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元素、原子、同位体：種類、特性、危険性、開発

この場合、元素、原子、同位体は確かに異なる意味を持っていますが、3つの意味を見ると、それらは関連しています。

元素-原子-および-同位体

要素の定義

クイックリードリスト公演
1.要素の定義
2.要素タイプ
2.1.要素の命名法
3.化学元素の性質
3.1.アルカリおよびアルカリ土類金属族の元素
3.2.遷移基金属元素
3.3.ハロゲン族元素
3.4.希ガスグループの要素
3.5.エレメンタルカーボン
3.6.元素窒素
3.7.元素酸素
3.8.第3周期元素
3.9.第4周期遷移元素の性質
4.化学元素の危険性
4.1.炭素
4.2.窒素
4.3.シリコーン
4.4.リン光物質
4.5.硫黄
4.6.ラドン
4.7.アルミニウム
4.8.クロム
4.9.マンガン
4.10.銅金属
5.Atomを理解する
6.アトムモデルの開発
6.1.ダルトンの原子モデル
6.2.トムソンの原子モデル
6.3.ラザフォードの原子モデル
6.4.ラザフォード原子模型
6.5.ボーアの原子モデル
6.6.量子力学原子モデル
6.7.同位体の定義
6.8.これを共有：
6.9.関連記事：

この場合、それは化学的に他のより単純な物質に分解することができない単一の物質です。

例としては、水素や酸素があります。これらのタイプのガスは、次のような物質に分解できなくなったためです。 より簡単に言えば、irが電気によって2種類のガス、つまり水素と 酸素。

日常生活における元素の例としては、鉄、アルミニウム、スズ、金、銅、銀、酸素、窒素、硫黄、炭素があります。

また読む： 化学元素とその特性および機能を理解する

要素タイプ

以下は、次のような要素のタイプです。

  • 金属元素 は、室温で固体で、展性と伸縮性があり、こすったときに光沢があり、電気の伝導体（伝導体）と熱の伝導体になることができる要素です。 金属元素の例：
  • カルシウム（カルシウム）= Ca
  • マンガン= Mn
  • コバルト（コバルト）= Co
  • スズ（スズ）= Sn
  • 鉄（鉄）= Fe
  • マグネシウム= Mg
  • シルバー（アルゼンチン）= Ag
  • クロム（クロム）= Cr
  • ニッケル= Ni
  • カドミウム（カドミウム）= Cd
  • カリウム= K
  • ゴールド（オーラム）=オー
  • 非金属元素 は、室温で固体、液体、または気体であり、脆く、展性がない要素です。 こすっても光沢がない（ダイヤモンドを除く）導体/非導体（を除く） 黒鉛）。 非金属（非金属）の例：
  • アルゴン= Ar
  • 硫黄（硫黄）= S
  • フッ素= F
  • 炭素（炭素）= C
  • 酸素= O
  • シリコン= Si
  • 臭素= Br
  • ヘリウム=彼
  • リン=リン
  • 水素= H
  • ネオン=ネ
  • 窒素= N
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また読む： 化学元素の周期表

要素の命名法

物質の原子理論よりずっと前に元素に名前を付けましたが、当時はどの元素がどの化合物であるかはわかりませんでした。 原子理論が発展するにつれ、過去に使用された元素の名前が今でも使用されていました。 たとえば、英語の要素「cuprum」は次のように知られています。 銅、そしてインドネシア語ではそれはとして知られています銅. 別の例として、ドイツ語で「Wasserstoff」は「水素」を意味し、「Sauerstoff」は「酸素」を意味します。

化学元素の正式名称は、IUPAC組織によって決定されます。 IUPACによると、要素名は、文の先頭にない限り、大文字で始まりません。 20世紀の後半には、多くの研究所が、販売または保管するのに十分高い減衰率を持つ新しい要素を作成することができました。 これらの新しい要素の名前もIUPACによって割り当てられ、通常、要素の発見者が選択した名前を採用します。

化学元素の性質

化学元素の性質は、物性と化学的性質に分けられます。 物理的特性には、形状、色、硬度、溶解度、電気伝導率と熱伝導率、密度、磁気特性、原子半径、気化熱、沸点、融点が含まれます。 化学的性質には元素の反応性が含まれますが

