Chemia pierwiastków to dziedzina chemii, która zajmuje się badaniem pierwiastków, które zostały odkryte. Bada również właściwości fizyczne i chemiczne pierwiastka. Właściwości fizyczne odnoszą się do zmieniających się obiektów bez tworzenia nowych substancji. Właściwości fizyczne można również obserwować bez zmiany substancji tworzących materiał. Możemy scharakteryzować właściwości fizyczne substancji, kolor, zapach, temperaturę topnienia, temperaturę wrzenia, gęstość, twardość, rozpuszczalność, mętność, magnetyzm i lepkość.
Tymczasem właściwości chemiczne to zmiany, których doświadczają obiekty, które tworzą nowe substancje. Zmiany chemiczne powodują, że substancja staje się substancją nowego typu. Niektóre przykłady właściwości chemicznych to palność, łatwopalność, wybuchowość, trucizna, rdza lub korozja.
Elementy można podzielić na kategorie na podstawie ich pozycji w układzie okresowym. Tym razem omówimy właściwości fizyczne i chemiczne pierwiastków na podstawie ich grup.
Grupa Alkali
Metale alkaliczne to pierwiastki należące do grupy IA z wyjątkiem wodoru (H), a mianowicie lit (Li), sód (Na), potas (K), rubid (Rb), cez (Cs) i frans (Fr). Wśród fizycznych właściwości grupy alkalicznej są jej miękkie i lekkie właściwości. Pierwiastki te mają również dość niską temperaturę topnienia i wrzenia.
Chemiczną właściwością pierwiastków metali alkalicznych jest ich wysoka reaktywność. Metale alkaliczne są łatwopalne przez tlen znajdujący się w powietrzu, dlatego należy je przechowywać w nafcie. Rezultatem spalania jest zawsze nadtlenek.
(Przeczytaj także: Modele atomów, czym jesteś?)
Elementy z metali alkalicznych są również bardzo reaktywne w stosunku do wody. Kolejność elementów spada, reakcja jest coraz bardziej intensywna, może nawet powodować ciepło. Metale alkaliczne łatwo reagują z kwasami, tworząc sole i gazowy wodór. Zasady mogą reagować bezpośrednio z halogenami, tworząc sole.
Pierwiastkowy metal alkaliczny można zidentyfikować za pomocą testu płomienia. Każdy pierwiastek będzie nadawał charakterystyczny kolor, na przykład ogień litu będzie czerwony, sód będzie żółty, potas będzie jasnofioletowy, rubid będzie fioletowy, a cez będzie niebieski.
Alkaline Soil Group
Metale ziem alkalicznych to pierwiastki z grupy IIA, a mianowicie beryl (Be), magnez (Mg), wapń (Ca), stront (Sr), bar (Ba) i rad (Ra). Opierając się na swoich właściwościach fizycznych, metale ziem alkalicznych mają wyższą temperaturę topnienia, temperaturę wrzenia, gęstość i twardość materiału niż metale alkaliczne, takie jak te z epoki. Dzieje się tak, ponieważ pierwiastki metali ziem alkalicznych mają dwa elektrony w powłoce zewnętrznej, więc wiązania metalu są silniejsze. Metale ziem alkalicznych są na ogół trudne do rozpuszczenia w wodzie i można je znaleźć pod ziemią lub w skałach w skorupie ziemskiej.
Niektóre z właściwości chemicznych pierwiastków metali ziem alkalicznych polegają na tym, że mogą one reagować z wodą i tworzyć zasady. Ponadto w reakcji z tlenem metale ziem alkalicznych mogą tworzyć tlenki alkaliczne. Metale ziem alkalicznych mogą również reagować z wodorem, tworząc związki wodorkowe. W reakcji z azotem tworzy azotki.
Po spaleniu pierwiastki ziem alkalicznych również wytwarzają charakterystyczny kolor. Płomienie berylu i magnezu będą białe, wapń na pomarańczowo, stront na czerwono, a bar na zielono.
Elementy halogenowe
Halogeny obejmują pierwiastki należące do grupy VIIA i składają się z fluoru (F), chloru (Cl), bromu (Br), jodu (I) i astatu (At). Nazwa halogen pochodzi od greckiego słowa „formować sól”. Dlatego pierwiastki halogenowe mogą tworzyć związki soli, gdy reagują z pierwiastkami metalowymi. Naturalnie pierwiastek halogenowy występuje w postaci cząsteczki dwuatomowej, a mianowicie F.2, Cl2, Br2, i ja.2.
