العناصر القلوية في الجدول الدوري.

تعليمات

خذ الجدول الدوري، وباستخدام المسطرة، ارسم خطًا يبدأ في الخلية بالعنصر Be (البريليوم) وينتهي في الخلية بالعنصر At (Astatine).

تلك العناصر التي ستكون على يسار هذا الخط هي المعادن. علاوة على ذلك، كلما كان العنصر "أسفل وإلى اليسار"، كان أكثر وضوحًا خصائص معدنيةهو عنده. من السهل أن نرى أن هذا المعدن في الجدول الدوري هو (Fr) - وهو المعدن القلوي الأكثر نشاطًا.

وبناء على ذلك، فإن تلك العناصر الموجودة على يمين السطر لها خصائص. وهنا أيضًا تنطبق قاعدة مماثلة: كلما كان العنصر "أعلى وإلى اليمين" من الخط، كلما كان العنصر غير المعدني أقوى. مثل هذا العنصر في الجدول الدوري هو الفلور (F)، وهو أقوى عامل مؤكسد. إنه نشيط للغاية لدرجة أن الكيميائيين اعتادوا أن يطلقوا عليه اسمًا محترمًا، وإن كان غير رسمي: "كل شيء يمضغ".

قد تطرح أسئلة مثل "ماذا عن تلك العناصر الموجودة على الخط نفسه أو القريبة جدًا منه؟" أو على سبيل المثال، "على اليمين وفوق الخط يوجد كروم، . هل هذه حقا غير المعادن؟ بعد كل شيء، يتم استخدامها في إنتاج الصلب كمضافات لصناعة السبائك. ولكن من المعروف أنه حتى الشوائب الصغيرة من اللافلزات تجعلها هشة. والحقيقة هي أن العناصر الموجودة على الخط نفسه (على سبيل المثال، الألومنيوم، الجرمانيوم، النيوبيوم، الأنتيمون) لها طابع مزدوج.

أما بالنسبة مثلا للفاناديوم والكروم والمنجنيز فإن خواص مركباتها تعتمد على حالة أكسدة ذرات هذه العناصر. على سبيل المثال، هذه هي أكاسيد أعلى، مثل V2O5، CrO3، Mn2O7، قد نطقت . ولهذا السبب تقع في أماكن تبدو "غير منطقية" في الجدول الدوري. وهذه العناصر في شكلها "النقي" هي بالطبع معادن ولها جميع خواص المعادن.

مصادر:

• المعادن في الجدول الدوري

لأطفال المدارس الذين يدرسون الطاولة مندليف - حلم فظيع. حتى العناصر الستة والثلاثين التي يعينها المعلمون عادةً تؤدي إلى ساعات من الدراسة المرهقة والصداع. كثير من الناس لا يصدقون حتى ما يجب تعلمه طاولةمندليف حقيقي. لكن استخدام فن الإستذكار يمكن أن يجعل الحياة أسهل بكثير للطلاب.

تعليمات

افهم النظرية واختر الأسلوب الصحيح للقواعد التي تسهل حفظ المادة التذكيرية. حيلتهم الرئيسية هي إنشاء روابط ترابطية، عندما يتم تجميع المعلومات المجردة في صورة مشرقة أو صوت أو حتى رائحة. هناك العديد من تقنيات ذاكري. على سبيل المثال، يمكنك كتابة قصة من عناصر المعلومات المحفوظة، والبحث عن الكلمات الساكنة (الروبيديوم - التبديل، السيزيوم - يوليوس قيصر)، وتشغيل الخيال المكانيأو ببساطة قافية عناصر الجدول الدوري لمندليف.

أغنية النيتروجين من الأفضل قافية عناصر الجدول الدوري لمندليف بالمعنى، وفقًا لخصائص معينة: بالتكافؤ، على سبيل المثال. لذا، فإن القلوية تتناغم بسهولة شديدة وتبدو وكأنها أغنية: "الليثيوم، البوتاسيوم، الصوديوم، الروبيديوم، السيزيوم الفرانسيوم." "المغنيسيوم والكالسيوم والزنك والباريوم - تكافؤهم يساوي زوجًا" هو كلاسيكي لا يتلاشى من الفولكلور المدرسي. وفي نفس الموضوع: "الصوديوم والبوتاسيوم والفضة هي أحادية التكافؤ" و"الصوديوم والبوتاسيوم والأرجنتوم أحادية التكافؤ". الإبداع، على عكس حشو المعلومات الذي يستمر لمدة يومين على الأكثر، يحفز الذاكرة طويلة المدى. وهذا يعني المزيد عن الألومنيوم، وقصائد عن النيتروجين، وأغاني عن التكافؤ - وسيسير الحفظ كالساعة.

إثارة حمضية لتسهيل الحفظ، يتم اختراع فكرة يتم فيها تحويل عناصر الجدول الدوري إلى أبطال أو تفاصيل مناظر طبيعية أو عناصر مؤامرة. وهنا على سبيل المثال نص مشهور: «بدأ الآسيوي (النيتروجين) بصب الماء (الليثيوم) (الهيدروجين) في غابة الصنوبر (البورون).» ولكن لم يكن هو (النيون) هو الذي كنا بحاجة إليه، بل ماجنوليا (المغنيسيوم)." ويمكن استكمالها بقصة سيارة فيراري (حديد – فيروم) فيها العميل السري “كلور زيرو سبعة عشر” (17- رقم سريالكلور) للقبض على الزرنيخ المهووس (الزرنيخ - الزرنيخ) الذي كان لديه 33 سنًا (33 - الرقم التسلسلي للزرنيخ) ولكن دخل شيء حامض إلى فمه (الأكسجين) وكانت هناك ثماني رصاصات مسمومة (8 - الرقم التسلسلي للزرنيخ) الأكسجين)... يمكنك الاستمرار إلى ما لا نهاية. وبالمناسبة، يمكن إسناد رواية مكتوبة على أساس الجدول الدوري إلى مدرس الأدب كنص تجريبي. ربما ستحب ذلك.

