Li er et aktivt metal. Mest aktive metal

At besvare spørgsmålet "hvilket metal er det mest aktive" er ikke så enkelt. Om ikke andet fordi der på grund af forskellige synspunkter ikke er noget direkte og præcist svar.

Nogle eksperter mener, at det mest aktive metal er lithium. Andre mener, at cæsium har den højeste aktivitet. Og atter andre argumenterer for, at Frankrig bør få håndfladen.

Du stiller ufrivilligt spørgsmålet: "Hvorfor en sådan forskel i meninger?" Og hvorfor nævner ingen natrium, kalium og rubidium?

Der er flere spørgsmål end svar. Men ved nærmere undersøgelse af emnet opdages meget harmoniske mønstre i kaoset af data, som ikke kun giver os mulighed for at få svar, men endda finde ud af, hvilket metal der er det mest aktive.

Hvorfor er det stadig uvist, hvilket metal der er det mest aktive? Videnskabens udviklingshistorie viser, at klare og utvetydige svar optræder som regel i to tilfælde. For det første, hvis svaret er det eneste rigtige, og der ikke er andre fortolkninger og fortolkninger. For eksempel det meste højt bjerg på planeten - Chomolungma.

I det tilfælde, hvor svaret er dikteret af praktisk nødvendighed.

I 20'erne af forrige århundrede, i det stadig unge Sovjetunionen, blev der stillet et spørgsmål, hvis baggrund var politisk og økonomisk begrundelse: er det muligt at få gummi på anden måde end fra gummitræer? Og mens hele verden kørte på hjul lavet af saften fra sydamerikanske træer, svarede professor S.V. Lebedev: "Det er muligt." Og sammen med en gruppe specialister demonstrerede han for verden en bold lavet af syntetiseret gummi.

Spørgsmålet om selve det aktive metal gælder hverken for det første eller det andet tilfælde. Der er mange ligeværdige kandidater til rollen som det mest aktive metal, og at søge efter det rigtige svar har ingen praktisk fordel. Det er usandsynligt, at nogen videnskabsmand vil foretage seriøse laboratorietests bare for at tilfredsstille nogens ledige nysgerrighed.

Tja, selvom det kun er teoretisk, er det stadig muligt at finde ud af, hvilket metal der er det mest aktive?

Hvad betyder den mest aktive? Et atom af ethvert stof består af en kerne omgivet af en sky af elektroner. Elektroner roterer rundt om kernen langs faste baner (orbitaler). Nogle gange kaldes orbitaler også energiniveauer eller skaller.

Det er allerede arrangeret af naturen selv, at der på ethvert energiniveau af et atom i et grundstof ikke kan være mere end et vist antal elektroner. De niveauer det er på maksimalt beløb allerede tilgængelige anses for afsluttet. Men sammen med de afsluttede niveauer er der i hvert element (undtagen ædelgasserne) et andet, ufyldt.

Et atom stræber efter at fylde alle dets elektronskaller. Og så snart en mulighed byder sig, vil atomet straks opgive sine elektroner fra det ydre niveau eller tage en andens. Det hele afhænger af det specifikke element og strukturen af ​​dets ydre elektronskal.

Et grundstof, der skal få en elektron, vil klare denne opgave hurtigere end et grundstof, der har brug for to elektroner for at fylde et niveau. Den, der er hurtigere, kaldes mere aktiv.

Grundstoffer, der har brug for at få en elektron, udgør den syvende gruppe i det periodiske system: brint, fluor, klor, brom, jod, astatin. ununseptium.

Blandt de grundstoffer, der donerer deres elektroner, vil den mest aktive være den, der kun skal afgive én elektron. Sådanne elementer repræsenterer den første gruppe af det periodiske system: hydrogen, lithium, natrium, kalium, rubidium, cæsium, francium.

På jagt efter metal.

Før du finder ud af, hvilke af disse elementer der er mest aktive, er det nødvendigt at udelukke elementer, der ikke er metaller. Fluoratomet mangler en elektron til at fuldføre det ydre niveau. To fluoratomer kombinerer og tager denne elektron fra hinanden. Som følge heraf bliver en sådan elektron almindelig og er en del af den nu afsluttede skal. Denne binding kaldes en molekylær binding, og de to fluoratomer danner nu et molekyle. Diatomiske fluormolekyler holdes sammen af ​​intermolekylære kræfter for at danne stoffet fluor.

Alle elementer i den syvende gruppe mangler en elektron at fuldføre. Derfor er disse grundstoffers atomer også bundet til diatomiske molekyler. Elementer i den syvende gruppe er i stand til udelukkende at skabe molekylære bindinger, så de kan ikke være metaller, fordi metaller primært er elementer, hvis struktur er baseret på en "metallisk binding". Følgelig er selv de mest aktive elementer i den syvende gruppe udelukket og vil ikke blive behandlet yderligere.

Første gruppe. Metalforbindelse.

Et cæsiumatoms elektronskal indeholder 55 elektroner. 54 af dem vil danne en tæt elektronsky rundt om kernen, bestående af fem afsluttede niveauer. Denne sky skærmer næsten hele kernens tiltrækningskraft, som et resultat af hvilken en enkelt elektron på det ydre, sjette niveau er meget svagt forbundet med kernen.

