องค์ประกอบของกลุ่มที่ 4 ของตารางธาตุเมนเดเลเยฟ กลุ่มตารางธาตุ

ระบบธาตุเป็นชุดลำดับขององค์ประกอบทางเคมี การจำแนกตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นการแสดงออกแบบกราฟิก (ตาราง) ของกฎธาตุขององค์ประกอบทางเคมี โครงสร้างของมันในหลาย ๆ ด้านคล้ายกับสมัยใหม่ได้รับการพัฒนาโดย D. I. Mendeleev บนพื้นฐานของกฎหมายเป็นระยะในปี พ.ศ. 2412-2414

ต้นแบบของระบบธาตุคือ "ประสบการณ์ของระบบธาตุตามน้ำหนักอะตอมและความคล้ายคลึงกันทางเคมี" รวบรวมโดย D. I. Mendeleev เมื่อวันที่ 1 มีนาคม พ.ศ. 2412 ตลอดระยะเวลาสองปีครึ่ง นักวิทยาศาสตร์ได้ปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง “ประสบการณ์ของระบบ” แนะนำแนวคิดเกี่ยวกับกลุ่ม อนุกรม และช่วงเวลาขององค์ประกอบ เป็นผลให้โครงสร้างของตารางธาตุได้รับโครงร่างที่ทันสมัยเป็นส่วนใหญ่

แนวคิดเกี่ยวกับตำแหน่งขององค์ประกอบในระบบซึ่งกำหนดโดยจำนวนของกลุ่มและช่วงเวลา มีความสำคัญต่อวิวัฒนาการของมัน จากแนวคิดนี้ Mendeleev ได้ข้อสรุปว่าจำเป็นต้องเปลี่ยนมวลอะตอมขององค์ประกอบบางอย่าง ได้แก่ ยูเรเนียม อินเดียม ซีเรียม และดาวเทียม นี่เป็นการนำตารางธาตุไปใช้จริงเป็นครั้งแรก เมนเดเลเยฟยังทำนายเป็นครั้งแรกถึงการดำรงอยู่และคุณสมบัติขององค์ประกอบที่ไม่รู้จักหลายอย่าง นักวิทยาศาสตร์ได้อธิบายรายละเอียดคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของเอคา-อะลูมิเนียม (อนาคตของแกลเลียม), เอคา-โบรอน (สแกนเดียม) และเอคา-ซิลิคอน (เจอร์เมเนียม) นอกจากนี้เขายังทำนายการมีอยู่ของแมงกานีสที่คล้ายคลึงกัน (เทคนีเชียมและรีเนียมในอนาคต), เทลลูเรียม (โพโลเนียม), ไอโอดีน (แอสทาทีน), ซีเซียม (ฝรั่งเศส), แบเรียม (เรเดียม), แทนทาลัม (โปรแทกติเนียม) การคาดการณ์ของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับองค์ประกอบเหล่านี้มีลักษณะทั่วไป เนื่องจากองค์ประกอบเหล่านี้อยู่ในพื้นที่ที่มีการศึกษาน้อยในตารางธาตุ

ระบบคาบเวอร์ชันแรกแสดงเพียงลักษณะทั่วไปเชิงประจักษ์เท่านั้น ท้ายที่สุดแล้ว ความหมายทางกายภาพของกฎธาตุยังไม่ชัดเจน ไม่มีคำอธิบายถึงสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของธาตุเป็นระยะ ขึ้นอยู่กับการเพิ่มขึ้นของมวลอะตอม ในเรื่องนี้ปัญหาหลายประการยังไม่ได้รับการแก้ไข ตารางธาตุมีขอบเขตหรือไม่? เป็นไปได้หรือไม่ที่จะระบุจำนวนองค์ประกอบที่มีอยู่ที่แน่นอน? โครงสร้างของยุคที่ 6 ยังไม่ชัดเจน - ธาตุหายากมีปริมาณเท่าใดกันแน่? ไม่มีใครรู้ว่าธาตุระหว่างไฮโดรเจนและลิเธียมยังคงมีอยู่หรือไม่ โครงสร้างของยุคแรกเป็นอย่างไร ดังนั้นจนถึงการพิสูจน์ทางกายภาพของกฎเป็นระยะและการพัฒนาทฤษฎีของระบบธาตุ ความยากลำบากร้ายแรงจึงเกิดขึ้นมากกว่าหนึ่งครั้ง การค้นพบในปี พ.ศ. 2437-2441 เป็นเรื่องที่ไม่คาดคิด ก๊าซเฉื่อย 5 ชนิดที่ดูเหมือนจะไม่มีอยู่ในตารางธาตุ ความยากลำบากนี้ถูกขจัดออกไปด้วยแนวคิดที่จะรวมกลุ่มศูนย์อิสระไว้ในโครงสร้างของตารางธาตุ การค้นพบธาตุรังสีจำนวนมากในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 19 และ 20 (ภายในปี 1910 มีจำนวนประมาณ 40 ตัว) ทำให้เกิดความขัดแย้งอย่างมากระหว่างความจำเป็นในการใส่ไว้ในตารางธาตุกับโครงสร้างที่มีอยู่ มีตำแหน่งงานว่างเพียง 7 ตำแหน่งสำหรับพวกเขาในช่วงที่หกและเจ็ด ปัญหานี้แก้ไขได้ด้วยการสร้างกฎการเปลี่ยนแปลงและการค้นพบไอโซโทป

สาเหตุหลักประการหนึ่งที่ทำให้ไม่สามารถอธิบายความหมายทางกายภาพของกฎธาตุและโครงสร้างของระบบธาตุไม่ได้ก็คือ ไม่ทราบว่าอะตอมมีโครงสร้างอย่างไร (ดูอะตอม) เหตุการณ์สำคัญที่สุดในการพัฒนาตารางธาตุคือการสร้างแบบจำลองอะตอมโดย E. Rutherford (1911) โดยพื้นฐานแล้ว นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ A. Van den Broek (1913) แนะนำว่าเลขลำดับของธาตุในตารางธาตุเป็นตัวเลขเท่ากับประจุของนิวเคลียสของอะตอม (Z) สิ่งนี้ได้รับการยืนยันจากการทดลองโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ G. Moseley (1913) กฎธาตุได้รับเหตุผลทางกายภาพ: เริ่มพิจารณาความเป็นระยะของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบโดยขึ้นอยู่กับประจุ Z ของนิวเคลียสของอะตอมขององค์ประกอบ และไม่ขึ้นอยู่กับมวลอะตอม (ดูกฎธาตุขององค์ประกอบเคมี)

เป็นผลให้โครงสร้างของตารางธาตุมีความเข้มแข็งมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ กำหนดขีดจำกัดล่างของระบบแล้ว นี่คือไฮโดรเจน - องค์ประกอบที่มีค่า Z = 1 ขั้นต่ำ สามารถประมาณจำนวนองค์ประกอบระหว่างไฮโดรเจนและยูเรเนียมได้อย่างแม่นยำ “ช่องว่าง” ในตารางธาตุถูกระบุ ซึ่งสอดคล้องกับองค์ประกอบที่ไม่รู้จักซึ่งมี Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87 อย่างไรก็ตาม คำถามเกี่ยวกับจำนวนที่แน่นอนของธาตุหายากยังคงไม่ชัดเจน และที่สำคัญที่สุดคือ เหตุผลของ ระยะเวลาของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบไม่ได้ถูกเปิดเผยขึ้นอยู่กับ Z

จากโครงสร้างที่กำหนดขึ้นของระบบธาตุและผลการศึกษาสเปกตรัมอะตอม นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก เอ็น. บอร์ในปี พ.ศ. 2461-2464 พัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับลำดับการสร้างเปลือกอิเล็กทรอนิกส์และเปลือกย่อยในอะตอม นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่าการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ประเภทเดียวกันของเปลือกนอกของอะตอมนั้นถูกทำซ้ำเป็นระยะ ดังนั้นจึงแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีนั้นอธิบายได้โดยการมีอยู่ของช่วงเวลาในการสร้างเปลือกอิเล็กทรอนิกส์และเปลือกย่อยของอะตอม

ตารางธาตุครอบคลุมมากกว่า 100 ธาตุ ในจำนวนนี้ องค์ประกอบทรานยูเรเนียมทั้งหมด (Z = 93–110) รวมถึงองค์ประกอบที่มี Z = 43 (เทคนีเชียม), 61 (โพรมีเธียม), 85 (แอสทาทีน), 87 (แฟรนเซียม) ได้มาจากการประดิษฐ์ ตลอดประวัติศาสตร์ของการดำรงอยู่ของระบบธาตุ มีการเสนอรูปแบบต่างๆ ของการแสดงภาพกราฟิกจำนวนมากมาก (>500) ส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบของตาราง แต่ยังอยู่ในรูปแบบของรูปทรงเรขาคณิตต่างๆ (เชิงพื้นที่และระนาบ) ) เส้นโค้งการวิเคราะห์ (เกลียว ฯลฯ) ฯลฯ รูปแบบที่พบบ่อยที่สุดคือตารางแบบสั้น กึ่งยาว ยาว และแบบแลดเดอร์ ปัจจุบันนิยมใช้แบบสั้น