بناء قصر الذاكرة هذا أحد الأسماء تمامًا تكنولوجيا فعالةالحفظ عند تنشيط التفكير المكاني. سرها هو أنه يمكننا جميعًا وصف غرفتنا أو المسار من المنزل إلى المتجر أو المدرسة وما إلى ذلك بسهولة. من أجل إنشاء سلسلة من العناصر، تحتاج إلى وضعها على طول الطريق (أو في الغرفة)، وتقديم كل عنصر بشكل واضح ومرئي وملموس. هنا أشقر نحيف ذو وجه طويل. العامل الجاد الذي يضع البلاط هو السيليكون. مجموعة من الأرستقراطيين في سيارة باهظة الثمن - غازات خاملة. وبالطبع بالونات الهيليوم.

ملحوظة

ليست هناك حاجة لإجبار نفسك على تذكر المعلومات الموجودة على البطاقات. أفضل شيء هو ربط كل عنصر بصورة مشرقة معينة. السيليكون - مع وادي السيليكون. الليثيوم - مع بطاريات الليثيوم تليفون محمول. يمكن أن يكون هناك العديد من الخيارات. لكن الجمع بين الصورة المرئية والحفظ الميكانيكي والإحساس اللمسي ببطاقة لامعة خشنة أو على العكس من ذلك ناعمة سيساعدك على رفع أصغر التفاصيل بسهولة من أعماق الذاكرة.

نصائح مفيدة

يمكنك رسم نفس البطاقات التي تحتوي على معلومات حول العناصر التي كانت لدى مندليف في عصره، ولكن فقط قم بإضافتها بالمعلومات الحديثة: عدد الإلكترونات على المستوى الخارجي، على سبيل المثال. كل ما عليك فعله هو وضعها قبل الذهاب إلى السرير.

مصادر:

• قواعد ذاكريفي الكيمياء
• كيف تتذكر الجدول الدوري

مشكلة التعريف بعيدة كل البعد عن الخمول. لن يكون الأمر ممتعًا إذا أراد متجر المجوهرات أن يمنحك قطعة مزيفة تمامًا بدلاً من قطعة ذهبية باهظة الثمن. أليس من الفائدة من ذلك معدنمصنوعة من جزء سيارة مكسور أو قطعة أثرية تم العثور عليها؟

تعليمات

هنا، على سبيل المثال، كيفية تحديد وجود النحاس في سبيكة. تنطبق على سطح نظيف معدنإسقاط (1:1) حمض النيتريك. نتيجة للتفاعل، سيبدأ إطلاق الغاز. بعد بضع ثوانٍ، امسح القطرة بورق الترشيح، ثم ثبتها فوق المكان الذي يوجد فيه محلول الأمونيا المركز. سوف يتفاعل النحاس ويحول البقعة إلى اللون الأزرق الداكن.

وإليك كيفية التمييز بين البرونز والنحاس. ضع قطعة من نشارة المعدن أو نشارة الخشب في كوب به 10 مل من محلول (1:1) من حمض النيتريك وقم بتغطيته بالزجاج. انتظر قليلاً حتى يذوب تماماً، ثم قم بتسخين السائل الناتج حتى يغلي تقريباً لمدة 10-12 دقيقة. ستذكرك البقايا البيضاء بالبرونز، لكن الكأس النحاسية ستبقى.

يمكنك تحديد النيكل بنفس طريقة النحاس. ضع قطرة من محلول حمض النيتريك (1:1) على السطح معدنوانتظر 10-15 ثانية. امسح القطرة بورق الترشيح ثم ضعها فوق بخار الأمونيا المركز. للنتيجة بقعة مظلمةإسقاط محلول 1% من ثنائي ميثيل جليوكسين في الكحول.

سوف "يشير" النيكل إليك بلونه الأحمر المميز. يمكن تحديد الرصاص باستخدام بلورات حمض الكروميك وقطرة من السائل المبرد المطبق عليه. حمض الاسيتيكوبعد دقيقة - قطرات من الماء. إذا رأيت راسبًا أصفر اللون، فاعلم أنه كرومات الرصاص.

صب بعضًا من سائل الاختبار في وعاء منفصل وأسقطه في القليل من محلول اللازورد. في هذه الحالة، سيتشكل على الفور راسب أبيض "متخثر" من كلوريد الفضة غير القابل للذوبان. أي أنه يوجد بالتأكيد أيون كلوريد في جزيء المادة. لكن ربما لا يكون هذا مجرد محلول من نوع ما من الملح المحتوي على الكلور؟ مثلا كلوريد الصوديوم؟

تذكر خاصية أخرى للأحماض. يمكن للأحماض القوية (وحمض الهيدروكلوريك بالطبع واحد منها) أن تحل محل الأحماض الضعيفة منها. ضع القليل من مسحوق الصودا - Na2CO3 - في دورق أو كوب وأضف السائل ببطء ليتم اختباره. إذا صدر صوت هسهسة على الفور وكان المسحوق "يغلي" حرفيًا، فلن يتبقى هناك شك - إنه حمض الهيدروكلوريك.

يتم تعيين رقم تسلسلي محدد لكل عنصر في الجدول (H - 1، Li - 2، Be - 3، إلخ). ويتوافق هذا الرقم مع النواة (عدد البروتونات في النواة) وعدد الإلكترونات التي تدور حول النواة. وبالتالي فإن عدد البروتونات يساوي عدد الإلكترونات، مما يعني أنه في الظروف العاديةالذرة كهربائيا.

يتم التقسيم إلى سبع فترات حسب عدد مستويات الطاقة في الذرة. تحتوي ذرات الفترة الأولى على غلاف إلكتروني أحادي المستوى، والثاني - ذو مستويين، والثالث - ذو ثلاثة مستويات، وما إلى ذلك. عندما يمتلئ مستوى جديد من الطاقة، تبدأ فترة جديدة.

