5 jednoduchých spôsobov identifikácie prvku v periodickej tabuľke

Každý atóm vo vesmíre je určitým prvkom. Ale ako zistíme, ktorý z viac ako 100 prvkov to je? Väčšia hromada vecí nám môže poskytnúť užitočné vodítka: môžeme povedať, že železo je ťažké a sivé a magnetické. Pri štúdiu chémie zistíte, že všetky tieto vlastnosti pochádzajú z malých rozdielov v štruktúre atómov. Toto poznanie atómovej štruktúry je základom pre nástroje, ktoré skutoční vedci používajú na identifikáciu prvkov.

Metóda 1 z 5: Podľa protónového čísla


PRICHÁDZA ČOSKORO
Prvok je definovaný počtom protónov v jednom atóme. Napríklad každý atóm vodíka má presne jeden protón. Hovoríme, že vodík má protónové číslo alebo atómové číslo 1.[1]
Periodická tabuľka je usporiadaná v poradí podľa protónového čísla, preto je vodík hneď v prvom rámčeku s číslom 1 vedľa neho.

  • Atómové číslo sa označuje skratkou „Z“. Ak je v domácej úlohe uvedené, že prvok má Z=13, môžete v periodickej tabuľke vyhľadať atómové číslo 13 a identifikovať ho ako hliník (Al).
  • Atóm môže získať alebo stratiť neutrónov a stále to bude ten istý prvok. Napríklad,
    1122Na{\displaystyle _{11}^{22}Na}

    je atóm sodíka s 11 protónmi a 22 neutrónmi. Ak získa neutrón, stále je to sodík a stáva sa

    1123Na{\displaystyle _{11}^{23}Na}

    (s 23 neutrónmi). Ale ak pridáte protón, sa mení zo sodíka na horčík,

    12Mg{\displaystyle _{12}Mg}

    .

Metóda 2 z 5:Podľa počtu elektrónov


ČOSKORO PRÍDE
Celkový počet elektrónov sa rovná atómovému číslu. V neutrálnom atóme je počet elektrónov presne rovnaký ako počet protónov. Toto číslo je atómové číslo prvku, ktoré si môžete vyhľadať v periodickej tabuľke prvkov. Ak ste v štúdiu chémie o niečo ďalej, môžete dostať na prečítanie elektrónovú konfiguráciu. Všetky čísla s horným indexom (ako je tento) sú počty elektrónov, takže ich všetky spočítajte a zistíte celkový počet elektrónov.[2]

  • Ak sa vás napríklad opýtame, ktorý prvok má 8 elektrónov, hľadajte prvok s atómovým číslom 8: kyslík.
  • Pokročilejší príklad: konfigurácia
    1s22s22p2{\displaystyle 1s^{2}2s^{2}2p^{2}}

    2{\displaystyle ^{2}}

    elektróny v obale 1s,

    2{\displaystyle ^{2}}

    v obale 2s a

    2{\displaystyle ^{2}}

    v obale 2p, spolu 2+2+2=6. Toto je uhlík s atómovým číslom 6.

  • Všimnite si, že to platí len vtedy, keď sú atómy v elektricky neutrálnom stave, nie ionizované. Ak však nie je uvedené inak, o tomto stave hovoríme, keď diskutujeme o vlastnostiach prvkov.[3]

Metóda 3 z 5:Podľa elektrónovej konfigurácie s periodickou tabuľkou


PRÍDEJTE ČOSKORO
Zapamätajte si štruktúru periodickej tabuľky, aby ste mohli rýchlo čítať elektrónové konfigurácie. Štruktúra periodickej tabuľky úzko súvisí s tým, ako sú vyplnené elektrónové orbitaly. S trochou praxe môžete prejsť priamo do správnej oblasti periodickej tabuľky.[4]
Všimnite si, že elektrónová konfigurácia musí byť v základnom stave, aby to fungovalo.

