Почему инертные газы инертны. Почему чем дальше в таблице, тем реже этот элемент встречается в природе. Постараюсь ответить на эти и другие вопросы и как всегда попроще.
Статья получилась сложноватая немного, но того стоит, почитайте.
Для начала представим, а лучше посмотрим на периодическую таблицу химических элементов. Все элементы не зря расположены именно в таком порядке. Менделеев как оказалось расположил их в зависимости от заряда атомного ядра. Хотя сам он их располагал по возрастанию атомной массы.
Что же такое атомная масса. Так как абсолютная масса самих атомов чрезвычайно мала, например атом водорода весит 1,67·10−24 г или 0.0000000000000000000000167 г. , что создает определенные неудобства в расчетах. Не находите? Особенно вручную. Оставь все как есть, чувствую химия до сих пор бы оставалась в зачаточном состоянии. Так вот, для устранения данной проблемы, была придумана относительная или просто атомная масса, которая показывает, во сколько раз масса атома данного элемента больше массы атома другого элемента, принятой за единицу измерения массы.
Ученые народ конечно странный, масса элемента в виде 1,67·10−24 г их не устроила, они решили так: возьмем как мы за единицу измерения атомных и молекулярных масс 1⁄12 часть массы нейтрального атома изотопа углерода и назовем ее атомная единица массы (а.е.м.) или дальтон (Да). Ну да, так конечно проще. Водород теперь превратился в элемент с массой 1,00784. Ну как-то так.
Позднее выяснилось, что свойства элементов меняются слева направо по столбцам от щелочных металлов слева до инертных (благородных) газов справа. Да и вообще все свойства в таблице плавно перетекали из одних в другие. Слева направо и снизу вверх -энергия ионизации и электроотрицательность росли, сверху вниз и справа налево- росло атомное число, по диагонали росла металличность.
Разберем теперь сами элементы, почему металлы - это металлы, а газы - это газы.
Придется вновь окунуться в строение атома (можете пока пробежаться по этой статье). Тут нырнем чуть глубже.
Атом -это протон + нейтрон в ядре и электрон вертящийся на его стабильной орбите. Если для водорода 1 нейтрон + 1 протон и 1 электрон, то для железа например уже 26 протонов + 26 нейтронов в ядре и 26 электронов на орбите. Такое количество электронов уже попросту не влезет на одну орбиту. Именно поэтому электроны размещаются на нескольких уровнях/оболочках. При чем заполнение этих оболочек довольно своеобразно. Каждая оболочка состоит из одного или нескольких подуровней, каждый из которых состоит из атомных орбиталей. Попробую разъяснить
Представим лестницу, ступени в подъезде. Первый пролет состоит из одной ступени, второй пролет из двух, третий из трех и так далее (см рисунок ниже).
И так в первом пролете мы имеем только одну ступень, на ней может находится максимум два электрона. Во втором пролете на первой ступени 2 электрона, на второй 6, и так далее. Заполнение ступеней в каждом пролете можете посмотреть на рисунке выше.
Электронная формула для железа выглядит вот так 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2. Получаем:
1s2 - на первом уровне, первом (s) подуровне 2 электрона.
2s2 - на втором уровне, первом (s) подуровне 2 электрона.
2p6 -на втором уровне, втором (р) подуровне 6 электронов.
3s2 - на третьем уровне, первом (s) подуровне 2 электрона.
3p6- на третьем уровне, втором (р) подуровне 6 электронов.
Дальше начинается интересное, электроны не заполняют полностью третий уровень, а переносят 2 электрона на четвертый уровень.
3d6 на третьем уровне, третьем (d) подуровне 6 электронов.
4s2 на четвертом уровне, первом (s) подуровне 2 электрона.
Что в этом такого интересного? Допустим встречаются три атома, два из которых водород и один кислород. Водород имеет формулу 1s1 - мы понимаем, что у него есть одно свободное место на первом уровне, благодаря этому он образует прекрасную и стабильную молекулу со своим товарищем образуя "Н2" - два атома начинают обмениваться электронами дополняя оболочку друг друга.
Атом кислорода имеет 1s2 2s2 2p4, т.е. на втором уровне втором подуровне (р) имеется два свободных места для электронов молекулы водорода, который заполнит уровень. И мы получаем оксид водорода или по простому молекулу воды.
Если взять для примера инертные газы. Они заполняют заполняют свои электронные оболочки полностью, не давая вступать в соединения с другими элементами, отсюда и их название. Они даже между собой не создают молекул, это просто одноатомные газы, настолько они инертны.
Металлы же наоборот практически не сдерживают электроны на края своих оболочек, благодаря этому созданная разность потенциалов в проводнике приводит к лавинообразному движению электронов (способность проводить электричество).
Кстати невозможно получить не один полностью чистый металл, всегда будет хоть немного примесей.
Все элементы получены внутри звезд, либо во время их жизни, либо во время колоссальной смерти (написал об этом тут). Чем выше порядковый номер элемента, тем сложнее его получить и тем реже он встречается в природе.
Хорошего настроения всем. Изучайте науку.
Понравился материал? поставьте лайк- вам нетрудно, а мне приятно, так я буду понимать, что материал интересен и делать больше подобных выпусков.
Слева кнопки- поделится в соцсетях.
Больше интересного в других статьях.
Подписка - плюсик в вашу карму.