Τι είναι τα μονατομικά στοιχεία και γιατί υπάρχουν;

Τα μονοατομικά στοιχεία είναι ένας ειδικός τύπος χημικών στοιχείων που αποτελούνται από μεμονωμένα άτομα . Είναι, δηλαδή, καθαρές ουσίες στις οποίες όλα τα άτομα είναι ίσα μεταξύ τους, και επίσης δεν παρουσιάζουν κανένα είδος χημικού δεσμού μεταξύ τους.

Τα περισσότερα από αυτά τα στοιχεία είναι πολύ άφθονα και μπορούν να βρεθούν φυσικά σε όλο το σύμπαν. Αν και είναι μια απλή έννοια, για να την κατανοήσουμε καλά, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε, πρώτα απ ‘όλα, τι είναι ένα άτομο, τι είναι ένα χημικό στοιχείο και πώς να αναγνωρίσουμε και τα δύο.

Το άτομο

Στη βάση της έννοιας των μονατομικών στοιχείων βρίσκεται το άτομο. Όλη η ύλη αποτελείται από μικροσκοπικά αόρατα σωματίδια που ονομάζονται άτομα. Τα άτομα αποτελούνται από έναν πυρήνα στον οποίο υπάρχουν πρωτόνια (με θετικό φορτίο) και νετρόνια (χωρίς ηλεκτρικό φορτίο) και ένα νέφος αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων που κινούνται γύρω του. Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες των ατόμων εξαρτώνται από τον αριθμό των πρωτονίων και των ηλεκτρονίων που περιέχει. Στην πραγματικότητα, ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα καθορίζει σε ποιο χημικό στοιχείο ανήκει ένα συγκεκριμένο άτομο.

Τι είναι ένα χημικό στοιχείο;

Ως χημικό στοιχείο νοείται η καθαρή ουσία που δεν μπορεί να αποσυντεθεί σε άλλες απλούστερες ουσίες ή μέσω φυσικών ή χημικών διεργασιών. Μικροσκοπικά, αυτές οι ουσίες αποτελούνται από μία μόνο κατηγορία ατόμων.

Τα χημικά στοιχεία είναι αυτά που αναφέρονται στον περιοδικό πίνακα. Για κάθε χημικό στοιχείο υπάρχει ένα διαφορετικό είδος ατόμου. Έτσι, το στοιχείο άνθρακας αποτελείται από άτομα άνθρακα που είναι ίδια μεταξύ τους, αλλά είναι διαφορετικά από τα άτομα που υπάρχουν σε ένα δείγμα του στοιχείου υδραργύρου (βλ. φωτογραφία), για παράδειγμα.

Τα χημικά στοιχεία μπορούν να εμφανιστούν σε διάφορες μορφές:

• Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα άτομα ενός στοιχείου μπορούν να σχηματίσουν είδη στα οποία πολλά άτομα συνδέονται, σχηματίζοντας έτσι μόρια. Μερικά παραδείγματα είναι το αέριο χλώριο (Cl ₂ ) το όζον (O ₃ ) και ο λευκός φώσφορος (P ₄ ).
• Άλλα στοιχεία σχηματίζουν ομοιοπολικά δισδιάστατα ή τρισδιάστατα δίκτυα με χιλιάδες άτομα συνδεδεμένα μεταξύ τους, όπως ο γραφίτης και το διαμάντι (αμφότερα αποτελούνται από άτομα άνθρακα).
• Στη συνέχεια, υπάρχουν μέταλλα, τα οποία σχηματίζουν τρισδιάστατους κρυστάλλους στους οποίους κάθε άτομο περιβάλλεται από πολλά άλλα άτομα ακριβώς όπως αυτό, και στα οποία συνδέονται με τον μεταλλικό δεσμό.

Ωστόσο, υπάρχουν και άλλα στοιχεία στα οποία τα άτομα δεν σχηματίζουν κανενός είδους δεσμούς μεταξύ τους, όπως θα δούμε παρακάτω.