Cæsiumatomer grupperer og donerer deres ydre elektroner til en "fælles sparegris", der forsøger at skabe et komplet sjette niveau. Alle atomer er involveret i processen og danner en krystallinsk struktur,

Når atomer nærmer sig hinanden, overlapper de ledige orbitaler sig på en sådan måde, at der opstår hele områder, hvorigennem elektronen kan bevæge sig frit. Som et resultat forlader de ydre elektroner deres orbitaler og begynder at bevæge sig gennem hele krystallens volumen. Nu kaldes de "frie" elektroner. og er en slags "cement", der holder atomer sammen.

Bindingen, der etableres mellem ioner (atomer, der har doneret en elektron) holdt sammen af ​​cementen af ​​"frie" elektroner kaldes en metallisk binding, og strukturen kaldes metallisk.

Alle elementer i den første gruppe (undtagen brint) er metaller, fordi de, takket være en enkelt elektron på det ydre niveau, udelukkende er organiseret i en metallisk struktur.

Egenskaberne for grundstofferne i den første gruppe er næsten de samme, men ned ad gruppen øges disse egenskaber. Med hver periode bliver atomernes radius større, hvilket betyder, at elektronen på det ydre niveau tiltrækkes svagere til kernen, og som følge heraf aktiviteten af ​​grundstoffet og metalliske egenskaber stiger.

Nu hvor det generelle billede er klart, er det stadig at udelukke elementer, der af en eller anden grund ikke kan kaldes det mest aktive metal.

Vi udelukker brint.

Energiniveauet for brint indeholder kun én elektron. Denne detalje gør det meget lig elementerne i den første gruppe, men det er her lighederne slutter. For inden man fylder elektronskallen, behøver brintatomet også kun én elektron. Og hvis det er tilfældet, så vil brintatomer under standardbetingelser ikke kunne dannes krystalgitter med metalforbindelse.

Vi udelukker lithium.

Mange iagttagere anser lithium for at være det mest aktive metal. Ioniseringspotentialet (den hastighed, hvormed et atom bliver til en ion) af lithium er det laveste sammenlignet med andre metaller. Men! Kun i ét tilfælde: når lithium nedsænkes i en vandig opløsning. Den energi, der bruges på at ionisere lithium, vil kræve meget mindre end den energi, der bruges på at ionisere andre metaller. Dette forklares ved, at et atoms ioniseringsenergi i en vandig opløsning omfatter summen af ​​to mængder: ioniseringspotentiale og hydreringsenergi (interaktion med vandmolekyler).

Når man betragter grundstoffernes egenskaber i grupper og perioder i det periodiske system, tages der udgangspunkt i betingelsen om, at grundstofferne befinder sig i et vakuum, det vil sige, at grundstofferne ikke interagerer med hinanden. Lithium, betragtet under betingelserne i det periodiske system, kan således ikke være det mest aktive metal.

Vi udelukker natrium, kalium og rubidium.

Metalliske egenskaber og kemisk reaktivitet stiger med hver periode. Dette betyder, at selv rubidium, et grundstof fra den femte periode, ikke kan være de mest aktive, for ikke at nævne kalium og natrium, elementer fra den fjerde og tredje periode.

Der er to kandidater tilbage til rollen som det mest aktive metal: cæsium og francium. Jeg mener, at fransk bør udelukkes - dette er forfatterens subjektive mening, som ikke hævder at være den eneste korrekte. Radioaktiviteten af ​​francium tillader ikke, at stoffet opnås i makroskopiske mængder, hvilket komplicerer undersøgelsen betydeligt og som følge heraf en nøjagtig beskrivelse af dets egenskaber.

Det mest aktive metal.

Det mest aktive metal kan kaldes cæsium. Åbnede i 1860 videnskabsmænd R.W. Bunsen og G.R. Kirchhoff blev cæsium det første grundstof, der blev opdaget ved metoden spektral analyse. Takket være to klare blå linjer i emissionsspektret har grundstoffet sit navn fra det latinske caesius, som betyder himmelblå.

Cæsium er ekstremt aktivt: i luften oxideres det øjeblikkeligt med betændelse og danner hyperoxid. Reaktionen med vand sker eksplosivt. Cæsium reagerer med is, selv ved -120°C. Under forhold begrænset adgang oxygen, cæsium oxideres til et simpelt oxid. Dette bruges nogle gange, når det er nødvendigt at skabe et absolut vakuum i et beskyttet miljø.

Cæsium er efterspurgt i næsten alle grene af videnskab og industri. Udvinding og fremskaffelse af cæsium er dog en meget dyr forretning. Derfor er prisen på cæsium på markederne ret høj. Denne omstændighed forpligter os til at behandle brugen af ​​cæsium meget selektivt og omhyggeligt.

Metaller varierer meget i deres kemiske aktivitet. Den kemiske aktivitet af et metal kan tilnærmelsesvis bedømmes ud fra dets position i.

