Φυσικές ιδιότητες και χημικές ιδιότητες των στοιχείων

Η στοιχειώδης χημεία είναι ένα πεδίο χημείας που μελετά συγκεκριμένα τα στοιχεία που έχουν ανακαλυφθεί. Εξετάζει επίσης τις φυσικές και χημικές ιδιότητες ενός στοιχείου. Οι φυσικές ιδιότητες αναφέρονται στην αλλαγή αντικειμένων χωρίς να σχηματίζονται νέες ουσίες. Οι φυσικές ιδιότητες μπορούν επίσης να παρατηρηθούν χωρίς να αλλάξουν οι ουσίες που αποτελούν το υλικό. Μπορούμε να χαρακτηρίσουμε τις φυσικές ιδιότητες της ουσίας, το χρώμα, την οσμή, το σημείο τήξης, το σημείο βρασμού, την πυκνότητα, τη σκληρότητα, τη διαλυτότητα, τη θολότητα, τον μαγνητισμό και το ιξώδες.

Εν τω μεταξύ, οι χημικές ιδιότητες είναι αλλαγές που βιώνουν τα αντικείμενα που σχηματίζουν νέες ουσίες. Οι χημικές αλλαγές κάνουν μια ουσία να σχηματίζει έναν νέο τύπο ουσίας. Μερικά παραδείγματα χημικών ιδιοτήτων είναι η ευφλεκτότητα, η αναφλεξιμότητα, η εκρηκτική ύλη, η δηλητηριώδης και η σκουριά ή η διάβρωση

Τα στοιχεία μπορούν να κατηγοριοποιηθούν με βάση τη θέση τους στον περιοδικό πίνακα. Αυτή τη φορά, θα συζητήσουμε τις φυσικές ιδιότητες και τις χημικές ιδιότητες των στοιχείων με βάση τις ομάδες τους.

Η ομάδα Αλκαλί

Τα αλκαλικά μέταλλα είναι στοιχεία που ανήκουν στην ομάδα ΙΑ εκτός από το υδρογόνο (Η), συγκεκριμένα το λίθιο (Li), το νάτριο (Na), το κάλιο (K), το ρουβίδιο (Rb), το καίσιο (Cs) και το φράγκιο (Fr) Μεταξύ των φυσικών ιδιοτήτων της αλκαλικής ομάδας είναι οι μαλακές και ελαφριές ιδιότητές της. Αυτά τα στοιχεία έχουν επίσης αρκετά χαμηλά σημεία τήξης και βρασμού.

Η χημική ιδιότητα των στοιχείων αλκαλιμετάλλου είναι η υψηλή αντιδραστικότητα τους. Τα αλκαλικά μέταλλα είναι εύφλεκτα από οξυγόνο στον αέρα, οπότε πρέπει να αποθηκεύονται σε κηροζίνη. Το αποτέλεσμα της καύσης είναι πάντα με τη μορφή υπεροξειδίου.

(Διαβάστε επίσης: Atom Models, What Are You?)

Τα μεταλλικά στοιχεία αλκαλίου είναι επίσης πολύ αντιδραστικά στο νερό. Η σειρά των στοιχείων μειώνεται, η αντίδραση γίνεται πιο έντονη, μπορεί ακόμη και να προκαλέσει θερμότητα. Τα αλκαλικά μέταλλα αντιδρούν εύκολα με οξέα για να σχηματίσουν άλατα και αέριο υδρογόνο. Η αλκαλική ομάδα μπορεί να αντιδράσει άμεσα με αλογόνα για να σχηματίσει άλατα.

Το στοιχείο του αλκαλικού μετάλλου μπορεί να αναγνωριστεί με δοκιμή φλόγας. Κάθε στοιχείο θα δώσει ένα διακριτικό χρώμα, για παράδειγμα, η φωτιά του λιθίου θα είναι κόκκινη, το νάτριο θα είναι κίτρινο, το κάλιο θα είναι ανοιχτό μοβ, το ρουβίδιο θα είναι μωβ και το καίσιο θα είναι μπλε.

