דוגמה לאלמנטים כימיים

יסוד כימי הוא חומר טהור המורכב מאטומים מאותו הסוג, בתורו מורכב ממספר פרוטונים ונויטרונים בגרעין, ומספר אלקטרונים במסלולים שלהם. חלקם נמצאים באופן טבעי, אחרים נוצרים על ידי יצירת מולקולות של תרכובת, ואחרים נוצרו באמצעות ביצוע הליכי מעבדה. כל היסודות הכימיים מהווים את עניין היקום כולו ומקיימים את קיומו ותפקודו של גוף האדם.

לכל אלמנט מאפיינים והתנהגויות המעניקים לו הבחנה והופכים אותו לייחודי, אך יחד עם זאת הוא מציג קווי דמיון עם קבוצת אלמנטים בביטוי שיש להם ב עוֹלָם. מסיבה זו, קיימת הטבלה המחזורית של אלמנטים כימיים, המתייחסת לדמיון זה כדי לקבץ את האלמנטים באופן קוהרנטי, ולהקל על לימוד תכונותיהם.

מספר אטומי של אלמנט

האטום נושא מספר פרוטונים בגרעין, מלווה במספר זהה של נויטרונים. מספר זה נקרא המספר האטומי, המיוצג כ- ז למטרות אקדמיות ובספרות. עבור כל אלמנט, מספר זה יהיה ייחודי. אין שני אלמנטים עם אותו מספר אטומי. הטבלה המחזורית מתמקדת גם בקריטריון זה להזמנתם.

סמל של אלמנט

בתקופות האלכימיה, שנמשכות בערך בין השנים 400-1000 לספירה. ג ', האלכימאים תיעדו את הניסויים שלהם בהקצאת סמלים לאלמנטים. הם היו סמלים פשוטים, עשויים דמויות גיאומטריות, כדי לייצג את האלמנט האינדיבידואלי ואת התמורות שנחקרו.

כמה דוגמאות לסמלים אלכימיים, עם שם היסוד או התרכובת שהם ייצגו.

בעידן הכימיה המודרנית, האלמנטים עדיין מיוצגים בסמלים, במקרה זה אותיות המתייחסות לשמם בלטינית או באנגלית.

דוגמאות לסמלים כימיים:

הסמל עבור נתרן הוא Na, בשמו הלטיני נַתרָן

סמל הזהב הוא או, בשמו הלטיני אורום

הסמל לכסף הוא אג, בשמו הלטיני ארגנטום

הסמל לנחושת הוא Cu, בשמו הלטיני קופרום

הסמל של אנטימון הוא Sb, בשמו הלטיני סטיביום

הסמל של הברזל הוא אֱמוּנָה, בשמו הלטיני פרום

הסמל של מרקורי הוא Hg, בשמו הלטיני הידררגירום, שפירושו "כסף נוזלי"

הסמל לאשלגן הוא ק, בשמו הלטיני קליום

קבוצות אלמנטים כימיים

הטבלה המחזורית של אלמנטים כימיים מסווגת אותם לפי קבוצות: קבוצות A וקבוצות B. קבוצות A הן שמונה, המכילות את אלמנטים אלקליין, אלמנטים אלקליין-אדמה, יסודות כדור הארץ, שלוש משפחות של אלמנטים, אשר ראש מגדיר את שם המשפחה: משפחת פחמן, משפחת חנקן, משפחת גופרית, הלוגנים וגזים אצילים. קבוצות B מורכבות מכל מתכות המעבר ומארצות נדירות, שהן גם שתי משפחות גדולות: לנתנידים ואקטינידים.