หลักการพื้นฐานของการสร้างตารางธาตุคือการแบ่งออกเป็นกลุ่มและคาบ แนวคิดเรื่องอนุกรมองค์ประกอบต่างๆ ของเมนเดเลเยฟไม่ได้ใช้ในปัจจุบัน เนื่องจากไม่มีความหมายทางกายภาพ ในทางกลับกัน กลุ่มจะถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยหลัก (a) และรอง (b) แต่ละกลุ่มย่อยประกอบด้วยองค์ประกอบ - อะนาล็อกทางเคมี องค์ประกอบของกลุ่มย่อย a- และ b ในกลุ่มส่วนใหญ่ก็แสดงความคล้ายคลึงกันบางประการเช่นกัน โดยส่วนใหญ่อยู่ในสถานะออกซิเดชันที่สูงกว่า ซึ่งตามกฎแล้วจะเท่ากับหมายเลขกลุ่ม คาบคือกลุ่มของธาตุที่ขึ้นต้นด้วยโลหะอัลคาไลและสิ้นสุดด้วยก๊าซเฉื่อย (กรณีพิเศษคือคาบแรก) แต่ละช่วงเวลามีจำนวนองค์ประกอบที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด ตารางธาตุประกอบด้วยแปดหมู่และเจ็ดคาบ โดยคาบที่เจ็ดยังสร้างไม่เสร็จ

ลักษณะเฉพาะ อันดับแรกคาบคือประกอบด้วยธาตุก๊าซในรูปอิสระเพียง 2 ธาตุ คือ ไฮโดรเจนและฮีเลียม ตำแหน่งไฮโดรเจนในระบบมีความคลุมเครือ เนื่องจากมันแสดงคุณสมบัติทั่วไปของโลหะอัลคาไลและฮาโลเจน จึงถูกวางไว้ในกลุ่ม 1a- หรือในกลุ่มย่อย Vlla หรือทั้งสองอย่างพร้อมกัน โดยใส่สัญลักษณ์ไว้ในวงเล็บในกลุ่มย่อยกลุ่มใดกลุ่มหนึ่ง ฮีเลียมเป็นตัวแทนกลุ่มแรกของกลุ่มย่อย VIIIa เป็นเวลานานที่ฮีเลียมและก๊าซเฉื่อยทั้งหมดถูกแยกออกเป็นกลุ่มศูนย์อิสระ ตำแหน่งนี้จำเป็นต้องมีการแก้ไขหลังจากการสังเคราะห์สารประกอบทางเคมีคริปตอน ซีนอน และเรดอน เป็นผลให้ก๊าซมีตระกูลและองค์ประกอบของกลุ่ม VIII เดิม (เหล็ก โคบอลต์ นิกเกิล และโลหะแพลตตินัม) ถูกรวมเข้าด้วยกันภายในกลุ่มเดียว

ที่สองคาบมี 8 ธาตุ เริ่มต้นด้วยลิเธียมโลหะอัลคาไลซึ่งมีสถานะออกซิเดชันเพียง +1 ถัดมาคือเบริลเลียม (โลหะ สถานะออกซิเดชัน +2) โบรอนแสดงลักษณะโลหะได้น้อยอยู่แล้วและไม่ใช่โลหะ (สถานะออกซิเดชัน +3) ถัดจากโบรอน คาร์บอนเป็นอโลหะทั่วไปที่มีสถานะออกซิเดชัน +4 และ −4 ไนโตรเจน ออกซิเจน ฟลูออรีน และนีออนล้วนไม่ใช่โลหะ โดยไนโตรเจนมีสถานะออกซิเดชันสูงสุดที่ +5 ซึ่งสอดคล้องกับหมายเลขหมู่ ออกซิเจนและฟลูออรีนเป็นหนึ่งในอโลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุด นีออนก๊าซเฉื่อยจะสิ้นสุดคาบ

ที่สามคาบ (โซเดียม-อาร์กอน) ก็ประกอบด้วยธาตุ 8 ธาตุเช่นกัน ธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติส่วนใหญ่คล้ายกับที่สังเกตได้จากองค์ประกอบของช่วงที่สอง แต่ยังมีความเฉพาะเจาะจงบางอย่างที่นี่ ดังนั้นแมกนีเซียมซึ่งแตกต่างจากเบริลเลียมจึงมีโลหะมากกว่าเช่นเดียวกับอลูมิเนียมเมื่อเทียบกับโบรอน ซิลิคอน ฟอสฟอรัส ซัลเฟอร์ คลอรีน อาร์กอน ล้วนแต่ไม่ใช่โลหะทั่วไป และทั้งหมด ยกเว้นอาร์กอน มีสถานะออกซิเดชันที่สูงกว่าซึ่งเท่ากับหมายเลขหมู่

ดังที่เราเห็นในทั้งสองช่วง เมื่อค่า Z เพิ่มขึ้น ก็จะมีการอ่อนตัวลงของโลหะอย่างเห็นได้ชัด และคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะของธาตุก็จะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด D.I. Mendeleev เรียกองค์ประกอบของช่วงที่สองและสาม (ในคำพูดของเขาเล็ก) โดยทั่วไป องค์ประกอบของช่วงเวลาเล็ก ๆ ถือเป็นองค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุดในธรรมชาติ คาร์บอน ไนโตรเจน และออกซิเจน (รวมถึงไฮโดรเจน) เป็นออร์กาโนเจน นั่นคือองค์ประกอบหลักของอินทรียวัตถุ

องค์ประกอบทั้งหมดของช่วงที่หนึ่งถึงสามจะถูกจัดอยู่ในกลุ่มย่อย

ที่สี่คาบ (โพแทสเซียม-คริปทอน) มี 18 ธาตุ ตามความเห็นของ Mendeleev นี่เป็นช่วงเวลาสำคัญครั้งแรก หลังจากที่โพแทสเซียมของโลหะอัลคาไลและแคลเซียมของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทจะมีองค์ประกอบหลายอย่างที่ประกอบด้วยโลหะทรานซิชัน 10 ชนิด (สแกนเดียม - สังกะสี) ทั้งหมดรวมอยู่ในกลุ่มย่อย b โลหะทรานซิชันส่วนใหญ่มีสถานะออกซิเดชันสูงกว่าซึ่งเท่ากับเลขกลุ่ม ยกเว้นเหล็ก โคบอลต์ และนิกเกิล ธาตุตั้งแต่แกลเลียมไปจนถึงคริปทอน อยู่ในกลุ่มย่อย a สารประกอบทางเคมีจำนวนหนึ่งเป็นที่รู้จักสำหรับคริปทอน

ประการที่ห้าคาบ (รูบิเดียม - ซีนอน) มีโครงสร้างคล้ายกับคาบที่สี่ นอกจากนี้ยังมีโลหะทรานซิชัน 10 ชนิด (อิตเทรียม - แคดเมียม) องค์ประกอบของยุคนี้มีลักษณะเป็นของตัวเอง ในรูทีเนียมสาม - โรเดียม - แพลเลเดียม สารประกอบเป็นที่รู้จักสำหรับรูทีเนียมซึ่งมีสถานะออกซิเดชันที่ +8 องค์ประกอบทั้งหมดของกลุ่มย่อย a แสดงสถานะออกซิเดชันที่สูงกว่าเท่ากับหมายเลขกลุ่ม คุณลักษณะของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบของช่วงเวลาที่สี่และห้าเมื่อ Z เพิ่มขึ้นนั้นซับซ้อนกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับช่วงเวลาที่สองและสาม

ที่หกคาบ (ซีเซียม - เรดอน) ประกอบด้วยธาตุ 32 ธาตุ ช่วงนี้นอกเหนือจากโลหะทรานซิชัน 10 ชนิด (แลนทานัม แฮฟเนียม - ปรอท) ยังมีชุดแลนทาไนด์ 14 ชนิดตั้งแต่ซีเรียมไปจนถึงลูทีเซียม ธาตุตั้งแต่ซีเรียมไปจนถึงลูทีเซียมมีความคล้ายคลึงกันทางเคมีมาก และด้วยเหตุนี้ธาตุเหล่านี้จึงถูกรวมอยู่ในตระกูลธาตุหายากมานานแล้ว ในรูปแบบย่อของตารางธาตุ ชุดแลนทาไนด์จะรวมอยู่ในเซลล์แลนทานัม และการถอดรหัสชุดนี้จะระบุไว้ที่ด้านล่างของตาราง (ดูแลนทาไนด์)

ธาตุยุคที่ 6 มีความเฉพาะเจาะจงอย่างไร? ในออสเมียมสาม - อิริเดียม - แพลตตินัม สถานะออกซิเดชันของ +8 เป็นที่รู้จักสำหรับออสเมียม แอสทาทีนมีลักษณะเป็นโลหะค่อนข้างเด่นชัด เรดอนมีปฏิกิริยามากที่สุดในบรรดาก๊าซมีตระกูลทั้งหมด น่าเสียดาย เนื่องจากมีกัมมันตภาพรังสีสูง จึงมีการศึกษาทางเคมีเพียงเล็กน้อย (ดูองค์ประกอบกัมมันตภาพรังสี)

ที่เจ็ดระยะเวลาเริ่มต้นจากประเทศฝรั่งเศส เช่นเดียวกับองค์ประกอบที่หก ควรมีองค์ประกอบ 32 รายการ แต่ 24 องค์ประกอบยังคงเป็นที่รู้จัก แฟรนเซียมและเรเดียมเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อย Ia และ IIa ตามลำดับ แอกทิเนียมอยู่ในกลุ่มย่อย IIIb ถัดมาคือตระกูลแอกติไนด์ ซึ่งประกอบด้วยธาตุตั้งแต่ทอเรียมไปจนถึงลอเรนเซียม และจัดวางในลักษณะเดียวกับแลนทาไนด์ การถอดรหัสองค์ประกอบชุดนี้มีให้ที่ด้านล่างของตารางด้วย

