% | × 206 = | 49,6 |
207 Pb | 22,1% | × 207 = | 45,7 |
208 Pb | 52,4% | × 208 = | 109,0 |
Masie atomowej od ołowiu = | 207,2 | ||
Mola jest określona przez liczbę atomów zawartych w 12 g z węgla 12 ( to jest N ≈ 6.022 141 79 10 23 atomów ), masa atomowa prowadzą zatem 207,2 g / mol , z defektem masowej około 7,561 676 MeV / c 2 na nukleon.
Z powyższego wynika, że można zdefiniować masę atomową tylko dla pierwiastków, których naturalny skład izotopowy jest znany; w przypadku braku takiego składu izotopowego, liczba masowa znanego izotopu o najdłuższym okresie półtrwania zostaje zachowana , co jest ogólnie wskazane przez przedstawienie masy atomowej uzyskanej w nawiasach lub w nawiasach kwadratowych .
Izotop |
Nukleidy (ppm) |
---|---|
1 godzina | 705.700 |
4 On | 275 200 |
16 O | 5920 |
12 stopni | 3032 |
20 Do | 1548 |
56 Fe | 1169 |
14 N | 1 105 |
28 Jeśli | 653 |
24 Mg | 513 |
32 S | 396 |
22 Do | 208 |
26 Mg | 79 |
36 Ar | 77 |
54 Fe | 72 |
25 Mg | 69 |
40 Ca | 60 |
27 Al | 58 |
58 Ni | 49 |
13 stopni | 37 |
3 On | 35 |
29 Jeśli | 34 |
23 Na | 33 |
57 Fe | 28 |
2 godziny | 23 |
30 Jeśli | 23 |
Mówi się, że dwa atomy, których jądro ma taką samą liczbę protonów, ale różną liczbę neutronów, są „ izotopami ” pierwiastka chemicznego określonego przez liczbę protonów tych atomów. Spośród 118 zaobserwowanych pierwiastków, tylko 80 ma co najmniej jeden stabilny ( nieradioaktywny ) izotop : wszystkie pierwiastki o liczbie atomowej mniejszej lub równej 82, czyli aż do ołowiu 82 Pb, z wyjątkiem technetu 43 Tc i prometu 61 Po południu. Spośród nich tylko 14 ma tylko jeden stabilny izotop (np. fluor składający się wyłącznie z izotopu 19 F), pozostałe 66 ma co najmniej dwa (np. miedź , w proporcjach 69% 63 Cu i 31% 65 Cu , czyli węgiel , w proporcjach 98,9% 12 C i 1,1% 13 C). W sumie znanych jest 256 stabilnych izotopów z 80 pierwiastków niepromieniotwórczych, a także około dwudziestu słabo promieniotwórczych izotopów występujących w środowisku naturalnym (czasami o tak długim okresie półtrwania , że staje się niemierzalny), niektóre pierwiastki mają im samym ponad pół tuzina stabilnych izotopów; tak więc 50 Sn cyna ma nie mniej niż dziesięć, bardzo zmiennych naturalnych wystąpień:
Izotop |
Obfitość naturalna (%) |
NIE |
---|---|---|
112 Sn | 0,97 | 62 |
114 Sn | 0,65 | 64 |
115 Sn | 0,34 | 65 |
116 Sn | 14.54 | 66 |
117 Sn | 7.68 | 67 |
118 Sn | 24.23 | 68 |
119 Sn | 8.59 | 69 |
120 Sn | 32,59 | 70 |
122 Sn | 4,63 | 72 |
124 Sn | 5,79 | 74 |
Spośród 274 najbardziej stabilnych znanych izotopów (składających się z 18 „quasi stabilnych” lub bardzo słabo radioaktywnych izotopów), nieco ponad 60% (165 nuklidów dokładnie) składa się z parzystej liczby protonów (Z) i neutronów jednocześnie. (N) i nieco poniżej 1,5% (tylko cztery nuklidy) nieparzystej liczby zarówno protonów, jak i neutronów; pozostałe nuklidy są rozmieszczone w przybliżeniu w równych częściach (nieco mniej niż 20%) między Z parzyste i N nieparzyste oraz Z nieparzyste i N parzyste. Ogólnie, 220 stabilnych nuklidów (nieco ponad 80%) ma parzystą liczbę protonów, a tylko 54 ma liczbę nieparzystą; jest to pierwiastek leżący u podstaw efektu Oddo-Harkinsa , związany z faktem, że dla Z>4 (czyli z wyjątkiem pierwiastków wynikających z pierwotnej nukleosyntezy ) pierwiastki o parzystej liczbie atomowej występują we wszechświecie niż te z nieparzystym Z. Efekt ten przejawia się w szczególności w piłokształtnym kształcie krzywych obfitości pierwiastków poprzez zwiększenie liczby atomowej:
Dwa atomy, które mają taką samą liczbę neutronów, ale różną liczbę protonów, to izotony . Jest to w pewnym sensie wzajemne pojęcie izotopu .
