العناصر الكيميائية وخصائصها. الذرات

بعض الأسئلة الكيميائية الأكثر شيوعًا هي: "كم عدد العناصر الكيميائية المعروفة الآن؟"، "كم عدد العناصر الكيميائية الموجودة؟"، "من اكتشفها؟"
هذه الأسئلة ليس لها إجابة بسيطة لا لبس فيها.
ماذا يعني "معروف"؟ هل توجد في الطبيعة؟ في الأرض، في الماء، في الفضاء؟ وهل تم الحصول على خصائصها ودراستها؟ خصائص ماذا؟ هل المواد على شكل أطوار أم على المستوى الذري الجزيئي فقط؟ تتيح التقنيات الحديثة المتوفرة اكتشاف عدة ذرات... لكن خصائص المادة لا يمكن تحديدها من ذرة واحدة.
ماذا يعني "موجود"؟ من الناحية العملية، هذا أمر مفهوم: فهي موجودة في الطبيعة بكميات ولفترة طويلة بحيث يمكن أن يكون لها ومركباتها تأثير حقيقي على الظواهر الطبيعية. أو على الأقل كان من الممكن دراسة خصائصها في المختبر.
تم التعرف على حوالي 88 عنصرًا كيميائيًا في الطبيعة. لماذا هذا العدد الكبير؟ لأنه من بين العناصر ذات الرقم التسلسلي أقل من 92 (قبل اليورانيوم)، فإن التكنيتيوم (43) والفرانسيوم (87) غائبان في الطبيعة. عمليا لا يوجد أستاتين (85). لا يوجد بروميثيوم (61).
ومن ناحية أخرى، يوجد كل من النبتونيوم (93) والبلوتونيوم (94) (عناصر ما بعد اليورانيوم غير المستقرة) في الطبيعة حيث توجد خامات اليورانيوم.
جميع العناصر التي تتبع البلوتونيوم Pu في الجدول الدوري لـ D.I. Mendeleev غائبة عمليًا في القشرة الأرضية، على الرغم من أن بعضها يتشكل بلا شك في الفضاء أثناء انفجارات المستعرات الأعظم. لكنهم لا يعيشون طويلا..
الاكتشاف الغريب هو الفرانسيوم - العنصر رقم 87. تم "اختراع" هذا العنصر بواسطة D. I Mendeleev، الذي اقترح، بناءً على الجدول الدوري الذي أنشأه، أن مجموعة الفلزات القلوية تفتقر إلى العنصر الأثقل، والذي أطلق عليه اسم ecacesium.
ومن المعروف الآن أنه لا يوجد أكثر من 30 جرامًا من الفرانسيوم في القشرة الأرضية. وهو عنصر مشع، ونظائره الأطول عمراً، الفرانسيوم-210، له نصف عمر يبلغ 19.3 دقيقة.
يمكن اعتبار الفرانسيوم آخر عنصر تم اكتشافه على الأرض لأنه موجود في الطبيعة (مارغريت بير، طالبة ماري سكودوفسكا كوري، في عام 1929؛ تم الاعتراف به رسميًا وتسميته في عام 1938).
تم الحصول على جميع العناصر اللاحقة من خلال التحلل الإشعاعي للعناصر الكيميائية واستخدام مسرعات الجسيمات المشحونة.
حتى الآن، قام العلماء بتركيب 26 عنصر ما بعد اليورانيوم، بدءاً بالنبتونيوم (N=93) وانتهاءً برقم العنصر N=118 (رقم العنصر يتوافق مع عدد البروتونات في النواة الذرية وعدد الإلكترونات حول النواة الذرية). .
يتم إنتاج العناصر الكيميائية ما بعد اليورانيوم من 93 إلى 100 في المفاعلات النووية، ويتم الحصول على الباقي نتيجة التفاعلات النووية في مسرعات الجسيمات. إن تقنية إنتاج عناصر ما بعد اليورانيوم في المسرعات واضحة بشكل أساسي: يتم تسريع نوى العناصر ذات الشحنة الموجبة المناسبة بواسطة مجال كهربائي إلى السرعات المطلوبة وتصطدم بهدف يحتوي على عناصر أثقل أخرى - عمليات الاندماج واضمحلال النوى الذرية للعناصر المختلفة يحدث. يتم تحليل منتجات هذه العمليات واستخلاص النتائج حول تكوين عناصر جديدة.
خطط علماء ألمان من مركز هيلمهولتز لدراسة الأيونات الثقيلة في سلسلة من التجارب في 2013-2014 للحصول على العنصر 119 التالي من الجدول الدوري، لكنهم فشلوا. وقاموا بقصف نوى البركيليوم (N=97) بنواة التيتانيوم (N=22)، لكن تحليل البيانات التجريبية لم يؤكد وجود عنصر جديد.
في الوقت الحاضر، يمكن اعتبار وجود مائة وثمانية عشر عنصرًا كيميائيًا محددًا. يمكن اعتبار التقارير الخاصة باكتشاف 119 - العنصر الأول للفترة 8 - موثوقة في الوقت الحالي.
كانت هناك ادعاءات بتخليق عنصر unbiquadium (124) وأدلة غير مباشرة على عنصري unbinilium (120) وunbihexium (126) - ولكن هذه النتائج لا تزال قيد التأكيد.
والآن، أخيرًا، جميع العناصر الـ 118 المعروفة رسميًا والمثبتة حتى الآن لها أسماء مقبولة بشكل عام ووافق عليها الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC). منذ وقت ليس ببعيد، كان العنصر الأثقل الذي يحمل اسمًا معترفًا به رسميًا هو العنصر رقم 116، الذي حصل عليه في مايو 2012 - ليفرموريوم. وفي الوقت نفسه، تمت الموافقة رسميا على اسم العنصر 114 - فليروفيوم.
كم عدد العناصر الكيميائية التي يمكنك الحصول عليها؟ ومن الناحية النظرية، من المتوقع إمكانية تركيب العناصر المرقمة 121-126. هذه هي أعداد البروتونات في نوى العناصر. تظل مشكلة الحد الأدنى للجدول الدوري واحدة من أهم المشاكل في الكيمياء النظرية الحديثة.
كل عنصر كيميائي له عدة نظائر. النظائر هي ذرات تحتوي نواتها على نفس عدد البروتونات، ولكن عدد مختلف من النيوترونات. عالم النوى الذرية للعناصر الكيميائية متنوع للغاية. يُعرف الآن حوالي 3500 نواة، تختلف عن بعضها البعض إما في عدد البروتونات، أو في عدد النيوترونات، أو كليهما. يتم الحصول على معظمها بشكل مصطنع. السؤال مثير للاهتمام للغاية - كم عدد النظائر التي يمكن أن يحتوي عليها عنصر معين؟
هناك 264 نواة ذرية معروفة مستقرة، أي أنها لا تشهد أي تحولات عفوية سريعة مع مرور الوقت. يتحلل.