ทีนี้เรามาดูกันว่าคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร กลุ่มย่อยระบบเป็นระยะ รูปแบบหลักของการเปลี่ยนแปลงนี้คือการเสริมความแข็งแกร่งของลักษณะโลหะขององค์ประกอบเมื่อ Z เพิ่มขึ้น รูปแบบนี้ปรากฏชัดเจนเป็นพิเศษในกลุ่มย่อย IIIa–VIIa สำหรับโลหะของกลุ่มย่อย Ia–IIIa จะพบว่ามีฤทธิ์ทางเคมีเพิ่มขึ้น สำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อย IVa–VIIa เมื่อ Z เพิ่มขึ้น กิจกรรมทางเคมีขององค์ประกอบจะลดลง สำหรับองค์ประกอบกลุ่มย่อย b ลักษณะของการเปลี่ยนแปลงในกิจกรรมทางเคมีนั้นซับซ้อนกว่า

ทฤษฎีระบบคาบได้รับการพัฒนาโดยเอ็น. บอร์และนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ในช่วงทศวรรษที่ 20 ศตวรรษที่ XX และเป็นไปตามรูปแบบที่แท้จริงสำหรับการก่อตัวของการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม (ดูอะตอม) ตามทฤษฎีนี้ เมื่อ Z เพิ่มขึ้น การเติมเปลือกอิเล็กตรอนและเปลือกย่อยในอะตอมของธาตุที่รวมอยู่ในคาบของตารางธาตุจะเกิดขึ้นในลำดับต่อไปนี้:

ตามทฤษฎีของระบบคาบ เราสามารถให้คำจำกัดความของคาบได้ดังต่อไปนี้ คาบคือชุดขององค์ประกอบที่ขึ้นต้นด้วยองค์ประกอบที่มีค่า n เท่ากับจำนวนคาบ และ l = 0 (องค์ประกอบ s) และสิ้นสุด ด้วยองค์ประกอบที่มีค่าเท่ากัน n และ l = 1 (องค์ประกอบ p) (ดู Atom) ข้อยกเว้นคือช่วงแรกซึ่งมีองค์ประกอบเพียง 1 วินาที จากทฤษฎีระบบคาบ จำนวนองค์ประกอบในช่วงเวลามีดังนี้ 2, 8, 8, 18, 18, 32...

ในตารางสัญลักษณ์ขององค์ประกอบแต่ละประเภท (องค์ประกอบ s-, p-, d- และ f) จะแสดงบนพื้นหลังสีเฉพาะ: องค์ประกอบ s - บนสีแดง, องค์ประกอบ p - บนสีส้ม, องค์ประกอบ d - บนสีน้ำเงิน องค์ประกอบ f - บนสีเขียว แต่ละเซลล์จะแสดงเลขอะตอมและมวลอะตอมของธาตุต่างๆ ตลอดจนการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอก

จากทฤษฎีของระบบคาบ เป็นไปตามที่กลุ่มย่อย a รวมองค์ประกอบที่มี n เท่ากับจำนวนงวด และ l = 0 และ 1 กลุ่มย่อย b รวมองค์ประกอบเหล่านั้นในอะตอมที่ความสมบูรณ์ของเปลือกที่เหลืออยู่ก่อนหน้านี้ ไม่สมบูรณ์เกิดขึ้น นั่นคือสาเหตุที่คาบที่ 1, 2 และ 3 ไม่มีองค์ประกอบของกลุ่มย่อย b

โครงสร้างของตารางธาตุมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี เมื่อ Z เพิ่มขึ้น โครงสร้างประเภทเดียวกันของเปลือกอิเล็กตรอนด้านนอกจะเกิดซ้ำเป็นระยะๆ กล่าวคือกำหนดคุณสมบัติหลักของพฤติกรรมทางเคมีขององค์ประกอบ คุณลักษณะเหล่านี้แสดงออกมาแตกต่างกันสำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อย a (องค์ประกอบ s- และ p) สำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อย b (องค์ประกอบการเปลี่ยนแปลง d) และองค์ประกอบของตระกูล f - แลนทาไนด์และแอกติไนด์ กรณีพิเศษแสดงโดยองค์ประกอบของคาบแรก - ไฮโดรเจนและฮีเลียม ไฮโดรเจนมีลักษณะพิเศษคือมีฤทธิ์ทางเคมีสูง เนื่องจากมีอิเล็กตรอนเพียง 1 วินาทีเท่านั้นที่ถูกกำจัดออกได้ง่าย ในเวลาเดียวกันการกำหนดค่าของฮีเลียม (1 วินาที 2) มีความเสถียรมากซึ่งเป็นตัวกำหนดว่าไม่มีการใช้งานทางเคมี

สำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อย a เปลือกอิเล็กตรอนด้านนอกของอะตอมจะถูกเติมเต็ม (โดยที่ n เท่ากับจำนวนคาบ) ดังนั้นคุณสมบัติขององค์ประกอบเหล่านี้จะเปลี่ยนไปอย่างเห็นได้ชัดเมื่อ Z เพิ่มขึ้น ดังนั้นในช่วงที่สอง ลิเธียม (การกำหนดค่า 2 วินาที ) เป็นโลหะแอคทีฟที่สูญเสียเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวได้อย่างง่ายดาย เบริลเลียม (2s 2) ก็เป็นโลหะเช่นกัน แต่มีปฏิกิริยาน้อยกว่าเนื่องจากอิเล็กตรอนชั้นนอกของมันจับกับนิวเคลียสแน่นกว่า นอกจากนี้ โบรอน (2s 2 p) มีลักษณะเป็นโลหะที่แสดงออกมาเล็กน้อย และองค์ประกอบที่ตามมาทั้งหมดของคาบที่สองซึ่งมีการสร้างเปลือกย่อย 2p นั้นเป็นอโลหะอยู่แล้ว โครงสร้างอิเล็กตรอน 8 ตัวของเปลือกอิเล็กตรอนด้านนอกของนีออน (2s 2 p 6) ซึ่งเป็นก๊าซเฉื่อย มีความแข็งแรงมาก

คุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบของคาบที่สองอธิบายได้ด้วยความปรารถนาของอะตอมที่ต้องการการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของก๊าซเฉื่อยที่ใกล้ที่สุด (การกำหนดค่าฮีเลียมสำหรับองค์ประกอบจากลิเธียมเป็นคาร์บอน หรือการกำหนดค่านีออนสำหรับองค์ประกอบจากคาร์บอนเป็นฟลูออรีน) ด้วยเหตุนี้ ออกซิเจนจึงไม่สามารถแสดงสถานะออกซิเดชันที่สูงกว่าเท่ากับหมายเลขกลุ่มได้ กล่าวคือ ง่ายกว่าที่จะให้ออกซิเจนได้รับการกำหนดค่านีออนโดยการรับอิเล็กตรอนเพิ่มเติม ลักษณะการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติแบบเดียวกันนั้นปรากฏในองค์ประกอบของคาบที่สามและในองค์ประกอบ s และ p ของคาบต่อมาทั้งหมด ในเวลาเดียวกัน ความแรงของพันธะระหว่างอิเล็กตรอนชั้นนอกและนิวเคลียสในกลุ่ม a-subgroups เมื่อ Z เพิ่มขึ้นนั้นอ่อนลงจะแสดงในคุณสมบัติขององค์ประกอบที่เกี่ยวข้อง ดังนั้น สำหรับองค์ประกอบ S จะมีฤทธิ์ทางเคมีเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเมื่อ Z เพิ่มขึ้น และสำหรับองค์ประกอบ p จะมีคุณสมบัติเป็นโลหะเพิ่มขึ้น

ในอะตอมขององค์ประกอบ d การเปลี่ยนแปลง เปลือกที่ไม่สมบูรณ์ก่อนหน้านี้จะสมบูรณ์ด้วยค่าของเลขควอนตัมหลัก n ซึ่งน้อยกว่าเลขคาบหนึ่งค่า ด้วยข้อยกเว้นบางประการ โครงร่างของเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอกของอะตอมขององค์ประกอบทรานซิชันคือ ns 2 ดังนั้น องค์ประกอบ d ทั้งหมดจึงเป็นโลหะ และนั่นคือเหตุผลว่าทำไมการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบ d เมื่อ Z เพิ่มขึ้นจึงไม่คมชัดเท่ากับการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้จากองค์ประกอบ s และ p ในสถานะออกซิเดชันที่สูงกว่า องค์ประกอบ d จะแสดงความคล้ายคลึงกับองค์ประกอบ p ของกลุ่มที่สอดคล้องกันในตารางธาตุ

ลักษณะเฉพาะของคุณสมบัติขององค์ประกอบของ triads (กลุ่มย่อย VIIIb) ได้รับการอธิบายโดยข้อเท็จจริงที่ว่า b-subshells ใกล้จะเสร็จสมบูรณ์แล้ว นี่คือเหตุผลว่าทำไมเหล็ก โคบอลต์ นิกเกิล และโลหะแพลตตินัม ตามกฎแล้ว จึงไม่มีแนวโน้มว่าจะผลิตสารประกอบในสถานะออกซิเดชันที่สูงกว่า ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวคือรูทีเนียมและออสเมียม ซึ่งให้ออกไซด์ RuO 4 และ OsO 4 สำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อย Ib และ IIb นั้น d-subshell นั้นสมบูรณ์แล้ว ดังนั้นจึงแสดงสถานะออกซิเดชันเท่ากับหมายเลขกลุ่ม