De mest aktive metaller er placeret i begyndelsen af ​​denne række (til venstre), de mindst aktive er i slutningen (til højre).
Reaktioner med simple stoffer. Metaller reagerer med ikke-metaller og danner binære forbindelser. Reaktionsbetingelserne, og nogle gange deres produkter, varierer meget for forskellige metaller.
For eksempel, alkalimetaller reagere aktivt med ilt (også i luft) ved stuetemperatur for at danne oxider og peroxider

4Li + O2 = 2Li20;
2Na + O2 = Na2O2

Mellemaktive metaller reagerer med ilt, når de opvarmes. I dette tilfælde dannes oxider:

2Mg + O2 = t2MgO.

Lavaktive metaller (for eksempel guld, platin) reagerer ikke med ilt og ændrer derfor praktisk talt ikke deres glans i luften.
De fleste metaller danner, når de opvarmes med svovlpulver, de tilsvarende sulfider:

Reaktioner med komplekse stoffer. Forbindelser af alle klasser reagerer med metaller - oxider (inklusive vand), syrer, baser og salte.
Aktive metaller reagerer voldsomt med vand ved stuetemperatur:

2Li + 2H2O = 2LiOH + H2;
Ba + 2H2O = Ba(OH)2 + H2.

Overfladen af ​​metaller som magnesium og aluminium er beskyttet af en tæt film af det tilsvarende oxid. Dette forhindrer reaktionen i at opstå med vand. Men hvis denne film fjernes eller dens integritet forstyrres, reagerer disse metaller også aktivt. For eksempel reagerer pulveriseret magnesium med varmt vand:

Mg + 2H2O = 100 °C Mg(OH)2 + H2.

Ved forhøjede temperaturer reagerer mindre aktive metaller også med vand: Zn, Fe, Mil osv. I dette tilfælde dannes de tilsvarende oxider. For eksempel, når vanddamp ledes over varme jernspåner, opstår følgende reaktion:

3Fe + 4H2O = tFe3O4 + 4H2.

Metaller i aktivitetsrækken op til brint reagerer med syrer (undtagen HNO 3) og danner salte og brint. Aktive metaller (K, Na, Ca, Mg) reagerer med sure opløsninger meget voldsomt (ved høj hastighed):

Ca + 2HCl = CaCl2 + H2;
2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2.

Lavaktive metaller er ofte praktisk talt uopløselige i syrer. Dette skyldes dannelsen af ​​en film af uopløseligt salt på deres overflade. For eksempel er bly, som er i aktivitetsrækken før brint, praktisk talt uopløseligt i fortyndede svovl- og saltsyrer på grund af dannelsen af ​​en film af uopløselige salte (PbSO 4 og PbCl 2) på dets overflade.

Instruktioner

Tag det periodiske system, og tegn ved hjælp af en lineal en linje, der starter i cellen med grundstoffet Be (Beryllium) og slutter i cellen med grundstoffet At (Astatin).

De elementer, der vil være til venstre for denne linje, er metaller. Desuden, jo "lavere og til venstre" elementet er placeret, jo mere udtalte metalliske egenskaber har det. Det er let at se, at i det periodiske system er et sådant metal (Fr) - det mest aktive alkalimetal.

Derfor har disse elementer til højre for linjen egenskaber. Og også her gælder en lignende regel: Jo "højere og til højre" for linjen elementet er, jo stærkere er det ikke-metal. Et sådant grundstof i det periodiske system er fluor (F), det stærkeste oxidationsmiddel. Han er så aktiv, at kemikere plejede at give ham et respektfuldt, omend uofficielt, navn: "Alt tygger."

Der kan opstå spørgsmål som "Hvad med de elementer, der er på selve linjen eller meget tæt på den?" Eller for eksempel "Til højre og over stregen er krom, . Er disse virkelig ikke-metaller? De bruges jo i stålproduktionen som legeringsadditiver. Men det er kendt, at selv små urenheder af ikke-metaller gør dem skøre." Faktum er, at de elementer, der er placeret på selve linjen (for eksempel aluminium, germanium, niobium, antimon) har, det vil sige en dobbelt karakter.

Hvad angår for eksempel vanadium, krom, mangan, afhænger deres forbindelsers egenskaber af oxidationstilstanden af ​​atomerne i disse elementer. For eksempel har deres højere oxider, såsom V2O5, CrO3, Mn2O7, udtalt . Derfor er de placeret på tilsyneladende "ulogiske" steder i det periodiske system. I deres "rene" form er disse grundstoffer naturligvis metaller og har alle metallers egenskaber.

Kilder:

• metaller i det periodiske system

For skolebørn, der studerer bordet Mendeleev- forfærdelig drøm. Selv de seksogtredive elementer, som lærere normalt tildeler, resulterer i timevis med opslidende prop og hovedpine. Mange mennesker tror ikke engang på, hvad de skal lære bord Mendeleev er ægte. Men brugen af ​​mnemonics kan gøre livet meget lettere for eleverne.

Instruktioner

Forstå teorien og vælg den rigtige teknik Regler, der gør det nemmere at huske materialet, mnemonic. Deres vigtigste trick er skabelsen af ​​associative forbindelser, når abstrakt information pakkes ind i et lyst billede, lyd eller endda lugt. Der er flere mnemoniske teknikker. For eksempel kan du skrive en historie fra elementer af husket information, lede efter konsonantord (rubidium - switch, cæsium - Julius Cæsar), tænde for rumlig fantasi eller blot rime elementerne i det periodiske system.