تخضع النوى الـ 3236 المتبقية لأنواع مختلفة من التحلل الإشعاعي: تحلل ألفا (انبعاث جسيمات ألفا - نواة ذرة الهيليوم)؛ اضمحلال بيتا (الانبعاث المتزامن للإلكترون والنيوترينو المضاد أو البوزيترون والنيوترينو، وكذلك امتصاص الإلكترون مع انبعاث النيوترينو)؛ اضمحلال جاما (انبعاث الفوتونات – الموجات الكهرومغناطيسية عالية الطاقة).
من بين العناصر الكيميائية المعروفة لنظام مندلييف الدوري الموجودة على الأرض، هناك 75 عنصرًا فقط لديهم مؤلفون معترف بهم بدقة وعموما اكتشفوها - تم اكتشافها وتحديدها بدقة. فقط في ظل هذه الظروف - الكشف والتعرف - يتم التعرف على اكتشاف العنصر الكيميائي.
وفي الاكتشاف الفعلي -العزل في شكله النقي ودراسة خواصه- العناصر الكيميائية الموجودة في الطبيعة، شارك علماء من تسع دول فقط: السويد (22 عنصرا)، إنجلترا (19 عنصرا)، فرنسا (15 عنصرا)، ألمانيا (12 عنصرا). . تمثل النمسا والدنمارك وروسيا وسويسرا والمجر اكتشاف العناصر السبعة المتبقية.
تشير أحيانًا إلى إسبانيا (البلاتين) وفنلندا (الإيتريوم - في عام 1794 اكتشف الكيميائي الفنلندي يوهان جادولين أكسيدًا لعنصر غير معروف في معدن سويدي من يتربي). لكن البلاتين، باعتباره معدنًا نبيلًا، كان معروفًا في شكله الأصلي منذ العصور القديمة - فقد حصل الكيميائي الإنجليزي دبليو ولاستون على البلاتين في شكله النقي من الخامات في عام 1803. يُعرف هذا العالم بأنه مكتشف معدن الولاستونيت.
تم الحصول على معدن الإيتريوم لأول مرة في عام 1828 من قبل العالم الألماني فريدريش فولر.
يمكن اعتبار صاحب الرقم القياسي بين "الصيادين" للعناصر الكيميائية هو الكيميائي السويدي K. Scheele - فقد اكتشف وأثبت وجود 6 عناصر كيميائية: الفلور والكلور والمنغنيز والموليبدينوم والباريوم والتنغستن.
يمكن أيضًا إضافة عنصر سابع إلى إنجازات هذا العالم في اكتشاف العناصر الكيميائية - الأكسجين، لكنه يشارك رسميًا في شرف الاكتشاف مع العالم الإنجليزي ج. بريستلي.
المركز الثاني في اكتشاف العناصر الجديدة يعود لـ V. Ramsay -
إلى عالم إنجليزي أو، بشكل أكثر دقة، عالم اسكتلندي: اكتشفوا الأرجون والهيليوم والكريبتون والنيون والزينون. وبالمناسبة، فإن اكتشاف "الهيليوم" هو أمر مبتكر للغاية. وهذا هو أول اكتشاف غير كيميائي لعنصر كيميائي. الآن تسمى هذه الطريقة "قياس طيف الامتصاص". يُنسب الآن إلى دبليو رامزي، ولكن تم صنعه بواسطة علماء آخرين. يحدث في كثير من الأحيان.
في 18 أغسطس 1868، اكتشف العالم الفرنسي بيير يانسن، أثناء كسوف الشمس الكلي في مدينة جونتور الهندية، لأول مرة كروموسفير الشمس. قام بتعديل المطياف بحيث يمكن ملاحظة طيف الإكليل الشمسي ليس فقط أثناء الكسوف، ولكن أيضًا في الأيام العادية. لقد حدد، إلى جانب خطوط الهيدروجين - الأزرق والأخضر والأزرق والأحمر - خطًا أصفر ساطعًا، والذي أخطأ في البداية في اعتباره خط الصوديوم. كتب يانسن عن هذا إلى الأكاديمية الفرنسية للعلوم.
وتبين فيما بعد أن هذا الخط الأصفر اللامع في الطيف الشمسي لا يتطابق مع خط الصوديوم ولا ينتمي إلى أي من العناصر الكيميائية المعروفة سابقاً.
بعد 27 عامًا من هذا الاكتشاف الأولي، تم اكتشاف الهيليوم على الأرض - في عام 1895، اكتشف الكيميائي الاسكتلندي ويليام رامزي، وهو يفحص عينة من الغاز الذي تم الحصول عليه من تحلل معدن الكليفيت، في طيفه نفس الخط الأصفر الساطع الموجود سابقًا في الشمس. نطاق. وتم إرسال العينة لإجراء أبحاث إضافية إلى عالم التحليل الطيفي الإنجليزي الشهير ويليام كروكس، الذي أكد أن الخط الأصفر الملاحظ في طيف العينة يتطابق مع الخط D3 للهيليوم.
وفي 23 مارس 1895، أرسل رامزي رسالة حول اكتشافه للهيليوم على الأرض إلى الجمعية الملكية في لندن، وكذلك إلى الأكاديمية الفرنسية عن طريق الكيميائي الشهير مارسيلين بيرثيلوت. ومن هنا جاء اسم هذا العنصر الكيميائي. من الاسم اليوناني القديم لإله الشمس - هيليوس. أول اكتشاف تم بواسطة الطريقة الطيفية. التحليل الطيفي للامتصاص.
في جميع الحالات، كان لدى رامزي مؤلفين مشاركين: دبليو كروكس (إنجلترا) - الهيليوم؛ دبليو رايلي (إنجلترا) - الأرجون؛ إم ترافرز (إنجلترا) - الكريبتون والنيون والزينون.
تم العثور على 4 عناصر:
I. Berzelius (السويد) - السيريوم والسيلينيوم والسيليكون والثوريوم.
جي ديوي (إنجلترا) - البوتاسيوم والكالسيوم والصوديوم والمغنيسيوم.
P. Lecoq de Boisbaudran (فرنسا) - الغاليوم، السماريوم، الجادولينيوم، الديسبروسيوم.
روسيا مسؤولة عن اكتشاف عنصر واحد فقط من العناصر الطبيعية: الروثينيوم (44). يأتي اسم هذا العنصر من الاسم اللاتيني المتأخر لروسيا - روثينيا. اكتشف هذا العنصر البروفيسور كارل كلاوس في جامعة كازان في عام 1844.
كان كارل إرنست كارلوفيتش كلاوس كيميائيًا روسيًا، ومؤلفًا لعدد من الأعمال حول كيمياء معادن مجموعة البلاتين، ومكتشف العنصر الكيميائي الروثينيوم. ولد في 11 (22) يناير 1796 - 12 (24) مارس 1864) في دوربات، مدينة يوريف الروسية القديمة (تارتو الآن)، في عائلة فنان. في عام 1837، دافع عن أطروحته للحصول على درجة الماجستير وعُين مساعدًا في قسم الكيمياء بجامعة كازان. من عام 1839 أصبح أستاذًا للكيمياء في جامعة كازان، ومن عام 1852 — أستاذًا للصيدلة في جامعة دوربات. في عام 1861 أصبح عضوًا مراسلًا في أكاديمية سانت بطرسبرغ للعلوم.
