A doua perioadă a sistemului periodic

A doua perioadă a sistemului periodic include elemente din al doilea rând (sau a doua perioadă ) din sistemul periodic de elemente chimice . Structura tabelului periodic se bazează pe rânduri pentru a ilustra tendințele repetate (periodice) ale proprietăților chimice ale elementelor pe măsură ce numărul atomic crește : un nou rând începe când proprietățile chimice se repetă, ceea ce înseamnă că elementele cu proprietăți similare cad în aceeași coloană verticală. A doua perioadă conține mai multe elemente decât cea anterioară , include: litiu , beriliu , bor , carbon , azot , oxigen , fluor și neon . Această poziție este explicată de teoria modernă a structurii atomului .

Elemente

Litiu

Litiul (Li) este un element chimic cu număr atomic 3, găsit în doi izotopi: 6 Li și 7 Li. La temperatură și presiune normale , litiul este un metal alcalin moale alb-argintiu, foarte reactiv . Densitatea sa este de 0,564 g/cm³. Litiul este cel mai ușor dintre toate metalele și cel mai puțin dens dintre toate elementele solide. [1] Cel mai comun izotop din natură este litiul-7, desemnat ca 7 Li, care reprezintă 92,5% din totalul litiului. Un astfel de izotop este format din trei protoni și patru neutroni . Izotopul litiu-6, denumit 6 Li, este, de asemenea, stabil, conținând trei protoni și trei neutroni. Acești doi izotopi formează tot litiul natural de pe Pământ, deși și alți izotopi au fost sintetizați artificial. În compușii ionici, litiul pierde un electron și devine un cation Li + încărcat pozitiv .

Potrivit teoriei, Li este unul dintre puținele elemente sintetizate ca urmare a Big Bang-ului , drept urmare este inclus în lista elementelor primordiale . Litiul este al 33-lea element cel mai abundent de pe Pământ, [3] prezentând în concentrații cuprinse între 20 și 70 ppm în greutate, [4] dar datorită reactivității sale ridicate, apare în mod natural doar sub formă de compuși . Cea mai bogată sursă de compuși care conțin litiu sunt pegmatitele granitice , precum și spodumenele și petalitele , care sunt cele mai viabile surse comerciale ale elementului. [4] Metalul este izolat electrolitic dintr-un amestec de clorură de litiu și clorură de potasiu .

Sărurile de litiu sunt utilizate în industria farmaceutică ca medicament de stabilizare a stării de spirit . [5] [6] Ele sunt, de asemenea, utilizate în tratamentul tulburării bipolare , unde joacă un rol în tratamentul depresiei și maniei și pot reduce șansele de sinucidere . [7] Cei mai des utilizați compuși de litiu sunt carbonatul de litiu Li 2 CO 3 , citratul de litiu Li 3 C 6 H 5 O 7 , sulfatul de litiu Li 2 SO 4 și orotatul de litiu LiC 5 H 3 N 2 O 4 H 2 O. Litiu este, de asemenea, folosit ca anod în bateriile cu litiu, iar aliajele sale cu aluminiu, cadmiu, cupru și mangan sunt folosite pentru avioane și piese de nave spațiale de mare rezistență, cum ar fi rezervorul extern de combustibil al navetei spațiale . [unu]

Beriliu

Beriliul (Be) este un element chimic cu număr atomic 4, existent ca 9 Be. La temperatură și presiune normale, beriliul este un metal alcalino -pământos bivalent de culoare gri-oțel , dur, ușor, fragil , cu o densitate de 1,85 g/cm³. [8] Are unul dintre cele mai înalte puncte de topire dintre orice metal ușor. Cel mai comun izotop de beriliu este 9 Be, care conține 4 protoni și 5 neutroni. Acesta reprezintă aproape 100% din tot beriliul natural și este singurul izotop stabil, dar alți izotopi au fost sintetizați artificial. În compușii ionici, beriliul pierde doi electroni de valență pentru a forma cationul Be 2+ .