The Ballad of Nitrogen Det er bedre at rime elementerne i Mendeleevs periodiske system med betydning, ifølge visse karakteristika: efter valens, for eksempel. Så alkaliske rimer meget let og lyder som en sang: "Lithium, kalium, natrium, rubidium, cæsium francium." "Magnesium, calcium, zink og barium - deres valens er lig med et par" er en uafvendelig klassiker i skolefolklore. Om samme emne: "Natrium, kalium, sølv er monovalent godhed" og "Natrium, kalium og argentum er monovalent." Kreativitet stimulerer, i modsætning til at proppe, som højst varer i et par dage, langtidshukommelsen. Det betyder mere om aluminium, digte om kvælstof og sange om valens – og udenadslære vil gå som smurt.

Syrethriller For at gøre det nemmere at huske, opfindes en idé, hvor elementer i det periodiske system omdannes til helte, landskabsdetaljer eller plotelementer. Her er for eksempel en velkendt tekst: ”Asiaten (Nitrogen) begyndte at hælde (Lithium) vand (Hydrogen) i fyrreskoven (Boron). Men det var ikke ham (Neon), vi havde brug for, men Magnolia (Magnesium). Den kan suppleres med historien om en Ferrari (jern - ferrum), hvor den hemmelige agent "Chlorine zero seventeen" (17 - serienummer klor) for at fange galningen Arseny (arsen - arsenicum), som havde 33 tænder (33 - serienummeret på arsen), men der kom noget surt ind i munden på ham (ilt), det var otte forgiftede kugler (8 - serienummeret på oxygen )... Du kan fortsætte i det uendelige. En roman skrevet ud fra det periodiske system kan i øvrigt tildeles en litteraturlærer som en eksperimentel tekst. Hun vil sikkert kunne lide det.

Byg et mindepalads Dette er et af navnene helt effektiv teknologi huske, når rumlig tænkning aktiveres. Dens hemmelighed er, at vi alle nemt kan beskrive vores værelse eller vejen fra hjemmet til butikken, skolen osv. For at skabe en sekvens af elementer skal du placere dem langs vejen (eller i rummet) og præsentere hvert element meget tydeligt, synligt, håndgribeligt. Her er en tynd blond med et langt ansigt. Den hårde arbejder, der lægger fliser, er silicium. En gruppe aristokrater i en dyr bil - inaktive gasser. Og selvfølgelig heliumballoner.

Bemærk

Der er ingen grund til at tvinge dig selv til at huske oplysningerne på kortene. Det bedste er at forbinde hvert element med et bestemt lyst billede. Silicon - med Silicon Valley. Lithium - med lithium batterier i mobiltelefon. Der kan være mange muligheder. Men kombinationen af ​​et visuelt billede, mekanisk memorering, taktil fornemmelse fra et groft eller omvendt glat blankt kort vil hjælpe dig med nemt at hæve mest de mindste detaljer fra hukommelsens dyb.

Nyttige råd

Man kan trække de samme kort med oplysninger om de grundstoffer, som Mendelejev havde i sin tid, men kun supplere dem med moderne information: antallet af elektroner på det ydre niveau, for eksempel. Alt du skal gøre er at lægge dem ud inden du går i seng.

Kilder:

• Mnemoniske regler for kemi
• hvordan man husker det periodiske system

Definitionsproblemet er langt fra tomt. Det vil næppe være behageligt, hvis de i en smykkebutik vil give dig en direkte falsk i stedet for en dyr guldvare. Er det ikke af interesse hvorfra metal Lavet af en ødelagt bildele eller en fundet antikvitet?

Instruktioner

Her er for eksempel, hvordan tilstedeværelsen af ​​kobber i en legering bestemmes. Påføres på rengjort overflade metal dråbe (1:1) salpetersyre. Som et resultat af reaktionen vil gas begynde at blive frigivet. Efter et par sekunder, dup en dråbe filterpapir, så hold den over, hvor den er koncentreret opløsning ammoniak. Kobberet vil reagere og gøre pletten til en mørkeblå farve.

Sådan skelner du bronze fra messing. Et stykke metalspåner eller savsmuld, anbring i et bægerglas med 10 ml af en opløsning (1:1) af salpetersyre og dæk det med glas. Vent lidt, indtil det er helt opløst, og opvarm derefter den resulterende væske næsten til kog i 10-12 minutter. En hvid rest vil minde dig om bronze, men bægeret med messing forbliver.

Du kan bestemme nikkel på nogenlunde samme måde som kobber. Påfør en dråbe salpetersyreopløsning (1:1) på overfladen metal og vent 10-15 sekunder. Dup dråben med filterpapir og hold den derefter over koncentreret ammoniakdamp. For det resulterende mørk plet drop en 1% opløsning af dimethylglyoxin i alkohol.

Nikkel vil "signalere" dig med sin karakteristiske røde farve. Bly kan bestemmes ved hjælp af krystaller af chromsyre og en dråbe afkølet eddikesyre påført det og efter et minut en dråbe vand. Hvis du ser et gult bundfald, ved du, at det er blykromat.