حقيقة أن معظم العناصر الكيميائية المعروفة في الطبيعة تم اكتشافها من قبل علماء من السويد وإنجلترا وفرنسا وألمانيا أمر مفهوم تمامًا - في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، عندما تم اكتشاف هذه العناصر، كانت هذه البلدان هي الأعلى مستوى تطور الكيمياء والتكنولوجيا الكيميائية.
سؤال آخر مثير للاهتمام: هل اكتشفت العالمات العناصر الكيميائية؟
نعم. ولكن قليلا. هؤلاء هم ماري سكلادوفسكا كوري، التي اكتشفت في عام 1898 مع زوجها ب. كوري البولونيوم (تم إعطاء الاسم تكريما لوطنها بولندا) والراديوم، ليز مايتنر، التي شاركت في اكتشاف البروتكتينيوم (1917). ، إيدا نوداك (تاكي)، التي اكتشفت في عام 1925، مع زوجها المستقبلي ف. نوداك، ورينيوس، ومارجريتا بيري، التي تم الاعتراف بها رسميًا في عام 1938 على أنها مكتشفة عنصر فرنسا وأصبحت أول امرأة تُنتخب للفرنسيين. أكاديمية العلوم (!!!).
يوجد في الجدول الدوري الحديث عدة عناصر، بالإضافة إلى الروثينيوم، والتي ترتبط أسماؤها بروسيا: السماريوم (63) - من اسم معدن السامارسكيت، الذي اكتشفه مهندس التعدين الروسي ف.م. سامارسكي في جبال إيلمن، المندليفيوم ( 101)؛ الدبنيوم (105). تاريخ اسم هذا العنصر مثير للاهتمام. تم الحصول على هذا العنصر لأول مرة في المسرع في دوبنا في عام 1970 من قبل مجموعة جي إن فليروف عن طريق قصف نوى 243Am بأيونات 22Ne وبشكل مستقل في بيركلي (الولايات المتحدة الأمريكية) في التفاعل النووي 249Cf + 15N = 260Db + 4n.
اقترح الباحثون السوفييت تسمية العنصر الجديد نيلسبوريوم (Ns)، تكريماً للعالم الدنماركي العظيم نيلز بور، والأمريكيين - الجانيوم (Ha)، تكريماً لأوتو هان، أحد مؤلفي اكتشاف الانشطار التلقائي لليورانيوم.
توصلت مجموعة عمل تابعة للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) في عام 1993 إلى أن الفضل في اكتشاف العنصر 105 يجب أن يكون مشتركًا بين مجموعتي دوبنا وبيركلي. اقترحت لجنة IUPAC في عام 1994 اسم جوليوتيوم (Jl)، تكريمًا لجوليوت كوري. قبل ذلك، كان العنصر يسمى رسميًا بالرقم اللاتيني - unnilpentium (Unp)، أي العنصر 105 فقط. لا يزال من الممكن رؤية الرموز Ns، Na، Jl في جداول العناصر المنشورة في السنوات السابقة. على سبيل المثال، في امتحان الدولة الموحدة في الكيمياء 2013. وفقا للقرار النهائي للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) في عام 1997، تم تسمية هذا العنصر باسم "دوبنيوم" - تكريما للمركز الروسي للأبحاث في مجال الفيزياء النووية، مدينة دوبنا العلمية.
تم تصنيع العناصر الكيميائية فائقة الثقل ذات الأرقام التسلسلية 113-118 لأول مرة في المعهد المشترك للأبحاث النووية في دوبنا في أوقات مختلفة. تم تسمية العنصر رقم 114 باسم "flerovium" - تكريماً لمختبر التفاعلات النووية الذي سمي على اسمه. جي إن فليروف من المعهد المشترك للأبحاث النووية، حيث تم تصنيع هذا العنصر.
على مدار الخمسين عامًا الماضية، أصبح الجدول الدوري لـ D.I. تم تجديد مندليف بـ 17 عنصرًا جديدًا (102-118)، منها 9 تم تصنيعها في JINR، بما في ذلك، في السنوات العشر الماضية، 5 من أثقل العناصر (فائقة الثقل) التي تغلق الجدول الدوري.
لأول مرة، يحتوي العنصر 114 على عدد "سحري" من البروتونات (الأرقام السحرية هي سلسلة من الأرقام الزوجية الطبيعية المقابلة لعدد النيوكليونات في نواة الذرة التي يمتلئ فيها أي من أغلفةها بالكامل: 2، 8، 20، 28، 50، 82، 126 (الرقم الأخير مخصص للنيوترونات فقط) - تم الحصول عليها من قبل مجموعة من الفيزيائيين بقيادة يو. أوغانيسيان في المعهد المشترك للأبحاث النووية (دوبنا، روسيا) بمشاركة العلماء من مختبر ليفرمور الوطني (ليفرمور، الولايات المتحدة الأمريكية؛ تعاون دوبنا-ليفرمور) في ديسمبر 1998، عن طريق تصنيع نظائر هذا العنصر من خلال تفاعل اندماج نوى الكالسيوم مع نوى البلوتونيوم، تمت الموافقة على اسم العنصر 114 في 30 مايو 2012: "Flerovium" والتسمية الرمزية Fl. في الوقت نفسه، تم تسمية العنصر 116 بـ "livermorium" (Livermorium) - Lv (بالمناسبة، عمر هذا العنصر هو 50 مللي ثانية).
حاليًا، يتم تصنيع عناصر ما بعد اليورانيوم بشكل أساسي في أربع دول: الولايات المتحدة الأمريكية وروسيا وألمانيا واليابان. وفي روسيا، يتم الحصول على عناصر جديدة في المعهد المشترك للأبحاث النووية (JINR) في دوبنا بالولايات المتحدة الأمريكية - في مختبر أوك ريدج الوطني في تينيسي ومختبر لورانس ليفرمور الوطني في ألمانيا - في مركز هيلمهولتز لدراسة الطاقة النووية. الأيونات الثقيلة (المعروف أيضًا باسم معهد الأيونات الثقيلة) في دارمشتات، في اليابان - في معهد البحوث الفيزيائية والكيميائية (RIKEN).