تتميز العناصر الأولى في أي فترة بذرات تحتوي على إلكترون واحد على المستوى الخارجي - وهي ذرات فلزات قلوية. تنتهي الفترات بذرات الغازات النبيلة، التي لها مستوى طاقة خارجي مملوء بالكامل بالإلكترونات: في الفترة الأولى، تحتوي الغازات النبيلة على إلكترونين، وفي الفترات اللاحقة - 8. ويرجع ذلك على وجه التحديد إلى بنيتها المتشابهة قذائف الإلكترونمجموعات العناصر لها خصائص فيزيائية مماثلة.

في الجدول د. لدى مندليف 8 مجموعات فرعية رئيسية. يتم تحديد هذا العدد من خلال الحد الأقصى لعدد الإلكترونات الممكنة لكل مستوى الطاقة.

في الجزء السفلي من الجدول الدوري، يتم تمييز اللانثانيدات والأكتينيدات كسلسلة مستقلة.

باستخدام الجدول D.I. Mendeleev، يمكن للمرء أن يلاحظ دورية الخصائص التالية للعناصر: نصف القطر الذري، الحجم الذري؛ إمكانية التأين؛ قوى تقارب الإلكترون. السالبية الكهربية للذرة ; الخصائص الفيزيائية للمركبات المحتملة.

دورية يمكن تتبعها بوضوح لترتيب العناصر في الجدول D.I. يتم تفسير مندليف عقلانيًا من خلال الطبيعة التسلسلية لملء مستويات الطاقة بالإلكترونات.

مصادر:

• جدول مندلييف

القانون الدوري وهو أساس الكيمياء الحديثة ويشرح أنماط التغيرات في الخواص العناصر الكيميائية، تم اكتشافه بواسطة د. مندليف في عام 1869. المعنى الجسدييتم الكشف عن هذا القانون عند دراسة البنية المعقدة للذرة.

في القرن التاسع عشر كان يعتقد أن الكتلة الذرية موجودة الشخصيات الرئيسيهعنصر، لذلك تم استخدامه لتصنيف المواد. في الوقت الحاضر، يتم تعريف الذرات وتحديدها من خلال كمية الشحنة الموجودة على نواتها (العدد والعدد الذري في الجدول الدوري). ومع ذلك، فإن الكتلة الذرية للعناصر، مع بعض الاستثناءات (على سبيل المثال، الكتلة الذرية أقل من الكتلة الذرية للأرجون)، تزداد بما يتناسب مع شحنتها النووية.

مع زيادة الكتلة الذرية، يلاحظ تغير دوري في خصائص العناصر ومركباتها. هذه هي المعدنية وغير المعدنية للذرات، ونصف القطر الذري، واحتمال التأين، وتقارب الإلكترون، والسالبية الكهربية، وحالات الأكسدة، والمركبات (نقاط الغليان، ونقاط الانصهار، والكثافة)، وأساسيتها، والأمفوتيرية أو الحموضة.

كم عدد العناصر في الجدول الدوري الحديث

ويعبر الجدول الدوري بيانيا عن القانون الذي اكتشفه. في الحديث الجدول الدورييحتوي على 112 عنصر كيميائي (آخرها ميتنريوم، دارمشتاتيوم، رونتجينيوم وكوبرنيسيوم). وفقًا لأحدث البيانات، تم أيضًا اكتشاف العناصر الثمانية التالية (يصل عددها إلى 120)، لكن لم تحصل جميعها على أسمائها، ولا تزال هذه العناصر قليلة في أي منشورات مطبوعة.

يحتل كل عنصر خلية معينة في الجدول الدوري، وله رقم تسلسلي خاص به، يتوافق مع شحنة نواة ذرته.

كيف يتم بناء الجدول الدوري؟

يتم تمثيل هيكل الجدول الدوري بسبع فترات وعشرة صفوف وثماني مجموعات. تبدأ كل فترة بفلز قلوي وتنتهي بغاز خامل. الاستثناءات هي الدورة الأولى التي تبدأ بالهيدروجين، والدورة السابعة غير المكتملة.

وتنقسم الفترات إلى صغيرة وكبيرة. الفترات الصغيرة (الأولى، الثانية، الثالثة) تتكون من صف أفقي واحد، الفترات الكبيرة (الرابعة، الخامسة، السادسة) - من صفين أفقيين. تسمى الصفوف العليا في الفترات الكبيرة بالزوجية، بينما تسمى الصفوف السفلية بالفردية.

في الفترة السادسة من الجدول بعد (الرقم التسلسلي 57) يوجد 14 عنصرًا مشابهًا في خصائص اللانثانوم - اللانثانيدات. يتم وضعها في الجزء السفليالجداول في سطر منفصل. الأمر نفسه ينطبق على الأكتينيدات الموجودة بعد الأكتينيوم (برقم 89) والتي تكرر خصائصه إلى حد كبير.

تمتلئ الصفوف الزوجية للفترات الكبيرة (4، 6، 8، 10) بالمعادن فقط.

تظهر العناصر الموجودة في المجموعات نفس التكافؤ في الأكاسيد والمركبات الأخرى، وهذا التكافؤ يتوافق مع رقم المجموعة. تحتوي العناصر الرئيسية على عناصر فترات صغيرة وكبيرة، فقط كبيرة. من أعلى إلى أسفل، يتم تعزيزها، غير المعدنية تضعف. جميع ذرات المجموعات الفرعية الجانبية هي معادن.