קבוצה IA: אלמנטים אלקליין

סדרת היסודות האלקליין מורכבת ממימן (H), ליתיום (Li), נתרן (Na), אשלגן (K), רובידיום (Rb), צזיום (Cs) ופרנסיום (Fr). לכולם יש תצורה אלקטרונית כזו שבקליפה האחרונה יש להם אלקטרון. שמם נובע מכך שכאשר הם באים במגע עם מים, הם מגיבים ליצירת אלקליס או הידרוקסידים. זו התנהגות כללית בין האלמנטים הללו. ככל שהאטום של היסוד גדול יותר, הוא תגובתי יותר, מכיוון שלכוח שבאמצעותו הגרעין שומר על האלקטרון מהקליפה האחרונה יש פחות ופחות טווח הגעה. הם מסוגלים ליצור אג"ח יוניות עם הלוגנים. לדוגמא: הקשר היוני שיש לו נוכחות בשפע הוא של נתרן-כלור, ויוצר נתרן כלורי NaCl.

קבוצה IIA: אלמנטים אלקליין-אדמיים

יסודות אלה הם: בריליום (Be), מגנזיום (Mg), סידן (Ca), סטרונציום (Sr), בריום (Ba) ורדיום (Ra). הם אינם חופשיים באופיים; מצד שני, הפחמתי והסיליקטים שלו קיימים בשפע יחסי. הם לבנים וגבישים ארגנטינאים. הם משתלבים בקלות עם חמצן אם הם נחשפים לאוויר. זה נובע בין השאר מכך שיש להם שני אלקטרונים בקליפה האחרונה שלהם, בקנה אחד עם יכולת קבלת החמצן. בריום הוא האלמנט הפעיל ביותר בקבוצה, ויחד עם סידן, הם בעלי היישומים התעשייתיים ביותר בקבוצה.

קבוצה IIIA: אלמנטים של כדור הארץ

קבוצה IIIA כוללת את היסודות בורון (B), אלומיניום (Al), גליום (Ga), אינדיום (In) ותליום (Tl). בורון הוא יסוד שאינו מתכתי, אלומיניום הוא אמפוטרי (אמפיפרוטי), כלומר הוא מסוגל לפעול כחומצה וכבסיס; ושלושת האחרים הם אלמנטים מתכתיים. יש להם שלושה אלקטרונים בקליפה האחרונה שלהם, ויוצרים ערכיות של +3, אם כי לפעמים גליום פועל עם +1 ו- +2 בחלק מהתרכובות שלו. בורון הוא האלמנט היחיד בסדרה זו היוצר הידרידים. בורון ואלומיניום יוצרים קרבידים.

קבוצה IVA: משפחת פחמן

 האלמנטים המייצגים של קבוצה IVA הם פחמן (C), סיליקון (Si), גרמניום (Ge), פח (Sn) ועופרת (Pb). שני הראשונים הם לא מתכתיים ביסודם במאפייניהם, אך גרמניום, פח ועופרת הם מתכתיים, וככל שהמספר האטומי שלהם גבוה יותר. למעט סיליקון, לכל אלמנט יש את הערכיות +4 ו- +2.

פחמן וסיליקון יוצרים תרכובות בהן אטומי היסודות מחוברים בזוגות אלקטרונים משותפים. פחמן הוא המהות של תרכובות אורגניות על ידי התאגדות עם אטומי מימן, חמצן, חנקן, גופרית, ולעיתים גם סיליקון.

סיליקון וגרמניום משמשים לייצור רכיבים אלקטרוניים, מכיוון שיש להם את התכונה להתנהג כמו מוליכים למחצה.

קבוצה VA: משפחת חנקן

קבוצת VA כוללת את היסודות חנקן (N), זרחן (P), ארסן (As), אנטימון (Sb) וביסמוט (Bi). חנקן וזרחן אינם מתכתיים, ארסן ואנטימון הם מטולואידים, וביסמוט הוא מתכת. אלמנטים אלו מאופיינים ביצירת הידרידים, שהמוני ביותר בהם הוא אמוניה NH₃. חנקן יוצר חומצה חנקתית HNO₃, מעורב יחד עם חומצה הידרוכלורית באגואה רג'יה, תערובת המסוגלת להמיס מתכות יקרות כמו זהב וכסף.

חנקן מעורב גם בשתי קבוצות גדולות של תרכובות אורגניות הנקראות אמינים ואמינים, שיכולות להיחשב נגזרות של אמוניה NH.₃, על ידי החלפת מימן בשרשרת פחמימנים.

