化學(xué)元素
化學(xué)試劑,九料化工商城 / 2020-10-24
1.化學(xué)元素和化合物
化學(xué)元素是指有相同核電荷(即質(zhì)子數(shù))的原子的總稱。元素有以下屬性:(1)一種元素在周期表內(nèi)有一個確定的位置和相應(yīng)的序號(稱為原子序);(2)在一定條件下可以失去或得到電子而成為此元素的荷電原子;(3)一種元素可以存在若干同位素，它們有相同的化學(xué)性質(zhì)，在周期表中擁有相同的位置和序號，原子內(nèi)的電子結(jié)構(gòu)也相同，但是，原子核內(nèi)的中子數(shù)不相等。元素周期律和原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的確立，使元素的概念有了更明確的定義。至2008年，已發(fā)現(xiàn)元素達117種。其中，94種是天然地存在于地球上的，80種元素有穩(wěn)定同位素，原子序大于82的元素都具有放射性，而43號元素锝和61號元素钷無穩(wěn)定同位素。從第95號元素起是人工合成的。由于化學(xué)涉及的對象是在原子、分子層次的物質(zhì)世界所以有關(guān)亞原子的粒子，如中子、電子、介子、中微子、光子等都不屬于化學(xué)元素。
由一種元素的原子組成的化學(xué)物種稱為單質(zhì)，如H2、O2、N2、S8等分子以及硫黃、白磷、金、銀、銅等純金屬都是單質(zhì)化合物是指由兩種或兩種以上元素的原子所組成的純凈物質(zhì)，如H2O、NaCl、CH3、CH2、OH等。一般可分兩類:
(1)計量化合物，例如水H2O，其分子由2個氫原子和1個氧原子組成，這類化合物都有恒定的組成和性質(zhì):
(2)非計量化合物，例如銅鋁合金CuA，其中x大致為2，可在某范圍內(nèi)變動。這類化合物的性質(zhì)隨組成變動而在一定范圍內(nèi)變化迄今為止人類已經(jīng)合成和分離出3000多萬種化合物（九料化工http://yuehuifs.cn/）。
2.化學(xué)元素周期表和元素的分族
化學(xué)元素周期表在化學(xué)書籍中大多簡稱為元素周期表。它是根據(jù)元素的原子序數(shù)的大小次序(早期門捷列夫是根據(jù)元素的原子量的大小)和元素的性質(zhì)排列形成的一個表。元素周期表共分7個周期，18個族。族的記號有兩種是用1-18的阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)明，它是國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會( IUPAC)推薦使用新的族次記號。二是按主族或副族進行分族，用羅馬數(shù)字加英文字母A和B標(biāo)出，IA－ⅧA為主族元素，IB-ⅧB為副族元素。ⅧB族對應(yīng)著 IUPAC分族法用阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)明的8，9，10三個族。每族元素的外層能級的電子組態(tài)相似，因此它們的化學(xué)性質(zhì)也相似。
對元素的分族和分類還有一些通用名稱，例如：
堿金屬元素:指第1族或第ⅠA族元素，包括鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁。
堿土金屬元素:指第2族或ⅡA族元素，包括、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳。
鑭系元素;指第3族或ⅢB族中第六周期原子序數(shù)為57－71的15個元素，它們是:鑭、鈰、鐠、敏、钷、釤、銷、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥，有時用Ln記號代表鑭系元素。
鉑族金屬元素:指ⅧB族(或第8，9，10族)第五、六兩個周期的6個元素釘、鈀、餓、依、鉑。
貨幣金屬元素:指第11族即1B族中第四、五、六周期的3個元素，銅、銀、金。
鹵族元素:簡稱鹵素，指第17族即ⅦA族元素的總稱，它包括氟、氯、溴、碘、砹。
稀有氣體元素(又稱惰性氣體元素):指第18族或ⅧA族元素，氨、氖、氬、氪、氙、氫。
稀土金屬元素:簡稱稀土元素或稀土。它是包括、釔和鑭系元素共17種元素的總稱，有時用RE記號代表稀土金屬元素。我國北方的內(nèi)蒙中部地區(qū)，和南方的五嶺山脈為中心從東邊的福建，經(jīng)江西、湖南、廣東、廣西，到貴州等地區(qū)均蘊藏有稀土礦，按世界上已探明的蘊藏量我國占近40％。我國在開采稀土礦石、分離提純技術(shù)和開發(fā)應(yīng)用研究均處于世界前列。在當(dāng)前世界稀土原料市場上主要是我國輸出的產(chǎn)品。
稀土是21世紀(jì)最重要的戰(zhàn)略物資之一。這源于它們的原子結(jié)構(gòu)的價層中有許多半充滿軌道和空軌道，它們的電子組態(tài)可寫作如下:
Sc [Ar]3d¹ 4s²
Y [ Kr]4d¹ 4s²
Ln [Xe]4f"5d¹ 4s²
由于這種電子組態(tài)，稀土元素在化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)上具有非常優(yōu)異的光、電、磁、催化等特有的功能。稀土是發(fā)展高新技術(shù)
在能源、超導(dǎo)、信息、發(fā)光、激光、生化、催化等領(lǐng)域所必需的基礎(chǔ)原材料。例如，發(fā)展風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電、制造高溫超導(dǎo)
體、制造無碳排放的新能源汽車、制造用于石油煉制的高效催化劑、制造節(jié)能的燈泡和固體發(fā)光材料等都離不開稀土元素。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，稀土的重要性日益增加。
由于稀土元素外層電子結(jié)構(gòu)相似，分離和生產(chǎn)單一稀土元素較困難，成本仍較高，稀土的化學(xué)內(nèi)容極為豐富，稀土元素的性質(zhì)、功能和應(yīng)用前景極為廣闊，這些因素使得未來在高新技術(shù)發(fā)展的同時，對稀土元素的科學(xué)研究工作成為未來化學(xué)的重要內(nèi)容之一。另外，要從可持續(xù)發(fā)展的高度關(guān)注稀土資源的過度開采、消耗和輸出。當(dāng)前美、俄等蘊藏豐富稀土礦的大國，基本上沒有進行開采。要注意防止過不了多長時間我國反而高價從國外進口稀土原料和產(chǎn)品的情況出現(xiàn)。
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