Kimyoviy element haqida

Kimyoviy element — atom yadrosi zaryadi bir xil bo‘lgan atomlar to‘plami. Atom yadrosi protonlar (ular soni elementning atom raqamiga teng) va neytronlardan (soni turlicha bo‘lishi mumkin) iborat. Har bir elementning lotincha nomi va 1–2 harfdan iborat kimyoviy belgisi mavjud; ular IYUPAK (International Union for Pure and Applied Chemistry) tomonidan tartibga solinadi va, jumladan, Mendeleyevning davriy jadvalida keltiriladi.

Elementlarning erkin holatda mavjud bo‘lish shakli — oddiy moddalar (bir elementli moddalar). Kimyoviy element — empirik ma’lumotlarni mantiqiy umumlashtirish orqali aniqlanadigan mavhum (abstrakt) tushuncha, unga mos oddiy modda esa muayyan fizik-kimyoviy xossalarga ega moddiy obyektdir.

2016-yil holatiga ko‘ra 118 ta element ma’lum: shulardan 94 tasi tabiiy, qolgan 24 tasi laboratoriyada sintez qilingan.

Tushuncha shakllanishi tarixi

“Element” (lot. elementum) so‘zi qadimgi davrlardayoq (masalan, Tsitseron, Ovidiy, Goratsiy asarlarida) “biror narsaning tarkibiy qismi” ma’nosida ishlatilgan. Qadimiy ibora: “Qanday qilib so‘zlar harflardan tuzilsa, jismlar ham elementlardan tuziladi”. So‘zning kelib chiqishi lotin alifbosidagi l, m, n, t tovushlar qatoriga bog‘lanadi (“el–em–en–tum”).

Robert Boyl (1661, “Kimyogar-skeptik”) Aristotelning to‘rt unsurini ham, alkimyogarlarning uch “tamoyili”ni ham element sifatida rad etdi. U elementni “amaliy jihatdan ajralmaydigan (kimyoviy yo‘l bilan parchalab bo‘lmaydigan) moddalar” sifatida ko‘rdi; jismlar korpus­kulalar (corpuscles)dan tashkil topgan, ular shakl, o‘lcham va massa bilan farqlanadi.

Antuan Lavuaze (1789) yangi kimyo tarixidagi ilk elementlar ro‘yxatini tuzdi: kislorod, azot, vodorod, oltingugurt, fosfor, uglerod va o‘sha paytda ma’lum bo‘lgan barcha metallarga element maqomini berdi. Lavuaze element ta’rifida faqat tajribani mezon qilib oldi va atom hamda molekulalar haqidagi noempirik mulohazalarni rad etdi.

XIX-asr boshida Jon Daltonning atom-molekulyar gipotezasi ustun bo‘ldi: element — yagona turdagi atomlar majmui; atom massasi (atom og‘irligi) elementning muhim xossasi sifatida ajratildi. Yöns Yakob Berselius va izdoshlari atom massalarini ancha aniqlik bilan hisoblab chiqishdi. 1860, Karlsrue xalqaro kongressida atom va molekula tushunchalariga ta’rif berildi.

J. Dalton bo'yicha  kimyoviy elementlarning belgilari : 1 - vodorod; 2 - magniy; 3 - kislorod; 4 - oltingugurt; 5 - ammiak; 6 - karbonat angidrid.

D. I. Mendeleyev 1869-yilda Davriy qonunni ochgan paytda 63 element ma’lum edi. Dastlab davriylik atom massalariga bog‘landi, biroq XX-asr boshida davriylikning asl sababi atom raqami (yadro zaryadi) ekani ko‘rsatildi. Izotoplar kashf etilgach, bir element atomlari turli atom massalariga ega bo‘lishi mumkinligi aniqlandi. Genri Mozli (1915) va Jeyms Cheduik (1920) ishlari elementni “yadro zaryadi bir xil bo‘lgan atomlar majmui” sifatida zamonaviy tushunchani mustahkamladi.

Ma’lum kimyoviy elementlar

2016-yil dekabr holatiga ko‘ra 1 dan 118 gacha 118 ta element mavjud: 94 tasi tabiatda aniqlangan, qolganlari yadroviy reaksiyalarda olingan. Sverxog‘ir (o‘ta og‘ir) tranzuran elementlarni sintez qilish bo‘yicha ishlar davom etmoqda: masalan, unbikvadiy (124) bo‘yicha da’volar, unbiniliy (120) va unbigeksiy (126) borasida bilvosita dalillar bo‘lgan, ammo ular tasdiqlanmagan. Oganesson (118) rasmiy nomlanishidan avval ununoktiy (Uuo) deb yuritilgan.