μονατομικά στοιχεία

Όπως είδαμε στην αρχή, μονοατομικά στοιχεία είναι εκείνα τα στοιχεία που, υπό συνθήκες περιβάλλοντος, υπάρχουν ως μεμονωμένα άτομα. Monatomic κυριολεκτικά σημαίνει “έχω ένα μόνο άτομο” (το πρόθεμα mono- σημαίνει “ένα”). Με άλλα λόγια, μονοατομικά στοιχεία είναι εκείνα που υπό κανονικές συνθήκες δεν σχηματίζουν κανένα είδος χημικού δεσμού ούτε μοιράζονται ηλεκτρόνια με άλλα άτομα, ούτε ίδια ούτε διαφορετικά από τα ίδια.

Γιατί υπάρχουν μονατομικά στοιχεία;

Σε έναν κόσμο όπου η συντριπτική πλειονότητα των στοιχείων του περιοδικού πίνακα είτε συνδέονται μεταξύ τους είτε συνδέονται με άλλα στοιχεία, αξίζει να τεθεί το ερώτημα: γιατί υπάρχουν μονατομικά στοιχεία;

Ο λόγος πίσω από την ύπαρξή τους έχει να κάνει με τη δομή των ατόμων που αποτελούν αυτά τα στοιχεία. Αποδεικνύεται ότι όλα τα μονοατομικά στοιχεία μοιράζονται ένα βασικό χαρακτηριστικό μεταξύ τους: έχουν πολύ πιο σταθερές ηλεκτρονικές διαμορφώσεις από άλλα στοιχεία, κάτι που τους επιτρέπει να υπάρχουν χωρίς να χρειάζεται να δίνουν, να λαμβάνουν ή να μοιράζονται ηλεκτρόνια με οποιοδήποτε άλλο άτομο.

Στην πραγματικότητα, ο λόγος για τον οποίο όλα τα άλλα στοιχεία στον περιοδικό πίνακα σχηματίζουν μόρια και χημικές ενώσεις στις οποίες τα άτομά τους ανταλλάσσουν ηλεκτρόνια μεταξύ τους είναι ακριβώς επειδή, με αυτόν τον τρόπο, αποκτούν την ηλεκτρονική διαμόρφωση των μονατομικών στοιχείων.

Ιδιότητες Μονατομικών Στοιχείων

• Είναι αδρανή αέρια σε θερμοκρασία δωματίου.
• Έχουν πολύ χαμηλά σημεία τήξης και βρασμού.
• Είναι πολύ μη αντιδραστικά στοιχεία που συνήθως δεν συνδυάζονται με άλλα στοιχεία.
• Δύο από αυτά είναι ραδιενεργά, εκ των οποίων το ένα είναι συνθετικό (τεχνητά λαμβανόμενο) στοιχείο.

Παραδείγματα Μονατομικών Στοιχείων

Τα μονοατομικά στοιχεία είναι αυτά που ανήκουν στην ομάδα των ευγενών αερίων. Αντιστοιχούν δηλαδή στα 7 στοιχεία της ομάδας 18 (πρώην ομάδα VIII-A) του περιοδικού πίνακα, τα οποία είναι:

• Ήλιο (Αυτός)
• Νέον (Νε)
• Αργό (Ar)
• Krypton (Kr)
• Xenon (Xe)
• Ραδόνιο (Rn)
• Oganeson (Og)

Είναι τα μέταλλα μονατομικά στοιχεία;

Μια συχνή ερώτηση στους φοιτητές της Χημείας είναι αν τα μέταλλα θεωρούνται μονατομικά στοιχεία. Ο λόγος είναι ότι, όπως τα μονατομικά στοιχεία, τα μέταλλα αναπαρίστανται πάντα απλώς με το χημικό τους σύμβολο, χωρίς τη χρήση οποιουδήποτε δείκτη που να υποδηλώνει ότι σχηματίζουν μόρια.