Fizyczne właściwości halogenów polegają na tym, że ich temperatura topnienia i wrzenia rośnie wraz ze wzrostem liczby atomowej. W temperaturze pokojowej fluor i chlor są gazami, brom jest lotną cieczą, a jod jest sublimalnym ciałem stałym. Fluor ma kolor jasnożółty, chlor jest zielonkawożółty, a brom ma kolor brązowawo-czerwony. Kiedy jest ciałem stałym, jod jest czarny, ale para jest fioletowa. Wszystkie elementy halogenowe mają nieprzyjemny zapach.
Chemiczną właściwością pierwiastków halogenowych jest ich wysoka reaktywność jako pierwiastka niemetalicznego. Halogeny mogą reagować z wodorem, tworząc kwasy halogenowe. Podczas reakcji z zasadami halogeny będą tworzyć sole. Podczas reakcji z metalami halogeny wytwarzają halogenki metali o wysokim stopniu utlenienia. Pierwiastki halogenowe rozpuszczają się również w wodzie, tworząc kwas halogenkowy i kwas podhalitowy. Roztwory halogenowe są również nazywane halogenkami i są utleniaczami.
Gaz szlachetny
Pierwiastki gazu rzadkiego należą do grupy VIIIA i składają się z helu (He), neonu (Ne), argonu (Ar), kryptonu (Kr), ksenonu (Xe) i radonu (Rn). Rzadkie gazy mają swoją nazwę, ponieważ w temperaturze pokojowej są gazami i są bardzo stabilne lub trudne do reagowania. Rzadkie gazy często występują w naturze jako pojedyncze atomy.
Fizyczne właściwości gazów szlachetnych obejmują ich bardzo niską temperaturę topnienia i wrzenia. Jego temperatura wrzenia jest bliska zeru kelwinów, a jego temperatura wrzenia jest tylko kilka stopni wyższa od temperatury topnienia. Rzadkie gazy topią się lub krzepną tylko wtedy, gdy energia cząsteczek jest bardzo słaba, to znaczy w bardzo niskich temperaturach.
Ze względu na swoje właściwości chemiczne gazy szlachetne mają bardzo niską reaktywność. Uważa się, że ma na to wpływ konfiguracja elektronów. Rzadkie gazy mają 8 elektronów w zewnętrznej powłoce (dwa dla helu) i są najbardziej stabilną konfiguracją. Ponadto im większy promień atomowy pierwiastków gazu szlachetnego, tym wyższa reaktywność. Do tej pory naukowcy byli w stanie tworzyć związki z ksenonu, radonu i kryptonu.
Trzeci okres
Elementy trzeciego okresu to metale (sód, magnez, glin), metaloidy (krzem) i niemetale (fosfor, siarka, chlor, argon). Opierając się na ich właściwościach fizycznych, elektroujemność pierwiastków trzeciego okresu będzie rosła tym bardziej w układzie okresowym. Dzieje się tak, ponieważ promień atomowy przesuwa się w prawo, im jest mniejszy.
Tymczasem właściwości chemiczne pierwiastków z trzeciego okresu były zróżnicowane. Sód jest najsilniejszym środkiem redukującym, a chlor najsilniejszym utleniaczem. Właściwości wodorotlenków tych pierwiastków zależą od ich energii jonizacji.
Czwarty okres
Pierwiastki wchodzące w skład czwartego okresu to skand (Sc), tytan (Ti), wanad (V), chrom (Cr), mangan (Mn), żelazo (Fe), kobalt (Co), nikiel (Ni), miedź ( Cu) i cynk (Zn). Wszystkie te pierwiastki są zawarte w metalach, które są czynnikami redukującymi. Ich temperatury topnienia i wrzenia są zazwyczaj wysokie. Mają również dobrą przewodność elektryczną i są wytrzymałym materiałem. Skand i cynk są białe, podczas gdy reszta elementów występuje w różnych kolorach.
W oparciu o ich właściwości chemiczne większość tych pierwiastków przejściowych ma kilka stopni utlenienia i może tworzyć jony i związki złożone.