Det er også nemt at bestemme tilstedeværelsen af ​​jern. Tag et stykke metal og opvarm det i saltsyre. Hvis resultatet er positivt, skal kolbens indhold farves gul. Hvis du ikke er god til kemi, så tag en almindelig magnet. Vid, at alle jernholdige legeringer er tiltrukket af det.

Ifølge almindeligt anerkendte synspunkter er syrer komplekse stoffer, bestående af et eller flere brintatomer, der kan erstattes af metalatomer og syrerester. De er opdelt i iltfri og iltholdig, monobasisk og polybasisk, stærke, svage osv. Hvordan bestemmer man, om et stof har sure egenskaber?

Du får brug for

• - indikatorpapir eller lakmusopløsning;
• - saltsyre(helst fortyndet);
• - natriumcarbonatpulver (soda);
• - lidt sølvnitrat i opløsning;
• - fladbundede kolber eller bægerglas.

Instruktioner

Den første og enkleste test er en test med indikatorlakmuspapir eller lakmusopløsning. Hvis papirstrimlen eller opløsningen har lyserød nuance, hvilket betyder, at det undersøgte stof indeholder brintioner, og det er et sikkert tegn på syre. Man kan sagtens forstå, at jo mere intens farven er (op til rød-burgunder), jo mere syrlig er den.

Der er mange andre måder at kontrollere. Du får for eksempel til opgave at afgøre, om en klar væske er saltsyre. Hvordan gør man det? Du kender reaktionen på chloridion. Det detekteres ved at tilsætte selv de mindste mængder lapis-opløsning - AgNO3.

Hæld noget af testvæsken i en separat beholder og kom lidt lapis-opløsning i. I dette tilfælde vil der øjeblikkeligt dannes et "curdy" hvidt bundfald af uopløseligt sølvchlorid. Det vil sige, at der helt sikkert er en chloridion i stoffets molekyle. Men måske er det trods alt ikke, men en opløsning af en form for klorholdigt salt? For eksempel natriumchlorid?

Husk en anden egenskab ved syrer. Stærke syrer(og saltsyre er bestemt en af ​​dem) kan fortrænge svage syrer fra dem. Anbring lidt sodapulver - Na2CO3 - i en kolbe eller bægerglas, og tilsæt langsomt den væske, der skal testes. Hvis der er en hvæsende lyd med det samme, og pulveret bogstaveligt talt "koger", vil der ikke være nogen tvivl tilbage - det er saltsyre.

Hvert element i tabellen er tildelt et specifikt serienummer (H - 1, Li - 2, Be - 3 osv.). Dette tal svarer til kernen (antallet af protoner i kernen) og antallet af elektroner, der kredser om kernen. Antallet af protoner er således lig med antallet af elektroner, hvilket betyder, at atomet under normale forhold er elektrisk .

Inddelingen i syv perioder sker efter antallet energiniveauer atom. Atomer i den første periode har en elektronskal på et niveau, den anden - et to-niveau, den tredje - et tre-niveau osv. Når et nyt energiniveau er fyldt, begynder det ny periode.

De første elementer i enhver periode er karakteriseret ved atomer, der har en elektron på det ydre niveau - disse er alkalimetalatomer. Perioderne slutter med atomer af ædelgasser, som har et eksternt energiniveau fuldstændig fyldt med elektroner: i den første periode har ædelgasser 2 elektroner, i efterfølgende perioder - 8. Det er netop på grund af deres lignende struktur elektronskaller grupper af grundstoffer har lignende fysiske egenskaber.

I tabellen D.I. Mendeleev har 8 hovedundergrupper. Dette antal er bestemt af det maksimalt mulige antal elektroner på energiniveauet.

I bunden af ​​det periodiske system skelnes lanthanider og actinider som uafhængige serier.

Ved at bruge tabellen D.I. Mendeleev, man kan observere periodiciteten af ​​følgende egenskaber af elementer: atomradius, atomvolumen; ioniseringspotentiale; elektronaffinitetskræfter; atomets elektronegativitet; ; fysiske egenskaber potentielle forbindelser.

Tydeligt sporbar periodicitet af arrangementet af elementer i tabellen D.I. Mendeleev er rationelt forklaret af den sekventielle karakter af at fylde energiniveauer med elektroner.

Kilder:

• Mendeleev bord

Periodisk lov, som er grundlaget moderne kemi og forklare mønstrene for ændringer i egenskaberne af kemiske grundstoffer, blev opdaget af D.I. Mendeleev i 1869. Den fysiske betydning af denne lov afsløres ved at studere atomets komplekse struktur.

I det 19. århundrede mente man, at atommasse er hovedegenskab element, så det blev brugt til at klassificere stoffer. I dag er atomer defineret og identificeret ved mængden af ​​ladning på deres kerne (antal og atomnummer i det periodiske system). Men grundstoffernes atommasse, med nogle undtagelser (for eksempel er atommassen mindre end argons atommasse), stiger i forhold til deres kerneladning.