أصبح جدول العناصر الكيميائية الدورية واحدًا من الأحداث الكبرىفي تاريخ العلم وجلب الشهرة العالمية لمبدعه العالم الروسي ديمتري مندليف. تمكن هذا الرجل الاستثنائي من الجمع بين جميع العناصر الكيميائية في مفهوم واحد، ولكن كيف تمكن من فتح طاولته الشهيرة؟

هناك العديد من التسلسلات المتكررة في الطبيعة:

• مواسم؛
• مرات اليوم؛
• أيام الأسبوع…

في منتصف القرن التاسع عشر، لاحظ D.I Mendeleev أن الخواص الكيميائية للعناصر لها أيضًا تسلسل معين (يقولون إن هذه الفكرة خطرت له في المنام). وكانت نتيجة أحلام العالم الرائعة هي الجدول الدوري للعناصر الكيميائية، حيث د. قام مندلييف بترتيب العناصر الكيميائية حسب زيادة الكتلة الذرية. في الجدول الحديث، يتم ترتيب العناصر الكيميائية ترتيبًا تصاعديًا حسب العدد الذري للعنصر (عدد البروتونات في نواة الذرة).

يظهر الرقم الذري فوق رمز العنصر الكيميائي، وتحت الرمز كتلته الذرية (مجموع البروتونات والنيوترونات). يرجى ملاحظة أن الكتلة الذرية لبعض العناصر ليست عددًا صحيحًا! تذكر النظائر!الكتلة الذرية هي المتوسط ​​المرجح لجميع نظائر العنصر الموجود في الطبيعة في الظروف الطبيعية.

يوجد أسفل الجدول اللانثانيدات والأكتينيدات.

المعادن، غير المعادن، أشباه الفلزات

تقع في الجدول الدوري على يسار خط قطري متدرج يبدأ بالبورون (B) وينتهي بالبولونيوم (Po) (الاستثناءات هي الجرمانيوم (Ge) والأنتيمون (Sb). ومن السهل أن نرى أن المعادن تشغل معظم الخصائص الأساسية للمعادن: صلبة (باستثناء الزئبق)؛ موصلات كهربائية وحرارية جيدة؛ قابلة للطرق.

تسمى العناصر الموجودة على يمين القطر المتدرج B-Po غير المعادن. إن خصائص اللافلزات هي عكس خصائص المعادن تمامًا: فهي موصلة رديئة للحرارة والكهرباء؛ قابل للكسر؛ غير طيع؛ غير بلاستيكية عادة ما تقبل الإلكترونات.

الفلزات

بين المعادن وغير المعادن هناك أشباه المعادن(الفلزات). وتتميز بخصائص كل من المعادن وغير المعادن. لقد وجدت أشباه المعادن تطبيقها الرئيسي في الصناعة في إنتاج أشباه الموصلات، والتي بدونها لا يمكن تصور أي دائرة كهربائية دقيقة أو معالج دقيق واحد.

الفترات والمجموعات

كما ذكرنا أعلاه، يتكون الجدول الدوري من سبع فترات. وفي كل فترة، يزداد العدد الذري للعناصر من اليسار إلى اليمين.

تتغير خصائص العناصر بالتتابع في فترات: وبالتالي فإن الصوديوم (Na) والمغنيسيوم (Mg)، الموجودين في بداية الفترة الثالثة، يتخلى عن الإلكترونات (Na يتخلى عن إلكترون واحد: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ؛ Mg يعطي حتى إلكترونين: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2). لكن الكلور (Cl) الموجود في نهاية الفترة يأخذ عنصرًا واحدًا: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5.

على العكس من ذلك، في المجموعات، جميع العناصر لها نفس الخصائص. على سبيل المثال، في المجموعة IA(1)، جميع العناصر من الليثيوم (Li) إلى الفرانسيوم (Fr) تتبرع بإلكترون واحد. وجميع عناصر المجموعة VIIA(17) تأخذ عنصرا واحدا.

بعض المجموعات مهمة جدًا لدرجة أنها حصلت على أسماء خاصة. وتناقش هذه المجموعات أدناه.

المجموعة IA(1). تحتوي ذرات عناصر هذه المجموعة على إلكترون واحد فقط في طبقتها الإلكترونية الخارجية، لذا فإنها تتخلى بسهولة عن إلكترون واحد.

وأهم الفلزات القلوية هي الصوديوم (Na) والبوتاسيوم (K) حيث يلعبان دور مهمفي عملية حياة الإنسان وتدخل في تركيبة الأملاح.

التكوينات الإلكترونية:

• لي- 1s 2 2s 1 ؛
• نا- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ؛
• ك- 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 1

المجموعة IIA(2). تحتوي ذرات عناصر هذه المجموعة على إلكترونين في طبقة الإلكترون الخارجية، والتي تتخلى عنها أيضًا أثناء التفاعلات الكيميائية. معظم عنصر مهم- الكالسيوم (Ca) هو أساس العظام والأسنان.

التكوينات الإلكترونية:

• يكون- 1س 2 2س 2 ؛
• ملغ- 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 ؛
• كاليفورنيا- 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 2

المجموعة السابعة (17). تستقبل ذرات عناصر هذه المجموعة عادةً إلكترونًا واحدًا لكل منها، وذلك لأن هناك خمسة عناصر على الطبقة الإلكترونية الخارجية وإلكترون واحد مفقود من "المجموعة الكاملة".

ومن أشهر عناصر هذه المجموعة: الكلور (Cl) - وهو جزء من الملح والمبيض؛ اليود (I) هو عنصر يلعب دورا هاما في نشاط الغدة الدرقيةشخص.

التكوين الإلكترونية:

• F- 1s 2 2s 2 2p 5 ؛
• Cl- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ؛
• ر- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5

المجموعة الثامنة(18).تحتوي ذرات عناصر هذه المجموعة على طبقة إلكترونية خارجية "مكتملة" بالكامل. لذلك، "لا" يحتاجون إلى قبول الإلكترونات. وهم "لا يريدون" التخلي عنهم. ومن ثم، فإن عناصر هذه المجموعة "مترددون" للغاية في الانضمام التفاعلات الكيميائية. لفترة طويلةكان يعتقد أنهم لم يتفاعلوا على الإطلاق (ومن هنا جاء اسم "خامل"، أي "غير نشط"). لكن الكيميائي نيل بارتليت اكتشف أن بعض هذه الغازات لا يزال بإمكانها التفاعل مع عناصر أخرى في ظل ظروف معينة.