Tak jest na przykład w przypadku stabilnych nuklidów 36 S , 37 Cl , 38 Ar , 39 K i 40 Ca , zlokalizowanych na izotonie 20 : wszystkie mają 20 neutronów, ale odpowiednio 16, 17, 18, 19 i 20 protonów ; Z drugiej strony izotony 19 i 21 nie mają stabilnych izotopów .
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||
1 | h | Hej | |||||||||||||||||
2 | Li | Być | b | VS | NIE | O | F | Urodzić się | |||||||||||
3 | nie dotyczy | Mg | Glin | TAk | P | S | Cl | Ar | |||||||||||
4 | K | To | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Współ | Lub | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | |
5 | Rb | Sr | Tak | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | płyta CD | w | Sn | Sb | ty | i | Xe | |
6 | Cs | Ba |
* |
Czytać | Hf | Twój | W | D | Kość | Ir | Pt | Na | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | Na | Rn |
7 | Fr | Ra |
* * |
Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
↓ | |||||||||||||||||||
* |
ten | Ten | Pr | NS | Po południu | Sm | Miał | Bóg | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | |||||
* * |
Ac | NS | Rocznie | U | Np | Mógł | Jestem | Cm | Bk | cf | Jest | Fm | Md | Nie | |||||
Pb | Przynajmniej jeden izotop tego pierwiastka jest stabilny | ||||||||||||||||||
Cm | Izotop ma okres co najmniej 4 milionów lat | ||||||||||||||||||
cf | Izotop ma okres półtrwania co najmniej 800 lat | ||||||||||||||||||
Md | Izotop ma okres półtrwania co najmniej 1 dzień | ||||||||||||||||||
Bh | Izotop ma okres półtrwania co najmniej 1 minutę | ||||||||||||||||||
Og | Wszystkie znane izotopy mają okres półtrwania poniżej 1 minuty |
80 ze 118 pierwiastków standardowego układu okresowego ma przynajmniej jeden stabilny izotop : są to wszystkie pierwiastki o liczbie atomowej od 1 ( wodór ) do 82 ( ołów ) z wyjątkiem technetu 43 Tc i prometu 61 µm, które są radioaktywne .
Z bizmutu 83 Bi wszystkie izotopy znanych pierwiastków są (przynajmniej bardzo słabo) radioaktywne - izotop 209 Bi ma okres półtrwania miliard razy dłuższy od wieku wszechświata . Gdy okres ten przekracza cztery miliony lat, radioaktywność wytwarzana przez te izotopy jest znikoma i nie stanowi zagrożenia dla zdrowia: tak jest na przykład w przypadku uranu-238 , którego okres półtrwania wynosi prawie 4,5 miliarda lat.
Powyżej Z = 110 ( darmstadtium 281 Ds ) wszystkie izotopy pierwiastków mają okres półtrwania poniżej 30 sekund i mniej niż dziesiątą część sekundy od moscovium 288
115Mc .
Warstwowy modelu o strukturze atomowej umożliwia względu na większą lub mniejszą stabilność jąder atomowych, w zależności od ich składu w nukleony ( protonów i neutronów ). W szczególności „ magiczne liczby ” nukleonów, nadające szczególną stabilność składającym się z nich atomom, zostały zaobserwowane doświadczalnie i wyjaśnione za pomocą tego modelu. Przewód 208 , który jest najcięższym istniejących stabilnych jąder, składa się z liczbą magiczną 82 protonów i 126 neutronów tajna liczba.
