(Chemija 8)

Elementų apžvalga. Metalai ir nemetalai

Cheminiai elementai ir jų paplitimas

Chèminiai elemeñtai yra paprastosios medžiagos, iš kurių sudarytos visos kitos medžiagos. Cheminiais kitimais elementų negalima suskaidyti į mažesnes dalis.

Dalis elementų žinomi nuo žilos senovės. Tokie yra varis, auksas, sidabras, gyvsidabris, alavas, anglis, siera ir kiti. Viduramžiais buvo atrasti stibis, arsenas, bismutas, XVII amžiuje – fosforas. Tikras elementų pažinimo šuolis įvyko XVIII amžiuje. Tada buvo atrasti metalai: kobaltas, platina, nikelis, baris ir daug kitų, pavyzdžiui, dujinės būsenos elementai: vandenilis, deguonis, azotas, chloras. Dar daugiau elementų nustatyta XIX amžiaus pirmojoje pusėje.

Šiuo metu žinoma 118 cheminių elementų. Žemėje randamas 91 elementas, dar 7 elementų pėdsakus mokslininkai aptiko tarp urano skilimo produktų. Kiti elementai gauti dirbtiniu būdu.

Saulę (2.1.1 pav.), kuri yra pagrindinis Žemės energijos ir šviesos šaltinis, sudaro 92 % vandenilio ir 8 % helio.

2.1.1 pav. Pagrindiniai Saulę sudarantys elementai – vandenilis ir helis

Mokslininkai nustatė, kad Visatoje labiausiai paplitę vandenilis, helis, deguonis, anglis, neonas, geležis, azotas (2.1.2 pav.).

Cheminis elementas	Paplitimas Visatoje, proc.	Cheminis elementas	Paplitimas Visatoje, proc.
Vandenilis (H)	73,9	Neonas (Ne)	0,134
Helis (He)	24,0	Geležis (Fe)	0,109
Deguonis (O)	1,04	Azotas (N)	0,096
Anglis (C)	0,46	Silicis (Si)	0,065

2.1.2 pav. Visatoje labiausiai paplitę cheminiai elementai

Tai įdomu!

Marso paviršiuje yra labai daug geležies oksido, todėl ši planeta pro teleskopą atrodo rausva.
Manoma, kad Urano ir Neptūno planetose yra daug deimantų, nes ten labai palankios sąlygos jiems susidaryti.
Mokslininkai yra apskaičiavę, kad 40 šviesmečių atstumu nuo Žemės yra planeta, kurios visas paviršius suformuotas iš deimantų.
2023 metais Jungti̇̀nių Amèrikos Valsti̇̀jų aeronautikos ir kosminės erdvės valdyba NASA paleido erdvėlaivį į asteroidą Psyche 16. Manoma, kad šis asteroidas sudarytas iš metalų, tarp kurių yra daug aukso, platinos, geležies ir nikelio.
Neptūno planetos atmosferoje daugiausia dujinio vandenilio ir helio.

Žemėje elementai pasiskirstę labai nevienodai (2.1.3 pav.). Žemės plutoje labiausiai paplitę deguonis ir silicis.

2.1.3 pav. Cheminių elementų paplitimas Žemės plutoje

Deguonis – gyvybės Žemėje pagrindas. Štai kodėl planuodami misijas į kitas planetas ar jų palydovus mokslininkai pirmiausia ieško galimybės pasigaminti deguonies. Deguonies yra Žemės atmosferoje ir visuose oksiduose.

Oksidais vadinami elementų junginiai su deguonimi. Jums puikiai žinomi tokie oksidai kaip anglies dioksidas, vanduo, smėlis (silicio dioksidas). Deguonies yra ir molio ar uolienų sudėtyje.

2.1.4 pav. a. Silicio dioksido mineralas kvarcas

2.1.4 pav. b. Silicio dioksido mineralas titnagas

Kai kurie cheminiai elementai yra labai reti. Vienas jų – auksas. Daug retų ir brangių elementų naudojama elektronikos pramonėje, juvelyrinių dirbinių gamybai. Manoma, kad jų galima būtų rasti kitose planetose arba jų palydovuose

Daugiau

Periodinė cheminių elementų lentelė

Visi žinomi cheminiai elementai yra surašyti į periòdinę chèminių elemeñtų lentẽlę (2.1.5 pav.). Pagrindinius šios lentelės struktūros principus pasiūlė rusų chemikas Dmitrijus Mendelejevas (Дмитрий Менделеев, 1834–1907) (2.1.6 pav.). Horizontaliosios periodinės lentelės eilės vadinamos periòdais, o vertikaliosios – grùpėmis.

2.1.5 pav. Šiuolaikinė periodinė cheminių elementų lentelė

Tai įdomu!