Med en stigning i atommasse observeres en periodisk ændring i elementernes egenskaber og deres forbindelser. Disse er atomernes metallicitet og ikke-metallicitet, atomradius, ioniseringspotentiale, elektronaffinitet, elektronegativitet, oxidationstilstande, forbindelser (kogepunkter, smeltepunkter, tæthed), deres basicitet, amfotericitet eller surhed.

Hvor mange grundstoffer er der i det moderne periodiske system

Det periodiske system udtrykker grafisk den lov, han opdagede. Det moderne periodiske system indeholder 112 kemiske grundstoffer (de sidste er Meitnerium, Darmstadtium, Roentgenium og Copernicium). Ifølge de seneste data er følgende 8 elementer også blevet opdaget (op til 120 inklusive), men ikke alle af dem har fået deres navne, og disse elementer er stadig få i nogen trykte publikationer er til stede.

Hvert element optager en bestemt celle i det periodiske system og har sit eget serienummer, svarende til ladningen af ​​kernen i dets atom.

Hvordan er det periodiske system opbygget?

Strukturen af ​​det periodiske system er repræsenteret af syv perioder, ti rækker og otte grupper. Hver periode begynder med et alkalimetal og slutter med en ædelgas. Undtagelserne er den første periode, som begynder med brint, og den syvende ufuldstændige periode.

Perioder er opdelt i små og store. Små perioder (første, anden, tredje) består af en vandret række, store perioder (fjerde, femte, sjette) - af to vandrette rækker. De øverste rækker i store perioder kaldes lige, de nederste rækker kaldes ulige.

I den sjette periode i tabellen efter (løbenummer 57) er der 14 grundstoffer, der i egenskaber ligner lanthan - lanthanider. De er angivet i bunden af ​​tabellen som en separat linje. Det samme gælder aktinider placeret efter aktinium (med nummer 89) og stort set gentager dets egenskaber.

De lige rækker af store perioder (4, 6, 8, 10) er kun fyldt med metaller.

Grundstoffer i grupper udviser samme valens i oxider og andre forbindelser, og denne valens svarer til gruppenummeret. De vigtigste indeholder elementer af små og store perioder, kun store. Fra top til bund styrker de, ikke-metalliske svækkes. Alle atomer i sideundergrupper er metaller.

Tabellen over periodiske kemiske elementer blev en af ​​de vigtigste begivenheder i videnskabens historie og bragte verdensberømmelse til sin skaber, den russiske videnskabsmand Dmitry Mendeleev. Denne ekstraordinære mand formåede at kombinere alle de kemiske elementer i et enkelt koncept, men hvordan lykkedes det ham at åbne sit berømte bord?

Hvis du husker bare lidt af dit skolefysikkursus, vil du nemt huske, at det mest aktive metal er lithium. Dette faktum er ikke overraskende, før du forsøger at forstå dette problem mere detaljeret. Sandt nok er det svært at forestille sig en situation, hvor du har brug for sådanne oplysninger, men af ​​hensyn til ledig interesse kan du prøve.

For eksempel, hvad er aktiviteten af ​​et metal? Evne til at reagere hurtigt og fuldstændigt med andre kemiske elementer? Måske. Så er lithium, selvom det vil være et af de mest aktive metaller, tydeligvis ikke en mester. Men mere om det senere.

Men hvis du laver en mindre præcisering, siger ikke "det mest aktive metal", men "det mest elektrokemisk aktive metal", så vil lithium indtage sin retmæssige førsteplads.

Lithium

Oversat fra græsk betyder "lithium" "sten". Men det er ikke overraskende, for den svenske kemiker Arfvedson opdagede det i stenen, i mineralet petalit, som blandt andet indeholdt dette metal.

Fra det øjeblik begyndte hans studie. Og der er noget at arbejde på. For eksempel er dens massefylde flere gange mindre end for aluminium. Han vil selvfølgelig drukne i vand, men i petroleum vil han svømme trygt.

På normale forhold lithium er blødt, sølv farve metal. I Beketov-serien (en serie af elektrokemisk aktivitet) indtager lithium en hæderlig førsteplads, selv foran alle andre alkalimetaller. Det betyder, at hvornår kemisk reaktion det vil fortrænge andre metaller og optage ledig plads i samlinger. Det er det, der bestemmer alle dens andre egenskaber.

For eksempel er det absolut nødvendigt for den normale funktion af den menneskelige krop, omend i små doser. En øget koncentration kan forårsage forgiftning, en nedsat koncentration kan forårsage mental ustabilitet.

Interessant nok plejede den berømte drik 7Up at indeholde lithium og var placeret som en tømmermændskur. Måske hjalp det virkelig.

Cæsium

Men hvis vi slipper af med den tvangsprægede afklaring "elektrokemisk", hvilket blot efterlader "aktivt metal", så kan cæsium kaldes vinderen.

Som du ved, øges aktiviteten af ​​stoffer i det periodiske system fra højre til venstre og fra top til bund. Faktum er, at i stoffer, der er i den første gruppe (første kolonne), roterer en enkelt ensom elektron på det ydre lag. Det er nemt for et atom at slippe af med det, hvilket er hvad der sker i næsten enhver reaktion. Hvis der var to af dem, ligesom elementerne fra den anden gruppe, så ville det tage mere tid, tre - endnu flere, og så videre.