Niektóre teorie ekstrapolują te wyniki, przewidując istnienie wyspy stabilności wśród superciężkich nuklidów dla „magicznej liczby” 184 neutronów i – w zależności od teorii i modeli – 114 , 120 , 122 lub 126 protonów.
Jednak bardziej nowoczesne podejście do stabilności jądrowej pokazuje, poprzez obliczenia oparte na tunelowaniu , że chociaż takie podwójnie magiczne superciężkie jądra prawdopodobnie byłyby stabilne przy rozszczepieniu spontanicznym , nadal musiałyby ulegać rozpadom α z okresem połowicznego rozpadu wynoszącym kilka mikrosekund ; wyspa względnej stabilności może jednak istnieć wokół darmsztadtu 293, odpowiadająca nuklidom określonym przez Z między 104 a 116 i N między 176 a 186: te pierwiastki mogą mieć izotopy o okresie półtrwania sięgającym kilku minut.
Izomer | Energia wzbudzenia ( k eV ) |
Okres | Kręcić się |
---|---|---|---|
179 Twój | 0.0 | 1,82 roku | 7/2 + |
179m1 Ta | 30,7 | 1,42 μs | 9 / 2- |
179m2 Ta | 520,2 | 335 ns | 1/2 + |
179m3 Ta | 1 252,6 | 322 ns | 21 / 2- |
179m4 Ta | 1317.3 | 9,0 ms | 25/2 + |
179m5 Ta | 1327,9 | 1,6 μs | 23 / 2- |
179m6 Ta | 2639,3 | 54,1 ms | 37/2 + |
To samo jądro atomowe może czasami istnieć w kilku różnych stanach energetycznych, z których każdy charakteryzuje się określonym spinem i energią wzbudzenia. Stan odpowiadający najniższemu poziomowi energii nazywany jest stanem podstawowym : jest to stan, w którym naturalnie występują wszystkie nuklidy . Stany o wyższej energii, jeśli istnieją, nazywane są izomerami jądrowymi rozpatrywanego izotopu ; są one na ogół bardzo niestabilne i najczęściej wynikają z rozpadu promieniotwórczego .
Izomery jądrowe oznaczamy, dodając do rozważanego izotopu literę „m” – oznaczającą „ metastabilny ” : tak więc glin 26 , którego jądro ma spin 5+ i jest radioaktywny przez okres 717 000 lat, ma izomer, oznaczony 26m Al , charakteryzujący się spinem 0+ , energią wzbudzenia 6 345,2 k eV i okresem 6,35 s .
Jeśli istnieje kilka poziomów wzbudzenia dla tego izotopu, każdy z nich zaznaczamy numerem seryjnym po literze „m”, a więc izomery tantalu 179 przedstawione w tabeli obok.
Izomer jądrowy powraca do stanu podstawowego przechodząc przemianę izomeryczną , w wyniku której emitowane są fotony energetyczne, promienie X lub promienie γ , odpowiadające energii wzbudzenia.
Szczególnie interesujące izomery jądroweNa szczególną uwagę zasługują niektóre izomery jądrowe:
Ten sam pierwiastek chemiczny może tworzyć kilka prostych ciał różniących się jedynie ułożeniem atomów w cząsteczkach lub definiującymi je strukturami krystalicznymi . Węgla istnieje zatem jako grafit do krystalicznej układu sześciokątnym postaci rombu do postaci struktury czworościanu grafenu który odpowiada pojedynczemu sześciokątnym arkusza grafitu, albo w postaci fulerenami lub atomami nanorurek , które mogą być postrzegane jako arkusze grafenowe kulistej rurowego odpowiednio. Te różne formy węgla nazywane są alotropami tego pierwiastka. Podobnie ozon O 3i tlen O 2są alotropami tlenu pierwiastkowego .