من أجل تأليف إنشاء العنصر 113، كان هناك صراع طويل بين اليابان ومجموعة من العلماء الروس الأمريكيين. قام العلماء اليابانيون بقيادة كوسوكي موريتا بتصنيع العنصر 113 في سبتمبر 2004 عن طريق تسريع وتصادم الزنك 30 والبزموت 83. وتمكنوا من اكتشاف ثلاث سلاسل اضمحلال تتوافق مع سلاسل ولادة العنصر 113 في الأعوام 2004 و2005 و2012.
أعلن العلماء الروس والأمريكيون عن تكوين العنصر 113 أثناء تركيب العنصر 115 في دوبنا في فبراير 2004 واقترحوا تسميته بالبيكريليوم. سمي على اسم الفيزيائي المتميز أنطوان هنري بيكريل (الفرنسي أنطوان هنري بيكريل؛ 15 ديسمبر 1852 - 25 أغسطس 1908) - فيزيائي فرنسي، حائز على جائزة نوبل في الفيزياء وأحد مكتشفي النشاط الإشعاعي.
وأخيرًا، في بداية عام 2016، أُضيفت رسميًا أسماء أربعة عناصر كيميائية جديدة إلى الجدول الدوري. يتم التحقق من العناصر ذات الأعداد الذرية 113 و115 و117 و118 من قبل الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC).
وقد مُنح شرف اكتشاف العناصر 115 و117 و118 لفريق من العلماء الروس والأمريكيين من المعهد المشترك للأبحاث النووية في دوبنا ومختبر ليفرمور الوطني في كاليفورنيا ومختبر أوك ريدج الوطني في تينيسي.
حتى وقت قريب، كانت هذه العناصر (113، 115، 117 و118) تحمل أسماء غير مدوية مثل أنونتريا (Uut)، أنونبنتيوم (Uup)، أنونسبتيوم (Uus)، وأنونكتيوم (Uuo)، ولكن في غضون الأشهر الخمسة التالية تم اكتشاف مكتشفي العناصر. ستكون العناصر قادرة على منحهم أسماء نهائية جديدة.
تم الاعتراف رسميًا بعلماء المعهد الياباني للعلوم الطبيعية (RIKEN) باعتبارهم مكتشفي العنصر 113. تكريما لهذا، يوصى بتسمية العنصر "اليابان". تم منح الحق في التوصل إلى أسماء للعناصر الجديدة المتبقية للمكتشفين، حيث تم منحهم خمسة أشهر، وبعد ذلك سيتم الموافقة عليها رسميًا من قبل مجلس الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC).
يُقترح تسمية العنصر 115 "موسكوفيوم" تكريماً لمنطقة موسكو!
انتهى! في 8 يونيو 2016، أعلن الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية عن الأسماء الموصى بها للعناصر 113 و115 و117 و118 من الجدول الدوري. جاء ذلك على موقع الاتحاد.
أحد العناصر الجديدة فائقة الثقل في الجدول الدوري، رقم 113، حصل رسميًا على اسم "النيهونيوم" والرمز Nh. وجاء الإعلان المقابل من قبل المعهد الياباني للعلوم الطبيعية "ريكين"، الذي اكتشف متخصصوه هذا العنصر من قبل.
كلمة "نيهون" مشتقة من الاسم المحلي للبلد - "نيهون".
وافق الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية على أسماء العناصر الجديدة ذات الأرقام 113، 115، 117 و118 - النيهونيوم (Nh)، موسكوفيوم (Mc)، تينيسين (Ts) وأوجانيسون (Og).
تم تسمية العنصر 113 على شرف اليابان، والعنصر 115 - تكريما لمنطقة موسكو، والعنصر 117 - تكريما لولاية تينيسي الأمريكية، والعنصر 118 - تكريما للعالم الروسي، الأكاديمي في الأكاديمية الروسية للعلوم يوري اوغانيسيان.
في عام 2019، تحتفل روسيا والعالم كله بالذكرى الـ 150 لاكتشاف الجدول الدوري والقانون الذي كان بمثابة أساس الكيمياء الحديثة على يد دميتري إيفانوفيتش مندليف.
واحتفالاً بالذكرى السنوية، قررت الجمعية العامة للأمم المتحدة بالإجماع عقد السنة الدولية لجدول العناصر الدوري لمندليف.
"ماذا بعد؟" - يتساءل يوري أوغانيسيان، المدير العلمي لمختبر التفاعلات النووية التابع للمعهد المشترك للأبحاث النووية في دوبنا، حيث تم اكتشاف العناصر الخمسة الأخيرة من الجدول الدوري، بما في ذلك العنصر 118، أوغانيسون.
"من الواضح أن الجدول الدوري لا ينتهي هنا، ونحن بحاجة إلى محاولة الحصول على العنصرين 119 و120، ولكن لهذا سيتعين علينا القيام بنفس الثورة التكنولوجية التي ساعدتنا على أن نصبح قادة في التسعينيات، وزيادة كثافة. ويؤكد الفيزيائي أن شعاع الجسيمات عدة مرات من حيث الحجم ويجعل أجهزة الكشف أكثر حساسية بكثير.
على سبيل المثال، ينتج العلماء الآن ذرة فلروفيوم واحدة أسبوعيًا عن طريق إطلاق تريليونات من الجزيئات في الثانية على الهدف. يمكن تصنيع العناصر الأثقل (على سبيل المثال، الأوغانيسون) مرة واحدة فقط في الشهر. وبناء على ذلك، فإن العمل على المنشآت الحالية سيتطلب وقتا طويلا فلكيا.
ويتوقع الباحثون الروس التغلب على هذه الصعوبات بمساعدة السيكلوترون DC-280، الذي تم إطلاقه في ديسمبر من العام الماضي. إن كثافة شعاع الجسيمات التي تنتجها أعلى بمقدار 10 إلى 20 مرة من سابقاتها، والتي، كما يأمل الفيزيائيون المحليون، ستجعل من الممكن إنشاء أحد العنصرين في أقرب وقت من نهاية العام.
من المرجح أن يتم تصنيع العنصر 120 أولاً، نظرًا لأن هدف كاليفورنيا المطلوب لهذا قد تم إعداده بالفعل في المختبر الوطني الأمريكي في أوك ريدج. سيتم إطلاق اختبار DC-280، الذي يهدف إلى حل هذه المشكلة، في مارس من هذا العام.
يعتقد العلماء أن بناء سيكلوترون وكواشف جديدة سيساعد في الاقتراب من الإجابة على سؤال أساسي آخر: أين يتوقف تطبيق القانون الدوري؟
"هل هناك فرق بين العناصر الاصطناعية والطبيعية؟ عندما نفتحها وندخلها في الجدول، لا يشير ذلك إلى مصدرها. الشيء الرئيسي هو أنها تخضع للقانون الدوري. ولكن يبدو الآن بالنسبة لي، يمكننا بالفعل التحدث عن هذا في الماضي،" يلاحظ أوغانيسيان.

