Атомын бүтэц ба элементүүдийн үелэх систем
Пендахулуан
Химийн ертөнцөд атомын бүтэц болон элементүүдийн үелэх хүснэгтийг ойлгох нь маш чухал юм. Эдгээр хоёр талыг бүрэн ойлгох нь эрдэмтдэд материйн янз бүрийн шинж чанар, зан төлөвийг тайлбарлах боломжийг олгодог. Өдөр тутмын амьдралын туршлага, шалтгаан, хэв маягийг ойлгох нь бидэнд орчлон ертөнц дэх химийн урвал, физик шинж чанар, элементүүдийн зан төлөвийг урьдчилан таамаглах боломжийг олгодогтой адил атомын бүтэц болон үелэх хүснэгтийг ойлгох нь орчлон ертөнц дэх элементүүдийн химийн урвал, физик шинж чанар, зан төлөвийг урьдчилан таамаглахад тусалдаг.
Атомын бүтэц
Атомууд бол бидний эргэн тойрон дахь бүх зүйлийг бүрдүүлдэг материйн үндсэн нэгж юм. Атомууд нь протон, нейтрон, электрон гэсэн гурван үндсэн дэд атомын бөөмөөс бүрдэнэ. Протон ба нейтронууд нь цөмийг үүсгэдэг бол электронууд нь электрон үүлний тодорхой тойрог замаар цөмийг тойрон эргэлддэг.
Протон
Протонууд нь атомын цөмд байдаг эерэг цэнэгтэй бөөмс юм. Цөм дэх протоны тоо нь элементийн мөн чанарыг тодорхойлдог бөгөөд үүнийг атомын дугаар гэж нэрлэдэг. Жишээлбэл, нүүрстөрөгчийн атом зургаан протонтой бол хүчилтөрөгч найман протонтой байдаг. Протонууд нь мөн нэг атомын массын нэгж (u)-тэй ойролцоо масстай байдаг.
Нейтрон
Нейтрон нь атомын цөмд байдаг цэнэггүй бөөмс юм. Тэдгээр нь протонтой бараг ижил масстай байдаг. Хэдийгээр тэдгээр нь атомын цэнэгт нөлөөлдөггүй ч цөм дэх нейтроны тоо нь атомын тогтвортой байдалд нөлөөлж, изотопыг нь тодорхойлдог. Изотопууд нь ижил тооны протонтой боловч өөр өөр тооны нейтронтой элементийн хувилбарууд юм.
электрон
Электронууд нь атомын цөмийг тодорхой тойрог зам эсвэл энергийн түвшинд тойрон эргэлддэг сөрөг цэнэгтэй бөөмс юм. Электронууд нь протон ба нейтронтой харьцуулахад маш бага масстай байдаг. Атом доторх электронуудын тархалт буюу электроны тохиргоо нь тухайн элементийн химийн шинж чанарыг тодорхойлдог. Хамгийн гаднах электронууд (валентийн электронууд) нь химийн холбоо үүсэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Атомын загвар
Эрт дээр үеэс эрдэмтэд атомын бүтцийг тайлбарлахын тулд янз бүрийн загваруудыг боловсруулж ирсэн. Далтоны энгийн атомын загвараас эхлээд электроныг "үзэмний талх" гэж төсөөлдөг Томсоны атомын онол, атомын цөмийн тухай ойлголтыг нэвтрүүлсэн Резерфордын загвар хүртэл. Өнөө үед хамгийн өргөн хүлээн зөвшөөрөгдсөн орчин үеийн атомын загвар бол Эрвин Шредингер, Вернер Гейзенберг нарын нэвтрүүлсэн квант механик загвар юм.
Квант механикийн загвар
Квант механик загвар нь атомын Борын загварын сайжруулалт юм. Энэ загварт электронууд тодорхой тойрог замд биш, харин гурван хэмжээст орон зайд электрон олох магадлалыг тодорхойлдог математикийн функц болох орбитал хэлбэрээр хөдөлдөг. Эдгээр орбиталууд нь өөр өөр хэлбэр, энергитэй байдаг бөгөөд үүнийг дэд бүрхүүлүүд (s, p, d, f) гэж нэрлэдэг.
Элементүүдийн үелэх хүснэгт
Үелэх систем буюу үелэх систем нь элементүүдийн атомын дугаар, электрон тохиргоо, химийн шинж чанарт суурилсан зохион байгуулалт юм. Өнөөдөр бидний мэдэх үелэх хүснэгт нь янз бүрийн судлаачдын, ялангуяа Дмитрий Менделеев, Хенри Мозли нарын сайжруулалтын үр дүн юм.
Үелэх хүснэгтийн түүх
Дмитрий Менделеев бол 1869 онд атомын жин (атомын масс) болон химийн шинж чанарт үндэслэн үелэх хүснэгтийг анх эмхэтгэсэн Оросын химич байв. Менделеев нээгдээгүй элементүүдийн оршин тогтнол болон тэдгээрийн хүснэгт дэх байрлалыг урьдчилан таамагласан бөгөөд энэ нь хожим нь зөв болох нь батлагдсан. Хенри Мозли хожим нь Менделеевийн хүснэгтийг элементүүдийг атомын дугаар (протоны тоо)-оор илүү нарийвчлалтай байрлуулснаар боловсронгуй болгосон.
Үелэх хүснэгтийн бүтэц
Үелэх хүснэгтийг үе ба бүлэгт хуваадаг.