Każdy alotrop pierwiastka może istnieć tylko w określonym zakresie temperatur i ciśnień , co jest reprezentowane przez diagram fazowy . Tak więc węgiel krystalizuje w postaci diamentu tylko pod wpływem wysokiego ciśnienia, diament pozostaje stabilny do ciśnienia otoczenia; gdy krystalizuje pod ciśnieniem otoczenia, węgiel mimo to daje grafit, a nie diament.
Spośród wszystkich alotropowych odmian pierwiastka, które mogą istnieć w normalnych warunkach temperatury i ciśnienia , stanem standardowym jest z definicji taki, którego entalpia standardowa tworzenia jest najniższa, umownie określana jako zero. To z węgla jest grafitowa , a w tlen jest tlen cząsteczkowy z tego powodu powszechnie zwanego „tlen” przez mylące go elementu, dla którego jest średnia stanu .
Szwedzki chemik Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) stworzył chemiczne symbole pierwiastków, definiując system typograficzny oparty na alfabecie łacińskim bez znaków diakrytycznych : wielka litera , po której czasami następuje mała litera (lub dwie w niektórych syntetycznych pierwiastkach), bez punktu zwykle znakowania skrót , w uniwersalistyczne podejście , które doprowadziły do przyjęcia symboli z neolatin w czasach , na przykład:
Wszystkie symbole chemiczne mają ważność międzynarodową niezależnie od obowiązującego systemu pisma, w przeciwieństwie do nazw pierwiastków, które należy przetłumaczyć.
Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) jest organem odpowiedzialnym w szczególności do standaryzacji międzynarodowej nazewnictwo pierwiastków chemicznych i ich symboli. Pozwala to na pozbycie się kłótni o nazewnictwo pierwiastków, czy to dawne kłótnie (np. o lutet , który Niemcy nazywali cassiopeium do 1949 r. po sporze o ojcostwo między Francuzem a Austriakiem w sprawie pierwszego oczyszczenia pierwiastka) lub niedawnego (w szczególności pierwiastka 104 , zsyntetyzowanego przez dwa zespoły, rosyjski i amerykański, które sprzeciwiły się nadaniu temu pierwiastkowi nazwy):
Układ okresowy pierwiastków jest powszechnie używany do klasyfikacji pierwiastków chemicznych w taki sposób, że ich właściwości są w dużej mierze przewidywalne na podstawie ich pozycji w tej tabeli. Wynikająca z pracy rosyjskiego chemika Dmitrija Mendelejewa i jego mało znanego niemieckiego współczesnego Juliusa Lothara Meyera , klasyfikacja ta jest określana jako okresowa, ponieważ jest zorganizowana w kolejnych okresach, podczas których właściwości chemiczne pierwiastków, uporządkowane przez wzrastającą liczbę atomową , podążać za sobą w identycznej kolejności.
Ta tabela działa doskonale do dwóch trzecich siódmego okresu , który obejmuje 95 pierwiastków naturalnie wykrywanych na Ziemi lub w kosmosie ; poza rodziną z aktynowców (elementy zwane transactinides ) relatywistycznych efektów , nieznacznych do tego czasu, stają się znaczące i znacznie zmodyfikować konfigurację elektroniczną z atomów , które bardzo wyraźnie zmienia okresowość właściwości chemicznych na granicach Zarządu.
Bloki litowe unoszące się w oleju parafinowym, aby zapobiec ich utlenianiu.
99,999% kryształów galu (stopień czystości określany jako „5-9”).
Brom i opary w ampułce.
Skrystalizowany jod .
Bryłki platyny ( Kalifornia i Sierra Leone ).
Kropla rtęci .
Kryształ bizmutu , którego opalizacja jest spowodowana cienką warstwą tlenku .