ในอะตอมของแลนทาไนด์และแอกติไนด์ (ทั้งหมดเป็นโลหะ) เปลือกอิเล็กตรอนที่ไม่สมบูรณ์ก่อนหน้านี้จะเสร็จสมบูรณ์โดยค่าของเลขควอนตัมหลัก n จะน้อยกว่าเลขคาบ 2 หน่วย ในอะตอมขององค์ประกอบเหล่านี้ โครงร่างของเปลือกอิเล็กตรอนด้านนอก (ns 2) ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง และเปลือก N ด้านนอกตัวที่สามเต็มไปด้วยอิเล็กตรอน 4f นี่คือสาเหตุที่แลนทาไนด์มีความคล้ายคลึงกันมาก

สำหรับแอกติไนด์ สถานการณ์มีความซับซ้อนมากขึ้น ในอะตอมของธาตุที่มี Z = 90–95 อิเล็กตรอน 6d และ 5f สามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาทางเคมีได้ ดังนั้นแอกติไนด์จึงมีสถานะออกซิเดชันอีกมากมาย ตัวอย่างเช่น สำหรับเนปทูเนียม พลูโทเนียม และอะเมริเซียม สารประกอบเป็นที่ทราบกันดีว่าองค์ประกอบเหล่านี้ปรากฏในสถานะเฮปตะวาเลนต์ สำหรับองค์ประกอบเท่านั้น เริ่มต้นด้วยคูเรียม (Z = 96) สถานะไตรวาเลนต์จะเสถียร แต่ก็มีลักษณะเฉพาะของตัวเองเช่นกัน ดังนั้นคุณสมบัติของแอกติไนด์จึงแตกต่างอย่างมากจากคุณสมบัติของแลนทาไนด์ และทั้งสองตระกูลจึงไม่สามารถถือว่าคล้ายกันได้

ตระกูลแอกติไนด์ลงท้ายด้วยธาตุที่มี Z = 103 (ลอว์เรนเซียม) การประเมินคุณสมบัติทางเคมีของเคอร์ชาโตเวียม (Z = 104) และนิลสบอเรียม (Z = 105) แสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบเหล่านี้ควรมีความคล้ายคลึงกับแฮฟเนียมและแทนทาลัมตามลำดับ ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าหลังจากตระกูลแอกติไนด์ในอะตอม การเติมเปลือกย่อย 6d อย่างเป็นระบบก็เริ่มขึ้น ลักษณะทางเคมีขององค์ประกอบที่มี Z = 106–110 ยังไม่ได้รับการประเมินจากการทดลอง

ไม่ทราบจำนวนองค์ประกอบสุดท้ายที่ครอบคลุมในตารางธาตุ ปัญหาเกี่ยวกับขีดจำกัดบนอาจเป็นปริศนาหลักของตารางธาตุ ธาตุที่หนักที่สุดที่ถูกค้นพบในธรรมชาติคือ พลูโตเนียม (Z = 94) ถึงขีดจำกัดของการหลอมนิวเคลียร์เทียมแล้ว - องค์ประกอบที่มีเลขอะตอม 110 คำถามยังคงเปิดอยู่: เป็นไปได้ไหมที่จะได้รับองค์ประกอบที่มีเลขอะตอมสูง เลขอะตอมใดและมีจำนวนเท่าใด ยังไม่สามารถตอบได้อย่างแน่ชัด

นักวิทยาศาสตร์พยายามระบุโครงสร้างของอะตอมและประเมินคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของ "องค์ประกอบพิเศษ" โดยใช้การคำนวณที่ซับซ้อนบนคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ ไปจนถึงเลขลำดับขนาดใหญ่ (Z = 172 และแม้แต่ Z = 184) ผลลัพธ์ที่ได้ค่อนข้างคาดไม่ถึง ตัวอย่างเช่น ในอะตอมขององค์ประกอบที่มี Z = 121 คาดว่าจะมีอิเล็กตรอน 8p ปรากฏขึ้น นี่เป็นหลังจากการก่อตัวของชั้นย่อย 8s เสร็จสิ้นในอะตอมที่มี Z = 119 และ 120 แต่การปรากฏตัวของ p-อิเล็กตรอนหลัง s-อิเล็กตรอนจะสังเกตได้เฉพาะในอะตอมขององค์ประกอบของคาบที่สองและสามเท่านั้น การคำนวณยังแสดงให้เห็นว่าในองค์ประกอบของคาบที่แปดสมมุติ การเติมเปลือกอิเล็กตรอนและเปลือกย่อยของอะตอมเกิดขึ้นในลำดับที่ซับซ้อนและไม่เหมือนใคร ดังนั้นการประเมินคุณสมบัติขององค์ประกอบที่เกี่ยวข้องจึงเป็นปัญหาที่ยากมาก ดูเหมือนว่าช่วงที่แปดควรมี 50 องค์ประกอบ (Z = 119–168) แต่จากการคำนวณควรสิ้นสุดที่องค์ประกอบด้วย Z = 164 เช่น 4 หมายเลขซีเรียลก่อนหน้านี้ และช่วงที่เก้าที่ "แปลกใหม่" ปรากฎว่าควรประกอบด้วย 8 องค์ประกอบ นี่คือรายการ "อิเล็กทรอนิกส์" ของเขา: 9s 2 8p 4 9p 2 กล่าวอีกนัยหนึ่ง มันจะมีเพียง 8 องค์ประกอบ เช่นช่วงที่สองและสาม

เป็นการยากที่จะบอกว่าการคำนวณโดยใช้คอมพิวเตอร์จะเป็นจริงเพียงใด อย่างไรก็ตาม หากได้รับการยืนยัน ก็จำเป็นต้องพิจารณารูปแบบที่เป็นพื้นฐานของตารางธาตุและโครงสร้างของธาตุอีกครั้งอย่างจริงจัง

ตารางธาตุมีบทบาทอย่างมากต่อการพัฒนาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติในสาขาต่างๆ มันเป็นความสำเร็จที่สำคัญที่สุดของวิทยาศาสตร์อะตอม - โมเลกุลซึ่งมีส่วนทำให้เกิดแนวคิดสมัยใหม่ของ "องค์ประกอบทางเคมี" และการชี้แจงแนวความคิดเกี่ยวกับสารและสารประกอบอย่างง่าย

ความสม่ำเสมอที่เปิดเผยโดยระบบคาบมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการพัฒนาทฤษฎีโครงสร้างอะตอม การค้นพบไอโซโทป และการเกิดขึ้นของแนวคิดเกี่ยวกับคาบของนิวเคลียร์ ระบบคาบมีความเกี่ยวข้องกับการกำหนดทางวิทยาศาสตร์อย่างเคร่งครัดของปัญหาการพยากรณ์ในวิชาเคมี สิ่งนี้แสดงให้เห็นในการทำนายการดำรงอยู่และคุณสมบัติขององค์ประกอบที่ไม่รู้จักและคุณสมบัติใหม่ของพฤติกรรมทางเคมีขององค์ประกอบที่ค้นพบแล้ว ปัจจุบันระบบคาบเป็นรากฐานของเคมีซึ่งส่วนใหญ่เป็นอนินทรีย์ซึ่งช่วยแก้ปัญหาการสังเคราะห์สารเคมีของสารที่มีคุณสมบัติที่กำหนดไว้ล่วงหน้าได้อย่างมีนัยสำคัญ การพัฒนาวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชนิดใหม่ การเลือกตัวเร่งปฏิกิริยาเฉพาะสำหรับกระบวนการทางเคมีต่างๆ เป็นต้น และสุดท้าย ระบบคาบเป็นพื้นฐานของการสอนวิชาเคมี

คุณสมบัติของโลหะได้รับการปรับปรุง คุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะจะลดลง มีอิเล็กตรอน 4 ตัวอยู่ที่ชั้นนอก

คุณสมบัติทางเคมี(เป็นคาร์บอน)

โต้ตอบกับโลหะ:

4Al + 3C = Al 4 C 3 (ปฏิกิริยา idset ที่อุณหภูมิสูง)

โต้ตอบกับอโลหะ:

2H 2 + C = CH 4

โต้ตอบกับน้ำ:

C + H 2 O = CO + H 2

2เฟ 2 โอ 3 + 3C = 3CO 2 + 4เฟ

ทำปฏิกิริยากับกรด:

3C + 4HNO3 = 3CO2 + 4NO + 2H2O

คาร์บอน. ลักษณะของคาร์บอน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งในตารางธาตุ การแบ่งส่วนของคาร์บอน การดูดซับ การกระจายตัวในธรรมชาติ การผลิต คุณสมบัติ สารประกอบคาร์บอนที่สำคัญที่สุด

คาร์บอน (สัญลักษณ์ทางเคมี - C, lat. Carboneum) เป็นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่มที่สิบสี่ (ตามการจำแนกประเภทที่ล้าสมัย - กลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่สี่) ช่วงที่ 2 ของตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมี หมายเลขซีเรียล 6 มวลอะตอม - 12.0107

คาร์บอนมีอยู่ในการแบ่งส่วนหลากหลายโดยมีคุณสมบัติทางกายภาพที่หลากหลายมาก การปรับเปลี่ยนที่หลากหลายเกิดจากความสามารถของคาร์บอนในการสร้างพันธะเคมีประเภทต่างๆ