Φυσικά, όποιος συγκρίνει τις δύο περιπτώσεις χωρίς καμία πρόσθετη πληροφορία θα κατέληγε στο ίδιο συμπέρασμα. Ωστόσο, όπως αναφέρθηκε πριν από λίγο, τα μέταλλα στην πραγματικότητα σχηματίζουν εκτεταμένα τρισδιάστατα κρυσταλλικά πλέγματα εκατομμυρίων ατόμων που συνδέονται μεταξύ τους με μεταλλικούς δεσμούς. Αυτό που αναπαρίσταται στις αντιδράσεις δεν είναι τίποτα άλλο από τον εμπειρικό τους τύπο (αφού, αφού δεν σχηματίζουν μόρια, δεν έχουν μοριακό τύπο).

Άρα τα μέταλλα δεν είναι μονατομικά στοιχεία. Δεν μοιράζονται κανένα από τα χαρακτηριστικά αυτών των στοιχείων ούτε μπορούν να υπάρξουν, υπό κανονικές συνθήκες, ως μονατομικά είδη χωρισμένα μεταξύ τους.

“μονατομικός χρυσός”

Αυτή είναι μια καλή στιγμή για να διευκρινιστεί ότι, καθώς είναι μέταλλο και γνωρίζοντας ότι τα μέταλλα δεν είναι μονατομικά στοιχεία, ούτε ο χρυσός είναι. Με άλλα λόγια, μονοατομικός χρυσός δεν υπάρχει. Η εξήγηση προέρχεται από το γεγονός ότι, πριν από περίπου 50 χρόνια, ένας αγρότης στην Αριζόνα των Ηνωμένων Πολιτειών, ονόματι David Hudson, δήλωσε ότι είχε ανακαλύψει μια νέα μορφή ύλης την οποία ονόμασε “Orbitally Rearranged Monatomic Elements” ή ORMEs, για το ακρωνύμιό τους. Στα Αγγλικά. Σύμφωνα με τον αγρότη, μέταλλα όπως ο χρυσός, το ασήμι και το αλουμίνιο μπορούν να σχηματίσουν ΟΡΜΕ που υποτίθεται ότι έχουν θαυματουργές ιδιότητες.

Σήμερα, αυτά τα ORME πωλούνται με διάφορες εμπορικές ονομασίες, όπως θαυματουργές θεραπείες για τον καρκίνο, συμπληρώματα ικανά να βελτιώσουν τη λειτουργία του νευρικού συστήματος και μια σειρά από άλλους αβάσιμους ισχυρισμούς.

Αν και τα αποτελέσματα αυτών των ουσιών θα μπορούσαν ακόμη και να συζητηθούν (αν και η επιστημονική συνέπεια είναι ουσιαστικά ανύπαρκτη), το σίγουρο είναι ότι σε καμία περίπτωση δεν περιέχουν μονοατομικά στοιχεία, πολύ λιγότερο μεμονωμένα άτομα μετάλλων μετάπτωσης όπως ο χρυσός. Είναι απλώς μια παραπλανητική εμπορική ονομασία.

βιβλιογραφικές αναφορές

Cabot Pol F., P.F. (2019, Ιούλιος). ORME’s (Orbitally Rearranged Monoatomic Elements). Ανακτήθηκε από https://www.researchgate.net/publication/334452137_ORMEs_Orbitally_Rearranged_Monoatomic_Elements

Η εμφάνιση, η παρασκευή και οι ιδιότητες των ευγενών αερίων. (ν.δ.). ανακτήθηκε από https://espanol.libretexts.org/@go/page/1963

Ο περιοδικός πίνακας. (2020, 30 Οκτωβρίου). Ανακτήθηκε από https://espanol.libretexts.org/@go/page/1806

National Geographic Ισπανία. (2021, 6 Απριλίου). National Geographic. Ανακτήθηκε από https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/tabla-periodica-forma-ordenar-elementos-quimicos_15988