Ομάδα αλκαλικών εδαφών

Τα μέταλλα αλκαλικών γαιών αναφέρονται σε στοιχεία που ανήκουν στην ομάδα IIA, δηλαδή βηρύλλιο (Be), μαγνήσιο (Mg), ασβέστιο (Ca), στρόντιο (Sr), βάριο (Ba) και ραδίου (Ra) Με βάση τις φυσικές τους ιδιότητες, τα μέταλλα αλκαλικής γαίας έχουν υψηλότερο σημείο τήξης, σημείο βρασμού, πυκνότητα και σκληρότητα υλικού από τα αλκαλικά μέταλλα όπως η περίοδος. Αυτό συμβαίνει επειδή τα μεταλλικά στοιχεία της αλκαλικής γαίας έχουν δύο ηλεκτρόνια στο εξωτερικό περίβλημα, έτσι ώστε οι μεταλλικοί δεσμοί να είναι ισχυρότεροι. Τα μέταλλα αλκαλικών γαιών είναι γενικά δύσκολο να διαλυθούν στο νερό και είναι ευρέως διαθέσιμα υπόγεια ή στους βράχους του φλοιού της γης.

Μερικές από τις χημικές ιδιότητες των μεταλλικών στοιχείων της αλκαλικής γαίας είναι ότι μπορούν να αντιδράσουν με νερό και να σχηματίσουν βάσεις. Επιπλέον, όταν αντιδρά με οξυγόνο, τα μέταλλα αλκαλικής γαίας μπορούν να σχηματίσουν αλκαλικά οξείδια. Τα μέταλλα αλκαλικών γαιών μπορούν επίσης να αντιδράσουν με υδρογόνο για να δώσουν ενώσεις υδριδίου. Όταν αντιδρά με άζωτο, σχηματίζει νιτρίδια.

Όταν καίγονται, τα στοιχεία της αλκαλικής γαίας παράγουν επίσης ένα διακριτικό χρώμα. Οι φλόγες του βηρυλλίου και του μαγνησίου θα είναι λευκές, το ασβέστιο θα είναι πορτοκαλί, το στρόντιο θα είναι κόκκινο και το βάριο θα είναι πράσινο.

Στοιχεία αλογόνου

Τα αλογόνα περιλαμβάνουν στοιχεία που βρίσκονται στην ομάδα VIIA και αποτελούνται από φθόριο (F), χλώριο (Cl), βρώμιο (Br), ιώδιο (I) και αστατίνη (At). Το όνομα αλογόνο προέρχεται από την ελληνική έννοια «να σχηματίσει αλάτι». Επομένως, τα στοιχεία αλογόνου μπορούν να σχηματίσουν ενώσεις άλατος όταν αντιδρούν με μεταλλικά στοιχεία. Φυσικά, τα στοιχεία αλογόνου που βρέθηκαν με τη μορφή διατομικά μόρια, δηλαδή F 2 , Cl 2 , Br 2 , και Ι 2 .

Οι φυσικές ιδιότητες των αλογόνων είναι ότι τα σημεία τήξεως και βρασμού τους αυξάνονται με την αύξηση του ατομικού αριθμού. Σε θερμοκρασία δωματίου, το φθόριο και το χλώριο είναι αέρια, ενώ το βρώμιο είναι ένα πτητικό υγρό και το ιώδιο είναι ένα εξαπολύσιμο στερεό. Το φθόριο έχει ανοιχτό κίτρινο χρώμα, το χλώριο είναι πρασινωπό κίτρινο και το βρώμιο είναι καφετί κόκκινο. Όταν είναι στερεό, το ιώδιο είναι μαύρο, αλλά ο ατμός είναι μωβ. Όλα τα στοιχεία αλογόνου έχουν προσβλητική οσμή.

Η χημική ιδιότητα των στοιχείων αλογόνου είναι η υψηλή αντιδραστικότητά τους ως μη μεταλλικό στοιχείο. Τα αλογόνα μπορούν να αντιδράσουν με υδρογόνο για να σχηματίσουν αλογόνα οξέα. Όταν αντιδρά με βάσεις, τα αλογόνα σχηματίζουν άλατα. Όταν αντιδρούν με μέταλλα, τα αλογόνα θα παράγουν μεταλλικά αλογονίδια που έχουν υψηλό αριθμό οξείδωσης. Τα στοιχεία αλογόνου διαλύονται επίσης στο νερό, σχηματίζοντας αλογονιδικό οξύ και υποαλογονούχο οξύ. Τα διαλύματα αλογόνου ονομάζονται επίσης αλογονίδια και είναι οξειδωτικοί παράγοντες.