Kashf etilmagan yoki tasdiqlanmagan elementlar ko‘pincha Mendeleyev uslubida, davriy jadvaldagi yuqoriroq gomolog nomiga “eka-” (ba’zan “dvi-”) prefiksi qo‘shib nomlanadi: masalan, germaniy kashf etilguncha “eka-kremniy” deb atalgan; oganesson — “eka-radon”, fleroviy — “eka-qo‘rg‘oshin”. (Sanskrit prefikslari: eka — “bir”, dvi — “ikki”.)

Yangi element nomini taklif qilish huquqi birinchi kashf etuvchilarga tegishli; nom IYUPAK qoidalariga mos bo‘lishi va mustaqil laboratoriyalar tekshiruvidan so‘ng tasdiqlanishi lozim. Tasdiqdan oldin element uch harfli vaqtinchalik belgi va sistematik nom (atom raqamidagi raqamlarning lotincha ildizlaridan) bilan yuritiladi.

Klassifikatsiya

Kimyoviy xossalariga ko‘ra

• ishqoriy metallar;
• ishqoriy-yer metallar;
• metalloidlar;
• nometallar;
• galogenlar;
• nodir gazlar;
• o‘tish metallari;
• lantanoidlar;
• aktinoidlar.

Tashqi elektron qobiq orbitallariga ko‘ra

• s-elementlar;
• p-elementlar;
• d-elementlar;
• f-elementlar.

Kimyoviy elementlar belgisi (simvoli)

Element nomi uchun qisqartma sifatida kimyoviy belgilar qo‘llanadi. Odatda lotincha nomning bosh harfi (zarur bo‘lsa ikkinchi/boshqa harf qo‘shiladi): masalan, Cu — mis (cuprum), Ag — kumush (argentum), Fe — temir (ferrum), Au — oltin (aurum), Hg — simob (hydrargyrum). Bu tizimni 1814-yilda shved kimyogari Y. Y. Berselius taklif qilgan.

Rasmiy nomi hali tasdiqlanmagan elementlar uch harfli vaqtinchalik belgi bilan ifodalanadi (atom raqamidagi raqamlarning lotincha ildizlaridan yasaladi), masalan, ununoktiy — Uuo. Shuningdek, yuqorida keltirilgan eka- (va dvi-) asosidagi gomologik belgilash ham ishlatiladi (masalan, Eka-Rn, Eka-Pb va hokazo).

Belgilar atrofida qo‘yiladigan kichik indekslar-yuqori indekslar odatdagi yadro zaryadi (ion zaryadi), atom massasi, molekuladagi atomlar soni va tartib raqamini ifodalashi mumkin (masalan, [¹² ₆C, H₂, Cu²⁺] kabi yozuvlar). Davriy jadval kartochkasida odatda: belgi, ruscha nom, protonlar soniga teng tartib raqam, atom massasi (izotoplar bo‘yicha o‘rtacha yoki eng uzoq yashovchi izotopniki), elektron taqsimoti va elektron konfiguratsiya keltiriladi.

Tabiatda kimyoviy elementlarning tarqalishi

Yer po‘stida eng ko‘p uchraydigan elementlar — kislorod va kremniy. Ular bilan birga alyuminiy, temir, kalsiy, natriy, kaliy, magniy, vodorod va titan Yer po‘stining umumiy massasining 99 % dan ortig‘ini tashkil etadi; qolgan barcha elementlarning ulushi 1 % dan kam. Dengiz suvining asosiy tarkibiy qismlari bo‘lgan kislorod va vodoroddan tashqari unda xlor, natriy, magniy, oltingugurt, kaliy, brom va uglerod nisbatan yuqori miqdorda uchraydi. Yer po‘stidagi elementning massaviy ulushi klark soni (klark) deb yuritiladi.

Yer po‘stining element tarkibi butun Yer (po‘sti, mantiyasi va yadrosi) tarkibidan farq qiladi: masalan, Yer yadrosi asosan temir va nikeldan iborat. Quyosh tizimi va umuman Koinotdagi element tarqalishi ham Yerdagidan boshqacha: eng keng tarqalgan element — vodorod, undan keyin geliy. Koinotda elementlar va ularning izotoplari nisbiy tarqalishini tadqiq etish nukleosintez jarayonlari hamda Quyosh tizimi va osmon jismlarining evolyutsiyasi haqida muhim ma’lumot beradi.