التكوينات الإلكترونية:

• ني- 1s 2 2s 2 2p 6 ؛
• آر- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ؛
• كر- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

عناصر التكافؤ في مجموعات

من السهل ملاحظة أن العناصر داخل كل مجموعة تتشابه مع بعضها البعض في إلكترونات التكافؤ الخاصة بها (إلكترونات مدارات s وp الموجودة على مستوى الطاقة الخارجي).

تحتوي الفلزات القلوية على إلكترون تكافؤ واحد:

• لي- 1s 2 2s 1 ؛
• نا- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ؛
• ك- 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 1

تحتوي الفلزات القلوية الأرضية على إلكترونين تكافؤ:

• يكون- 1س 2 2س 2 ؛
• ملغ- 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 ؛
• كاليفورنيا- 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 2

تحتوي الهالوجينات على 7 إلكترونات تكافؤ:

• F- 1s 2 2s 2 2p 5 ؛
• Cl- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ؛
• ر- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5

تحتوي الغازات الخاملة على 8 إلكترونات تكافؤ:

• ني- 1s 2 2s 2 2p 6 ؛
• آر- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ؛
• كر- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

لمزيد من المعلومات، راجع مقالة التكافؤ وجدول التكوينات الإلكترونية لذرات العناصر الكيميائية حسب الفترة.

دعونا الآن نوجه انتباهنا إلى العناصر الموجودة في مجموعات ذات رموز في. تقع في وسط الجدول الدوري وتسمى المعادن الانتقالية.

ومن السمات المميزة لهذه العناصر وجود ذرات الإلكترونات التي تملأها المدارات د:

1. الشوري- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1 ؛
2. تي- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2

تقع بشكل منفصل عن الجدول الرئيسي اللانثانيداتو الأكتينيدات- هؤلاء هم ما يسمى المعادن الانتقالية الداخلية. تمتلئ ذرات هذه العناصر بالإلكترونات المدارات f:

1. م- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 4f 1 5d 1 6s 2 ؛
2. ذ- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 4f 14 5d 10 6s 2 6p 6 6d 2 7s 2

المعادن هي العناصر التي تشكل الطبيعة من حولنا. طالما أن الأرض موجودة، فإن المعادن موجودة منذ فترة طويلة.

تحتوي القشرة الأرضية على المعادن التالية:

• ألومنيوم - 8.2%،
• حديد - 4.1%،
• الكالسيوم - 4.1%،
• الصوديوم - 2.3%،
• المغنيسيوم - 2.3٪،
• البوتاسيوم - 2.1%،
• التيتانيوم - 0.56%، الخ.

على هذه اللحظةالعلم لديه معلومات عن 118 عنصرًا كيميائيًا. خمسة وثمانون عنصرًا في هذه القائمة هي معادن.

الخواص الكيميائية للمعادن

من أجل فهم ما تعتمد عليه الخواص الكيميائية للمعادن، دعنا ننتقل إلى مصدر موثوق - جدول النظام الدوري للعناصر، ما يسمى. الجدول الدوري. لنرسم قطريًا (يمكنك عقليًا) بين نقطتين: يبدأ من Be (البريليوم) وينتهي عند (astatine). هذا التقسيم، بالطبع، مشروط، لكنه لا يزال يسمح لك بدمج العناصر الكيميائية وفقا لخصائصها. العناصر الموجودة على اليسار تحت القطر ستكون معادن. كلما زاد موقع العنصر إلى اليسار بالنسبة للقطر، كلما كانت خصائصه المعدنية أكثر وضوحًا:

• التركيب البلوري - كثيف،
• الموصلية الحرارية - عالية،
• الموصلية الكهربائية ، والتي تقل مع زيادة درجة الحرارة ،
• مستوى درجة التأين - منخفض (يتم فصل الإلكترونات بحرية)
• القدرة على تكوين المركبات (السبائك) ،
• الذوبان (يذوب في الأحماض القوية والقلويات الكاوية) ،
• الأكسدة (تكوين الأكاسيد).

تعتمد خصائص المعادن المذكورة أعلاه على وجود إلكترونات تتحرك بحرية في الشبكة البلورية. العناصر التي تقع بجوار القطر، أو مباشرة في المكان الذي يمر فيه، لها علامات انتماء مزدوجة، أي: لها خصائص المعادن وغير المعادن.

أنصاف أقطار ذرات المعادن نسبيا أحجام كبيرة. تتم إزالة الإلكترونات الخارجية، التي تسمى إلكترونات التكافؤ، بشكل كبير من النواة، ونتيجة لذلك، تكون مرتبطة بها بشكل ضعيف. لذلك، تتخلى ذرات المعدن بسهولة عن إلكترونات التكافؤ وتشكل أيونات موجبة الشحنة (كاتيونات). هذه الميزة هي الرئيسية خاصية كيميائيةالمعادن. تحتوي ذرات العناصر ذات الخواص المعدنية الأكثر وضوحًا على إلكترون واحد إلى ثلاثة إلكترونات على مستوى الطاقة الخارجي. العناصر الكيميائية ذات العلامات المميزة للمعادن تشكل أيونات موجبة الشحنة فقط، فهي ليست قادرة على ربط الإلكترونات على الإطلاق.

صف النزوح من M. V. Beketov

يعتمد نشاط المعدن ومعدل تفاعله مع المواد الأخرى على قيمة مؤشر قدرة الذرة على "الانفصال عن الإلكترونات". يتم التعبير عن القدرة بشكل مختلف في المعادن المختلفة. العناصر ذات الأداء العالي هي عوامل اختزال نشطة. كلما زادت كتلة ذرة المعدن، زادت قدرتها على الاختزال. أقوى عوامل الاختزال هي الفلزات القلوية K، Ca، Na. إذا كانت ذرات المعدن غير قادرة على منح الإلكترونات، فسيتم اعتبار هذا العنصر عامل مؤكسد، على سبيل المثال: يمكن لأوريد السيزيوم أكسدة معادن أخرى. وفي هذا الصدد، المركبات المعدنية القلوية هي الأكثر نشاطا.