أنظر أيضا: قائمة العناصر الكيميائية حسب العدد الذري والقائمة الأبجدية للعناصر الكيميائية المحتويات 1 الرموز المستخدمة حاليا ... ويكيبيديا

أنظر أيضا: قائمة العناصر الكيميائية حسب الرمز والقائمة الأبجدية للعناصر الكيميائية هذه قائمة العناصر الكيميائية مرتبة حسب زيادة العدد الذري. يوضح الجدول اسم العنصر والرمز والمجموعة والفترة في ... ... ويكيبيديا

- (ISO 4217) أكواد تمثيل العملات والأموال (إنجليزي) Codes pour la représentation des monnaies et Types de fonds (فرنسي)... ويكيبيديا

أبسط أشكال المادة التي يمكن التعرف عليها بالطرق الكيميائية. وهي مكونات مواد بسيطة ومعقدة، تمثل مجموعة من الذرات بنفس الشحنة النووية. يتم تحديد شحنة نواة الذرة بعدد البروتونات الموجودة فيها ... موسوعة كولير

المحتويات 1 العصر الحجري القديم 2 الألفية العاشرة قبل الميلاد. ه. 3 الألفية التاسعة قبل الميلاد اه... ويكيبيديا

وهذا المصطلح له معاني أخرى، انظر (المعاني) الروسية. الروس... ويكيبيديا

المصطلحات 1: : dw عدد أيام الأسبوع. "1" يتوافق مع يوم الاثنين تعريفات المصطلح من وثائق مختلفة: dw DUT الفرق بين توقيت موسكو والتوقيت العالمي المنسق، معبرًا عنه بعدد صحيح من الساعات تعريفات المصطلح من ... ... كتاب مرجعي للقاموس لمصطلحات التوثيق المعياري والتقني

يتكون التنوع الكامل للطبيعة من حولنا من مجموعات من عدد صغير نسبيًا من العناصر الكيميائية. فما هي خصائص العنصر الكيميائي، وكيف يختلف عن المادة البسيطة؟

العنصر الكيميائي: تاريخ الاكتشاف

في العصور التاريخية المختلفة، كان لمفهوم "العنصر" معاني مختلفة. اعتبر الفلاسفة اليونانيون القدماء 4 "عناصر" على أنها "عناصر" - الحرارة والبرودة والجفاف والرطوبة. من خلال الجمع بين الأزواج، شكلوا "المبادئ" الأربعة لكل شيء في العالم - النار والهواء والماء والأرض.