Un număr mic de atomi de beriliu au fost sintetizați în timpul Big Bang-ului , deși cei mai mulți dintre ei s-au degradat sau au participat la reacții atomice ulterioare pentru a crea nuclee mai mari, cum ar fi carbonul, azotul și oxigenul. Beriliul este unul dintre componentele din 100 din peste 4000 de minerale cunoscute , cum ar fi bertrandita Be 4 Si 2 O 7 (OH) 2 , beril Al 2 Be 3 Si 6 O 18 , crisoberil Al 2 BeO 4 și fenakit Be 2 SiO 4 . Formele prețioase de beril sunt acvamarinul , berilul roșu și smaraldul . Cele mai obișnuite surse de beriliu utilizate comercial sunt berilul și bertrandita, iar producția sa folosește reacția de reducere a fluorurii de beriliu cu magneziu metal sau electroliza clorurii de beriliu topită care conține puțină clorură de sodiu , deoarece clorura de beriliu este un slab conductor de electricitate . [opt]

Datorită rigidității sale ridicate, greutății ușoare și stabilității dimensionale pe o gamă largă de temperaturi, beriliul metalului este utilizat ca material structural în aviație, rachete și comunicații prin satelit . [8] Este folosit ca agent de aliere în bronzul de beriliu, care este utilizat în componentele electrice datorită conductivității sale electrice și termice ridicate. [9] Foile de beriliu sunt folosite în detectoarele de raze X pentru a filtra lumina vizibilă și pentru a permite trecerea numai a razelor X. [8] Este folosit ca moderator de neutroni în reactoarele nucleare, deoarece nucleele ușoare sunt mai eficiente la încetinirea neutronilor decât cele grele. [8] Greutatea redusă a beriliului și rigiditatea ridicată îl fac util în difuzoarele de înaltă frecvență (tweetere). [zece]

Beriliul și compușii săi sunt clasificați de către Agenția Internațională pentru Cercetare a Cancerului drept cancerigen de grupa 1 . Sunt cancerigene atât pentru oameni, cât și pentru animale. [11] Berilioza cronică este o boală pulmonară granulomatoasă a circulației sistemice cauzată de expunerea la beriliu. Aproximativ 1% până la 15% dintre oameni sunt sensibili la beriliu și pot dezvolta o reacție inflamatorie a sistemului respirator și a pielii numită boală cronică de beriliu sau berilioză. Sistemul imunitar al corpului recunoaște beriliul ca particule străine și lansează un atac împotriva lor, de obicei în plămânii prin care particulele sunt inhalate. Această reacție poate provoca febră, oboseală, slăbiciune, transpirații nocturne și dificultăți de respirație. [12]