คาร์บอนธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทปเสถียรสองไอโซโทป - 12C (98.93%) และ 13C (1.07%) และไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี 14C หนึ่งอัน (β-emitter, T½ = 5730 ปี) กระจุกตัวอยู่ในชั้นบรรยากาศและส่วนบนของเปลือกโลก

การดัดแปลงคาร์บอนแบบ allotropic หลักและได้รับการศึกษาเป็นอย่างดีคือเพชรและกราไฟท์ ภายใต้สภาวะปกติ มีเพียงกราไฟท์เท่านั้นที่มีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ ในขณะที่เพชรและรูปแบบอื่นๆ สามารถแพร่กระจายได้ คาร์บอนเหลวมีอยู่ที่ความดันภายนอกเท่านั้น

ที่แรงกดดันที่สูงกว่า 60 GPa จะถือว่าเกิดการก่อตัวของการดัดแปลง C III ที่มีความหนาแน่นมาก (ความหนาแน่นสูงกว่าความหนาแน่นของเพชร 15-20%) ซึ่งมีค่าการนำไฟฟ้าของโลหะ

การดัดแปลงผลึกคาร์บอนของระบบหกเหลี่ยมด้วยโครงสร้างสายโซ่ของโมเลกุลเรียกว่าคาร์ไบน์ รู้จักคาร์ไบน์หลายรูปแบบ โดยมีจำนวนอะตอมในเซลล์หน่วยต่างกัน

คาร์ไบน์เป็นผงสีดำผลึกละเอียด (ความหนาแน่น 1.9-2 ก./ซม.) และมีคุณสมบัติเซมิคอนดักเตอร์ ได้มาภายใต้เงื่อนไขประดิษฐ์จากอะตอมคาร์บอนสายโซ่ยาวที่วางขนานกัน

Carbyne เป็นพอลิเมอร์เชิงเส้นของคาร์บอน ในโมเลกุลคาร์ไบน์ อะตอมของคาร์บอนเชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่สลับกันด้วยพันธะสามและพันธะเดี่ยว (โครงสร้างโพลีอีน) หรือพันธะคู่อย่างถาวร (โครงสร้างโพลีคิวมูลีน) Carbyne มีคุณสมบัติเป็นสารกึ่งตัวนำ และค่าการนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อสัมผัสกับแสง การใช้งานจริงครั้งแรกนั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัตินี้ - ในโฟโตเซลล์

ปฏิกิริยาของคาร์บอนกับซัลเฟอร์ทำให้เกิดคาร์บอนไดซัลไฟด์ CS2; CS และ C3S2 เป็นที่รู้จักเช่นกัน

สำหรับโลหะส่วนใหญ่ คาร์บอนจะเกิดเป็นคาร์ไบด์ ตัวอย่างเช่น:

ปฏิกิริยาของคาร์บอนกับไอน้ำมีความสำคัญในอุตสาหกรรม:

เมื่อถูกความร้อน คาร์บอนจะลดออกไซด์ของโลหะให้เป็นโลหะ คุณสมบัตินี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา

กราไฟท์ใช้ในอุตสาหกรรมดินสอ แต่ผสมกับดินเหนียวเพื่อลดความนิ่ม เพชรเป็นวัสดุขัดถูที่ขาดไม่ได้เนื่องจากมีความแข็งเป็นพิเศษ ในเภสัชวิทยาและการแพทย์มีการใช้สารประกอบคาร์บอนหลายชนิดกันอย่างแพร่หลาย - อนุพันธ์ของกรดคาร์บอนิกและกรดคาร์บอกซิลิก, เฮเทอโรไซเคิลต่างๆ, โพลีเมอร์และสารประกอบอื่น ๆ คาร์บอนมีบทบาทอย่างมากในชีวิตมนุษย์ การใช้งานจะแตกต่างกันไปตามองค์ประกอบที่มีหลายแง่มุมนี้เอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คาร์บอนเป็นส่วนประกอบสำคัญของเหล็ก (มากถึง 2.14% โดยน้ำหนัก) และเหล็กหล่อ (มากกว่า 2.14% โดยน้ำหนัก)

คาร์บอนเป็นส่วนหนึ่งของละอองลอยในบรรยากาศ ส่งผลให้สภาพอากาศในภูมิภาคอาจเปลี่ยนแปลงและจำนวนวันที่มีแดดอาจลดลง คาร์บอนเข้าสู่สิ่งแวดล้อมในรูปของเขม่าในก๊าซไอเสียของยานพาหนะ ระหว่างการเผาไหม้ถ่านหินที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน ระหว่างการทำเหมืองถ่านหินแบบเปิด การทำให้เป็นแก๊สใต้ดิน การผลิตถ่านหินเข้มข้น เป็นต้น ความเข้มข้นของคาร์บอนเหนือแหล่งที่มาของการเผาไหม้คือ 100-400 ไมโครกรัม/ลบ.ม. ในเมืองใหญ่ 2 .4-15.9 ไมโครกรัม/ลบ.ม. พื้นที่ชนบท 0.5-0.8 ไมโครกรัม/ลบ.ม. ด้วยการปล่อยละอองก๊าซจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (6-15) · 109 Bq/day 14СО2 เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ

ปริมาณคาร์บอนสูงในละอองลอยในชั้นบรรยากาศทำให้ประชากรเจ็บป่วยเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะในระบบทางเดินหายใจส่วนบนและปอด โรคจากการทำงานส่วนใหญ่เป็นโรคแอนแทรคซิสและโรคหลอดลมอักเสบจากฝุ่น ในอากาศของพื้นที่ทำงาน MPC, มก./ลบ.ม.: เพชร 8.0, แอนทราไซต์และโค้ก 6.0, ถ่านหิน 10.0, คาร์บอนแบล็ค และฝุ่นคาร์บอน 4.0; ในอากาศในบรรยากาศครั้งเดียวสูงสุดคือ 0.15 ค่าเฉลี่ยรายวันคือ 0.05 มก. / ลบ.ม.

การเชื่อมต่อที่สำคัญที่สุด คาร์บอน (II) มอนอกไซด์ (คาร์บอนมอนอกไซด์) CO ภายใต้สภาวะปกติจะเป็นก๊าซที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และรสจืด ความเป็นพิษอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ามันรวมตัวกับเฮโมโกลบินในเลือดได้อย่างง่ายดาย

คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) CO2 ภายใต้สภาวะปกติ มันเป็นก๊าซไม่มีสี มีกลิ่นและรสเปรี้ยวเล็กน้อย หนักกว่าอากาศถึง 1.5 เท่า ไม่เผาไหม้และไม่สนับสนุนการเผาไหม้
กรดคาร์บอนิก H2CO3 กรดอ่อน โมเลกุลของกรดคาร์บอนิกมีอยู่ในสารละลายเท่านั้น

ฟอสจีน COCl2 ก๊าซไม่มีสี มีกลิ่นเฉพาะตัว จุดเดือด = 8°C จุดหลอมเหลว = -118°C มีพิษมาก. ละลายได้ในน้ำเล็กน้อย ปฏิกิริยา ใช้ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์

ระบบธาตุเคมีเป็นการจำแนกองค์ประกอบทางเคมีที่สร้างขึ้นโดย D. I. Mendeleev บนพื้นฐานของกฎธาตุที่เขาค้นพบในปี พ.ศ. 2412

ดี.ไอ. เมนเดเลเยฟ

ตามสูตรสมัยใหม่ของกฎนี้ ในชุดองค์ประกอบต่อเนื่องที่จัดเรียงเพื่อเพิ่มขนาดของประจุบวกของนิวเคลียสของอะตอม องค์ประกอบที่มีคุณสมบัติคล้ายกันจะทำซ้ำเป็นระยะ

ตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีที่แสดงในรูปแบบตารางประกอบด้วยคาบ ชุดข้อมูล และกลุ่ม

ในตอนต้นของแต่ละช่วงเวลา (ยกเว้นช่วงแรก) ธาตุจะมีคุณสมบัติเป็นโลหะเด่นชัด (โลหะอัลคาไล)

สัญลักษณ์สำหรับตารางสี: 1 - สัญลักษณ์ทางเคมีขององค์ประกอบ; 2 - ชื่อ; 3 - มวลอะตอม (น้ำหนักอะตอม); 4 - หมายเลขซีเรียล; 5 - การกระจายตัวของอิเล็กตรอนข้ามชั้น

เมื่อเลขอะตอมของธาตุเพิ่มขึ้น ซึ่งเท่ากับประจุบวกของนิวเคลียสของอะตอม คุณสมบัติของโลหะจะค่อยๆ ลดลงและคุณสมบัติของอโลหะจะเพิ่มขึ้น องค์ประกอบสุดท้ายในแต่ละช่วงเวลาคือองค์ประกอบที่มีคุณสมบัติอโลหะเด่นชัด () และสุดท้ายคือก๊าซเฉื่อย ในช่วงที่ 1 มี 2 องค์ประกอบใน II และ III - 8 องค์ประกอบใน IV และ V - 18 ใน VI - 32 และใน VII (ช่วงที่ยังไม่เสร็จสมบูรณ์) - 17 องค์ประกอบ

