Keemilised elemendid/ained - metallid ja mittemetallid

Keemia

Martin Vikat

Keemiline element ehk element on aatomituumas sama arvu prootoneid omavate (ehk sama aatomnumbriga) aatomite klass.

Teise definitsiooni järgi on keemiline element sama aatomnumbriga aatomite kogum.

Kolmanda definitsiooni järgi on keemiline element aine, milles esinevad ainult ühe ja sama aatomnumbriga aatomid.

Need kolm definitsiooni vastavad küll lähedastele, kuid erinevatele mõistetele. Mitme definitsiooni olemasolu tuleneb väljendi "keemiline element" erinevatest kasutusviisidest.

Klassikalise definitsiooni järgi on keemiliseks elemendiks nimetatud ainet, mida ei saa keemiliste (varasemas sõnastuses: ja ka füüsikaliste) meetodite abil lihtsamateks aineteks lahutada.

Klassikaline definitsioon on instrumentaalne ega eelda keemilise elemendi olemuse tundmist. Kui avastati, et erinevate elementide olemasolu tuleneb aatomite aatomnumbrite erinevusest ning see omakorda prootonite erinevast arvust aatomituumas, siis osutus, et klassikalise definitsiooni tagapõhjaks on asjaolu, et keemilised ained koosnevad aatomitest, mille aatomnumber keemiliste reaktsioonide ega muude tavaliste muundumisprotsesside käigus ei muutu. aatomnumber muutub ainult tuumareaktsioonides.

Eri keemiliste elementide olemasolu tuleneb sellest, et ainete keemilised omadused olenevad põhiliselt nende molekulide koosseisus olevate aatomite aatomnumbrist.

Lihtaine on keemiline aine, mis koosneb ainult ühe keemilise elemendi aatomitest.

Lihtaines võivad elemendi aatomid olla isoleeritud või moodustada mitmest ühesugusest aatomist koosnevad molekulid. Näiteks kloor ja fluor esinevad ainetena Cl2 ja F2, mille igas molekulis on vastavalt kaks kloori aatomit ja kaks fluori aatomit.

Ühe ja sama keemilise elemendi esinemist eri lihtainetena nimetatakse allotroopiaks. Näiteks võib süsinik esineda nii grafiidi kui ka teemandi kujul.

Isotoobid*

Sama elemendi aatomid, mille tuumas on erinev arv neutroneid, kuuluvad selle elemendi erinevatele isotoopidele

Liitaine on keemiline ühend, milles esinevad kahe või enama elemendi aatomid.

Liitaine on näiteks vesi H2O

Elemendi aatomi massElemendi aatomi (keskmine) mass on vesiniku aatomi massi ligikaudne

kordne. See tuleneb kahest asjaolust. Esiteks moodustab põhiosa aatomi massist prootonite ja neutronite mass, prooton ja neutron aga on ligikaudu võrdse massiga. Teiseks on looduses tavaliselt valdavas ülekaalus elemendi üks isotoop, st kindla neutronite arvuga aatomid. Nii koosneb valdava osa vesinikuaatomite tuum ainult prootonist.

Kõrvalekalle täpsest kordsusest tuleneb jägmistest asjaoludest.

•Esiteks ei ole prootoni ja neutroni mass täpselt võrdsed.

•Teiseks mõjutab elemendi keskmist massi vähemuses olevate isotoopide mass. Kloori puhul aga ühe isotoobi ülekaal ning kloori aatomi keskmine mass moodustab ligikaudu 35,5 vesiniku aatomi keskmist massi.

Dmitri Ivanovitš Mendelejev

(8. veebruar 1834 Tobolsk – 2. veebruar 1907 Peterburi) oli vene keemik, kes lõi keemiliste elementide perioodilisussüsteemi, mille põhjal õnnestus tal ette arvata avastamata elementide omadusi. Mõnel juhul vaidlustas teiste keemikute poolt määratud aatommassid, kuna need ei sobinud tema loodud perioodilisustabeliga.

