Какво представляват едноатомните елементи и защо съществуват?

Едноатомните елементи са специален вид химични елементи, съставени от отделни атоми . Това означава, че те са чисти вещества, в които всички атоми са равни един на друг и също така не представляват никакъв вид химична връзка между тях.

Повечето от тези елементи са много изобилни и могат да бъдат намерени естествено в цялата Вселена. Въпреки че това е проста концепция, за да я разберете добре, е необходимо да разберете преди всичко какво е атом, какво е химичен елемент и как да разпознаете и двете.

Атомът

В основата на концепцията за едноатомни елементи е атомът. Цялата материя е изградена от малки невидими частици, наречени атоми. Атомите са изградени от ядро, в което има протони (с положителен заряд) и неутрони (без електрически заряд), и облак от отрицателно заредени електрони, които се движат около него. Физическите и химичните свойства на атомите зависят от броя на протоните и електроните, които съдържат. Всъщност броят на протоните в ядрото определя към кой химичен елемент принадлежи даден атом.

Какво е химичен елемент?

Под химичен елемент се разбира това чисто вещество, което не може да се разложи на други по-прости вещества или чрез физични или химични процеси. Микроскопски тези вещества са изградени само от един клас атоми.

Химичните елементи са тези, които са изброени в периодичната таблица. За всеки химичен елемент има различен вид атом. По този начин елементът въглерод се състои от въглеродни атоми, които са еднакви един с друг, но са различни от атомите, присъстващи в проба от елемента живак (вижте снимката), например.

Химическите елементи могат да се появят в различни форми:

• В някои случаи атомите на даден елемент могат да образуват видове, в които няколко атома са свързани, образувайки по този начин молекули. Някои примери са газообразен хлор (Cl ₂ ), озон (O ₃ ) и бял фосфор (P ₄ ).
• Други елементи образуват ковалентни дву- или триизмерни мрежи с хиляди атоми, свързани заедно, като графит и диамант (и двата съставени от въглеродни атоми).
• След това има метали, които образуват триизмерни кристали, в които всеки атом е заобиколен от няколко други атома, точно като него, и в които те са свързани чрез метална връзка.

Има обаче други елементи, в които атомите не образуват никакви връзки помежду си, както ще видим по-долу.

едноатомни елементи

Както видяхме в началото, моноатомните елементи са онези елементи, които при околни условия съществуват като отделни атоми. Монатомен буквално означава „имащ единичен атом“ (префиксът mono- означава „един“). С други думи, моноатомните елементи са тези, които при нормални условия не образуват никакъв вид химична връзка или споделят електрони с други атоми, нито еднакви, нито различни от самите тях.

Защо съществуват едноатомни елементи?

В свят, в който по-голямата част от елементите на периодичната таблица са или свързани помежду си, или свързани с други елементи, струва си да зададем въпроса: защо съществуват едноатомни елементи?

Причината за тяхното съществуване е свързана със структурата на атомите, които изграждат тези елементи. Оказва се, че всички едноатомни елементи споделят една основна характеристика помежду си: те имат много по-стабилни електронни конфигурации от другите елементи, което им позволява да съществуват, без да се налага да дават, получават или споделят електрони с който и да е друг атом.

Всъщност причината, поради която всички други елементи от периодичната таблица наистина образуват молекули и химични съединения, в които техните атоми обменят електрони помежду си, е точно защото по този начин те придобиват електронната конфигурация на едноатомни елементи.

Свойства на едноатомните елементи

• Те са инертни газове при стайна температура.
• Те имат много ниски точки на топене и кипене.
• Те са много нереактивни елементи, които обикновено не се комбинират с други елементи.
• Два от тях са радиоактивни, от които един е синтетичен (изкуствено получен) елемент.

Примери за едноатомни елементи

Моноатомните елементи са тези, които принадлежат към групата на благородните газове. С други думи, те съответстват на 7-те елемента от група 18 (бивша група VIII-A) на периодичната таблица, които са:

• Хелий (He)
• Неон (Ne)
• Аргон (Ar)
• Криптон (Kr)
• ксенон (Xe)
• Радон (Rn)
• Оганесон (Og)

Едноатомни елементи ли са металите?

Чест въпрос сред студентите по химия е дали металите се считат за едноатомни елементи. Причината е, че подобно на едноатомните елементи, металите винаги са просто представени чрез техния химичен символ, без използването на индекси, които да предполагат, че образуват молекули.

Естествено, всеки, който сравнява двата случая без допълнителна информация, ще стигне до същото заключение. Въпреки това, както беше споменато преди малко, металите всъщност образуват обширни триизмерни кристални решетки от милиони атоми, свързани помежду си чрез метална връзка. Това, което е представено в реакциите, не е нищо повече от тяхната емпирична формула (тъй като, тъй като те не образуват молекули, те нямат молекулна формула).

Така че металите не са едноатомни елементи. Те не споделят нито една от характеристиките на тези елементи, нито могат да съществуват при нормални условия като едноатомни видове, отделени един от друг.

„едноатомно злато“

Това е добър момент да изясним, че тъй като сте метал и знаем, че металите не са едноатомни елементи, нито златото е. С други думи, едноатомно злато не съществува. Обяснението идва от факта, че преди около 50 години фермер в Аризона, Съединените щати, на име Дейвид Хъдсън, обяви, че е открил нова форма на материя, която нарече „Орбитално пренаредени едноатомни елементи“ или ORMEs, за техния акроним на английски. Според фермера метали като злато, сребро и алуминий могат да образуват ORME, за които се предполага, че имат чудодейни свойства.

Днес тези ORME се продават под различни търговски наименования като чудодейни лекарства за рак, добавки, способни да подобрят функционирането на нервната система и множество други необосновани твърдения.

Въпреки че ефектите от тези вещества могат дори да бъдат обсъждани (въпреки че научната последователност практически не съществува), това, което е сигурно е, че те в никакъв случай не съдържат моноатомни елементи, още по-малко отделни атоми на преходни метали като злато. Това е просто подвеждащо търговско наименование.

Препратки

Cabot Pol F., P.F. (2019, юли). ORME (орбитално пренаредени моноатомни елементи). Извлечено от https://www.researchgate.net/publication/334452137_ORMEs_Orbitally_Rearranged_Monoatomic_Elements

Появата, получаването и свойствата на благородните газове. (n.d.). извлечено от https://espanol.libretexts.org/@go/page/1963

Периодичната таблица. (2020 г., 30 октомври). Извлечено от https://espanol.libretexts.org/@go/page/1806

National Geographic Испания. (2021, 6 април). National Geographic. Извлечено от https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/tabla-periodica-forma-ordenar-elementos-quimicos_15988