  1. アルカリおよびアルカリ土類金属族の元素

アルカリおよびアルカリ土類グループの元素には、グループIA（3Li 11Na 19K 37Rb 55Cs 87Fr）およびIIA（4Be 12Mg 20Ca 38Sr 56Ba 88Ra）の元素が含まれます。 次の表に、金属元素の特性を示します。

アルカリ土類金属の物理的性質

自然 李 ナ K rb Cs
原子番号 3 11 19 37 55
原子半径（pm） 155 190 235 248 267
イオン半径M+（午後） 60 95 133 148 169
融点（0C） 181 97,8 63,6 38,9 28,4
沸点 （0C） 1.347 883 774 688 678
密度（g / cm3) 0,53 0,97 0,86 1,59 1,90
硬度（モース硬度） 0,6 0,4 0,5 0,3 0,3
炎の色 赤 黄 紫の 赤 青

アルカリ元素の化学的性質

自然 李 ナ K rb Cs
原子番号 4 12 20 38 56
原子半径（pm） 90 130 174 192 198
イオン半径M+（午後） 3 65 99 113 135
融点（0C） 1.278 649 839 769 725
沸点 （0C） 2.970 1.090 1.484 1.384 1.640
密度（g / cm3) 1,86 1,72 1,55 2,54 3,59
硬度（モース硬度） 5 2,0 1,5 1,8 2
炎の色 白い 白い 赤 暗赤色 緑

アルカリ土類元素の化学的性質

自然 李 ナ K rb Cs
電子配置Konfigurasi [彼] 2秒1 [Ne] 3s1 [Ar] 4s1 [Cr] 5s2 [Xe] 6s1
最初のイオン化エネルギー（kj / mol） 519 498 418 401 376
電気陰性度 1,0 0,9 0,8 0,8 0,7
標準電極電位（ボルト） -3,045 -2,714 -2,925 -2,925 -2,923

上記の表から、次のように結論付けることができます。

a）アルカリグループ（IA）

  • 1つの外部電子（ns1）を持っています
  1. 1つの外部電子（ns1）を持っています
  2. イオン化エネルギーが低い（電子を失いやすい）
  3. 強力な還元剤（酸化しやすい）
  4. 非常に反応性が高い（本質的に自由な要素はありません）。
  5. 水との反応は速いです。
  6. 金属結合が弱いため、融点が低い（柔らかい）。

また読む： 化学を理解する–歴史、枝、概念、産業、利点

  • 原子半径は、下がるにつれて大きくなります。
  1. 反応性が低いほど増加します。
  2. 低くなるほど、ベースは強くなります。
  3. 低くするほど、融点は低くなります。
  • アルカリ金属は、それらの溶融ハロゲン化物塩の電気分解によって得られます。
  • アルカリ化合物はイオン結合を持ち、固体で、融点が高くなっています。
  • 反応は黄色のNaと紫色のKの炎で発火します。
  • すべてのアルカリ性化合物は水によく溶けます。

b）アルカリ土類グループ（IIA）

  • 2つの外部電子（ns2）があります：
  1. イオン化エネルギーは低いが、IAは低い。
  2. IAほど強力ではありませんが、強力な還元剤。
  3. 非常に反応性が高いが、IAはより反応性が高い。
  4. 水との反応は遅いです。
  5. 金属結合はIAよりも強いため、融点は非常に高くなります（硬い）。
  • 原子半径は下がるにつれて大きくなり、下がるほど反応度が高くなります。
  1. 低くなるほど、ベースは強くなります。
  2. 低くするほど、融点は低くなります。
  • アルカリ金属は、それらの溶融ハロゲン化物塩の電気分解によって得られます。
    アルカリ化合物はイオン結合を持ち、固体で、融点が高い
  • 反応は赤いSrと緑のBr炎で発火します
  • Cl。化合物–、S2-、およびNO3 IIAのは水によく溶けます。

IIAの化合物C032-は溶解しません。 IIAからの化合物5042-の溶解度はますます小さくなっています（溶解するのがより困難です）。 IIAからの塩基（OH-）の溶解度はますます大きくなっています（より溶解性が高い）