Bor

Borul (B) este un element chimic cu număr atomic 5, existent ca 10 B și 11 B. La temperatură și presiune normale, borul este un metaloid trivalent care are mai multe forme alotrope . Borul amorf este o pulbere brună formată ca produs al multor reacții chimice. Borul cristalin este un material foarte dur, negru, cu un punct de topire ridicat, care există în multe polimorfe . Cele mai frecvente sunt două modificări romboedrice : α-bor și β-bor, care conțin 12 și, respectiv, 106,7 atomi într-o celulă romboedrică, și bor cu 50 de atomi cu o rețea tetragonală . Borul are o densitate de 2,34 g/cm³. [13] Cel mai comun izotop al borului în natură este 11 B (80,22% din borul total), care conține 5 protoni și 6 neutroni. Un alt izotop 10 B care apare (19,78%) conține 5 protoni și 5 neutroni. [14] Dar aceștia sunt doar izotopi stabili, iar alții au fost sintetizați artificial. Borul formează legături covalente cu alte nemetale și are stări de oxidare de 1, 2, 3 și 4. [15] [16] [17] Borul nu apare în natură sub formă liberă, dar apare în compuși precum borații. Cele mai comune surse de bor sunt turmalina , borax Na 2 B 4 O 5 (OH) 4 8H 2 O și kernite Na 2 B 4 O 5 (OH) 4 2H 2 O. [13] Borul pur este destul de dificil de obținut. Acest lucru se poate face prin reducerea cu magneziu din oxidul de bor B 2 O 3 . Acest oxid se obţine prin topirea acidului boric B (OH) 3 , care la rândul său se obţine din borax. O cantitate mică de bor pur poate fi obținută prin descompunerea termică a tribromurii de bor BBr 3 în hidrogen gazos peste un fir fierbinte de wolfram sau tantal ; aceştia din urmă acţionează ca catalizatori . [13] Din punct de vedere comercial, cele mai importante surse de bor sunt: ​​tetraboratul de sodiu pentahidrat Na 2 B 4 O 7 · 5H 2 O, care este utilizat în cantități mari la producerea fibrei de sticlă izolatoare și a înălbitorului cu perborat de sodiu; carbură de bor , un material ceramic folosit la fabricarea articolelor blindate, în special veste antiglonț pentru soldați și ofițeri de poliție; acid ortoboric H 3 BO 3 și acid boric utilizat la fabricarea fibrelor textile de sticlă și a afișajelor cu ecran plat; tetraborat de sodiu decahidrat Na 2 B 4 O 7 10H 2 O și borax utilizate la producerea adezivilor; în cele din urmă, izotopul bor-10 este utilizat în controlul reactoarelor nucleare ca scut împotriva radiațiilor nucleare și în instrumentele de detectare a neutronilor. [paisprezece]

Borul este unul dintre cele mai importante oligoelemente din plante, necesar pentru crearea și creșterea membranelor celulare puternice, diviziunea celulară, dezvoltarea semințelor și fructelor, transportul zaharurilor și dezvoltarea hormonilor. [18] [19] Cu toate acestea, concentrațiile în sol peste 1,0 ppm pot provoca necroza frunzelor și creșterea slabă. Nivelurile de aproximativ 0,8 ppm pot provoca aceleași simptome la plantele care sunt deosebit de sensibile la bor. La majoritatea plantelor, chiar dacă nu sunt prea sensibile la prezența borului în sol, semnele de otrăvire cu bor apar la niveluri de peste 1,8 ppm. [14] Borul este un element ultradistins la animale . În dieta umană, aportul zilnic este de 2,1-4,3 mg de bor pe zi per kilogram de greutate corporală. [20] De asemenea, este folosit ca supliment pentru prevenirea și tratamentul osteoporozei și artritei. [21]

Carbon

Carbonul (C) este un element chimic cu număr atomic 6, care apare în mod natural ca 12 C, 13 C și 14 C. [22] La temperatură și presiune normale, carbonul este un solid care există în diferite forme alotrope , cea mai comună dintre care sunt grafitul , diamantul , fulerenele și carbonul amorf . [22] Grafitul este un semi -metal moale, negru mat, cu o rețea cristalină hexagonală , cu proprietăți conductive foarte bune și stabile termodinamic . Diamantul are cristale cubice foarte transparente , incolore, cu proprietăți conductoare slabe, este cel mai dur mineral natural cunoscut și are cel mai mare indice de refracție dintre orice piatră prețioasă . Spre deosebire de structurile rețelei cristaline de diamant și grafit , fulerenele, numite după Richard Buckminster Fuller , sunt substanțe a căror arhitectură seamănă cu moleculele. Există mai multe fulerene diferite, dintre care cel mai cunoscut este „buckminsterfullerene” C 60 , care este, de asemenea, numit după Richard Buckminster Fuller. Structura spațială a acestui fullerene seamănă cu domul geodezic inventat de Fuller. Se știu puține despre fulerene, ele fac obiectul unor cercetări intense. [22] Există și carbon amorf, care nu are o structură cristalină. [23] În mineralogie , termenul este folosit pentru a se referi la funingine și cărbune , deși nu sunt strict amorfe, deoarece conțin cantități mici de grafit sau diamant. [24] [25] Cel mai comun izotop al carbonului este 12 C cu șase protoni și șase neutroni (98,9% din total). [26] Izotopul 13 C este, de asemenea, stabil, cu șase protoni și șapte neutroni (1,1%). [26] Urmele de 14 C apar și în mod natural, dar acest izotop este radioactiv și se descompune cu un timp de înjumătățire de 5730 de ani. Este folosit în metoda de datare cu radiocarbon . [27] Alți izotopi de carbon au fost, de asemenea, sintetizați artificial . Carbonul formează legături covalente cu alte nemetale cu stări de oxidare -4, -2, +2 și +4. [22]

