Mitä ovat monatomiset elementit ja miksi niitä on olemassa?

Monatomiset alkuaineet ovat erikoistyyppisiä kemiallisia alkuaineita, jotka koostuvat yksittäisistä atomeista . Toisin sanoen ne ovat puhtaita aineita, joissa kaikki atomit ovat samanarvoisia keskenään, eivätkä myöskään sisällä minkäänlaista kemiallista sidosta niiden välillä.

Useimmat näistä alkuaineista ovat erittäin runsaita ja niitä löytyy luonnostaan ​​kaikkialta maailmankaikkeudesta. Vaikka se on yksinkertainen käsite, sen ymmärtämiseksi on välttämätöntä ymmärtää ensinnäkin mikä on atomi, mikä on kemiallinen alkuaine ja kuinka tunnistaa molemmat.

Atomi

Monatomisten alkuaineiden käsitteen perusta on atomi. Kaikki aine koostuu pienistä näkymättömistä hiukkasista, joita kutsutaan atomeiksi. Atomit koostuvat ytimestä, jossa on protoneja (positiivisella varauksella) ja neutroneja (ilman sähkövarausta), ja negatiivisesti varautuneiden elektronien pilvestä, jotka liikkuvat sen ympärillä. Atomien fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet riippuvat niiden sisältämien protonien ja elektronien määrästä. Itse asiassa protonien lukumäärä ytimessä määrittää, mihin kemialliseen alkuaineeseen tietty atomi kuuluu.

Mikä on kemiallinen alkuaine?

Kemiallinen alkuaine ymmärretään puhtaaksi aineeksi, jota ei voida hajottaa muiksi yksinkertaisemmiksi aineiksi tai fysikaalisten tai kemiallisten prosessien kautta. Mikroskooppisesti nämä aineet koostuvat vain yhdestä atomiluokista.

Kemialliset alkuaineet ovat niitä, jotka on lueteltu jaksollisessa taulukossa. Jokaiselle kemialliselle alkuaineelle on erilainen atomi. Siten alkuaine hiili koostuu hiiliatomeista, jotka ovat samoja kuin toisiaan, mutta ovat erilaisia ​​kuin atomeista, jotka ovat mukana elementin elohopeanäytteessä (katso esimerkiksi kuva).

Kemialliset alkuaineet voivat esiintyä eri muodoissa:

• Joissakin tapauksissa elementin atomit voivat muodostaa lajeja, joissa useita atomeja on kytketty toisiinsa, jolloin muodostuu molekyylejä. Joitakin esimerkkejä ovat kaasumainen kloori (Cl ₂ ) otsoni (O ₃ ) ja valkoinen fosfori (P ₄ ).
• Muut alkuaineet muodostavat kovalenttisia kaksi- tai kolmiulotteisia verkkoja, joissa tuhansia atomeja on sidottu yhteen, kuten grafiitti ja timantti (molemmat koostuvat hiiliatomeista).
• Sitten on metalleja, jotka muodostavat kolmiulotteisia kiteitä, joissa jokaista atomia ympäröi useita muita atomeja aivan kuten se ja joissa ne on yhdistetty metallisidoksella.

On kuitenkin olemassa muita elementtejä, joissa atomit eivät muodosta minkäänlaisia ​​sidoksia keskenään, kuten alla nähdään.

monatomiset elementit

Kuten näimme alussa, monoatomiset elementit ovat niitä elementtejä, jotka ympäristöolosuhteissa ovat olemassa yksittäisinä atomeina. Monatomic tarkoittaa kirjaimellisesti ”jolla on yksi atomi” (etuliite mono- tarkoittaa ”yksi”). Toisin sanoen monoatomiset alkuaineet ovat sellaisia, jotka eivät normaaleissa olosuhteissa muodosta minkäänlaista kemiallista sidosta tai jaa elektroneja muiden atomien kanssa, jotka eivät ole samoja tai erilaisia ​​kuin itsestään.

Miksi monoatomisia elementtejä on olemassa?

Maailmassa, jossa valtaosa jaksollisen taulukon elementeistä on joko kytketty toisiinsa tai yhdistetty muihin elementteihin, kannattaa kysyä: miksi monoatomisia elementtejä on olemassa?

Syy niiden olemassaoloon liittyy näiden alkuaineiden muodostavien atomien rakenteeseen. Osoittautuu, että kaikilla monoatomisilla elementeillä on yksi perusominaisuus keskenään: niillä on paljon vakaammat elektroniset konfiguraatiot kuin muilla elementeillä, mikä mahdollistaa niiden olemassaolon ilman, että niiden tarvitsee antaa, vastaanottaa tai jakaa elektroneja minkään muun atomin kanssa.