كان العالم الروسي إم. في. بيكيتوف أول من قام بدراسة ظاهرة إزاحة بعض المعادن من المركبات التي تكونتها بمعادن أخرى. قائمة المعادن التي قام بتجميعها، والتي تقع فيها وفقًا لدرجة الزيادة في الإمكانات الطبيعية، كانت تسمى "سلسلة الجهد الكهروكيميائي" (سلسلة إزاحة بيكيتوف).

Li K Rb CS Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb Cu Hg Ag Pt Ag Pt Au

كلما زاد موقع المعدن إلى اليمين في هذه السلسلة، انخفضت خواصه المختزلة، وأصبحت خواص الأكسدة لأيوناته أقوى.

تصنيف المعادن حسب مندليف

وفقًا للجدول الدوري، يتم تمييز الأنواع (المجموعات الفرعية) التالية من المعادن:

• القلوية - Li (الليثيوم)، Na (الصوديوم)، K (البوتاسيوم)، Rb (الروبيديوم)، Cs (السيزيوم)، الأب (الفرانسيوم)؛
• التربة القلوية – Be (البريليوم)، Mg (المغنيسيوم)، Ca (الكالسيوم)، Sr (السترونتيوم)، Ba (الباريوم)، Ra (الراديوم)؛
• ضوء - AL (الألومنيوم)، في (الإنديوم)، الكادميوم (الكادميوم)، الزنك (الزنك)؛
• انتقالية؛
• أشباه المعادن

التطبيقات التقنية للمعادن

المعادن التي وجدت أكثر أو أقل واسعة التطبيق الفني، تنقسم تقليديًا إلى ثلاث مجموعات: الأسود والملون والنبيل.

ل المعادن الفلزية وتشمل الحديد وسبائكه: الصلب والحديد الزهر والسبائك الحديدية.

وينبغي أن يقال أن الحديد هو المعدن الأكثر شيوعا في الطبيعة. له صيغة كيميائيةالحديد (حديد). لعب الحديد دورًا كبيرًا في تطور الإنسان. تمكن الإنسان من الحصول على أدوات جديدة من خلال تعلم صهر الحديد. في الصناعة الحديثة، يتم استخدام سبائك الحديد على نطاق واسع، والتي يتم الحصول عليها عن طريق إضافة الكربون أو المعادن الأخرى إلى الحديد.

المعادن غير الحديدية – هذه كلها معادن تقريبًا باستثناء الحديد وسبائكه والمعادن النبيلة. وفقا لخاصتهم الخصائص الفيزيائيةتصنف المعادن غير الحديدية على النحو التالي:

· ثقيلالمعادن: النحاس، النيكل، الرصاص، الزنك، القصدير؛

· رئتينالمعادن: الألومنيوم، التيتانيوم، المغنيسيوم، البريليوم، الكالسيوم، السترونتيوم، الصوديوم، البوتاسيوم، الباريوم، الليثيوم، الروبيديوم، السيزيوم؛

· صغيرالمعادن: البزموت، الكادميوم، الأنتيمون، الزئبق، الكوبالت، الزرنيخ.

· المواد المقاومة للحرارةالمعادن: التنغستن، الموليبدينوم، الفاناديوم، الزركونيوم، النيوبيوم، التنتالوم، المنغنيز، الكروم؛

· نادرالمعادن: الغاليوم، الجرمانيوم، الإنديوم، الزركونيوم.

المعادن النبيلة : الذهب، الفضة، البلاتين، الروديوم، البلاديوم، الروثينيوم، الأوسيميوم.

ويجب القول أن الإنسان تعرف على الذهب في وقت أبكر بكثير من الحديد. تم صنع المجوهرات الذهبية من هذا المعدن مرة أخرى مصر القديمة. في الوقت الحاضر، يستخدم الذهب أيضًا في الإلكترونيات الدقيقة وغيرها من الصناعات.

تُستخدم الفضة، مثل الذهب، في صناعة المجوهرات، والإلكترونيات الدقيقة، والصناعات الدوائية.

لقد رافقت المعادن الإنسان عبر تاريخ الحضارة الإنسانية. لا توجد صناعة لا يتم فيها استخدام المعادن. من المستحيل تخيل الحياة الحديثة بدون المعادن ومركباتها.

تعلمنا في المدرسة تقسيم الجدول الدوري قطريًا باستخدام مسطرة، بدءًا من بور وانتهاءً بأستاتين، وكانت هذه مناطق المعادن واللافلزات. كل ما هو فوق السيليكون والبورون هو غير معدني.

أنا شخصياً أستخدم جدول العناصر الدورية هذا.

في النسخة القديمة (المختصرة) من الجدول الدوري، إذا رسمت خطًا مستقيمًا من الزاوية اليسرى العليا إلى الزاوية اليمنى السفلية، فستظهر معظم اللافلزات في الأعلى. وإن لم يكن كل شيء. ثم هناك أشباه المعادن، مثل الزرنيخ والسيلينيوم. من الأسهل تحديد العناصر غير المعدنية لأن عددها أقل بكثير من المعادن. وعادة ما يتم تمييزها جميعًا باللون الأصفر كعناصر p (على الرغم من وجود بعض المعادن هناك). في النسخة الحديثة (الطويلة) من الجدول، مع 18 مجموعة، تقع جميع العناصر غير المعدنية (باستثناء الهيدروجين) على اليمين. وهذه كلها غازات وهالوجينات بالإضافة إلى البورون والكربون والسيليكون والفوسفور والكبريت. ليس كثيرا.

أتذكر كيف قام المعلم في المدرسة بتقسيم الجدول الدوري باستخدام المسطرة وأظهر لنا مناطق المعادن واللافلزات. ينقسم الجدول الدوري إلى منطقتين قطريا. كل ما هو فوق السيليكون والبورون هو غير معدني. وفي الجداول الجديدة أيضًا تم تمييز هاتين المجموعتين بألوان مختلفة.