في القرن السابع عشر، أشار ر. بويل إلى أن جميع العناصر مادية بطبيعتها ويمكن أن يكون عددها كبيرًا جدًا.

في عام 1787، أنشأ الكيميائي الفرنسي أ. لافوازييه "جدول الأجسام البسيطة". وشملت جميع العناصر المعروفة في ذلك الوقت. تم فهم الأخير على أنه أجسام بسيطة لا يمكن تحليلها بالطرق الكيميائية إلى أجسام أبسط. وتبين بعد ذلك أن الجدول يشمل أيضًا بعض المواد المعقدة.

بحلول الوقت الذي اكتشف فيه د.آي مندلييف القانون الدوري، لم يكن معروفًا سوى 63 عنصرًا كيميائيًا. ولم يؤد اكتشاف العالم إلى تصنيف منظم للعناصر الكيميائية فحسب، بل ساعد أيضا على التنبؤ بوجود عناصر جديدة لم تكتشف بعد.

أرز. 1. أ. لافوازييه.

ما هو العنصر الكيميائي؟

العنصر الكيميائي هو نوع محدد من الذرة. حاليًا، هناك 118 عنصرًا كيميائيًا معروفًا. يتم تحديد كل عنصر برمز يمثل حرفًا أو حرفين من اسمه اللاتيني. على سبيل المثال، يُشار إلى عنصر الهيدروجين بالحرف اللاتيني H والصيغة H 2 - الحرف الأول من الاسم اللاتيني لعنصر الهيدروجين. جميع العناصر المدروسة جيدًا لها رموز وأسماء يمكن العثور عليها في المجموعات الفرعية الرئيسية والثانوية للجدول الدوري، حيث يتم ترتيبها جميعًا بترتيب معين.

هناك العديد من أنواع الأنظمة، ولكن النوع المقبول عمومًا هو الجدول الدوري للعناصر الكيميائية لـ D. I. Mendeleev، وهو تعبير رسومي عن القانون الدوري لـ D. I. Mendeleev. عادة ما يتم استخدام الأشكال القصيرة والطويلة من الجدول الدوري.

أرز. 2. الجدول الدوري للعناصر بقلم D. I. Mendeleev.

ما هي السمة الرئيسية التي يتم من خلالها تصنيف الذرة كعنصر محدد؟ اعتبر دي آي مندليف وغيره من الكيميائيين في القرن التاسع عشر أن السمة الرئيسية للذرة هي الكتلة باعتبارها أكثر خصائصها استقرارًا، وبالتالي يتم ترتيب العناصر في الجدول الدوري حسب زيادة الكتلة الذرية (مع استثناءات قليلة).

وفقا للمفاهيم الحديثة، فإن الخاصية الرئيسية للذرة التي تربطها بعنصر معين هي شحنة النواة. وبالتالي فإن العنصر الكيميائي هو نوع من الذرات تتميز بقيمة (حجم) معينة لجزء من العنصر الكيميائي - الشحنة الموجبة للنواة.

من بين جميع العناصر الكيميائية الموجودة البالغ عددها 118، يمكن العثور على معظمها (حوالي 90) في الطبيعة. ويتم الحصول على الباقي بشكل مصطنع باستخدام التفاعلات النووية. تم تصنيع العناصر 104-107 من قبل علماء الفيزياء في المعهد المشترك للأبحاث النووية في مدينة دوبنا. ويستمر العمل حاليًا على الإنتاج الاصطناعي للعناصر الكيميائية ذات الأعداد الذرية الأعلى.

وتنقسم جميع العناصر إلى المعادن وغير المعادن. يتم تصنيف أكثر من 80 عنصرًا على أنها معادن. لكن هذا التقسيم مشروط. في ظل ظروف معينة، يمكن لبعض المعادن أن تظهر خصائص غير معدنية، ويمكن لبعض غير المعادن أن تظهر خصائص معدنية.

يختلف محتوى العناصر المختلفة في الأشياء الطبيعية بشكل كبير. 8 عناصر كيميائية (الأكسجين والسيليكون والألمنيوم والحديد والكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم) تشكل 99٪ من القشرة الأرضية من حيث الكتلة، وجميع العناصر الأخرى - أقل من 1٪. معظم العناصر الكيميائية تحدث بشكل طبيعي (95)، على الرغم من أن بعضها تم إنتاجه في الأصل بشكل صناعي (على سبيل المثال، البروميثيوم).

ومن الضروري التمييز بين مفهومي "المادة البسيطة" و"العنصر الكيميائي". تتميز المادة البسيطة بخصائص كيميائية وفيزيائية معينة. في عملية التحول الكيميائي تفقد المادة البسيطة بعض خواصها وتدخل مادة جديدة على شكل عنصر. على سبيل المثال، لا يحتوي النيتروجين والهيدروجين، وهما جزء من الأمونيا، على شكل مواد بسيطة، ولكن على شكل عناصر.

يتم دمج بعض العناصر في مجموعات، مثل المركبات العضوية (الكربون، الأكسجين، الهيدروجين، النيتروجين)، الفلزات القلوية (الليثيوم، الصوديوم، البوتاسيوم، إلخ)، اللانثانيدات (اللانثانم، السيريوم، إلخ)، الهالوجينات (الفلور، الكلور، البروم). الخ)، العناصر الخاملة (الهيليوم، النيون، الأرجون)

في عام 1869، العالم الروسي د. طور مندليف الجدول الدوري للعناصر الكيميائية، والذي بدأ بعد ذلك استخدامه كنظام عالمي ووحيد من نوعه في جميع أنحاء العالم. اليوم، قليل من الناس يعرفون أن هذا التصنيف، الذي يعكس بيانيا خصائص العناصر وكتلتها الذرية، هو في الواقع المفتاح لاكتشاف العديد من الحقائق المذهلة. حان الوقت للتعرف على عالم الكيمياء من جانب جديد والتعرف على ما لا يتم تدريسه تقريبًا في المدارس والجامعات!