Z |
Element |
Symbol |
Rodzina |
Masa atomowa ( g / mol ) |
Obfitość pierwiastków w skorupie ziemskiej (μg/kg) |
Izotopy naturalne , klasyfikowane według malejącej liczebności ( izotopy promieniotwórcze są oznaczone gwiazdką ) |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | Wodór | h | Niemetalowe | 1.00794 (7) | 1,400,000 | 1 godz. , 2 godz |
2 | Hel | Hej | gaz szlachetny | 4.002602 (2) | 8 | 4 On , 3 He |
3 | Lit | Li | Metal alkaliczny | 6.941 (2) | 20 000 | 7 Li, 6 Li |
4 | Beryl | Być | Metali ziem alkalicznych | 9.012182 (3) | 2800 | 9 Be |
5 | Bor | b | Półmetal | 10.811 (7) | 10 000 | 11 godz., 10 godz |
6 | Węgiel | VS | Niemetalowe | 12.0107 (8) | 200 000 | 12 °C, 13 °C |
7 | Azot | NIE | Niemetalowe | 14.0067 (2) | 19 000 | 14 N 15 N |
8 | Tlen | O | Niemetalowe | 15.9994 (3) | 461 000 000 | 16 O, 18 O , 17 O |
9 | Fluor | F | Fluorowiec | 18.9984032 (5) | 585 000 | 19 C |
10 | Neon | Urodzić się | gaz szlachetny | 20.1797 (6) | 5 | 20 Ne, 22 Ne, 21 Ne |
11 | Sód | nie dotyczy | Metal alkaliczny | 22.98976928 (2) | 23 600 000 | 23 Na |
12 | Magnez | Mg | Metali ziem alkalicznych | 24.3050 (6) | 23 300 000 | 24 Mg, 26 Mg, 25 Mg |
13 | Aluminium | Glin | Słaby metal | 26.9815386 (8) | 82 300 000 | 27 Al |
14 | Krzem | TAk | Półmetal | 28.0855 (3) | 282.000.000 | 28 Si, 29 Si, 30 Si |
15 | Fosfor | P | Niemetalowe | 30.973762 (2) | 1,050,000 | 31 godz |
16 | Siarka | S | Niemetalowe | 32.065 (5) | 350 000 | 32 S, 34 S, 33 S, 36 S |
17 | Chlor | Cl | Fluorowiec | 35.453 (2) | 145 000 | 35 Cl, 37 Cl |
18 | Argon | Ar | gaz szlachetny | 39 948 (1) | 3500 | 40 Ar, 36 Ar, 38 Ar |
19 | Potas | K | Metal alkaliczny | 39,0983 (1) | 20 900 000 | 39 tys. , 41 tys. , 40 tys. * |
20 | Wapń | To | Metali ziem alkalicznych | 40.078 (4) | 41 500 000 | 40 Ca , 44 Ca, 42 Ca, 48 Ca * , 43 Ca, 46 Ca |
21 | Skand | Sc | Metal przejściowy | 44.955912 (6) | 22 000 | 45 Sc |
22 | Tytan | Ti | Metal przejściowy | 47.867 (1) | 5,650,000 | 48 Ti, 46 Ti, 47 Ti, 49 Ti, 50 Ti |
23 | Wanad | V | Metal przejściowy | 50.9415 (1) | 120 000 | 51 V, 50 V * |
24 | Chrom | Cr | Metal przejściowy | 51.9961 (6) | 102 000 | 52 Cr, 53 Cr, 50 Cr, 54 Cr, |
25 | Mangan | Mn | Metal przejściowy | 54.938045 (5) | 950 000 | 55 mln |
26 | Żelazo | Fe | Metal przejściowy | 55.845 (2) | 56 300 000 | 56 Fe , 54 Fe, 57 Fe, 58 Fe |
27 | Kobalt | Współ | Metal przejściowy | 58.933195 (5) | 25 000 | 59 Co. |
28 | Nikiel | Lub | Metal przejściowy | 58,6934 (4) | 84 000 | 58 Ni, 60 Ni , 62 Ni , 61 Ni, 64 Ni |
29 | Miedź | Cu | Metal przejściowy | 63.546 (3) | 60 000 | 63 Cu, 65 Cu |
30 | Cynk | Zn | Słaby metal | 65,38 (2) | 70 000 | 64 Zn, 66 Zn, 68 Zn, 67 Zn, 70 Zn |