Iki XIX amžiaus pradžios buvo žinomi tik 36 cheminiai elementai. Prasidedant XX amžiui jų skaičius padidėjo iki 86. Prieš D. Mendelejevui paskelbiant (1869 m.) savo cheminių elementų lentelę, keletas mokslininkų siūlė būdus, kaip galima būtų grupuoti vis augantį cheminių elementų skaičių. Tačiau jie nebuvo tikslūs ir visa apimantys. D. Mendelejevas grupuodamas elementus stengėsi įžvelgti dėsningumą ne tik tarp panašių, bet ir tarp visiškai skirtingų elementų.

Jam pavyko sudaryti tokią lentelę, kurioje elementai išrikiuoti pagal jų savybių pasikartojimą tam tikru intervalu – periodiškai. Be to, mokslininkas joje paliko tuščių vietų dar neatrastiems cheminiams elementams. Netrukus D. Mendelejevo lentelė tapo visuotinai pripažinta, jos principais naudojamasi iki šiol, nors ji nuo to laiko gerokai pakito.

2.1.6 pav. Dmitrijus Mendelejevas

Daugiau

Metalai ir nemetalai

Tarp cheminių elementų daugiausia yra metãlų, gerokai mažiau – nemetãlų. Apžvelgsime, kokios savybės jiems būdingos.

Panagrinėkime 2.1.7 paveikslą, kuriame pateikti pagrindiniai metalų ir nemetalų skirtumai.

2.1.7 pav. Metalų ir nemetalų savybių palyginimas

Kasdien naudojamės daugybe daiktų, pagamintų iš metalų, – automobiliais, monetomis, įrankiais, papuošalais ir kt. Nemetalų, pavyzdžiui, deguonies, anglies, vandenilio, azoto, yra kiekviename gyvajame organizme.

Pažvelkime, kaip metalai ir nemetalai išdėstyti periodinėje elementų lentelėje (2.1.8 pav.).

2.1.8 pav. Metalų ir nemetalų išsidėstymas periodinėje cheminių elementų lentelėje

Kaip matome iš 2.1.8 pav., nemetalai sutelkti periodų dešinėje pusėje ir grupių viršuje. Einant vis labiau į kairę lentelės pusę, nemetalų skaičius grupėse mažėja. Metalai sugrupuoti periodų kairėje ir grupių apačioje.

Tarp metalų ir nemetalų yra įsiterpęs lopinėlis pùsmetalių. Jiems priklauso boras, silicis, germanis, arsenas ir kai kurie kiti elementai. Pusmetaliai turi metalų ir nemetalų savybių. Pavyzdžiui, jie yra trapūs, bet šiek tiek laidūs elektros srovei. Tokios savybės leidžia panaudoti pusmetalius mikroschemoms gaminti. Tam ypač tinka silicis. Į jo kristalus galima įterpti įvairių metalų ir pusmetalių ir pagaminti labai svarbias detales elektronikos pramonei (2.1.9 pav.).

2.1.9 pav. Kompiuterio mikroprocesorius silicio kristalo pagrindu, kuriame yra įterptų kitų elementų.

Klausimai ir užduotys

Kokių elementų – metalų ar nemetalų – Žemėje yra daugiau? Kokios savybės būdingos metalams, kokios – nemetalams? Ar Visatoje toks pat metalų ir nemetalų santykis?
Išvardykite jums žinomus junginius, kuriuose yra deguonies. Koks oksidas yra svarbiausias mūsų gyvybei?
Elemento helio pavadinimas siejamas su graikišku Saulės pavadinimu – hēlios. Kaip manote, kodėl helis taip pavadintas?
Jodas – tai violetiniai aitraus kvapo kristalai. Kaip paprasčiausiais bandymais galima būtų įrodyti, kad jodas yra nemetalas?
Šiuolaikiniai šviesos diodai (LED) dažniausiai sudaryti iš aliuminio, galio ir arseno junginio. Kuriai elementų grupei – metalų, nemetalų ar pusmetalių – priskirtumėte kiekvieną šių elementų? Kurio iš šių elementų Žemėje daugiausia?

Ko išmokome?

Cheminiai elementai yra paprastosios medžiagos, iš kurių sudarytos visos kitos medžiagos. Cheminiais kitimais elementai nedalomi į mažesnes dalis.
Cheminių elementų paplitimas Žemėje ir Visatoje labai skiriasi. Labiausiai paplitęs Žemės plutos elementas yra deguonis, o Visatos – vandenilis.
Cheminiai elementai išdėstyti periodinėje cheminių elementų lentelėje. Iš viso žinoma 118 cheminių elementų.
Metalų skaičius yra daug didesnis už nemetalų.
Cheminių elementų lentelė yra sudaryta iš grupių – vertikaliųjų eilių ir periodų – horizontaliųjų eilių.
Nemetalai yra surikiuoti periodinės lentelės dešinėje pusėje ir viršuje, o metalai – kairėje lentelės pusėje.
Tarp metalų ir nemetalų yra įsiterpę pusmetaliai, kurie turi tiek metalų, tiek nemetalų savybių.