Քիմիական տարրեր

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից


Քիմիական տարրը միջուկի միևնույն լիցքն ունեցող ատոմների որոշակի տեսակ է։ Այն կարող է գոյություն ունենալ ազատ վիճակում՝ պարզ նյութի ձևով, կամ մտնել բարդ նյութի բաղադրության մեջ։ Միևնույն տարրը կարող է գոյություն ունենալ մոլեկուլի բաղադրությամբ, բյուրեղական կառուցվածքով ու հատկություններով տարբերվող մի քանի պարզ նյութերի ձևով, որոնք կոչվում են ալոտրոպ ձևափոխություններ։ Քիմիական տարրերը քիմիական ռեակցիաների ընթացքում չեն փոխարկվում այլ տարրերի, քանի որ անփոփոխ են մնում ատոմների միջուկները։ Քիմիական տարր հասկացությունն առաջինը ձևակերպել է անգլիացի գիտնական Ռ. Բոյլը 1661 թ-ին` որպես ավելի պարզ մասերի չբաժանվող նյութ։ Քիմիական տարրերի ատոմական կշիռների առաջին աղյուսակը կազմել է անգլիացի գիտնական Ջ. Դալթոնը XIX դարի սկզբին։ XX դարում միջուկային ֆիզիկայի զարգացումը հնարավորություն տվեց ճշտելու քիմիական տարր հասկացությունը և սինթեզել նոր՝ մինչ այդ անհայտ տեխնեցիում, պրոմեթիում, աստատին և 92-ից մեծ կարգահամար ունեցող տարրերը։ Քիմիական որևէ տարր մեկ այլ տարրի կարող է փոխարկվել միայն միջուկային ռեակցիաների շնորհիվ։ Քիմիական տարրերը նշանակվում են քիմիական նշաններով, բնորոշվում կարգահամարով, որը հավասար է ատոմի միջուկում պարունակվող պրոտոնների թվին, հետևաբար՝ նաև միջուկի դրական լիցքին։ Ատոմի միջուկում պարունակվող նուկլոնների՝ պրոտոնների և նեյտրոնների ընդհանուր թիվը կոչվում է զանգվածի թիվ։ Միևնույն տարրի ատոմների տարատեսակները, որոնք տարբերվում են զանգվածի թվով, կոչվում են իզոտոպներ։ Տարրի ատոմական զանգվածը բնության մեջ գոյություն ունեցող իզոտոպների ատոմական զանգվածների միջին արժեքն է։ Երկրակեղևում առավել տարածված են զույգ թվով նուկլոններ պարունակող թեթև միջուկները։ Առավել տարածված տարրերն են (զանգվածային %)՝ Օ (47), S (29,5), Al (8,05), Fe (4,69), Ca (2,96), Na (2,5), K (2,5) և Mg (1,87), ամենաքիչ տարածվածները՝ At, Fr, Np, Pu: 95 և ավելի մեծ կարգահամար ունեցող տարրերը և տելուրը երկրակեղևում չեն հայտնաբերվել։ Ենթադրվում է, որ Երկրի միջուկում գերակշռում են երկաթը (մինչև 80 %) և նիկելը (8 %)։ Տիեզերքում առավել տարածված են ջրածինը և հելիումը։ Հայտնի են բոլոր քիմիական տարրերի ռադիոակտիվ իզոտոպները, որոնցից շատերն ստացվել են արհեստական եղանակներով։ Ըստ քիմիական և ֆիզիկական հատկությունների՝ քիմիական տարրերը բաժանվում են 2 խմբի՝ մետաղների և ոչ մետաղների։ Այս բաժանումը հարաբերական է, ուստի չի կարելի կտրուկ սահման դնել նրանց միջև։ Սկզբունքորեն յուրաքանչյուր տարր ունի թե՜ մետաղական և թե՜ ոչ մետաղական հատկություններ։ Բնականաբար, տարրի հատկություններից մեկն ավելի արտահայտված կարող է լինել, քան մյուսը. օրինակ` ծծումբն ավելի ոչ մետաղ է, քան ալյումինը, ալյումինը ծծմբի համեմատ մետաղ է, իսկ նատրիումի համեմատ՝ ոչ մետաղ։