สามช่วงแรกเรียกว่าช่วงเล็ก แต่ละช่วงประกอบด้วยแถวแนวนอนหนึ่งแถว ส่วนที่เหลือ - ในช่วงเวลาใหญ่ซึ่งแต่ละแถว (ยกเว้นช่วงที่ 7) ประกอบด้วยแถวแนวนอนสองแถว - คู่ (บน) และคี่ (ล่าง) มีเพียงโลหะเท่านั้นที่พบในแถวคู่ในช่วงเวลาขนาดใหญ่ คุณสมบัติขององค์ประกอบในชุดข้อมูลเหล่านี้จะเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเมื่อมีเลขลำดับเพิ่มขึ้น คุณสมบัติขององค์ประกอบในแถวคี่ของคาบขนาดใหญ่เปลี่ยนไป ในช่วงที่ 6 แลนทานัมมีธาตุ 14 ธาตุตามมา ซึ่งมีคุณสมบัติทางเคมีคล้ายกันมาก องค์ประกอบเหล่านี้เรียกว่าแลนทาไนด์ จะแสดงรายการแยกกันด้านล่างตารางหลัก แอกติไนด์ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ตามหลังแอกติเนียมแสดงไว้ในตารางในลักษณะเดียวกัน

ตารางมีกลุ่มแนวตั้งเก้ากลุ่ม หมายเลขกลุ่มซึ่งมีข้อยกเว้นที่หายาก มีค่าเท่ากับความจุบวกสูงสุดขององค์ประกอบของกลุ่มนี้ แต่ละกลุ่ม ไม่รวมศูนย์และกลุ่มที่แปด จะถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อย - หลัก (อยู่ทางด้านขวา) และรอง ในกลุ่มย่อยหลัก เมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น คุณสมบัติโลหะขององค์ประกอบจะแข็งแกร่งขึ้น และคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะจะลดลง

ดังนั้นคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพจำนวนหนึ่งขององค์ประกอบจึงถูกกำหนดโดยสถานที่ที่องค์ประกอบที่กำหนดนั้นครอบครองในตารางธาตุ

องค์ประกอบทางชีวภาพ เช่น องค์ประกอบที่เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตและมีบทบาททางชีววิทยาบางอย่างอยู่ในนั้น ครอบครองส่วนบนของตารางธาตุ เซลล์ที่ถูกครอบครองโดยองค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบของสิ่งมีชีวิตจำนวนมาก (มากกว่า 99%) จะเป็นสีฟ้า เซลล์ที่ถูกครอบครองโดยองค์ประกอบขนาดเล็กจะมีสีชมพู (ดู)

ตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีเป็นความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติสมัยใหม่และการแสดงออกที่ชัดเจนของกฎวิภาษวิธีทั่วไปของธรรมชาติ

ดูเพิ่มเติมที่ น้ำหนักอะตอม

ระบบองค์ประกอบทางเคมีเป็นคาบเป็นการจำแนกองค์ประกอบทางเคมีตามธรรมชาติที่สร้างขึ้นโดย D. I. Mendeleev บนพื้นฐานของกฎธาตุที่เขาค้นพบในปี พ.ศ. 2412

ในการกำหนดดั้งเดิม กฎเป็นระยะของ D.I. Mendeleev ระบุว่า: คุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีตลอดจนรูปแบบและคุณสมบัติของสารประกอบนั้นขึ้นอยู่กับน้ำหนักอะตอมของธาตุเป็นระยะ ๆ ต่อจากนั้นด้วยการพัฒนาหลักคำสอนของโครงสร้างของอะตอมก็แสดงให้เห็นว่าลักษณะที่แม่นยำยิ่งขึ้นของแต่ละองค์ประกอบไม่ใช่น้ำหนักอะตอม (ดู) แต่เป็นค่าของประจุบวกของนิวเคลียสของอะตอมของธาตุ เท่ากับเลขลำดับ (อะตอมมิก) ขององค์ประกอบนี้ในระบบธาตุของ D. I. Mendeleev . จำนวนประจุบวกบนนิวเคลียสของอะตอมเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่อยู่รอบนิวเคลียสของอะตอม เนื่องจากอะตอมโดยรวมมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า จากข้อมูลเหล่านี้ กฎเป็นระยะได้ถูกกำหนดไว้ดังนี้ คุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมี ตลอดจนรูปแบบและคุณสมบัติของสารประกอบนั้น ขึ้นอยู่กับขนาดของประจุบวกของนิวเคลียสของอะตอมเป็นระยะๆ ซึ่งหมายความว่าในชุดองค์ประกอบที่ต่อเนื่องซึ่งจัดเรียงเพื่อเพิ่มประจุบวกของนิวเคลียสของอะตอม องค์ประกอบที่มีคุณสมบัติคล้ายกันจะทำซ้ำเป็นระยะ

รูปแบบตารางของตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีนำเสนอในรูปแบบที่ทันสมัย ประกอบด้วยช่วงเวลา ซีรีส์ และกลุ่ม คาบแสดงถึงชุดองค์ประกอบแนวนอนที่ต่อเนื่องกันซึ่งจัดเรียงเพื่อเพิ่มประจุบวกของนิวเคลียสของอะตอม

ในตอนต้นของแต่ละช่วงเวลา (ยกเว้นช่วงแรก) จะมีองค์ประกอบที่มีคุณสมบัติเป็นโลหะเด่นชัด (โลหะอัลคาไล) จากนั้น เมื่อหมายเลขซีเรียลเพิ่มขึ้น คุณสมบัติโลหะขององค์ประกอบจะค่อยๆ ลดลง และคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะจะเพิ่มขึ้น องค์ประกอบสุดท้ายในแต่ละช่วงเวลาคือองค์ประกอบที่มีคุณสมบัติอโลหะเด่นชัด (ฮาโลเจน) และสุดท้ายคือก๊าซเฉื่อย ช่วงแรกประกอบด้วยสององค์ประกอบ บทบาทของโลหะอัลคาไลและฮาโลเจนที่นี่จะดำเนินการพร้อมกันโดยไฮโดรเจน ช่วงที่ 2 และ 3 แต่ละช่วงมี 8 องค์ประกอบ เรียกตามแบบฉบับของ Mendeleev ช่วง IV และ V มี 18 องค์ประกอบในแต่ละช่วง VI-32 ยุคที่ 7 ยังไม่เสร็จสมบูรณ์และเติมเต็มด้วยองค์ประกอบที่สร้างขึ้นโดยเทียม ปัจจุบันมี 17 ธาตุในช่วงนี้ ช่วง I, II และ III เรียกว่าเล็ก แต่ละช่วงประกอบด้วยแถวแนวนอนหนึ่งแถว IV-VII มีขนาดใหญ่: (ยกเว้น VII) รวมแถวแนวนอนสองแถว - คู่ (บน) และคี่ (ล่าง) ในแถวคู่ในช่วงเวลาใหญ่ๆ มีเพียงโลหะเท่านั้น และการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบในแถวจากซ้ายไปขวาจะแสดงออกมาอย่างอ่อนแรง

ในอนุกรมคี่ของคาบใหญ่ คุณสมบัติขององค์ประกอบในอนุกรมจะเปลี่ยนในลักษณะเดียวกับคุณสมบัติขององค์ประกอบทั่วไป ในแถวคู่ของช่วง VI หลังจากแลนทานัมมีองค์ประกอบ 14 ธาตุ [เรียกว่าแลนทาไนด์ (ดู), แลนทาไนด์, ธาตุหายาก] มีคุณสมบัติทางเคมีคล้ายกับแลนทานัมและซึ่งกันและกัน รายการเหล่านี้จะระบุไว้แยกต่างหากด้านล่างตาราง

องค์ประกอบที่อยู่ถัดจากแอกทิเนียม - แอกติไนด์ (แอกติไนด์) - แสดงรายการแยกกันและแสดงไว้ด้านล่างตาราง

ในตารางธาตุเคมี มี 9 หมู่อยู่ในแนวตั้ง หมายเลขกลุ่มเท่ากับความจุบวกสูงสุด (ดู) ขององค์ประกอบของกลุ่มนี้ ข้อยกเว้นคือฟลูออรีน (สามารถเป็นโมโนวาเลนต์เชิงลบเท่านั้น) และโบรมีน (ไม่สามารถเป็นเฮปตาวาเลนต์ได้); นอกจากนี้ ทองแดง เงิน ทองคำสามารถแสดงวาเลนซ์ได้มากกว่า +1 (Cu-1 และ 2, Ag และ Au-1 และ 3) และสำหรับองค์ประกอบของหมู่ VIII มีเพียงออสเมียมและรูทีเนียมเท่านั้นที่มีวาเลนซ์เป็น +8 . แต่ละกลุ่มยกเว้นกลุ่มที่แปดและศูนย์จะแบ่งออกเป็นสองกลุ่มย่อย: กลุ่มหลัก (อยู่ทางด้านขวา) และกลุ่มรอง กลุ่มย่อยหลักประกอบด้วยองค์ประกอบทั่วไปและองค์ประกอบของคาบยาว กลุ่มย่อยรองประกอบด้วยเฉพาะองค์ประกอบของคาบยาว และยิ่งกว่านั้นคือโลหะ