31 | Gal | Ga | Słaby metal | 69.723 (1) | 19 000 | 69 Ga, 71 Ga |
32 | German | Ge | Półmetal | 72,64 (1) | 1500 | 74 Ge, 72 Ge, 70 Ge, 73 Ge, 76 Ge |
33 | Arsen | As | Półmetal | 74.92160 (2) | 1800 | 75 asów |
34 | Selen | Se | Niemetalowe | 78,96 (3) | 50 | 80 SE, 78 SE, 76 SE, 82 SE, 77 SE, 74 SE |
35 | Brom | Br | Fluorowiec | 79.904 (1) | 2400 | 79 Br, 81 Br |
36 | Krypton | Kr | gaz rzadki | 83 798 (2) | 0,1 | 84 Kr, 86 Kr, 82 Kr, 83 Kr, 80 Kr, 78 Kr |
37 | Rubid | Rb | Metal alkaliczny | 85.4678 (3) | 90 000 | 85 zł , 87 zł * |
38 | Stront | Sr | Metali ziem alkalicznych | 87,62 (1) | 370 000 | 88 Sr, 86 Sr, 87 Sr, 84 Sr |
39 | Itr | Tak | Metal przejściowy | 88,90585 (2) | 33 000 | 89 Y |
40 | Cyrkon | Zr | Metal przejściowy | 91.224 (2) | 165 000 | 90 Zr, 94 Zr *, 92 Zr, 91 Zr, 96 Zr * |
41 | Niob | Nb | Metal przejściowy | 92.90638 (2) | 20 000 | 93 Nb |
42 | molibden | Mo | Metal przejściowy | 95,96 (2) | 1200 | 98 MB, 96 MB, 95 MB, 92 MB, 100 MB*, 97 MB, 94 MB |
43 | Technet | Tc | Metal przejściowy | [98.9063] | Ślady | 99 Tc * , 99m Tc * |
44 | Ruten | Ru | Metal przejściowy | 101.07 (2) | 1 | 102 Ru, 104 Ru, 101 Ru, 99 Ru, 100 Ru, 96 Ru, 98 Ru |
45 | Rod | Rh | Metal przejściowy | 102.90550 (2) | 1 | 103 Rh |
46 | Paladium | Pd | Metal przejściowy | 106,42 (1) | 15 | 106 Pd, 108 Pd, 105 Pd, 110 Pd, 104 Pd, 102 Pd |
47 | Srebro | Ag | Metal przejściowy | 107,8682 (2) | 75 | 107 Ag, 109 Ag |
48 | Kadm | płyta CD | Słaby metal | 112 411 (8) | 150 | 114 Cd, 112 Cd, 111 Cd, 110 Cd, 113 Cd *, 116 Cd *, 106 Cd, 108 Cd |
49 | Ind | w | Słaby metal | 114.818 (3) | 250 | 115 W *, 113 W |
50 | Cyna | Sn | Słaby metal | 118 710 (7) | 2300 | 120 Sn, 118 Sn, 116 Sn, 119 Sn, 117 Sn, 124 Sn, 122 Sn, 112 Sn, 114 Sn, 115 Sn |
51 | Antymon | Sb | Półmetal | 121 760 (1) | 200 | 121 Sb, 123 Sb |
52 | Tellur | ty | Półmetal | 127,60 (3) | 1 | 130 Te *, 128 Te *, 126 Te, 125 Te, 124 Te, 122 Te, 123 Te, 120 Te |
53 | Jod | i | Fluorowiec | 126.90447 (3) | 450 | 127 I |
54 | Ksenon | Xe | gaz rzadki | 131 293 (6) | 0,03 | 132 Xe 129 Xe 131 Xe 134 Xe 136 Xe 130 Xe 128 Xe 124 Xe 126 Xe |
55 | Cez | Cs | Metal alkaliczny | 132.9054519 (2) | 3000 | 133 Cs |
56 | Bar | Ba | Metali ziem alkalicznych | 137,327 (7) | 425 000 | 138 Ba, 137 Ba, 136 Ba, 135 Ba, 134 Ba, 130 Ba, 132 Ba |
57 | Lantan | ten | Lantanowiec | 138.90547 (7) | 39 000 | 139A , 138A * |
58 | Cer | Ten | Lantanowiec | 140 116 (1) | 66 500 | 140 n.e., 142 n.e., 138 n.e., 136 n.e |
59 | Prazeodym | Pr | Lantanowiec | 140.90765 (2) | 9200 | 141 pr |
60 | Neodym | NS | Lantanowiec | 144.242 (3) | 41500 | 142 Nd, 144 Nd *, 146 Nd, 143 Nd, 145 Nd, 148 Nd, 150 Nd * |
61 | promet | Po południu | Lantanowiec | [146.9151] | Ślady | 145 po południu * |