Carbonul este al patrulea element cel mai răspândit din Univers în ceea ce privește masa după hidrogen, heliu și oxigen [28] , al doilea în corpul uman în ceea ce privește masa după oxigen [29] și al treilea ca număr de atomi. [30] Există un număr aproape infinit de compuși care conțin carbon, datorită capacității carbonului de a forma o legătură stabilă C-C. [31] [32] Cele mai simple molecule care conțin carbon sunt hidrocarburile , [31] care includ carbon și hidrogen , deși uneori conțin în grupe funcționale și alte elemente. Hidrocarburile sunt folosite ca combustibil, pentru producerea de materiale plastice și în petrochimie. Toți compușii organici esențiali pentru viață conțin cel puțin un atom de carbon. [31] [32] Atunci când este combinat cu oxigen și hidrogen, carbonul poate forma multe grupuri de compuși biologici importanți, [32] inclusiv zaharuri , lignani , chitine , alcooli , grăsimi și esteri aromatici , carotenoizi și terpene . Cu azot formează alcaloizi , iar cu adaos de sulf formează antibiotice , aminoacizi și cauciuc . Odată cu adăugarea de fosfor la aceste elemente, carbonul formează ADN și ARN , codurile chimice pentru purtătorii de viață și adenozin trifosfați (ATP), care sunt cei mai importanți purtători de energie pentru molecule din toate celulele vii. [32]

Azot

Azotul (N) este un element chimic cu număr atomic șapte și masă atomică 14,00674. În condiții standard, azotul în natură este un gaz diatomic inert , fără culoare, gust și miros, constituind 78,08% din volumul atmosferei terestre . Azotul a fost descoperit ca constituent al aerului de către medicul scoțian Daniel Rutherford în 1772. [33] Apare în mod natural sub formă de doi izotopi, azot-14 și azot-15. [34]

Multe substanțe importante pentru industrie, cum ar fi amoniacul , acidul azotic , nitrații organici ( propulsant , explozivi ) și cianurile , conțin azot. Chimia azotului elementar este dominată de o legătură chimică extrem de puternică, ceea ce face dificil atât pentru organisme, cât și pentru industrie să rupă această legătură atunci când convertesc molecula de N2 în compuși utili. Dar, în același timp, o astfel de transformare de succes provoacă apoi eliberarea unei cantități mari de energie dacă astfel de compuși sunt arse, explodați sau convertiți în alt mod înapoi într-o stare diatomică gazoasă.

Azotul este prezent în toate organismele vii, iar ciclul azotului descrie mișcarea unui element din aer către biosferă și compuși organici, iar apoi înapoi în atmosferă. Nitrații produși artificial sunt un ingredient cheie în îngrășămintele industriale și un poluant major în eutrofizarea sistemelor acvatice. Azotul este un constituent al aminoacizilor și, prin urmare, al proteinelor și al acizilor nucleici ( ADN și ARN ). Se găsește în structura chimică a practic a tuturor neurotransmițătorilor și este o componentă definitorie a alcaloizilor și a moleculelor biologice produse de multe organisme. [35]

Oxigen

Oxigenul (O) este un element chimic cu număr atomic 8, care apare în mod natural sub formă de 16O , 17O și 18O , dintre care 16O este cel mai comun izotop . [36]

Fluor

Fluorul (F) este un element chimic cu număr atomic 9, având singurul izotop stabil 19 F. [37] Un nemetal extrem de reactiv și un agent oxidant puternic.