קבוצה VIA: משפחת חמצן

מורכב מהיסודות חמצן (O), גופרית (S), סלניום (Se), טלוריום (Te) ופולוניום (Po). חמצן הוא הפעיל ביותר ובעל יכולת ליצור קשרים קוולנטיים בקלות. במגע עם מתכות בסביבת לחות גבוהה, הוא יוצר תחמוצות. הוא יוצר מולקולה מהדהדת הנקראת אוזון, המגנה על כדור הארץ מפני קרינת UV.

קבוצה VIIA: הלוגנים

 פירוש שמו הוא "יוצרי מכירות". הקבוצה מורכבת מהיסודות פלואור (F), כלור (Cl), ברום (Br), יוד (I) ואסטאט (At). יש להם שבעה אלקטרונים בקליפה האחרונה, מה שמאפשר להם להיות קולטנים לאלקטרון אחד. איכות זו גורמת להם להתקשר עם האלמנטים של קבוצת IA, ויוצרים מלחים בינאריים. פלואור מאופיין בכך שיש לו את האלקטרואנגטיביות הגדולה ביותר בכל הטבלה המחזורית, עם ערך של 4.0, המקביל שלה הוא צזיום, עם אלקטרונטיביות של 0.7. מאפיין זה מאפשר לו כוח למשוך אטומים אחרים ולתת עדיפות ליצירת קשר הֵם.

קבוצה VIIIA: גזים אצילים

 המכונה גם קבוצת הגז האינרטי, והיא מורכבת מהיסודות הליום (הוא), ניאון (נה), ארגון (אר), קריפטון (Kr), קסנון (Xe) ורדון (Ra). הם האלמנטים שיש להם את כל התצורה האלקטרונית המלאה שלהם, ולכן הם לא מסוגלים להגיב בתנאים הרגילים. הם משמשים בעיקר לשלטים מסחריים זוהרים, ופולטים אור גלוי כאשר זרם חשמלי מתרחש עליהם.

 קבוצות B: מתכות מעבר

 בעשר קבוצות של שלוש יסודות כל אחת, מתכות המעבר מקובצות. אלה כוללים את המוליכים החשמליים הטובים ביותר: כסף (Ag), נחושת (Cu), זהב (Au); המרכיבים המבניים הטובים ביותר לבנייה והנדסה עירונית; ברזל (Fe), טיטניום (Ti), אלומיניום (Al), זירקוניום (Zr), טונגסטן (W); רכיבי הזרז הטובים ביותר: ניקל (Ni), ונדיום (V), פלטינה (Pt); ומרכיבי הציפוי העיקריים: קדמיום (Cd), כרום (Cr), אבץ (Zn). בדרך כלל הם מטפלים בערכיות בין +1 ל -3, אך אלמנטים כמו כרום מטפלים בערכיות +2, +3, +6.

אדמות נדירות: לנתנידים ואקטינידים

 הם נקראים אדמות נדירות בגלל המחסור שלהם על פני כדור הארץ. הם מורכבים משתי קבוצות: Lanthanides ו- Actinides. הם נמצאים בשתי השורות הנפרדות של הטבלה המחזורית. הם עובדים עם ערך של +3 בדרך כלל ונוטים ליצור הידרוקסידים. האלמנט החשוב ביותר ביניהם הוא Cerium, המשמש להכנת סגסוגות פירופוריות (Alloy) מטמטל, לאבנים קלות יותר), בצינורות גז לתאורה וייצור משקפיים מיוחדים הסופגים קרניים אולטרה סגולות וקרינת חום.

היסודות הרדיואקטיביים החזקים ביותר, כמו אורניום (U) ופלוטוניום (Pu), הם חלק מקבוצות אלה. בהתחשב בחוסר היציבות שלהם, משחררים אנרגיה ומתפרקים, מאבדים חלקיקי אלפא (גרעינים של הֶלִיוּם). מאוחר יותר הם הופכים לאלמנטים פחות יציבים, על פי הסדרה הרדיואקטיבית.