хугацаа
Үе гэдэг нь үелэх хүснэгтийн хэвтээ мөр юм. Үе дэх элементүүд нь ижил тооны электрон бүрхүүлтэй бөгөөд 1 (устөрөгч ба гелий)-ээс 7 (трансуран элементүүд) хүртэл хэлбэлздэг.
Бүлэг
Бүлэг гэдэг нь үелэх хүснэгтийн босоо багана юм. Бүлэг доторх элементүүд нь ижил валентийн электрон тохиргоотой байдаг тул тэдгээр нь ижил төстэй химийн шинж чанартай байдаг. Бүлгүүдийг үндсэн бүлэг (А бүлэг) ба шилжилтийн бүлэг (В бүлэг) гэсэн хоёр том хэсэгт хуваадаг.
Үндсэн ангилал
Үндсэн бүлгүүдэд 1 (IA)-аас 18 (VIIIA) хүртэлх бүлгүүд багтдаг бөгөөд эдгээр бүлгүүдэд шүлтлэг металл, шүлтлэг шороон металл, галоген, эрхэм хий зэрэг элементүүд багтдаг. Эдгээр бүлгүүдийн элемент бүрийн химийн шинж чанарыг валентийн электронуудын тоогоор тодорхойлдог.
– 1-р бүлэг: Шүлтлэг: Устөрөгч, лити, натри, кали гэх мэтийг агуулдаг. Эдгээр нь нэг валент электронтой өндөр урвалд ордог металлууд юм.
– 2-р бүлэг: Шүлтлэг шороон металлууд: Берилли, магни, кальци гэх мэтийг агуулдаг. Эдгээр нь мөн өндөр урвалд ордог бөгөөд хоёр валентын электронтой.
– 17-р бүлэг: Галоген: Фтор, хлор, бром гэх мэтийг агуулдаг. Эдгээр нь долоон валент электронтой өндөр урвалд ордог металл бус бодисууд юм.
– 18-р бүлэг: Эрхэм хийнүүд: Гели, неон, аргон гэх мэтийг багтаана. Тэдгээр нь идэвхгүй бөгөөд найман бүрэн валент электронтой тул ховорхон урвалд ордог.
Шилжилтийн бүлэг
Шилжилтийн бүлэгт 3-12-р бүлгийн элементүүд багтдаг бөгөөд эдгээр нь ерөнхийдөө хатуулаг, цахилгаан ба дулаан дамжуулалт, өндөр хайлах цэг зэрэг өвөрмөц физик шинж чанартай металлууд юм. Эдгээр элементүүд нь d ба f дэд давхаргад валентийн электронуудтай байдаг.
Элементүүдийн үечилсэн шинж чанарууд
Элементүүдийн үелэх шинж чанарууд нь үелэх хүснэгтийн элементүүдийн зан төлөвийн чиг хандлага эсвэл хэв маяг юм. Зарим чухал үелэх шинж чанаруудад дараахь зүйлс орно.
Атомын радиус
Атомын радиус гэдэг нь цөмөөс хамгийн гадна талын электрон хүртэлх зай юм. Цөмийн цэнэг нэмэгдэх нь электронуудыг ойртуулдаг тул атомын радиус нь үе дамжин зүүнээс баруун тийш буурах хандлагатай байдаг. Гэсэн хэдий ч электрон бүрхүүл нэмэгдсэний улмаас атомын радиус нь бүлгийн дагуу дээрээс доошоо нэмэгддэг.
Ионжуулалтын энерги
Ионжуулалтын энерги гэдэг нь хийн төлөвт байгаа атомаас электроныг салгахад шаардагдах энерги юм. Илүү хүчтэй цөмийн цэнэг нь электроныг илүү хүчтэй татдаг тул ионжуулалтын энерги нь үе дамжин зүүнээс баруун тийш нэмэгддэг. Үүний эсрэгээр, гаднах бүрхүүл дэх электронууд цөмөөс хол, нягт холбоо багатай байдаг тул ионжуулалтын энерги нь бүлгийн дээгүүрээс доош буурдаг.
Цахилгаан сөрөг чанар
Цахилгаан сөрөг чанар гэдэг нь атомын химийн холбоонд электрон татах чадвар юм. Цахилгаан сөрөг чанар нь тухайн үеийн турш зүүнээс баруун тийш нэмэгдэж, бүлгийн турш дээрээс доош буурдаг.
Электроны хамаарал
Электроны хамаарал гэдэг нь атом электрон авах үед үүсдэг энергийн өөрчлөлт юм. Электроны хамаарал нь тухайн үеийн турш зүүнээс баруун тийш илүү сөрөг, бүлгийн турш дээрээс доош бага сөрөг болох хандлагатай байдаг.
Дүгнэлт
Атомын бүтэц болон элементүүдийн үелэх хүснэгтийн талаарх цогц ойлголт нь химийн үндсэн ойлголт юм. Атомын бүтэц нь субатомын бөөмсийн үндсэн зохион байгуулалт болон шинж чанарыг ойлгох боломжийг олгодог бол үелэх хүснэгт нь элементүүдийн шинж чанарыг ангилах, урьдчилан таамаглах хүрээг олгодог. Хоёр талыг ойлгосноор бид зөвхөн материйн талаар гүнзгий ойлголттой болохоос гадна энэхүү мэдлэгээ судалгаа, үйлдвэрлэл, технологид хэрэгжүүлэх чадварыг олж авдаг.