يعد الجدول الدوري لمندليف أكثر إفادة مما قد يبدو للوهلة الأولى. يمكنك من خلاله معرفة ما إذا كان العنصر معدنيًا أم غير معدني. للقيام بذلك، يجب أن تكون قادرًا على تقسيم الجدول بصريًا إلى قسمين:



ما تحت الخط الأحمر فلزات، وبقية العناصر لا فلزات.

كيفية التعرف على المعدن أو غير المعدن، المعدن دائمًا في حالة صلبة، باستثناء الزئبق، واللافلز يمكن أن يكون بأي شكل من الأشكال، ناعم، صلب، سائل، وما إلى ذلك. يمكنك أيضًا تحديد اللون، كما أصبح لونًا معدنيًا واضحًا بالفعل. كيفية تحديده في الجدول الدوري، لذلك تحتاج إلى رسم خط قطري من البورون إلى الأستاتين، وكل تلك العناصر الموجودة فوق الخط ليست معدنية، وتلك الموجودة أسفل الخط معدنية.

توجد المعادن في جدول D.I Mendeleev في جميع الفترات باستثناء الفترة الأولى (H وHe)، في جميع المجموعات؛ فقط المعادن (العناصر D) موجودة في المجموعات الفرعية الثانوية (B). اللافلزات هي عناصر p وتقع فقط في المجموعات الفرعية الرئيسية (A). هناك 22 عنصرًا غير معدني في المجمل ويتم ترتيبها في خطوات، بدءًا من مجموعة SHA، مع إضافة عنصر واحد في كل مجموعة: مجموعة SHA - B - البورون، مجموعة 1UA - C - الكربون وSi - السيليكون؛ مجموعة VA - النيتروجين (N)، الفوسفور - P، الزرنيخ - As؛ مجموعة V1A (الكالكوجينات) - الأكسجين (O)، الكبريت (S)، السيلينيوم (Se)، التيلوريوم (Te)، مجموعة V11A (الهالوجينات) - الفلور (F)، الكلور (Cl)، البروم (Br)، اليود (I) )، أستاتين (في)؛ V111A مجموعة الغازات الخاملة أو النبيلة - الهيليوم (He)، النيون (Ne)، الأرجون (Ar)، الكريبتون (Kr)، زينون (Xe)، الرادون (Ra). يقع الهيدروجين في المجموعتين الأولى (أ) والسابعة (أ). إذا قمت برسم قطري من البريليوم إلى البوهريوم عقليًا، ففوق القطر في المجموعات الفرعية الرئيسية توجد مواد غير معدنية.

خصيصًا لك ولكي تتمكن من فهم كيفية التمييز بسهولة بين المعادن وغير المعادن في الجدول، أقدم لك هذا الرسم البياني:



يتم تمييز الخط الفاصل بين المعادن وغير المعادن بعلامة حمراء. ارسم هذا على برجك وسوف تعرف دائمًا.

مع مرور الوقت، يمكنك ببساطة حفظ جميع اللافلزات، خاصة وأن هذه العناصر معروفة للجميع، وعددها صغير - 22 فقط. ولكن حتى تكتسب هذه المهارة، فإن تذكر طريقة فصل المعادن عن اللافلزات أمر بالغ الأهمية. بسيط. العمودان الأخيران من الجدول مخصصان بالكامل للمواد غير المعدنية - وهذا هو العمود الخارجي للغازات الخاملة وعمود الهالوجينات الذي يبدأ بالهيدروجين. في العمودين الأولين على اليسار لا توجد معادن غير معدنية على الإطلاق - فهي معادن صلبة. بدءًا من المجموعة الثالثة، تظهر اللافلزات في الأعمدة - أول بورون واحد، ثم في المجموعة 4 يوجد بالفعل اثنان - الكربون والسيليكون، في المجموعة 5 يوجد ثلاثة - النيتروجين والفوسفور والزرنيخ، في المجموعة 6 يوجد بالفعل 4 اللافلزات - الأكسجين والكبريت والسيلينيوم والتيلوريوم، حسنا، ثم تأتي مجموعة الهالوجينات، والتي تم ذكرها أعلاه. لتسهيل حفظ العناصر غير المعدنية، استخدم هذا الجدول المريح حيث تكون جميع العناصر غير المعدنية في وشاح:



بدون حفظ الجدول الدوري نفسه، من المستحيل تذكر مكان وجود المعدن وأين يوجد اللامعدن. ولكن يمكنك أن تتذكر اثنين قواعد بسيطة. القاعدة الأولى هي أن خصائص المعادن تتناقص خلال الدورة من اليسار إلى اليمين. أي أن تلك المواد التي تظهر في البداية هي معادن، وفي النهاية تكون غير معدنية. تأتي المعادن القلوية والقلوية الترابية أولاً، ثم كل شيء آخر، وتنتهي بالغازات الخاملة. القاعدة الثانية هي أن الخصائص المعدنية تنمو من أعلى إلى أسفل في المجموعة. على سبيل المثال، لنأخذ المجموعة الثالثة. لن نطلق على البورون معدن، ولكن يوجد تحته الألومنيوم، الذي يتميز بخصائص معدنية واضحة.

الجدول الدوري هو أحد المسلمات الرئيسية في الكيمياء. بمساعدتها يمكنك العثور على جميع العناصر الضرورية، سواء كانت معادن قلوية أو عادية أو غير معدنية. سننظر في هذه المقالة في كيفية العثور على العناصر التي تحتاجها في مثل هذا الجدول.

وفي منتصف القرن التاسع عشر، تم اكتشاف 63 عنصرًا كيميائيًا. كانت الخطة الأصلية هي ترتيب العناصر حسب زيادة الكتلة الذرية وتقسيمها إلى مجموعات. ومع ذلك، لم يكن من الممكن هيكلتها، ولم يؤخذ اقتراح الكيميائي نولاند على محمل الجد بسبب محاولات الربط بين الكيمياء والموسيقى.