الغاليوم: كيف يساعد العلم المخادعين

هذا العنصر الكيميائي، الذي يقع في العدد الذري 13 ويرمز له بـ Ga (من الغاليوم اللاتيني)، هو معدن رمادي ناعم. اكتشف الكيميائي الفرنسي بول إميل ليكوك دي بويسبودران المادة الهشة في عام 1875. وبفضل مكتشفه ووطنه، حصل العنصر على اسمه الحديث، لأنه في الترجمة من اللاتينية تعني كلمة "غال" "فرنسا". هناك أيضًا نسخة أراد العالم أن يخلد اسمه سراً باسم الغاليوم. في اللاتينية، تبين أن كلمة "Gallium" تشبه في الصوت كلمة "Gallusom" - "الديك". في الفرنسية، يتم نطق كلمة "الديك" "le coq". كل ما تبقى هو مقارنة هذه الكلمة باسم بول إميل - والآن لا تبدو النظرية غير قابلة للتصديق، حتى لو لم يتم توثيقها رسميًا في أي مكان. بالمناسبة، هذا الطائر نفسه هو أيضًا رمز للدولة!

تتجلى الخصائص المذهلة لهذا العنصر الكيميائي بشكل واضح أثناء الانتقال من حالة إلى أخرى. على الرغم من أن المعدن عادة ما يكون في حالة صلبة، إلا أنه عند تسخينه إلى درجة حرارة 30 درجة مئوية يبدأ في الذوبان ببطء. ماذا يعني هذا؟

من الناحية النظرية، يمكنك، على سبيل المثال، صنع ملعقة من هذه المواد، ومن ثم تمريرها إلى زميلك. نضمن لك ظهور تعبير محير على وجه صديقك، لأن أدوات المائدة ستبدأ ببساطة في الذوبان عند ملامستها للسائل الساخن! قد يلجأ كيميائيو المختبرات المخترعون إلى مثل هذه المزحة. عليك فقط أن تتخلى عن المشروب - على الرغم من أن الغاليوم غير ضار عمليًا لجسم الإنسان، إلا أنه لا يزال من الأفضل التخلص من المخاطر المحتملة تمامًا.

لماذا تم استخدام الكادميوم لمحاربة جودزيلا؟

ومرة أخرى معدن، ولكن هذه المرة برقم ذري 48، ناعم ولزج ويتميز باللون الرمادي الفضي. يمكن تغيير الحالات ومعالجتها بالتشوه (التزوير). من هذه المادة تم صنع نصائح صاروخية خاصة، بمساعدة الجيش حارب جودزيلا المذهل في أحد الأفلام عن الوحش المتحول العملاق. ولكن لماذا قرر المبدعون إعطاء الأفضلية لهذا العنصر الكيميائي المعين عند كتابة السيناريو؟

بيت القصيد هو أن هذه المادة في الواقع ملزمة قاتلة وسامة للغاية - عندما تخترق كائنًا حيًا، فإنها تدمر تمامًا أي تأثير مفيد للبروتينات والميتالوثيونين والأحماض الأمينية والإنزيمات، كما أنها تثير ظهور الأورام الخبيثة. أولاً، هناك انخفاض في نشاط جميع أنظمة الإنزيمات، ثم يبدأ اكتشاف ما يلي واحدًا تلو الآخر:

تدهور عام في الصحة
القيء والتشنجات.
الأضرار التي لحقت الجهاز العصبي المركزي والكبد والكلى.
اضطراب استقلاب الفوسفور والكالسيوم.
فقر الدم وتدمير عظام الهيكل العظمي.

كانت خصائص الكادميوم هذه هي التي تجلت في الحياة الواقعية نظرًا لحقيقة أن خطر العنصر لم يتم الاستهانة به من قبل السلطات ولا من قبل صناع التعدين. القضية، التي بدأت في اليابان في عام 1817، امتدت حتى ظهور القرن العشرين. في تلك الأيام، لم يكن يُعرف سوى القليل عن الكادميوم - فقد تم استخراجه واعتبره شوائب من الزنك، والتي يتم التخلص منها بعد تنقيتها بإلقائها في الأنهار. وطبعاً النفايات المسرطنة قامت بدورها، وفي أحد الأيام جاء طبيب ليفحص سكان قرية كانت تقع بجوار أحد هذه المنحدرات، مرعوباً... فكسر معصم الفتاة محاولاً تحسس نبضها ! وتبين أن الكادميوم يسمم الحبوب لأن مياه النهر كانت تستخدم لريها. جميع المعادن الضرورية في أجسام الناس تخثرت ببساطة، ونتيجة لذلك أصبحت عظامهم هشة بشكل كارثي.

اعترفت منظمة التعدين بالخطأ الفادح فقط في عام 1972، ودفعت تعويضات للضحايا وأقاربهم - أي ما مجموعه 178 ساكنًا.

كيف ساهمت الكنيسة في اكتشاف "أنواع" الهواء؟

حقائق مذهلة حول العنصر الأخير، الأكسجين، الذي يتحد مع الكربون لتكوين ثاني أكسيد الكربون، سوف يرتبط ارتباطًا وثيقًا باسم جوزيف بريستلي. قام هذا الكاهن الإنجليزي المتواضع بالفعل بالعديد من الاكتشافات في كيمياء الغاز. بالفعل عندما كان طفلاً، كان لدى وزير الكنيسة المستقبلي طريقة تفكير مفعمة بالحيوية وغير عادية، الأمر الذي جعله يطرح السؤال ذات مرة: "ما الذي يبقى في الجرة عندما يموت عنكبوت فيها؟" لقد فهم بريستلي أن المخلوق ليس لديه ما يكفي من الهواء (لم يكن مفهوم "الأكسجين" موجودًا بعد). ولكن لماذا يكفي، على سبيل المثال، الزهور التي يمكن أن توجد في حاويات محكمة الغلق لفترة أطول بكثير من الحيوانات أو الحشرات؟..