Տարրերի պարբերական համակարգ Ռուս քիմիկոս Դ.Ի.Մենդելեևը XIX դարի վերջին հայտնաբերել է պարբերականության օրենքը և կազմել քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակը։ Տարրերի պարբերական համակարգում տարրերը դասավորված են ըստ կարգահամարների՝ ատոմների միջուկներում եղած պրոտոնների թվի աճի։ Ատոմի միջուկի լիցքի մեծացմանը զուգընթաց օրինաչափորեն փոխվում են ատոմի էլեկտրոնային թաղանթների և արժեքական էլեկտրոնների թիվը, հետևաբար՝ նաև արտաքին էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը։ Պարբերական համակարգը բաղկացած է 7 պարբերությունից, 10 շարքից և 8 խմբից։ Խմբերը պարբերական համակարգում դասավորված են ուղղահայաց։ Որպես կանոն՝ տարրերի օքսիդացման բարձրագույն դրական աստիճանը հավասար է խմբի համարին։ Բացառություն են ֆտորը, արծաթը, ոսկին, պղինձը։ Յուրաքանչյուր խումբ բաժանված է 2 ենթախմբի՝ գլխավոր (Ա) և երկրորդական (Բ)։ Միևնույն ենթախմբում իրար տակ գտնվում են նման հատկություններ ունեցող և իրարից օրինաչափորեն տարբերվող տարրերը։ Գլխավոր ենթախումբը կազմում են տիպիկ տարրերը և մեծ պարբերությունների առաջին 2 և վերջին 6 տարրերը։ Երկրորդական ենթախումբը կազմում են միայն մեծ պարբերությունների մյուս տարրերը, որոնք միայն մետաղներ են։ Գլխավոր և երկրորդական ենթախմբերի տարրերն իրարից տարբերվում են քիմիական հատկություններով։ Պարբերությունը կարգահամարի աճման կարգով իրար հաջորդող տարրերի շարք է։ Պարբերական համակարգը կազմված է 7 պարբերությունից. I, II և III պարբերությունները կոչվում են փոքր, իսկ IV, V, VI և VII-ը՝ մեծ։ Յուրաքանչյուր պարբերություն, բացառությամբ առաջինի, սկսվում է ալկալիական մետաղով և ավարտվում իներտ տարրով։ II և III պարբերությունների տարրերը կոչվում են տիպիկ տարրեր։ Դրանց հատկությունները տիպիկ մետաղականից մինչև իներտ տարրերը փոխվում են օրինաչափորեն։ Համակարգը բաղկացած է 10 շարքից։ Յուրաքանչյուր փոքր պարբերություն կազմված է 1 շարքից, իսկ մեծ պարբերությունները` 2-ական շարքերից՝ զույգ և կենտ։ Հիմնական հատկանիշը, ըստ որի մեծ պարբերությունները բաժանվում են 2 շարքի, տարրերի օքսիդացման աստիճանն է։ Այն 2 անգամ կրկնվում է տարրերի ատոմական զանգվածների աճմամբ՝ անցնելով տարրերի եռյակներից։ VI պարբերությունում լանթանից անմիջապես հետո տեղաբաշխված են 14 տարրեր՝ 58–71 կարգաթվերով, որոնց անվանում են լանթանոիդներ (լանթանանմաններ)։ Դրանց քիմիական հատկություններն իրար շատ նման են։ VII պարբերությունում ակտինիումից հետո նույնպես տեղաբաշխված են 14 տարրեր՝ 90–103 կարգաթվերով, որոնց անվանում են ակտինոիդներ (ակտինանմաններ)։ Ի տարբերություն լանթանոիդների՝ ակտինոիդների հորիզոնական համանմանությունը թույլ է արտահայտված։ Լանթանոիդներն ու ակտինոիդները տեղաբաշխված են պարբերական համակարգի ներքևում, իսկ լանթանի և ակտինիումի վանդակներում դրանք ցույց են տրվում համապատասխանաբար մեկ և երկու աստղանիշերով (* և **)։