ในแง่ของคุณสมบัติทางเคมี องค์ประกอบของแต่ละกลุ่มย่อยของกลุ่มที่กำหนดมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ และเฉพาะค่าความจุบวกสูงสุดเท่านั้นที่จะเท่ากันสำหรับองค์ประกอบทั้งหมดของกลุ่มที่กำหนด ในกลุ่มย่อยหลักจากบนลงล่างคุณสมบัติโลหะขององค์ประกอบมีความเข้มแข็งและคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะจะลดลง (ตัวอย่างเช่น แฟรนเซียมเป็นองค์ประกอบที่มีคุณสมบัติเป็นโลหะเด่นชัดที่สุดและฟลูออรีนเป็นอโลหะ) ดังนั้นตำแหน่งขององค์ประกอบในระบบคาบของเมนเดเลเยฟ (เลขลำดับ) จะกำหนดคุณสมบัติของธาตุซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยของคุณสมบัติขององค์ประกอบข้างเคียงในแนวตั้งและแนวนอน

องค์ประกอบบางกลุ่มมีชื่อพิเศษ ดังนั้นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I จึงเรียกว่าโลหะอัลคาไล, กลุ่ม II - โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ, กลุ่ม VII - ฮาโลเจน, องค์ประกอบที่อยู่ด้านหลังยูเรเนียม - ทรานยูเรเนียม องค์ประกอบที่เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิต มีส่วนร่วมในกระบวนการเมแทบอลิซึม และมีบทบาททางชีววิทยาที่ชัดเจน เรียกว่า องค์ประกอบทางชีวภาพ พวกเขาทั้งหมดครอบครองส่วนบนของโต๊ะของ D.I. สิ่งเหล่านี้หลักๆ คือ O, C, H, N, Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg และ Fe ซึ่งประกอบขึ้นเป็นสิ่งมีชีวิตจำนวนมาก (มากกว่า 99%) สถานที่ที่ถูกครอบครองโดยองค์ประกอบเหล่านี้ในตารางธาตุจะมีสีฟ้าอ่อน องค์ประกอบทางชีวภาพซึ่งมีน้อยมากในร่างกาย (จาก 10 -3 ถึง 10 -14%) เรียกว่าองค์ประกอบขนาดเล็ก (ดู) เซลล์ของระบบธาตุที่มีสีเหลืองประกอบด้วยองค์ประกอบขนาดเล็กซึ่งได้รับการพิสูจน์ถึงความสำคัญที่สำคัญสำหรับมนุษย์แล้ว

ตามทฤษฎีโครงสร้างอะตอม (ดูอะตอม) คุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอนในเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอกเป็นหลัก การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบเป็นระยะโดยการเพิ่มขึ้นของประจุบวกของนิวเคลียสของอะตอมนั้นอธิบายได้โดยการทำซ้ำโครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอนด้านนอก (ระดับพลังงาน) ของอะตอมเป็นระยะ

ในช่วงเวลาเล็ก ๆ เมื่อประจุบวกของนิวเคลียสเพิ่มขึ้น จำนวนอิเล็กตรอนในเปลือกนอกจะเพิ่มขึ้นจาก 1 เป็น 2 ในช่วง I และจาก 1 เป็น 8 ในช่วง II และ III ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของธาตุในช่วงเวลาจากโลหะอัลคาไลไปเป็นก๊าซเฉื่อย เปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอกซึ่งมีอิเล็กตรอน 8 ตัวมีความสมบูรณ์และเสถียรอย่างมีพลัง (องค์ประกอบของกลุ่มศูนย์มีความเฉื่อยทางเคมี)

ในช่วงเวลาที่ยาวนานในแถวคู่ เมื่อประจุบวกของนิวเคลียสเพิ่มขึ้น จำนวนอิเล็กตรอนในเปลือกนอกจะยังคงที่ (1 หรือ 2) และเปลือกนอกที่สองจะเต็มไปด้วยอิเล็กตรอน ดังนั้นคุณสมบัติขององค์ประกอบในแถวคู่จึงเปลี่ยนแปลงช้า ในอนุกรมคี่ของคาบใหญ่ เมื่อประจุของนิวเคลียสเพิ่มขึ้น เปลือกด้านนอกจะเต็มไปด้วยอิเล็กตรอน (ตั้งแต่ 1 ถึง 8) และคุณสมบัติขององค์ประกอบจะเปลี่ยนไปในลักษณะเดียวกับคุณสมบัติขององค์ประกอบทั่วไป

จำนวนเปลือกอิเล็กตรอนในอะตอมเท่ากับจำนวนคาบ อะตอมของธาตุในกลุ่มย่อยหลักมีจำนวนอิเล็กตรอนในเปลือกนอกเท่ากับจำนวนหมู่ อะตอมขององค์ประกอบของกลุ่มย่อยด้านข้างมีอิเล็กตรอนหนึ่งหรือสองตัวอยู่ในเปลือกนอก สิ่งนี้จะอธิบายความแตกต่างในคุณสมบัติขององค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักและกลุ่มย่อย หมายเลขกลุ่มระบุจำนวนอิเล็กตรอนที่เป็นไปได้ที่สามารถมีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะเคมี (วาเลนซ์) (ดูโมเลกุล) ดังนั้นอิเล็กตรอนดังกล่าวจึงเรียกว่าวาเลนซ์ สำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยด้านข้าง ไม่เพียงแต่อิเล็กตรอนของเปลือกนอกเท่านั้นที่มีเวเลนซ์ แต่ยังรวมถึงอิเล็กตรอนของกลุ่มสุดท้ายด้วย จำนวนและโครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอนระบุไว้ในตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีที่แนบมาด้วย

กฎเป็นระยะของ D.I. Mendeleev และระบบที่ใช้มีความสำคัญอย่างยิ่งในด้านวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติ กฎและระบบเป็นระยะเป็นพื้นฐานสำหรับการค้นพบองค์ประกอบทางเคมีใหม่ การกำหนดน้ำหนักอะตอมอย่างแม่นยำ การพัฒนาหลักคำสอนเกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม การจัดตั้งกฎธรณีเคมีของการกระจายตัวขององค์ประกอบในเปลือกโลกและ การพัฒนาแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตองค์ประกอบและรูปแบบที่เกี่ยวข้องนั้นเป็นไปตามระบบคาบ กิจกรรมทางชีวภาพขององค์ประกอบและเนื้อหาในร่างกายนั้นส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยสถานที่ที่พวกมันครอบครองในตารางธาตุของเมนเดเลเยฟ ดังนั้นด้วยการเพิ่มหมายเลขซีเรียลในหลายกลุ่ม ความเป็นพิษขององค์ประกอบจึงเพิ่มขึ้นและเนื้อหาในร่างกายลดลง กฎเป็นระยะเป็นการแสดงออกที่ชัดเจนของกฎวิภาษวิธีทั่วไปส่วนใหญ่เกี่ยวกับการพัฒนาธรรมชาติ

ลักษณะทั่วไปขององค์ประกอบของกลุ่ม IV ซึ่งเป็นกลุ่มย่อยหลักของระบบธาตุของ D. I. Mendeleev

องค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม IV ได้แก่ คาร์บอน ซิลิคอน เจอร์เมเนียม ดีบุก และตะกั่ว คุณสมบัติของโลหะได้รับการปรับปรุง คุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะจะลดลง ชั้นนอกมีอิเล็กตรอน 4 ตัว

คุณสมบัติทางเคมี(เป็นคาร์บอน)

· ทำปฏิกิริยากับโลหะ

4Al+3C = Al 4 C 3 (ปฏิกิริยาเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง)

· ทำปฏิกิริยากับอโลหะ

2H2+C = CH4

· ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน

· โต้ตอบกับน้ำ

C+H2O = CO+H2

· ทำปฏิกิริยากับออกไซด์

2เฟ 2 โอ 3 +3ซี = 3CO 2 +4เฟ

· ทำปฏิกิริยากับกรด

3C+4HNO3 = 3CO2 +4NO+2H2O

คาร์บอน. ลักษณะของคาร์บอน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งในตารางธาตุ การแบ่งส่วนของคาร์บอน การดูดซับ การกระจายตัวในธรรมชาติ การผลิต คุณสมบัติ สารประกอบคาร์บอนที่สำคัญที่สุด

คาร์บอน (สัญลักษณ์ทางเคมี - C, lat. Carboneum) เป็นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่มที่สิบสี่ (ตามการจำแนกประเภทที่ล้าสมัย - กลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่สี่) ช่วงที่ 2 ของระบบธาตุทางเคมี หมายเลขซีเรียล 6 มวลอะตอม - 12.0107 คาร์บอนมีอยู่ในการแบ่งส่วนหลากหลายโดยมีคุณสมบัติทางกายภาพที่หลากหลายมาก การปรับเปลี่ยนที่หลากหลายเกิดจากความสามารถของคาร์บอนในการสร้างพันธะเคมีประเภทต่างๆ

คาร์บอนธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทปเสถียรสองไอโซโทป - 12C (98.93%) และ 13C (1.07%) และไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี 14C หนึ่งอัน (β-emitter, T½ = 5730 ปี) กระจุกตัวอยู่ในชั้นบรรยากาศและส่วนบนของเปลือกโลก

การดัดแปลงคาร์บอนแบบ allotropic หลักและได้รับการศึกษาเป็นอย่างดีคือเพชรและกราไฟท์ ภายใต้สภาวะปกติ มีเพียงกราไฟท์เท่านั้นที่มีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ ในขณะที่เพชรและรูปแบบอื่นๆ สามารถแพร่กระจายได้ คาร์บอนเหลวมีอยู่ที่ความดันภายนอกเท่านั้น