Kelib chiqishi (hosil bo‘lishi)

Ma’lum 118 elementning 94 tasi tabiatda (Yer po‘stida) uchraydi. Ulardan ayrimlari dastlab laboratoriyada sintez qilingan bo‘lsa-da, keyinchalik tabiiy holatda iz miqdorlarda topilgan: texnetsiy (Tc, 43), prometiy (Pm, 61), astat (At, 85) hamda tranzuran elementlar — neptuniy (Np, 93) va plutoniy (Pu, 94). Bu elementlar uran va toriy radioaktiv parchalanishi zanjirlarida va uranning neytron yutishi hamda keyingi beta-parchalanish jarayonlarida o‘rta oraliq yadrolar sifatida hosil bo‘ladi. Shunday qilib, Mendeleyev jadvalidagi dastlabki 94 element Yer po‘stida (turli konsentratsiyalarda) mavjud.

Tabiiy elementlarning 83 tasi primordial (birlamchi) bo‘lib, ular Quyosh tizimi hosil bo‘lishidan avval Galaktikada sodir bo‘lgan nukleosintez jarayonlarida yuzaga kelgan; bu elementlarning izotoplari barqaror yoki 4,567 mlrd yil davomida parchalanib ketmaydigan darajada uzoq yashovchidir. Qolgan 11 tabiiy element (texnetsiy, prometiy, poloniy, astat, radon, fransiy, radiy, aktiniy, protaktiniy, neptuniy va plutoniy) radiogen bo‘lib, ular orasida shunchalik uzoq yashovchi izotop yo‘q — Yer po‘stidagi ularning hozirgi atomlari boshqa elementlarning radioaktiv parchalanishi natijasida vujudga kelgan.

Plutoniydan (Z = 94) keyingi barcha elementlar Yer po‘stida yo‘q; ular faqat Koinotdagi hodisalarda (masalan, supernova portlashlari) hosil bo‘lishi mumkin, biroq ularning barcha ma’lum izotoplarining yarim yemirilish davri Yer yoshiga nisbatan juda kichik. Tabiiy sverxog‘ir elementlarni izlash davom etmoqda, ammo ishonchli natija berilmagan.

Engil elementlardan tashqari ko‘pchilik elementlar asosan yulduzlar nukleosintezi jarayonlarida hosil bo‘ladi: temirgacha bo‘lganlari termoyadro sintezi orqali, undan og‘irrog‘lari esa ketma-ket neytron yutishi va undan keyingi beta-parchalanish, shuningdek boshqa yadroviy reaksiyalar orqali vujudga keladi. Eng yengil elementlar — vodorod va geliy (deyarli to‘liq), litiy, berilliy va bor (qisman) Katta portlashdan keyingi dastlabki uch daqiqada, ya’ni birlamchi nukleosintezda paydo bo‘lgan. Og‘ir elementlarning muhim manbalaridan biri — neytron yulduzlarining birikishi (kilonova), bunda katta miqdorda og‘ir elementlar atrof-muhitga sochiladi va keyinchalik yangi yulduzlar hamda ular atrofidagi sayyoralarda ishtirok etadi.

Kimyoviy elementlar — kimyoviy moddalar tarkibi sifatida

Kimyoviy modda birgina element atomlaridan (bu holda u oddiy modda) yoki turli element atomlaridan (bu holda murakkab modda yoki kimyoviy birikma) tashkil topadi. Elementlar taxminan 500 ta oddiy modda hosil qiladi. Bitta elementning turli xossalarga ega bo‘lgan har xil oddiy modda ko‘rinishlarida mavjud bo‘lish qobiliyati allotrofiya deb ataladi.

Ko‘p hollarda oddiy modda nomi mos element nomi bilan bir xil (sink, alyuminiy, xlor va h.k.), biroq allotropik shakllar mavjud bo‘lganda farq qilishi mumkin: masalan, kislorod (ikkiatomli O₂) va ozon (uchatomli O₃); olmos, grafit va uglerodning boshqa allotroplari hamda amorf shakllari. Oddiy sharoitda 11 element gazsimon (H, He, N, O, F, Ne, Cl, Ar, Kr, Xe, Rn), 2 tasi suyuq (brom va simob), qolgan elementlar qattiq modda holida mavjud bo‘ladi.