Men selv i den første gruppe er stofferne ikke lige aktive. Jo lavere et stof er, jo større er diameteren af ​​dets atom, og jo længere væk fra kernen spinder den enkelte frie elektron. Det betyder, at tiltrækningen af ​​kernen har en svagere effekt på den, og det er lettere for den at bryde væk. Cæsium opfylder alle disse betingelser.

Dette metal var det første, der blev opdaget ved hjælp af et spektroskop. Forskere undersøgte sammensætningen af ​​mineralvand fra en helbredende kilde og så et lyseblåt bånd på spektroskopet, svarende til et tidligere ukendt grundstof. På grund af dette fik cæsium sit navn. Det kan oversættes til russisk som "himmelblå".

Af alle rene metaller, som kan udvindes i betydelige mængder, har cæsium den største kemiske aktivitet, samt mange andre interessante egenskaber. For eksempel kan det smelte i menneskehænder. Men for at gøre dette skal den placeres i en forseglet glaskapsel fyldt med ren argon, for ellers vil den simpelthen antændes ved kontakt med luft. Dette metal har fundet sin anvendelse inden for en række områder: fra medicin til optik.

Frankrig

Og hvis vi ikke stopper ved cæsium og går endnu lavere, ender vi med francium. Det bevarer alle egenskaber og funktioner af cæsium, men bringer dem til et kvalitativt højere niveau. nyt niveau, fordi den har endnu flere elektronbaner, hvilket betyder, at den samme ensomme elektron er endnu længere fra centrum.

I lang tid var det teoretisk forudsagt og endda beskrevet, men det var ikke muligt at finde det eller finde det, hvilket heller ikke er overraskende, fordi det i naturen findes i små mængder (mindre - kun astatin). Og selvom den opnås, forbliver den ekstremt ustabil på grund af dens høje radioaktivitet og hurtige halveringstid.

Interessant nok gik drømmen om middelalderlige alkymister til virkelighed i Frankrig, kun omvendt. De drømte om at få guld fra andre stoffer, men her bruger de guld, som efter bombardement med elektroner bliver til francium. Men alligevel kan det opnås i ubetydeligt små mængder, utilstrækkeligt selv til omhyggelig undersøgelse.

Det er således francium, der forbliver det mest aktive af metallerne, langt foran alle de andre. Kun cæsium kan konkurrere med det, og selv da, udelukkende på grund af en mere betydelig mængde. Selv det mest aktive ikke-metal, fluor, er væsentligt ringere end det.

Hvis vi fra hele serien af ​​standardelektrodepotentialer kun vælger de elektrodeprocesser, der svarer til den generelle ligning

så får vi en række metalspændinger. Ud over metaller vil denne serie altid indeholde brint, som giver dig mulighed for at se, hvilke metaller der er i stand til at fortrænge brint fra vandige opløsninger af syrer.

Tabel 19. Serier af metalspændinger

En række spændinger for de vigtigste metaller er angivet i tabel. 19. Positionen af ​​et bestemt metal i stress-serien karakteriserer dets evne til at undergå redox-interaktioner i vandige opløsninger under standardbetingelser. Metalioner er oxidationsmidler, og metaller i form simple stoffer- reduktionsmidler. Desuden, jo længere et metal er placeret i spændingsrækken, jo stærkere er oxidationsmidlet i en vandig opløsning dets ioner, og omvendt, jo tættere metallet er på begyndelsen af ​​serien, jo stærkere er de reducerende egenskaber af en simpel stof - metallet.

Elektrodeprocespotentiale

i et neutralt miljø er det lig med B (se side 273). Aktive metaller i begyndelsen af ​​serien, med et potentiale betydeligt mere negativt end -0,41 V, fortrænger brint fra vand. Magnesium fortrænger kun brint fra varmt vand. Metaller placeret mellem magnesium og cadmium fortrænger generelt ikke brint fra vand. Oxidfilm dannes på overfladen af ​​disse metaller, som har en beskyttende virkning.

Metaller placeret mellem magnesium og brint fortrænger brint fra sure opløsninger. Samtidig dannes der også beskyttende film på overfladen af ​​nogle metaller, hvilket hæmmer reaktionen. Oxidfilmen på aluminium gør således dette metal stabilt ikke kun i vand, men også i opløsninger af visse syrer. Bly opløses ikke i svovlsyre ved koncentrationen nedenfor, da saltet dannet under interaktionen mellem bly og svovlsyre er uopløseligt og dannes på metaloverfladen beskyttende film. Fænomenet med dyb inhibering af metaloxidation på grund af tilstedeværelsen af ​​beskyttende oxid- eller saltfilm på overfladen kaldes passivitet, og metallets tilstand kaldes i dette tilfælde en passiv tilstand.

Metaller er i stand til at fortrænge hinanden fra saltopløsninger. Reaktionsretningen bestemmes af deres relative position i rækken af ​​spændinger. Overvejer konkrete tilfælde Sådanne reaktioner skal huskes, at aktive metaller fortrænger hydrogen ikke kun fra vand, men også fra enhver vandig opløsning. Derfor forekommer den gensidige forskydning af metaller fra opløsninger af deres salte praktisk talt kun i tilfælde af metaller placeret i serien efter magnesium.