Ευγενες αεριο

Τα στοιχεία σπάνιων αερίων βρίσκονται στην ομάδα VIIIA και αποτελούνται από ήλιο (He), νέον (Ne), αργόν (Ar), κρυπτό (Kr), xenon (Xe) και ραδόνιο (Rn). Τα σπάνια αέρια παίρνουν το όνομά τους επειδή σε θερμοκρασία δωματίου είναι αέρια και είναι πολύ σταθερά ή δύσκολα αντιδρούν. Τα σπάνια αέρια απαντώνται συχνά ως μεμονωμένα άτομα στη φύση.

Οι φυσικές ιδιότητες των ευγενών αερίων περιλαμβάνουν τα πολύ χαμηλά σημεία τήξεως και βρασμού τους. Το σημείο βρασμού του είναι κοντά στους μηδέν βαθμούς Κέλβιν και το σημείο βρασμού του είναι μόνο λίγους βαθμούς πάνω από το σημείο τήξης. Ένα ευγενές αέριο θα λιώσει ή θα στερεοποιηθεί μόνο εάν η ενέργεια των μορίων είναι πολύ ασθενής, δηλαδή σε πολύ χαμηλή θερμοκρασία.

Με βάση τις χημικές τους ιδιότητες, τα ευγενή αέρια έχουν πολύ χαμηλή αντιδραστικότητα. Αυτό πιστεύεται ότι επηρεάζεται από τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων. Το ευγενές αέριο έχει 8 ηλεκτρόνια στο εξωτερικό περίβλημα (δύο για ήλιο) και είναι η πιο σταθερή διαμόρφωση. Επιπλέον, όσο μεγαλύτερη είναι η ατομική ακτίνα των στοιχείων ευγενών αερίων, τόσο υψηλότερη είναι η αντιδραστικότητα. Μέχρι τώρα, οι επιστήμονες ήταν σε θέση να σχηματίσουν ενώσεις από ξένον, ραδόνιο και κρυπτόν.

Τρίτη περίοδος

Τα στοιχεία της τρίτης περιόδου αποτελούνται από μέταλλα (νάτριο, μαγνήσιο, αλουμίνιο), μεταλλοειδή (πυρίτιο) και μη μέταλλα (φωσφόρος, θείο, χλώριο, αργόν). Με βάση τις φυσικές τους ιδιότητες, η ηλεκτροαρνητικότητα των στοιχείων της τρίτης περιόδου θα αυξηθεί πιο δεξιά στον περιοδικό πίνακα. Αυτό συμβαίνει επειδή η ατομική ακτίνα φτάνει στα δεξιά, τόσο μικρότερη είναι.

Εν τω μεταξύ, οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων της τρίτης περιόδου ποικίλλουν. Το νάτριο είναι ο ισχυρότερος αναγωγικός παράγοντας, ενώ το χλώριο είναι ο ισχυρότερος οξειδωτικός παράγοντας. Οι ιδιότητες των υδροξειδίων αυτών των στοιχείων εξαρτώνται από τις ενέργειες ιονισμού τους.

Τέταρτη περίοδος

Τα στοιχεία που περιλαμβάνονται στην τέταρτη περίοδο είναι το σκάνδιο (Sc), το τιτάνιο (Ti), το βανάδιο (V), το χρώμιο (Cr), το μαγγάνιο (Mn), ο σίδηρος (Fe), το κοβάλτιο (Co), το νικέλιο (Ni), χαλκός (Cu) και ψευδάργυρος (Zn). Όλα αυτά τα στοιχεία περιλαμβάνονται σε μέταλλα που είναι αναγωγικοί παράγοντες. Τα σημεία τήξης και βρασμού τείνουν να είναι υψηλά. Έχουν επίσης καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και είναι σκληρό υλικό. Το σκάνδιο και ο ψευδάργυρος είναι λευκοί, ενώ τα υπόλοιπα στοιχεία διατίθενται σε διάφορα χρώματα.

Με βάση τις χημικές τους ιδιότητες, τα περισσότερα από αυτά τα μεταβατικά στοιχεία έχουν αρκετούς αριθμούς οξείδωσης και μπορούν να σχηματίσουν ιόντα και σύνθετες ενώσεις.