  1. 遷移基金属元素

遷移要素は、部分的に満たされたdサブシェルまたはfサブシェルを持つ要素として定義できます。 遷移元素は、Sc（スカンジウム）、Ti（チタン）、V（バナジウム）、Cr（クロム）、Mn（マンガン）、Fe（鉄）、Co（コバルト）、Ni（ニッケル）、Cu（銅）、およびZn（亜鉛）。 すべての遷移元素は金属特性を持っています。これは、遷移元素がより多くの不対電子を持っているために起こります。 以下は、遷移金属元素の一般的な特性です。

  1. 酸化数は正でなければなりません、
  2. 一般に、Sc（+3）とZn（+2）を除いて、酸化数は1以上です。
  3. 一般に、Sc2 +、Zn2 +、およびTi4 +を除いて、イオンは着色されています。
  4. 中心原子として錯イオンを形成することができます。
  5. 非常に強い金属結合を持っています
  6. 触媒（反応を促進します）。
  7. 遷移元素の沸点と融点は、1,541 oC（スカンジウム）から1,890 oC（バナジウム）に上昇し、その後、1,083 oC（銅）と420 oC（亜鉛）に低下します。
  8. 遷移元素には複数の酸化数があります。 複数の酸化数が存在するのは、価電子が放出されやすいためです。 したがって、1番目、2番目などのイオン化エネルギーは、メイングループ要素よりも比較的小さい値を持ちます。
  9. 遷移金属元素と化合物のほとんどは常磁性（磁場に引き付けられる）であり、反磁性（磁場に引き付けられない）ではありません。
  10. ほとんどの遷移金属イオンは着色されています。

  1. ハロゲン族元素

ハロゲンは、周期表のグループVIIAに含まれる化学元素のグループです。 このグループは、フッ素（F）、塩素（Cl）、臭素（Br）、ヨウ素（I）、アスタチン（At）、および未発見の元素であるununseptium（Uus）で構成されています。 ハロゲンは、金属と反応したときに塩を生成する元素を示します。 この用語は、ギリシャ語を応用した18世紀のフランスの科学用語に由来します。 このグループの要素のプロパティは、次の表に示されています。

自然 小麦粉 塩素 臭素 ヨウ素 アスタチン
原子質量 19 35,5 80 127 210
原子半径（A） 72 99 115 133 155
融点（0C） -220 -101 -7 -113 302
沸点 （0C） -188 -35 59 183 337
電気陰性度 4,1 2,8 2,8 2,5 2,2
形 ガス ガス 液体 固体 固体
色 薄黄色 黄緑色 赤茶色 紫の

上記の表に基づいて、ホロゲングループの元素の特性は次のとおりであることがわかります。

  • 非常に反応性が高く（強力な酸化剤）、毒性があります。
  1. 酸化剤：F2> Cl2> Br2> I2
  2. 還元剤：I-> Br-> Cl-> F-
  • 原子半径は下から上に向かって減少します。
  • 電気陰性度は左から右に増加します。
  • 左から右へのイオン化エネルギーが大きくなっています。
  • 下から上への電子親和力が小さくなります

  1. 希ガスグループの要素

希ガスは周期表のVIIIA族（18）元素です。 これらの元素は非常に安定している（反応が非常に難しい）ため、貴族と呼ばれます。 希ガスはグループゼロとしても知られていました。 希ガスは、ヘリウム（He）、ネオン（Ne）、アルゴン（Ar）、クリプトン（Kr）、キセノン（Xe）、ラドン（Rn）の元素で構成されています。 このグループの一般的な特徴は、以下の表に示されています。

自然 希ガス
彼 ね Ar Cr Xe Rn
原子番号 2 10 18 36 54 86
原子質量 4 20 40 84 131 222
原子半径（A） 0,93 1,12 1,54 1,69 1,90 2,20
イオン化エネルギー（kJmol-1) 2.640 2.080 1.420 1.350 1.170 1.040
沸点 （0C） -269 -246 -180 -152 -107 -62
融点（0C） -272 -249 -189 -157 -112 -71