Beketov var den første til at studere i detaljer forskydningen af ​​metaller fra deres forbindelser med andre metaller. Som et resultat af sit arbejde arrangerede han metaller efter deres kemiske aktivitet i en forskydningsserie, som er prototypen på en række metalspændinger.

Den relative position af nogle metaller i spændingsrækken og i det periodiske system ved første øjekast svarer ikke til hinanden. For eksempel, ifølge positionen i det periodiske system, bør den kemiske aktivitet af kalium være større end natrium, og natrium - større end lithium. I rækken af ​​spændinger er lithium den mest aktive, og kalium indtager en midterposition mellem lithium og natrium. Zink og kobber bør ifølge deres position i det periodiske system have omtrent samme kemisk aktivitet, men i spændingsserien er zink placeret meget tidligere end kobber. Årsagen til denne form for inkonsekvens er som følger.

Når man sammenligner metaller, der indtager en eller anden position i det periodiske system, tages frie atomers ioniseringsenergi som et mål for deres kemiske aktivitet - reducerende evne. Faktisk, når man bevæger sig for eksempel fra top til bund langs hovedundergruppen af ​​gruppe I i det periodiske system, falder atomernes ioniseringsenergi, hvilket er forbundet med en stigning i deres radier (dvs. med en større afstand af ydre elektroner) fra kernen) og med stigende screening af kernens positive ladning ved mellemliggende elektroniske lag (se § 31). Derfor udviser kaliumatomer større kemisk aktivitet - de har stærkere reducerende egenskaber - end natriumatomer, og natriumatomer udviser større aktivitet end lithiumatomer.

Når man sammenligner metaller i en række spændinger, tages arbejdet med at omdanne et metal i fast tilstand til hydratiserede ioner i en vandig opløsning som et mål for kemisk aktivitet. Dette arbejde kan repræsenteres som summen af ​​tre led: atomiseringsenergien - omdannelsen af ​​en metalkrystal til isolerede atomer, ioniseringsenergien af ​​frie metalatomer og hydreringsenergien af ​​de resulterende ioner. Forstøvningsenergi karakteriserer styrken af ​​krystalgitteret af et givet metal. Energien til ionisering af atomer - fjernelse af valenselektroner fra dem - er direkte bestemt af metallets position i det periodiske system. Den energi, der frigives under hydrering, afhænger af ionens elektroniske struktur, dens ladning og radius.

Lithium- og kaliumioner, der har samme ladning, men forskellige radier, vil skabe ulige elektriske felter. Feltet genereret nær små lithiumioner vil være stærkere end feltet nær store kaliumioner. Heraf er det klart, at lithiumioner vil hydrere med frigivelse af mere energi end kaliumioner.

Under den overvejede transformation bliver energi brugt på forstøvning og ionisering, og energi frigives under hydrering. Jo lavere det samlede energiforbrug er, jo lettere vil hele processen være, og jo tættere på begyndelsen af ​​spændingsserien vil det givne metal være placeret. Men af ​​de tre led i den generelle energibalance er kun ét - ioniseringsenergien - direkte bestemt af metallets position i det periodiske system. Der er derfor ingen grund til at forvente, at den relative position af visse metaller i spændingsrækken altid vil svare til deres position i det periodiske system. For lithium viser det samlede energiforbrug sig således at være mindre end for kalium, hvorefter lithium kommer før kalium i spændingsrækken.

For kobber og zink er energiforbruget til ionisering af frie atomer og energiforøgelsen under ionhydrering tæt på. Men metallisk kobber danner et stærkere krystalgitter end zink, som det kan ses ved en sammenligning af disse metallers smeltetemperaturer: zink smelter ved , og kobber kun ved . Derfor er energien brugt på forstøvningen af ​​disse metaller væsentligt anderledes, hvilket resulterer i, at de samlede energiomkostninger for hele processen i tilfælde af kobber er meget større end i tilfælde af zink, hvilket forklarer den relative placering af disse. metaller i stress-serien.

Ved overgang fra vand til ikke-vandige opløsningsmidler kan de relative positioner af metaller i spændingsserien ændre sig. Årsagen til dette er, at solvatiseringsenergien af ​​forskellige metalioner ændrer sig forskelligt, når de bevæger sig fra et opløsningsmiddel til et andet.

Især kobberionen er meget energisk solvatiseret i nogle organiske opløsningsmidler; Dette fører til det faktum, at kobber i sådanne opløsningsmidler er placeret i spændingsserien før brint og fortrænger det fra sure opløsninger.

I modsætning til grundstoffernes periodiske system er spændingsrækken af ​​metaller således ikke en afspejling generelle mønstre, på grundlag af hvilke det er muligt at give alsidige egenskaber kemiske egenskaber metaller En række spændinger karakteriserer kun redoxevnen af ​​det elektrokemiske system "metal - metalion" under strengt definerede betingelser: værdierne deri refererer til en vandig opløsning, temperatur og enhedskoncentration (aktivitet) af metalioner.