62 | Samar | Sm | Lantanowiec | 150,36 (2) | 7050 | 152 Sm, 154 Sm, 147 Sm *, 149 Sm, 148 Sm *, 150 Sm, 144 Sm |
63 | Europ | Miał | Lantanowiec | 151,964 (1) | 2000 | 153 euro, 151 euro * |
64 | Gadolin | Bóg | Lantanowiec | 157,25 (3) | 6200 | 158 Gd, 160 Gd, 156 Gd, 157 Gd, 155 Gd, 154 Gd, 152 Gd * |
65 | Terb | Tb | Lantanowiec | 158.92535 (2) | 1200 | 159 Tb |
66 | Dysproz | Dy | Lantanowiec | 162.500 (1) | 5200 | 164 Dy, 162 Dy, 163 Dy, 161 Dy, 160 Dy, 1 58 Dy, 156 Dy |
67 | Holmium | Ho | Lantanowiec | 164.93032 (2) | 1300 | 165 Ho |
68 | Erb | Er | Lantanowiec | 167 259 (3) | 3500 | 166 Er, 168 Er, 167 Er, 170 Er, 164 Er, 162 Er |
69 | Tul | Tm | Lantanowiec | 168.93421 (2) | 520 | 169 mln ton |
70 | Iterb | Yb | Lantanowiec | 173.054 (5) | 3200 | 174 Yb, 172 Yb, 173 Yb, 171 Yb, 176 Yb, 170 Yb, 168 Yb |
71 | Lutet | Czytać | Lantanowiec | 174,9668 (1) | 800 | 175 Czytanie, 176 Czytanie * |
72 | Hafn | Hf | Metal przejściowy | 178,49 (2) | 3000 | 180 Hf, 178 Hf, 177 Hf, 179 Hf, 176 Hf, 174 Hf * |
73 | Tantal | Twój | Metal przejściowy | 180,9479 (1) | 2000 | 181 Ta, 180m1 Ta |
74 | Wolfram | W | Metal przejściowy | 183,84 (1) | 1250 | 184 W, 186 W, 182 W, 183 W, 180 W * |
75 | Ren | D | Metal przejściowy | 186.207 (1) | 0,7 | 187 Re*, 185 Re |
76 | Osm | Kość | Metal przejściowy | 190.23 (3) | 1,5 | 192 Kości, 190 Kości, 189 Kości, 188 Kości, 187 Kości, 186 Kości *, 184 Kości |
77 | Iryd | Ir | Metal przejściowy | 192 217 (3) | 1 | 193 ir, 191 ir |
78 | Platyna | Pt | Metal przejściowy | 195 084 (9) | 5 | 195 punktów, 194 punkty, 196 punktów, 198 punktów, 192 punkty, 190 punktów * |
79 | Złoto | Na | Metal przejściowy | 196.966569 (4) | 4 | 197 To |
80 | Rtęć | Hg | Słaby metal | 200,59 (2) | 85 | 202 Hg, 200 Hg, 199 Hg, 201 Hg, 198 Hg, 204 Hg, 196 Hg |
81 | Tal | Tl | Słaby metal | 204,3833 (2) | 850 | 205 Tl, 203 Tl |
82 | Prowadzić | Pb | Słaby metal | 207,2 (1) | 14 000 | 208 Pb , 206 Pb, 207 Pb, 204 Pb |
83 | Bizmut | Bi | Słaby metal | 208.98040 (1) | 8,5 | 209 Bi* |
84 | Polon | Po | Słaby metal | [208.9824] | 200 × 10 -9 | 209 w * |
85 | Stan | Na | Półmetal | [209,9871] | Ślady | 210 O * |
86 | Radon | Rn | gaz szlachetny | [222.0176] | 400 × 10-12 | 222 Rn * |
87 | Francium | Fr | Metal alkaliczny | [223,0197] | Ślady | 223 ks *, 221 ks * |
88 | Rad | Ra | Metali ziem alkalicznych | [226,0254] | 900 × 10 -6 | 226 Ra* |
89 | Aktyn | Ac | aktynowiec | [227,0278] | 550 × 10-9 | 227 Ac * |
90 | Tor | NS | aktynowiec | 232.03806 (2) | 9600 | 232. * |
91 | Protaktyn | Rocznie | aktynowiec | 231.03588 (2) | 1,4 × 10-3 − | 231 Pa* |
92 | Uran | U | aktynowiec | 238.02891 (3) | 2700 | 238U * , 235U * , 234U * |