Neon

Neonul (Ne) este un element chimic cu număr atomic 10, găsit în mod natural ca 20 Ne, 21 Ne și 22 Ne. [38]

Note

1. ↑ 1 2 Lithium Arhivat la 17 octombrie 2017 la Wayback Machine la WebElements.
2. ↑ Krebs, Robert E. Istoria și utilizarea elementelor chimice ale Pământului: un  ghid de referință . - Westport, Connecticut: Greenwood Press , 2006. - P.  47-50 . - ISBN 0-313-33438-2 .
3. ↑ 1 2 Kamienski și colab. „Litiu și compuși de litiu”. Enciclopedia Kirk-Othmer de tehnologie chimică . John Wiley & Sons Inc. Publicat online 2004 . doi : 10.1002/0471238961.1209200811011309.a01.pub2
4. ↑ Sărurile de litiu Cade JFJ în tratamentul excitației psihotice   // Medical Journal of Australia : jurnal. - 1949. - Vol. 2 , nr. 10 . - P. 349-352 . — PMID 18142718 .
5. ↑ PB Mitchell, D. Hadzi Pavlovic. Tratamentul cu litiu pentru tulburarea bipolară  //  Buletinul Organizației Mondiale a Sănătății. - Organizația Mondială a Sănătății , 2000. - Vol. 78 , nr. 4 . - P. 515-517 . — PMID 10885179 .
6. ↑ Baldessarini RJ, Tondo L., Davis P., Pompili M., Goodwin FK, Hennen J. Risc scăzut de sinucidere și tentative în timpul tratamentului pe termen lung cu litiu: o revizuire meta-analitică  //  Bipolar disorders: journal. - 2006. - octombrie ( vol. 8 , nr. 5 Pt 2 ). - P. 625-639 . - doi : 10.1111/j.1399-5618.2006.00344.x . — PMID 17042835 .
7. ↑ 1 2 3 4 5 Beryllium Arhivat 13 mai 2011 la Wayback Machine la WebElements .
8. ↑ Standarde și proprietăți Arhivat 24 decembrie 2012 la Wayback Machine de cupru beriliu.
9. ↑ Informații arhivate pe 28 mai 2013 la Wayback Machine despre tweetere cu beriliu.
10. ↑ Monografia IARC, Volumul 58 . Agenţia Internaţională de Cercetare a Cancerului (1993). Arhivat din original la 31 iulie 2012. (nedefinit)
11. ↑ Informații arhivate la 31 martie 2001 la Wayback Machine despre boala cronică de beriliu.
12. ↑ 1 2 3 Boron Arhivat la 13 mai 2011 la Wayback Machine la WebElements .
13. ↑ 1 2 3 Proprietăți Arhivat 26 septembrie 2018 la Wayback Machine of boron.
14. ↑ WTML Fernando, LC O'Brien, PF Bernath. Spectroscopie cu transformată Fourier: B 4 Σ − −X 4 Σ − (PDF). Universitatea din Arizona, Tucson. Arhivat din original la 31 iulie 2012. (nedefinit)
15. ↑ KQ Zhang, B. Guo, V. Braun, M. Dulick, P. F. Bernath. Spectroscopie de emisie în infraroșu pentru BF și AIF (PDF). Universitatea din Waterloo, Waterloo, Ontario. Arhivat din original la 31 iulie 2012. (nedefinit)
16. ↑ Descrieri compuse: B 2 F 4 . Landol Bornstein Substanță/Index de proprietate. Preluat la 26 martie 2022. Arhivat din original la 29 octombrie 2021. (nedefinit)
17. ↑ Funcțiile borului în nutriția plantelor (PDF)  (link nu este disponibil) . Arhivat din original pe 18 august 2003, US Borax Inc. (nedefinit)
18. ↑ Blevins, Dale G.; Lukaszewski, Krystyna M. Functions of Boron in Plant Nutrition  // Plant Physiology  : journal  . - Societatea Americană a Biologilor Plantelor , 1998. - Vol. 49 . - P. 481-500 . - doi : 10.1146/annurev.arplant.49.1.481 . — PMID 15012243 .