希ガスの一般的な特性は次のとおりです。

  • 無色、無臭、無味、水にわずかに溶ける。
  • 8つの価電子を持ち、特にヘリウム2の価電子の場合、希ガスは保存され、ゼロの価電子が与えられます。
  • 分子は1つの原子で構成されています（単原子）
  • イオン化エネルギーが非常に高いため、希ガス元素は他の元素と反応しにくくなります。
  • 表では、融点と沸点は非常に低いが、両方の融点が非常に低いことがわかります。 ガスの原子量が大きいほど、沸点が低くなるほど高くなります。 ノーブル。

  1. エレメンタルカーボン

炭素は、周期系の周期2グループIVAにある元素です。 室温（298°K、1気圧）の元素状炭素は、共有結合した多くの炭素原子からなる結晶の形の固体です。 炭素の物理的特性は、次の表で確認できます。

自然 情報
融点（C） 3500
沸点（C） 3930
共有結合半径 0,77
イオン半径 0,15
色（チャコール） ブラック

一般的に、炭素の化学的性質は次のとおりです。

  • 非常に非反応性で、反応すると、炭素原子が外側の電子を失ってC4 +イオンを形成する傾向はありません。 炭素元素の反応には、次のようなものがあります。
  • 一部の炭素は有機化合物を形成し、一部は無機化合物を形成します。 有機化合物には、炭化水素、アルコール、アルデヒド、ケトン、エステル、カルボン酸、酸化物、炭化物、炭酸塩、硫化物、ハロゲン化物などの無機炭素化合物が含まれます。
  • 炭素原子にはいくつかの同素体があります。つまり、グラファイト、ダイヤモンド、フラーレン、かさばるボール、木炭など、同じ原子の異なる構造形態です。
  • H2CO3化合物の形の炭素は、水にイオン化（溶解）することができます。
  • イオン化エネルギーは11.3kJ / molです。
  • 電気陰性度の値は2.5です。

  1. 元素窒素

期間3のグループVAに位置し、標準的な室温でガス状です。 窒素の物性

自然 情報
融点（oC） -210
沸点 （oC） -196
共有結合半径（A） 0,75
イオン半径（N3+）（A） 1,71
イオン半径（N5+）（A） 0,11
室温での色 無色のガス

また読む： 窒素循環：循環、プロセス、形態および例

元素窒素の化学的性質：

  • 空気の最大の組成は窒素（78％）ですが、反応性が低く、窒素ではなく酸素を含む自然界の多くのプロセスから見ることができます。 ここにいくつかの窒素反応があります。
  • 酸化剤（酸化剤）および還元剤（還元剤）として機能します。 酸化剤としての窒素の酸化状態は-1、-2、および-3であり、還元剤としての窒素の酸化状態は+ 1、+ 2、+ 3、+ 4、および+5です。 窒素の最も一般的な酸化状態は、-3、+ 3、および+5です。
  • イオン化エネルギーは14.5kJ / molです。
  • 電気陰性度の値は3.0です。

  1. 元素酸素

期間3グループVIAにあります。 室温での気体状態：298 K、1気圧。 元素酸素の物理的性質。

自然 情報
融点（oC） -218,8
沸点 （oC） -183,0
共有結合半径（A） 0,73
イオン半径（O2-）（A） 1,4
室温での色 無色のガス

元素酸素の化学的性質：

  • 酸化状態が-2の6電子の最も外側の電子を持っています。
  • 酸素ガス（O2）とオゾン（O3）の2つの同素体があります。
  • 酸化物（例：Na2O）、過酸化物（例：Na2O2）、スーパーオキシド（例：NaO2）、および炭素化合物を形成するためのほとんどの元素との酸化反応を経験します。
  • イオン化エネルギーは14.5kJ / molです。
  • 電気陰性度の値は3.0です。

  1. 第3周期元素

第3周期を占める元素には、Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、およびArが含まれます。 NaからArの順に元素の一般的な特性は次のとおりです。