  • Prvý rad (vodík a hélium) vypĺňa orbitál 1s zľava doprava. Premýšľajte o nich, plus všetky prvky v prvých dvoch stĺpcoch ako „s-block“. Každý riadok „s-bloku“ vypĺňa jeden s orbitál.
  • Pravá strana tabuľky je „p-blok“, začínajúci bórom až po neón. Každý riadok „p-bloku“ vypĺňa jeden p orbitál (začínajúc 2p).
  • Prechodné kovy v strede tvoria „d-blok“. Každý riadok vypĺňa jeden orbitál d, počnúc skandiom cez zinok, ktorý vypĺňa 3d.
  • Lantanoidy a aktinoidy v dolnej časti tabuľky vypĺňajú orbitály 4f a 5f. (Niektoré prvky tu porušujú vzorec, preto si ich dvakrát skontrolujte.[5]
    )
  • Pozrite sa napríklad na
    [Kr]5s24d105p2{\displaystyle [Kr]5s^{2}4d^{10}5p^{2}}

    a zamerajte sa na posledný orbitál:

    5p2{\displaystyle 5p^{2}}

    . Prejdite na „p-blok“ vpravo a počítajte riadky smerom nadol od 2p (bór), kým nedosiahnete 5p (indium). Keďže tento prvok má dva elektróny v 5p, spočítajte dva prvky do tohto riadku p-bloku, aby ste dostali odpoveď: cín.

Metóda 4 z 5: Spektroskopicky


PRÍDEJTE ČOSKORO
Porovnajte spektrá so známymi spektrami prvkov. Pri spektroskopii vedci skúmajú, ako svetlo interaguje s neznámym materiálom. Každý prvok uvoľňuje jedinečný vzor svetla, ktorý môžete vidieť na výsledkoch spektroskopie, nazývaných „spektrá“.[6]

  • Napríklad spektrum lítia má veľmi jasnú, silnú zelenú čiaru a niekoľko ďalších slabších v rôznych farbách. Ak má vaše spektrum všetky tieto rovnaké čiary, svetlo pochádza z prvku lítium.[7]
    (V niektorých typoch spektier sa namiesto svetlých čiar zobrazia tmavé medzery, ale môžete ich porovnať rovnakým spôsobom.)
  • Chcete vedieť, prečo to funguje? Elektróny absorbujú a vyžarujú svetlo len pri veľmi špecifických vlnových dĺžkach (čo znamená špecifické farby). Rôzne prvky majú rôzne usporiadanie elektrónov, čo vedie k rôznym farbám pásov.[8]
  • Pokročilejší spektroskop zobrazuje namiesto niekoľkých riadkov podrobný graf. Hodnotu na osi x pri každom píku môžete porovnať s tabuľkou známych hodnôt a identifikovať tak molekuly. Pri spoznávaní rôznych typov molekúl sa naučíte zamerať sa len na niekoľko užitočných miest na grafe, aby ste ušetrili čas.[9]

Metóda 5 z 5:Podľa hmotnostného spektra


  • PRÍDEJTE ČOSKORO
    Vyhľadajte prvky, ktorých atómové hmotnosti zodpovedajú grafu. Hmotnostný spektrometer triedi zložky vzorky podľa hmotnosti. Ak chcete prečítať stĺpcový graf zobrazujúci výsledky, skontrolujte na osi „m/z“ hodnoty vyšších stĺpcov. Niektoré hodnoty budú zodpovedať atómovej hmotnosti prvku, ktorý bol súčasťou vzorky. Iné (zvyčajne väčšie) predstavujú zlúčeniny, takže hmotnosť sa bude rovnať súčtu hmotností viacerých atómov.[10]

    • Povedzme, že najvyšší stĺpec má hodnotu m/z 18, pričom krátke stĺpce majú hodnoty 1, 16 a 17. Iba dva z nich zodpovedajú atómovej hmotnosti prvku: vodík (atómová hmotnosť 1) a kyslík (atómová hmotnosť 16). Sčítaním týchto atómov získate zlúčeniny HO (hmotnosť 1 + 16 = 17) a H2O (hmotnosť 1 + 1 + 16 = 18). Táto vzorka bola voda![11]
    • Z technického hľadiska hmotnostný spektrometer ionizuje vzorku a triedi ju podľa pomeru hmotnosti a náboja (alebo m/z). Ale väčšina iónov bude mať náboj 1, a tak môžete ignorovať problém delenia a pozrieť sa len na hmotnosť. Najmenšie stĺpce často predstavujú malé množstvá viac nabitých častíc, ktoré môžete na účely identifikácie ignorovať.[12]
  • Odkazy