Itse asiassa syy siihen, miksi kaikki muut jaksollisen taulukon alkuaineet muodostavat molekyylejä ja kemiallisia yhdisteitä, joissa niiden atomit vaihtavat elektroneja keskenään, johtuu nimenomaan siitä, että näin tehdessään ne hankkivat monoatomisten elementtien elektronisen konfiguraation.

Monatomisten elementtien ominaisuudet

• Ne ovat inerttejä kaasuja huoneenlämpötilassa.
• Niillä on erittäin alhaiset sulamis- ja kiehumispisteet.
• Ne ovat hyvin reagoimattomia elementtejä, jotka eivät yleensä yhdisty muiden elementtien kanssa.
• Kaksi niistä on radioaktiivisia, joista yksi on synteettinen (keinotekoisesti saatu) alkuaine.

Esimerkkejä monatomisista elementeistä

Monatomiset alkuaineet ovat niitä, jotka kuuluvat jalokaasujen ryhmään. Toisin sanoen ne vastaavat jaksollisen järjestelmän ryhmän 18 (entinen ryhmä VIII-A) 7 elementtiä, jotka ovat:

• Helium (He)
• Neon (ne)
• Argon (Ar)
• Kryptoni (kr)
• Xenon (Xe)
• Radon (Rn)
• Oganeson (Og)

Ovatko metallit monoatomisia alkuaineita?

Kemian opiskelijoiden keskuudessa usein kysytty kysymys on, pidetäänkö metalleja monoatomisina alkuaineina. Syynä on se, että monoatomisten elementtien tavoin metallit esitetään aina yksinkertaisesti niiden kemiallisilla symboleilla ilman, että käytetään alaindeksiä, joka viittaa siihen, että ne muodostavat molekyylejä.

Luonnollisesti jokainen, joka vertaa näitä kahta tapausta ilman lisätietoa, päätyisi samaan johtopäätökseen. Kuitenkin, kuten hetki sitten mainittiin, metallit muodostavat itse asiassa laajoja kolmiulotteisia kidehiloja miljoonista atomeista, jotka on liitetty toisiinsa metallisidoksella. Se, mitä reaktioissa esitetään, ei ole muuta kuin niiden empiirinen kaava (koska koska ne eivät muodosta molekyylejä, niillä ei ole molekyylikaavaa).

Joten metallit eivät ole monoatomisia alkuaineita. Niillä ei ole mitään näiden alkuaineiden ominaisuuksista, eivätkä ne voi esiintyä normaaleissa olosuhteissa toisistaan ​​erotettuina monoatomisina lajeina.

”monatominen kulta”

Tämä on hyvä hetki selventää, että koska metalli on metalli ja tiedät, etteivät metallit ole monoatomisia alkuaineita, ei myöskään kulta. Toisin sanoen monatomia kultaa ei ole olemassa. Selitys tulee siitä tosiasiasta, että noin 50 vuotta sitten eräs maanviljelijä Arizonassa, Yhdysvalloissa, nimeltään David Hudson, ilmoitti löytäneensä uuden aineen muodon, jota hän kutsui ”Orbitally Rearranged Monatomic Elements” tai ORME:iksi niiden lyhenteestä. englanniksi. Viljelijän mukaan metallit, kuten kulta, hopea ja alumiini, voivat muodostaa ORME:itä, joilla oletetaan olevan ihmeominaisuuksia.

Nykyään näitä ORME:itä myydään useilla kauppanimillä, kuten ihmelääkkeillä, hermoston toimintaa parantavilla lisäravinteilla ja joukolla muita perustelemattomia väitteitä.

Vaikka näiden aineiden vaikutuksista voitaisiin jopa kiistellä (vaikka tieteellinen johdonmukaisuus on käytännössä olematonta), on varmaa, että ne eivät missään tapauksessa sisällä monoatomisia alkuaineita, saati sitten yksittäisiä siirtymämetallien, kuten kullan, atomeja. Se on vain harhaanjohtava kauppanimi.

Viitteet

Cabot Pol F., P.F. (2019, heinäkuu). ORME:t (Orbitally Rearranged Monoatomic Elements). Haettu osoitteesta https://www.researchgate.net/publication/334452137_ORMEs_Orbitally_Rearranged_Monoatomic_Elements

Jalokaasujen esiintyminen, valmistus ja ominaisuudet. (n.d.). haettu osoitteesta https://espanol.libretexts.org/@go/page/1963

Jaksollinen taulukko. (2020, 30. lokakuuta). Haettu osoitteesta https://espanol.libretexts.org/@go/page/1806

National Geographic Espanja. (2021, 6. huhtikuuta). National Geographic. Haettu osoitteesta https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/tabla-periodica-forma-ordenar-elementos-quimicos_15988