في عام 1869، ديمتري إيفانوفيتش منديليفنشر جدوله الدوري لأول مرة على صفحات مجلة الجمعية الكيميائية الروسية. وسرعان ما أبلغ الكيميائيين في جميع أنحاء العالم باكتشافه. واصل مندليف بعد ذلك تحسين طاولته وتحسينها حتى اكتسبها نظرة حديثة. لقد كان مندليف هو من تمكن من ترتيب العناصر الكيميائية بطريقة لا تتغير بشكل رتيب، بل بشكل دوري. تم دمج النظرية أخيرًا في القانون الدوري في عام 1871. دعنا ننتقل إلى النظر في اللافلزات والمعادن في الجدول الدوري.

كيفية العثور على المعادن وغير المعادن

تحديد المعادن بالطريقة النظرية

الطريقة النظرية:

1. جميع المعادن، باستثناء الزئبق، تكون في حالة تجميع صلبة. فهي مرنة وتنحني دون مشاكل. كما أن هذه العناصر لها خصائص توصيل حراري وكهربائي جيدة.
2. إذا كنت بحاجة إلى تحديد قائمة المعادن، فقم برسم خط قطري من البورون إلى الأستاتين، والذي سيتم تحديد موقع المكونات المعدنية أسفله. وتشمل هذه أيضًا جميع عناصر المجموعات الكيميائية الجانبية.
3. في المجموعة الأولى، تحتوي المجموعة الفرعية الأولى على القلوية، على سبيل المثال، الليثيوم أو السيزيوم. عند ذوبانها، نكوّن قلويات، وهي الهيدروكسيدات. لديهم تكوين إلكتروني من النوع ns1 مع إلكترون تكافؤ واحد، والذي، عند التخلي عنه، يؤدي إلى ظهور خصائص الاختزال.

المجموعة الثانية من المجموعة الفرعية الرئيسية تحتوي على معادن ترابية قلوية مثل الراديوم أو الكالسيوم. في درجات الحرارة العادية لديهم حالة صلبة من التجميع. هُم التكوين الإلكترونيةلديه النموذج ns2. توجد المعادن الانتقالية في مجموعات فرعية ثانوية. لديهم حالات الأكسدة المتغيرة. في الدرجات الدنيا تتجلى الخصائص الأساسية، والدرجات المتوسطة تظهر الخصائص الحمضية، وفي الدرجات الأعلى تظهر الخصائص المذبذبة.

التعريف النظري لللافلزات

أولًا، هذه العناصر عادة ما تكون في حالة سائلة أو غازية، وفي بعض الأحيان في حالة صلبة . عندما تحاول ثنيهمأنها تنكسر بسبب الهشاشة. اللافلزات هي موصلات رديئة للحرارة والكهرباء. تم العثور على اللافلزات في الجزء العلوي من الخط القطري المرسوم من البورون إلى الأستاتين. تحتوي الذرات اللافلزية على عدد كبير من الإلكترونات، مما يجعلها أكثر ربحية لقبول إلكترونات إضافية بدلاً من التخلي عنها. تشمل اللافلزات أيضًا الهيدروجين والهيليوم. تقع جميع المعادن غير المعدنية في المجموعات من الثانية إلى السادسة.

طرق التحديد الكيميائية

هناك عدة طرق:

• غالبا ما يكون من الضروري استخدامه الطرق الكيميائيةتحديد المعادن. على سبيل المثال، تحتاج إلى تحديد كمية النحاس في سبيكة. للقيام بذلك، ضع قطرة من حمض النيتريك على السطح وبعد مرور بعض الوقت سوف يمر الوقتبخار. امسح ورق الترشيح وضعه فوق دورق الأمونيا. إذا تحولت البقعة إلى اللون الأزرق الداكن، فهذا يدل على وجود النحاس في السبيكة.
• لنفترض أنك بحاجة إلى العثور على الذهب، لكنك لا تريد الخلط بينه وبين النحاس. ضع محلولًا مركزًا من حمض النيتريك على السطح بنسبة 1 إلى 1. والتأكيد على وجود كمية كبيرة من الذهب في السبيكة سيكون غياب التفاعل مع المحلول.
• يعتبر الحديد معدنًا مشهورًا جدًا. لتحديد ذلك، تحتاج إلى تسخين قطعة من المعدن حامض الهيدروكلوريك. إذا كان الحديد حقا، فإن القارورة سوف تكون ملونة أصفر. إذا كانت الكيمياء كافية بالنسبة لك موضوع إشكالي، ثم خذ المغناطيس. إذا كان حديدًا حقًا، فسوف ينجذب إلى المغناطيس. يتم تحديد النيكل باستخدام نفس طريقة النحاس تقريبًا، فقط قم بإضافة ثنائي ميثيل جليوكسين إلى الكحول. سوف يؤكد النيكل نفسه بإشارة حمراء.

يتم تحديد العناصر المعدنية الأخرى باستخدام طرق مماثلة. ما عليك سوى استخدام الحلول اللازمة وسيعمل كل شيء.

خاتمة

يعد الجدول الدوري لمندليف من الفرضيات المهمة في الكيمياء. انها تسمح لك للعثور على جميع العناصر الضرورية، وخاصة المعادن وغير المعادن. إذا قمت بدراسة بعض خصائص العناصر الكيميائية، ستتمكن من التعرف على عدد من الخصائص التي تساعدك في العثور على العنصر المطلوب. يمكنك أيضًا استخدام الطرق الكيميائية لتحديد المعادن وغير المعادن، لأنها تتيح لك دراسة هذا العلم المعقد عمليًا. حظا سعيدا في دراسة الكيمياء والجدول الدوري، وسوف تساعدك في المستقبل بحث علمي!

فيديو

ستتعلم من الفيديو كيفية تحديد المعادن وغير المعادن باستخدام الجدول الدوري.