  • 等価物の数が増えると、半径は小さくなります。
  • 金属の特性が低下している
  • アルカリ性が低下し、酸性性が増加します
  • 還元剤の特性を低下させ、酸化剤を増加させます
  • イオン化エネルギーが増加します
  • 電気陰性度が増加します
  • 金属：Na、Mg、Al（金属）、Si（半金属）、P、S、Cl、Ar（非金属）
  • より酸化性
  • 導体：Na、Mg、Al。 絶縁体：Si、P、S、Cl、Ar
  • 塩基強度：より酸性

  1. 第4周期遷移元素の性質

第4周期の遷移元素には、固有の特性があります。 第4周期要素の特徴は次のとおりです。

  • 金属であるため、遷移金属と呼ばれることがよくあります。
  • それは金属であるため、一般的に複数の正の酸化数を持っています。
  • それらの多くは複雑な化合物を形成する可能性があります
  • 一般的に、化合物は着色されています
  • それらのいくつかは触媒として使用することができます

化学元素の危険性

以下は、次のように、化学元素の危険性です。

  • 炭素

  1. CO2の形で温室効果を引き起こします
  2. オゾン層破壊を引き起こすCFCの形で
  3. CCL4の形で肝臓と腎臓の損傷を引き起こします
  4. CS2の形で有毒です
  5. COの形で、血液は酸素を奪われます

  • 窒素

NOとNO2の混合物は酸性雨と霧を引き起こし、目や乾燥した植物に刺激を与えます。 さらに、酸性雨はpH、水、建物に損傷を与える可能性があります。

  • シリコーン

顔の美しさに使用されるシリコーンは、顔の変形を引き起こし、いくつかの顔の筋肉を麻痺させる可能性があります。

  • リン光物質

リン鉱石がリン酸塩に加工され、その水溶液が放射性廃棄物を引き起こす場合。

  • 硫黄

H2Sの形の硫黄は非常に毒性が高く、死に至る可能性がありますが、H2SO4の形では皮膚に損傷を与え、腐食を引き起こす可能性があります。

  • ラドン

ラドンを吸入すると、肺に留まり、肺がんを引き起こす可能性があります。

  • アルミニウム

アルミニウムは皮膚に損傷を与える可能性があり、粉末の形では加熱すると空気中で爆発し、炭素と反応するとAL2O3の形で地球温暖化を引き起こします。

  • クロム

クロムは毒性が高く、ガンを引き起こす可能性があります。

  • マンガン

鋼をMnと溶接すると煙が発生しますが、これは有毒で中枢神経系に干渉する可能性があります。

  • 銅金属

銅の採掘では、まだCO金属を含む砂が残っています。 この残留砂が水中に排出されると、水生生物に害を及ぼします。

Atomを理解する

この場合、それはまだその要素のプロパティを持っている要素の最小部分です。

  • 要素の各原子には、他の要素の原子のプロパティとは異なる特定のプロパティがあります。 この違いには、化学的性質と物理的性質が含まれます。
  • 原子間の違いは、原子を構成する陽子、電子、中性子の数の違いが原因で発生します

また読む： 理解と原子理論

アトムモデルの開発

アトムという用語は、最小のオブジェクトはアトムであると言ったLeukiposとDemocritusの時代に由来します。 アトムはギリシャ語、つまりアトモスから来ています。アトモスはそうではないことを意味し、トモスは分割されていることを意味します。 原子モデルは科学の発展とともに発展し、実験的事実に基づいています。 原子モデルは変更されましたが、原子モデルの主なアイデアは今日でも受け入れられています。 ダルトン原子モデルから量子力学的原子モデルへの原子モデルの開発は次のとおりです。

  1. ダルトンの原子モデル

1803年、ジョン・ドルトンは彼の理論を次のように提唱しました。

  • 各元素は、原子と呼ばれる分割できない小さな粒子で構成されています。
  • 同じ元素の原子は同じ特性を持ちますが、異なる元素の原子は異なる特性を持ちます。
  • 化学反応では、原子が失われることはなく、元素内の原子の配置が変化するだけです。
  • 原子が分子を形成するとき、それらは1：1、2：1、2：3などの単純な丸みを帯びた比率で結合します。

