Химиялық элементтерді жіктеудің алғашқы қадамдары
Ғылымның кез келген саласында деректердің жиналып молаюына байланысты, оларды жіктеп, жүйелеу мен өзара байланыстарын айқындау жұмысы жүреді.
Химиялық элементтерді жіктеудің қажеттігі туды, себебі олардың саны XIX ғасырдың басынан біртіндеп арта бастады. Сондықтан оларды қасиеттеріне қарай топтастыру жұмысы басталды. Жіктеу элементтерді металдар мен бейметалдарға бөлуден басталды; оны шведтің ұлы ғалымы Й.Я. Берцелиус жүзеге асырды. Олардың генетикалық қатарлары мынадай:
металдар → негіздік оксидтер → негіз бейметалдар → қышқылдық оксидтер → қышқыл
Енді нағыз металл мен бір бейметалды алып, олардың өздерінің және қосылыстарының қасиеттерін салыстыра сипаттайық: мысалы, натрий мен күкіртті алсақ:
1) Натрий - металл, металдық жылтыры бар, электр тоғы мен жылуды жақсы өткізеді. Ал күкірт - сары түсті ұнтақ зат, бейметалл - жылу мен электр тоғын өткізбейді.
Ал қосылыстарының қасиеттерін салыстырып көрсек:
2) Натрий оксиді Na2О - негіздік оксид, оған суда еритін негіз (сілті) сәйкес келеді (NaOH).
Күкірт оксидтері SО2, SО3 қышқылдық оксидтер, оларға қышқылдар H2SО3, H2SО4 сәйкес келеді.
3) Оксидтерінің химиялық қасиеттерін еске түсірсек: Na2О + Н2О = 2NaOH Na2О + SО3= Na2SО4 Na2О + H2SО4= Na2SО4+H2О
SО3+H2О=H2SО4 SО3+CaO = CaSО4 SО3+2NaOH = Na2SО4+H2О
4) Қышқылдарды анықтайтын индикаторлар:
көк лакмус → қызарады метилоранж → қызарады
Негіздерді анықтайтын индикаторлар:
метилоранж → сарғаяды фенолфталеин → таңкурай түске боялады
Осы екі үлкен қатардан басқа олардың аралығында орналаса алатын қосылыстарының қасиеттері екіжақты элементтер де көптeн табыла бастады (Zn, Al, Be).
Бериллий оксиді тұз қышқылымен әрекеттескенде негіздік оксидтің қасиетін көрсетеді:
ВеО + 2HCl = ВеСl2+ Н2O
ВеО + 2NaOH= Na2BeO2+ Н2O
Екінші реакцияда ВеО қышқылдық оксидтің қасиетін көрсетіп, екідайлылық танытады.
Екідайлы оксид пен гидроксид түзетін металдардың өздері де екі түрлі қасиет көрсетеді; мысалы, беткі қабаты жаңадан тазартылған алюминий кесегі қышқылмен де, сілтімен де сутегін бөлеәрекеттеседі.
2Al+6NaOH=2Na3AlO3+3H2↑
2Аl+6НСl=2АlСl3+ЗН2↑
Аl2O3+6НСl=2АlСl3+ЗН2O
Al2O3+6NaOH=2Na3AlO3+3H2O
Оксидіне сәйкес гидроксиді де екідайлы қасиет көрсетеді.
Аl(OН)3+ЗНСl=АlСl3+ЗН2O
Al(OH)3+3NaOH=Na3AlO3+3H2O
Осы мысалдардан элементтерді металдар мен бейметалдар деп нақты бөлуге болмайтынын көреміз.
Табиғатта қасиеттері ұқсас элементтер кездеседі, оларды элементтердің табиғи топтары деп атайды. Мысалы, галогендер — фтор, хлор, бром, йод. Олардың молекулалары екі атомды, нағыз бейметалдар (Ғ2, Cl2, Br2, I2).
Олардың барлығы ұшқыш сутекті қосылыстар береді, ерітінділері қышқылдар. Салыстырмалы атомдық массаларының мәндері артқап сайын әлементтердің белсенділіктері кемиді.
Галогендер сияқты элементтердің тағы бір табиғи тобы - халькогендер. Олардың салыстырмалы сипаттамаларын қарастырамыз.
Халькогендердің химиялық реакциялардағы белсенділіктері галогендерге карағанда төмендеу. Салыстырмалы атомдық массалары артқан сайын сутекті қосылыстарының тұрақтылығы кемиді, ал оксидтері - қышқылдык оксидтер, оларға сәйкес қышқылдарының қышқылдылығы әлсірейді.
Қасиеттері карама-қарсы топсілтілік металдар тобы — литий, натрий, калий, рубидий, цезий. Бұлардың молекулалары бір атомды, өте активті, оңай балқитын, сумен шабытты әрекеттесетін, қосылыстарында бір валенттілік көрсететін әлементтер.
