Historia

Już w starożytności greccy filozofowie twierdzili, że materia jest ziarnista i składa się z najmniejszych i już nie podzielnych cząstek. Właśnie te drobne cząstki materii zostały nazwane przez Demokryta atomami, atomos z greckiego "niepodzielny". Uważał on, że materia jest zbudowana tylko z 4 elementów: ziemia, ogień, powietrze, woda, zaś one maja charakterystyczne kształty, rozmiary i pewne cechy, które powodują, iż wszystkie pierwiastki posiadają różne właściwości. I właśnie z tych 4 pierwiastków i atomów zbudowana jest cała materia.

Ojcem atomistyczno-cząsteczkowej teorii budowy materii jest uważany angielski uczony John Dalton, który ogłosił swojej tezy w 1804 roku. Po pewnych modyfikacjach jest ona stosowana do obecnych czasów. Jego postulaty to:

  1. Dowolny pierwiastek chemiczny uważa się jako zbiór atomów, małych cząstek, które posiadają identyczne właściwości chemiczne dla jednego rodzaju pierwiastka;
  2. Różne pierwiastki, a więc ich atomy maja odmienne właściwości fizyczne i chemiczne; a z tego wynika, że istnieje tyle samo rodzajów atomów ile jest pierwiastków;
  3. w wyniku prostej reakcji chemicznej atomy poszczególnych pierwiastków nie są w stanie dzielić się czy też przekształcać się w atomy innych;
  4. związki chemiczne powstają w wyniku połączenia się różnych pierwiastków, a dokładniej mówiąc, ich atomów, w większe zbiory zwane cząsteczkami;
  5. związki chemiczne są zespołami cząsteczek o jednakowych właściwościach chemicznych; wszystkie takie zbiory konkretnego związku chemicznego składają się z tej samej liczby i takich samych atomów;
  6. istnieje możliwość łączenia się atomów tych samych pierwiastków w tzw. cząsteczki, np. N2, O2;
  7. rozpad związku chemicznego oznacza rozpad cząsteczek związku na poszczególne atomy;

Dzięki tym postulatom Dalton próbował wyjaśnić różnice zaistniałe w różnych pierwiastkach, a także między pierwiastkami i związkami chemicznymi oraz w różnorodny związkach chemicznych.

Pojęcia

Atomem nazywamy małą cząstkę zbudowaną z jądra obdarzonego ładunkiem dodatnim, a wokół którego krążą po odpowiednich orbitach elektrony, cząstki naładowane ujemnie. Cząstka ta zachowuje właściwości pierwiastka, z którego pochodzi.

Cząsteczka chemiczna jest to cząstka zbudowana z przynajmniej dwóch atomów połączonych ze sobą wiązaniem.

Cząsteczki mogą być tworzone przez wiązanie się atomów pochodzących od tych samych pierwiastków i wówczas jest to cząsteczka chemiczna, albo związanie się atomów przynajmniej dwóch różnych pierwiastków i wówczas powstaje związek chemiczny.

Atomy tego samego pierwiastka tworzą cząsteczki homojądrowe, i np. jest to cząsteczka wodoru H2, O2, Cl2

Natomiast w związku chemicznym występują tzw. cząsteczki heterojądrowe a więc związane ze sobą atomy różnych pierwiastków, i np. jest to H2O, HNO3, HCl,

Pierwiastkiem chemicznym kiedyś nazywano prostą substancję, która nie ulega reakcjom analizy a także nie powstaje w wyniku zwykłej syntezy. Obecnie uważa się (atomowa teoria materii), że pierwiastki to po prostu substancje składające się z atomów o tej samej liczbie protonów w jądrze, a więc mających identyczne właściwości chemiczne.

Do tej pory poznano 112 pierwiastków w tym jest 17 niemetali, 85 metali a pozostałe mają pośrednie właściwości. Niektóre pierwiastki chemiczne tworzą odmiany alotropowe (alotropia).

W układzie okresowym pierwiastki są przedstawiane następująco:

Symbol pierwiastka pochodzi ze skrótu nazwy pochodzenia łacińskiego danego pierwiastka, przykładowo

  • sód, po łacinie natrium, a więc symbol Na;
  • chlor, chlorium, Cl

Liczba protonów będących w jądrze danego atomu jest to tzw. liczba atomowa, jest to liczba porządkowa układu okresowego, czyli kolejny numer pierwiastka w układzie. Pierwiastek w stanie wolnym jest cząstką elektrycznie obojętną, a więc liczba protonów jest równa liczbie elektronów danego atomu. Suma liczby protonów i neutronów w atomie danego pierwiastka jest to tzw. liczba masowa. Atomy danego pierwiastka chemicznego mogą się różnić liczbą neutronów, a więc masą jądra, wówczas nazywamy je izotopami danego pierwiastka, a ich liczba masowa może się nieznacznie różnić między sobą.

Pierwiastki chemiczne dzielimy na metale, niemetale oraz półmetale. Większość z nich występuje w przyrodzie w związkach chemicznych albo jako mieszanina izotopów. Natomiast pierwiastki chemiczne o liczbie atomowej większej od 92 otrzymywane są w wyniku sztucznych reakcji jądrowych.

Metale mają charakterystyczne właściwości fizyczne:

  • połysk metaliczny,
  • kowalność i ciągliwość,
  • dobre przewodnictwo elektryczne i cieplne,

Niemetale są to pierwiastki nie mające wyżej wymienionych właściwości fizycznych. Są bardzo dobrymi izolatorami.