ダルトンの原子モデルにはいくつかの欠点があります。 いくつかの弱点は次のとおりです。

  1. 物質の電気的性質を説明できない
  2. 要素の結合力を説明できません。 たとえば、なぜ水の形成に（H2O）1つの酸素原子が2つの水素原子に結合します。

  1. トムソンの原子モデル

J.J.の後 トムソンは原子の中に電子があることを発見したので、トムソンは原子の次のモデルを作成しました。

  • 原子は、正電荷を持ち、その中に電子が散乱している固体の球形の材料です（レーズンパンモデル）。
  • 原子は中性であり、正電荷の数は負電荷の数と同じです。
  • トムソンの原子モデルは長くは続かなかった。 これは、トムソンの原子モデルが原子核の存在を説明していないためです。

また読む： 原子粒子–理解、歴史、電子、陽子、中性子、原子核、専門家

  1. ラザフォードの原子モデル

ラザフォードが正に帯電した原子核を発見し、その原子量が原子核に集中した後、ラザフォードは次の原子モデルを作成しました。

  • 原子は、原子核を取り巻く正に帯電した原子核と負に帯電した電子で構成されます。
  • 原子は中性です。
  • 原子核半径と原子半径はすでに決定できます。

  1. ラザフォード原子模型

自然科学の発展に伴い、ラザフォードモデルにも欠点があることが判明しました。 ラザフォードの原子モデルの基本的な弱点は、原子核と電子の間に引力があるため、原子核の周りを循環している電子が原子核に落ちない理由を説明できないことです。 そして、その質量に関する古典物理学者（マクスウェルの理論）によれば、原子核の周りを移動する電子は、放射線の形でエネルギーを放出します。

  1. ボーアの原子モデル

水素原子スペクトルに関する彼の観察に基づいて、ニールスボーアは、原子モデルを次のようにコンパイルすることにより、ラザフォードの原子モデルを改善しました。

  • 原子は、原子核を取り巻く正に帯電した陽子と負に帯電した電子を含む原子核で構成されています。 空の空間電子が原子核を取り囲んでいる原子の原子核（正に帯電している）。
  • 量子力学原子モデル

量子力学的原子モデルは以下に基づいています。

  1. 電子は波と粒子であり、ルイ・ド・ブロイ（1923）によるものです。
  2. エルヴィン・シュレディンガーによる原子内の電子の波動方程式。 (1926)
  3. Werner Heisenberg（1927）による不確定性原理。

  1. 量子力学原子モデル

量子力学の原子理論によれば、電子は特定の経路を移動しません。 これに基づくと、量子力学的原子モデルは次のようになります。

  • 原子は陽子と中性子を含む原子核で構成され、電子は原子核を取り囲んでいます 原子は原子殻を構成する特定の軌道にあり、これはの概念と呼ばれます 軌道。
  • ヴェルナーハイゼンベルクの不確定性原理とルイデの波動力学を組み合わせることによって ブロイ、エルヴィンシュレディンガーは、軌道の概念を、電子の確率が 見つかりました。
  • 軌道上の電子の位置は、量子数で表されます。

また読む： 4専門家の理論における原子構造とそのモデルの理解

同位体の定義

同位体は、原子番号（プロトンの数）は同じですが、質量数（中性子の数）が異なる核種です。 したがって、各元素は、同じ種類の核種のいくつかで構成されている可能性があります。 安定核を持つ同位体は安定同位体と呼ばれます。 不安定な同位体は、放射性核種であり崩壊する不安定な原子核を持っています。 既知の核種には3000を超える核種が含まれており、そのうち約280は安定核種であり、その他は放射性核種です。 安定同位体と不安定同位体の例は次のとおりです。

元素安定同位体不安定同位体

H H1、H2 H3

K K39、K41 K38、K40、K42、K44

Co Co59 Co57Co58、Co60、Co61

鉛鉛206、Pb208 Pb205、Pb207、Pb209

参考文献:

  • フリードランダーG 、。 ケネディJ.W.、マシアスE.S.、ミラーJ.M. 1981年。 原子力と 放射化学。 ニューヨーク：John Wiley＆Sons
  • ウィナルニ。 2007. SMAおよびMAクラスXIIIPAの化学。 ジャカルタ：サツブク。
  • Rahardjo、Sentot Budi 2008. 化学3実験に基づく。 ソロ：プラチナ。