ที่แรงกดดันที่สูงกว่า 60 GPa จะถือว่าเกิดการก่อตัวของการดัดแปลง C III ที่มีความหนาแน่นมาก (ความหนาแน่นสูงกว่าความหนาแน่นของเพชร 15-20%) ซึ่งมีค่าการนำไฟฟ้าของโลหะ

การดัดแปลงผลึกคาร์บอนของระบบหกเหลี่ยมที่มีโครงสร้างสายโซ่ของโมเลกุลมักเรียกว่าคาร์ไบน์ รู้จักคาร์ไบน์หลายรูปแบบ โดยมีจำนวนอะตอมในเซลล์หน่วยต่างกัน

คาร์ไบน์เป็นผงสีดำผลึกละเอียด (ความหนาแน่น 1.9-2 ก./ซม.) และมีคุณสมบัติเซมิคอนดักเตอร์ ได้มาภายใต้เงื่อนไขประดิษฐ์จากอะตอมคาร์บอนสายโซ่ยาวที่วางขนานกัน

Carbyne เป็นพอลิเมอร์เชิงเส้นของคาร์บอน ในโมเลกุลคาร์ไบน์ อะตอมของคาร์บอนเชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่สลับกันด้วยพันธะสามและพันธะเดี่ยว (โครงสร้างโพลีอีน) หรือพันธะคู่อย่างถาวร (โครงสร้างโพลีคิวมูลีน) Carbyne มีคุณสมบัติเป็นสารกึ่งตัวนำ และค่าการนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อสัมผัสกับแสง การใช้งานจริงครั้งแรกนั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัตินี้ - ในโฟโตเซลล์

กราฟีนเป็นการดัดแปลงคาร์บอนแบบ allotropic แบบสองมิติ เกิดขึ้นจากชั้นของอะตอมของคาร์บอนที่มีความหนา 1 อะตอม เชื่อมต่อกันผ่านพันธะsp² ให้เป็นโครงตาข่ายคริสตัลสองมิติหกเหลี่ยม

ที่อุณหภูมิปกติ คาร์บอนมีความเฉื่อยทางเคมี เมื่ออุณหภูมิสูงเพียงพอ คาร์บอนจะรวมตัวกับองค์ประกอบต่างๆ มากมายและแสดงคุณสมบัติรีดิวซ์ที่รุนแรง กิจกรรมทางเคมีของคาร์บอนในรูปแบบต่างๆ ลดลงตามลำดับต่อไปนี้: คาร์บอนอสัณฐาน, กราไฟท์, เพชร; ในอากาศจะติดไฟที่อุณหภูมิสูงกว่า 300-500 °C, 600-700 °C และ 850-1,000 °C ตามลำดับ

ผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ของคาร์บอนคือ CO และ CO2 (คาร์บอนมอนอกไซด์และคาร์บอนไดออกไซด์ตามลำดับ) คาร์บอนซับออกไซด์ที่ไม่เสถียร C3O2 (จุดหลอมเหลว −111 °C, จุดเดือด 7 °C) และออกไซด์อื่น ๆ (เช่น C12O9, C5O2, C12O12) ก็เป็นที่ทราบเช่นกัน กราไฟต์และคาร์บอนอสัณฐานเริ่มทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนที่อุณหภูมิ 1200 °C กับฟลูออรีนที่อุณหภูมิ 900 °C

คาร์บอนไดออกไซด์ทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างกรดคาร์บอนิกอ่อน - H2CO3 ซึ่งก่อตัวเป็นเกลือ - คาร์บอเนต ที่แพร่หลายที่สุดในโลกคือแคลเซียมคาร์บอเนต (รูปแบบของแร่ธาตุ - ชอล์ก หินอ่อน แคลไซต์ หินปูน ฯลฯ ) และแมกนีเซียม (โดโลไมต์ในรูปแร่)

กราไฟท์ที่มีฮาโลเจน โลหะอัลคาไล ฯลฯ
โพสต์บน Ref.rf
สารก่อตัวเป็นสารประกอบรวม เมื่อมีการปล่อยกระแสไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดคาร์บอนในบรรยากาศไนโตรเจน จะเกิดไซยาโนเจนขึ้น ที่อุณหภูมิสูง ปฏิกิริยาของคาร์บอนที่มีส่วนผสมของ H2 และ N2 จะทำให้เกิดกรดไฮโดรไซยานิก:

ปฏิกิริยาของคาร์บอนกับซัลเฟอร์ทำให้เกิดคาร์บอนไดซัลไฟด์ CS2; CS และ C3S2 เป็นที่รู้จักเช่นกัน สำหรับโลหะส่วนใหญ่ คาร์บอนจะเกิดเป็นคาร์ไบด์ ตัวอย่างเช่น:

ปฏิกิริยาของคาร์บอนกับไอน้ำมีความสำคัญในอุตสาหกรรม:

เมื่อถูกความร้อน คาร์บอนจะลดออกไซด์ของโลหะให้เป็นโลหะ คุณสมบัตินี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา

กราไฟท์ใช้ในอุตสาหกรรมดินสอ แต่ผสมกับดินเหนียวเพื่อลดความนิ่ม เพชรเป็นวัสดุขัดถูที่ขาดไม่ได้เนื่องจากมีความแข็งเป็นพิเศษ ในเภสัชวิทยาและการแพทย์มีการใช้สารประกอบคาร์บอนหลายชนิดกันอย่างแพร่หลาย - อนุพันธ์ของกรดคาร์บอนิกและกรดคาร์บอกซิลิก, เฮเทอโรไซเคิลต่างๆ, โพลีเมอร์และสารประกอบอื่น ๆ คาร์บอนมีบทบาทอย่างมากในชีวิตมนุษย์ การใช้งานมีความหลากหลายพอๆ กับองค์ประกอบที่มีหลายแง่มุมนี้เอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คาร์บอนเป็นส่วนประกอบสำคัญของเหล็ก (มากถึง 2.14% โดยน้ำหนัก) และเหล็กหล่อ (มากกว่า 2.14% โดยน้ำหนัก)

คาร์บอนเป็นส่วนหนึ่งของละอองลอยในชั้นบรรยากาศ เนื่องจากสภาพอากาศในภูมิภาคสามารถเปลี่ยนแปลงได้และจำนวนวันที่มีแดดอาจลดลง คาร์บอนเข้าสู่สิ่งแวดล้อมในรูปของเขม่าในก๊าซไอเสียของยานพาหนะเมื่อเผาถ่านหินที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน ระหว่างเหมืองถ่านหินแบบเปิด การทำให้เป็นแก๊สใต้ดิน การผลิตถ่านหินเข้มข้น ฯลฯ
โพสต์บน Ref.rf
ความเข้มข้นของคาร์บอนเหนือแหล่งกำเนิดการเผาไหม้คือ 100-400 ไมโครกรัม/ลูกบาศก์เมตร ในเมืองใหญ่ 2.4-15.9 ไมโครกรัม/ลูกบาศก์เมตร ในพื้นที่ชนบท 0.5 - 0.8 ไมโครกรัม/ลูกบาศก์เมตร ด้วยการปล่อยละอองก๊าซจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (6-15)·109 Bq/day 14СО2 เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ

ปริมาณคาร์บอนสูงในละอองลอยในชั้นบรรยากาศทำให้ประชากรเจ็บป่วยเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะในระบบทางเดินหายใจส่วนบนและปอด โรคจากการทำงาน - ส่วนใหญ่เป็นโรคแอนแทรกซิสและโรคหลอดลมอักเสบจากฝุ่น ในอากาศของพื้นที่ทำงาน MPC, มก./ลบ.ม.: เพชร 8.0, แอนทราไซต์และโค้ก 6.0, ถ่านหิน 10.0, คาร์บอนแบล็ค และฝุ่นคาร์บอน 4.0; ในอากาศในบรรยากาศครั้งเดียวสูงสุดคือ 0.15 ค่าเฉลี่ยรายวันคือ 0.05 มก. / ลบ.ม.

การเชื่อมต่อที่สำคัญที่สุด คาร์บอน (II) มอนอกไซด์ (คาร์บอนมอนอกไซด์) CO ภายใต้สภาวะปกติจะเป็นก๊าซที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และรสจืด ความเป็นพิษนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ามันรวมกับฮีโมโกลบินในเลือดคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) CO2 ได้อย่างง่ายดาย ภายใต้สภาวะปกติ มันเป็นก๊าซไม่มีสี มีกลิ่นและรสเปรี้ยวเล็กน้อย หนักกว่าอากาศถึง 1.5 เท่า ไม่เผาไหม้และไม่สนับสนุนการเผาไหม้ กรดคาร์บอนิก H2CO3 กรดอ่อน โมเลกุลของกรดคาร์บอนิกมีอยู่ในสารละลายเท่านั้น ฟอสจีน COCl2 ก๊าซไม่มีสี มีกลิ่นเฉพาะตัว จุดเดือด = 8°C จุดหลอมเหลว = -118°C มีพิษมาก. ละลายได้ในน้ำเล็กน้อย ปฏิกิริยา ใช้ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์

ลักษณะทั่วไปขององค์ประกอบของกลุ่ม IV ซึ่งเป็นกลุ่มย่อยหลักของระบบธาตุของ D.I. Mendeleev - แนวคิดและประเภท การจำแนกประเภทและคุณสมบัติของหมวดหมู่ "ลักษณะทั่วไปขององค์ประกอบของกลุ่ม IV กลุ่มย่อยหลักของระบบธาตุของ D. I. Mendeleev" 2017, 2018