19. ↑ Zook EG și Lehman J. 850-5 // J. Assoc. Off Agric. Chim. - 1965. - T. 48 .
20. ↑ Bor . PDRhealth. Consultat la 18 septembrie 2008. Arhivat din original pe 24 mai 2008. (nedefinit)
21. ↑ 1 2 3 4 Carbon Arhivat 13 mai 2011 la Wayback Machine la WebElements .
22. ↑ Carbon amorf // Compendiu IUPAC de terminologie chimică. — al 2-lea. - Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată, 1997.
23. ↑ Vander Wal, R. Material precursor de funingine: Locație spațială prin imagistică și caracterizare simultană LIF-LII prin TEM  //  Raportul contractantului NASA: jurnal. - 1996. - Mai ( nr. 198469 ). Arhivat din original pe 17 iulie 2009. Copie arhivată (link indisponibil) . Preluat la 16 mai 2011. Arhivat din original la 17 iulie 2009. (nedefinit) 
24. ↑ filme de carbon asemănătoare diamantului // IUPAC Compendium of Chemical Terminology. — al 2-lea. - Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată, 1997.
25. ↑ 1 2 Prezentare despre izotopi de Mahananda Dasgupta de la Departamentul de Fizică Nucleară de la Universitatea Națională Australiană.
26. ↑ Plastino, W.; Kaihola, L.; Bartolomei, P.; Bella, F. Reducerea fondului cosmic în măsurarea radiocarbonului prin spectrometrie de scintilație la laboratorul subteran din Gran Sasso  //  Radiocarbon : journal. - 2001. - Vol. 43 , nr. 2A . - P. 157-161 . Arhivat din original pe 27 mai 2008. Copie arhivată (link indisponibil) . Consultat la 16 mai 2011. Arhivat din original pe 27 mai 2008. (nedefinit) 
27. ↑ Cele mai abundente zece elemente din univers, preluate din The Top 10 of Everything , 2006, Russell Ash, pagina 10. Arhivat din original pe 10 februarie 2010.
28. ↑ Chang, Raymond. Chimie, ediția a IX-a. - McGraw-Hill Education , 2007. - P. 52. - ISBN 0-07-110595-6 .
29. ↑ Freitas Jr., Robert A. Nanomedicine,  (italiană) . — Landes Bioscience, 1999. - S. Tabelele 3-1 & 3-2. — ISBN 1570596808 .
30. ↑ 1 2 3 Structura și Nomenclatura Hidrocarburilor . Universitatea Purdue. Arhivat din original la 31 iulie 2012. (nedefinit)
31. ↑ 1 2 3 4 Alberts, Bruce; Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. Biologia moleculară a celulei . — Garland Science.
32. ↑ Lavoisier, Antoine Laurent. Elemente de chimie, într-o nouă ordine sistematică: cuprinzând toate descoperirile moderne  (engleză) . - Publicațiile Courier Dover , 1965. - P. 15. - ISBN 0486646246 .
33. ↑ Nitrogen Arhivat 28 septembrie 2013 la Wayback Machine la WebElements .
34. ↑ Rakov, Vladimir A.; Uman, Martin A. Fulgerul: fizică și efecte . - Cambridge University Press , 2007. - P. 508. - ISBN 9780521035415 .
35. ↑ Nuclizi/izotopi de oxigen . EnvironmentalChemistry.com. Arhivat din original pe 18 august 2020. (nedefinit)
36. ↑ Centrul Național de Date Nucleare. Baza de date NuDat 2.1 - fluor-19 . Laboratorul Național Brookhaven . Arhivat din original la 31 iulie 2012. (nedefinit)
37. ↑ Neon: Izotopi . Softencias. Arhivat din original la 31 iulie 2012. (nedefinit)

Link -uri