Keemiliste elementide perioodilisussüsteem on süsteem, mis jaotab keemilised elemendid nende tuumalaengute järgi rühmadesse ja perioodidesse.

Rühmad•8 rühma ülalt alla (aatomi väliskihis 1 kuni 8 elektroni), neist erinimetus:

•1A rühma elemendid Li, Na, K, Rb, Cs, Fr on leelismetallid (alkali metals)•2A rühma elemendid Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra on leelismuldmetallid (alkaline earth metals) •6A rühma elemendid O, S, Se, Te, Po on kalkogeenid (chalcogens) •7A rühma elemendid F, Cl, Br, I, At on halogeenid (halogens*)•8A rühma elemendid He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn on vääris- ehk inert- ehk haruldased gaasid•On ka haruldased muldmetallid (lantaniidid jrk nr 58-71)

Perioodid

•Kokku on 7 perioodi, mis jaotuvad 10 reaks•Perioodi nr näitab elektonkihtide arvu aatomis, so kui kaugele võivad elektronorbitaalid ulatuda – mida suurem number, seda kaugemale

•Perioodis vasakult paremale kasvab jrk nr ja koos sellega tuumalaeng ning elektronide hulk aatomis

•Mida suurem laeng tuumal, seda tugevamini on elektronid tuuma küljes (Coulomb’i seadus)

Metallid on keemilised elemendid, mis moodustavad kergesti katioone ja astuvad ioonilisse sidemesse.

Poolmetallide ja mittemetallide kõrval on metallid üks kolmest suurest elementide rühmast, mis erinevad ionisatsiooni ja keemilise sidemega seotud omaduste poolest.

Mendelejevi tabelis lahutab metalle mittemetallidest diagonaal, mis kulgeb boorist (B) polooniumini (Po). Joone peale jäävad elemendid on poolmetallid ehk metalloidid; üles paremale jäävad mittemetallid.

Elavhõbe

Metallidel kui lihtainetel on teatud iseloomulikud füüsikalised omadused: nad on tavaliselt läikivad, suure tihedusega, venitatavad ja sepistatavad, tavaliselt kõrge sulamistemperatuuriga, tavaliselt kõvad, juhivad hästi elektrit ja soojust.

Need omadused tulenevad põhiliselt sellest, et metalliaatomi väliskihi elektronid (valentselektronid) ei ole aatomi küljes kindlalt kinni ning moodustavad aatomite ümber midagi meretaolist.

Enamik metalle on keemiliselt ebastabiilsed. Eriti leelismetallid ja leelismuldmetallid; need kuuluvad perioodilisustabeli kahte vasakpoolsesse rühma. Peamiseks erandiks on väärismetallid. Üks metalli olulisemaid omadusi on ta katiooni stabiilsus vesilahuses võrreldes lihtainega. Seda väljendab pingerida, ning enamik metalle tõrjuvad lahjendatud hapetest vesinikku välja.

Mittemetallid on suure elektronegatiivsusega elemendid, mis keemilistes reaktsioonides peamiselt liidavad elektrone. Perioodilisustabelis asuvad nad peaalarühmades ülal paremal, k.a. vesinik, mis asub tavaliselt kõige esimese elemendina ülal vasakul. Mittemetallide hulka kuuluvad ka väärisgaasid, kuigi need ei liida elektrone, sest nende väline elektronkiht on maksimaalselt täitunud.

Keemilistes reaktsioonides moodustavad nad teiste mittemetallidega tavaliselt kovalentse sideme, metallidega tavaliselt ioonilise sideme.

Mittemetallid

Väävel

Mittemetallide lihtainete omadused

•Ei juhi elektrit ning juhivad halvasti soojust

•Neil puudub metalli iseloomulik läige

•Esinevad nii gaasi (vesinik, fluor, hapnik, lämmastik, kloor, väärisgaasid), vedeliku (broom), kui ka tahkisena (seleen, väävel, boor, räni, jood, fosfor, süsinik)

•Rabedad, ei ole sepistatavad

•Valdavat värvi ei ole, nagu metallidel on hallikas

Kasutage teadmisi targalt!