ثم أجرى بريستلي تجربة عملية، والتي تعتبر اليوم علامة فارقة في دراسة عملية التمثيل الضوئي وهي مدرجة في جميع كتب العلوم الطبيعية. وضع فأرًا وشمعة ونباتًا أخضر تحت غطاء زجاجي، وعرّض الهيكل لأشعة الشمس الطبيعية. وهكذا تمكن العالم من إثبات أن الحيوانات لا تموت فحسب، بل تستمر في الوجود بأمان وتتنفس في الغلاف الجوي للغاز الذي تنتجه الزهرة. قارن بريستلي نتائج التجربة الأولى مع نتائج التجربة الثانية، التي وضع خلالها فأرًا تحت غطاء محرك السيارة مع شمعة مشتعلة فقط، ووجد أن الفأر هنا يختنق ببساطة. قرر جوزيف أن النباتات تنقي الهواء و"تنعشه"، بينما أثبت العلماء لاحقًا علميًا أنهم أنفسهم ينتجون الأكسجين نتيجة لعملية التمثيل الضوئي. ومع ذلك، فإن أول تمييز عملي، وإن لم يكن دقيقًا تمامًا، بين عنصر الأكسجين الكيميائي ومركب يسمى "ثاني أكسيد الكربون" حدث في ذلك الوقت على وجه التحديد - في عام 1774.

الأكسجين، الوارد في الجدول الدوري تحت العدد الذري 8، هو غاز ويتميز بانعدام الطعم واللون والرائحة. يتم تجديد هذه اللافلزات بانتظام عن طريق النباتات الأرضية، التي تمثل ما يصل إلى 30٪ من إنتاجها، والأعشاب البحرية (ما يصل إلى 70٪). ويشكل حوالي 45% من وزن القشرة الأرضية بأكملها، و89% من وزن الماء، كما يتم ملاحظته دائمًا في أماكن تواجد الكائنات الحية. إذا تمكنت البشرية في المستقبل من اكتشاف كوكب غني بالأكسجين، فسيكون من الممكن القول بثقة شبه مطلقة أنه تم العثور على جيران في الكون!

نعلم جميعًا أن الهيدروجين يملأ الكون بنسبة 75%. لكن هل تعرف ما هي العناصر الكيميائية الأخرى التي لا تقل أهمية عن وجودنا وتلعب دورًا مهمًا في حياة الناس والحيوانات والنباتات وأرضنا بأكملها؟ العناصر من هذا التصنيف تشكل الكون بأكمله!

10. الكبريت (الوفرة بالنسبة للسيليكون – 0.38)

يندرج هذا العنصر الكيميائي تحت الرمز S في الجدول الدوري، ويتميز بالرقم الذري 16. والكبريت شائع جدًا في الطبيعة.

9. الحديد (الوفرة بالنسبة للسيليكون – 0.6)

يُشار إليه بالرمز Fe، العدد الذري - 26. الحديد شائع جدًا في الطبيعة، ويلعب دورًا مهمًا بشكل خاص في تكوين الغلاف الداخلي والخارجي لنواة الأرض.

8. المغنيسيوم (الوفرة بالنسبة للسيليكون – 0.91)

في الجدول الدوري، يمكن العثور على المغنيسيوم تحت الرمز Mg، وعدده الذري هو 12. والأمر الأكثر إثارة للدهشة في هذا العنصر الكيميائي هو أنه يتم إطلاقه في أغلب الأحيان عندما تنفجر النجوم أثناء عملية تحولها إلى مستعرات أعظم.

7. السيليكون (الوفرة بالنسبة للسيليكون – 1)

يشار إليها باسم سي. العدد الذري للسيليكون هو 14. نادرًا ما يوجد هذا المعدن ذو اللون الأزرق الرمادي في القشرة الأرضية في شكله النقي، ولكنه شائع جدًا في المواد الأخرى. على سبيل المثال، يمكن العثور عليها حتى في النباتات.

6. الكربون (الوفرة بالنسبة للسيليكون – 3.5)

يتم إدراج الكربون في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية تحت الرمز C، ورقمه الذري هو 6. التعديل الأكثر شهرة للكربون هو أحد أكثر الأحجار الكريمة المرغوبة في العالم - الماس. يستخدم الكربون أيضًا بنشاط في أغراض صناعية أخرى لأغراض يومية أكثر.

5. النيتروجين (الوفرة بالنسبة للسيليكون – 6.6)

الرمز N، العدد الذري 7. اكتشف النيتروجين لأول مرة من قبل الطبيب الاسكتلندي دانييل رذرفورد، وغالبًا ما يوجد في شكل حمض النيتريك والنترات.

4. النيون (الوفرة بالنسبة للسيليكون – 8.6)

تم تحديده بالرمز Ne، وعدده الذري هو 10. وليس سراً أن هذا العنصر الكيميائي يرتبط بتوهج جميل.

3. الأكسجين (الوفرة بالنسبة للسيليكون – 22)

عنصر كيميائي بالرمز O وعدده الذري 8، الأكسجين ضروري لوجودنا! لكن هذا لا يعني أنه موجود فقط على الأرض ويخدم فقط رئتي الإنسان. الكون مليء بالمفاجآت.

2. الهيليوم (الوفرة بالنسبة للسيليكون – 3100)

رمز الهيليوم هو He، وعدده الذري 2. وهو عديم اللون، والرائحة، والطعم، وغير سام، ودرجة غليانه هي الأدنى بين جميع العناصر الكيميائية. وبفضله ترتفع الكرات نحو السماء!

1. الهيدروجين (الوفرة بالنسبة للسيليكون – 40.000)

الهيدروجين هو العنصر الأول الحقيقي في قائمتنا، وهو موجود في الجدول الدوري تحت الرمز H وله رقم ذري 1. وهو أخف عنصر كيميائي في الجدول الدوري والعنصر الأكثر وفرة في الكون المعروف بأكمله.