93 | Neptun | Np | aktynowiec | [237.0482] | Ślady | 237 Np * |
94 | Pluton | Mógł | aktynowiec | [244.0642] | Ślady | 244 Pu * |
95 | Ameryk | Jestem | aktynowiec | [243.0614] | - | - |
96 | Kiur | Cm | aktynowiec | [247.0704] | - | - |
97 | Berkel | Bk | aktynowiec | [247.0703] | - | - |
98 | Kaliforn | cf | aktynowiec | [251,0796] | - | - |
99 | Einsteina | Jest | aktynowiec | [252.0829] | - | - |
100 | Ferm | Fm | aktynowiec | [257.0951] | - | - |
101 | Mendelew | Md | aktynowiec | [258,0986] | - | - |
102 | Nobel | Nie | aktynowiec | [259 1009] | - | - |
103 | Wawrzyńca | Lr | aktynowiec | [264] | - | - |
104 | Rutherford | Rf | Metal przejściowy | [265] | - | - |
105 | Dubniu | Db | Metal przejściowy | [268] | - | - |
106 | Seaborgium | Sg | Metal przejściowy | [272] | - | - |
107 | Bohrium | Bh | Metal przejściowy | [273] | - | - |
108 | Hass | Hs | Metal przejściowy | [276] | - | - |
109 | Meitnerium | Mt | Nieokreślony | [279] | - | - |
110 | Darmsztadt | Ds | Nieokreślony | [278] | - | - |
111 | Rentgen | Rg | Nieokreślony | [283] | - | - |
112 | Kopernik | Cn | Metal przejściowy | [285] | - | - |
113 | Nihon | Nh | Nieokreślony | [287] | - | - |
114 | Flerow | Fl | Nieokreślony | [289] | - | - |
115 | Moskwa | Mc | Nieokreślony | [291] | - | - |
116 | Livermorium | Lv | Nieokreślony | [293] | - | - |
117 | Tennessee | Ts | Nieokreślony | [294] | - | - |
118 | Oganesson | Og | Nieokreślony | [294] | - | - |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||||
1 | h | Hej | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Być | b | VS | NIE | O | F | Urodzić się | |||||||||||||||||||||||||
3 | nie dotyczy | Mg | Glin | TAk | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | To | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Współ | Lub | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Tak | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | płyta CD | w | Sn | Sb | ty | i | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Ba | ten | Ten | Pr | NS | Po południu | Sm | Miał | Bóg | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Czytać | Hf | Twój | W | D | Kość | Ir | Pt | Na | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | Na | Rn | |
7 | Fr | Ra | Ac | NS | Rocznie | U | Np | Mógł | Jestem | Cm | Bk | cf | Jest | Fm | Md | Nie | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
8 | 119 | 120 | * | ||||||||||||||||||||||||||||||
* | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 | 141 | 142 |
Metale alkaliczne |
Ziemia alkaliczna |
Lantanowce |
Metale przejściowe |
Słabe metale |
metalem loids |
Długoterminowe metale |
geny halo |
Gazy szlachetne |
Przedmioty niesklasyfikowane |
aktynowce | |||||||||
Superaktynowce |