Химия элэмиэнэ

Химия элемена- диэн атомнар холбоһуктара биир тэҥ аатамнай ядроларын иитиилэрэ. Аатам ядрота протонтан турар, протон нүөмэрэ элемен аатамнай нүөмэригэр тэннэһэр, уонна нейтронтан, ол нүөмэрэ араас буолуон сөп. Хас биирдии химическай элемен бэйэтэ латыынскай ааттаах уонна химическай бэлиэлээх буолар, онтуката биир эбэтэр пааралаах латыынскай букубалартан турар, ИЮПАК регламеннаабытынан уонна Менделеев Периодическай систематын элимиэннэринэн.

Химическай элемен баар буолар быһыытын босхо сылдьар корүҥэ судургу(боростуой) һэк(вещество) (биир элеменнаах) буолар. Химическай элемены араарыахха наада (абстрактнай объект, бэйэтин характеристикатынан дьүһүннүүр) уонна бэйэтигэр сөп түбэһэр материальнай объега- судургу һэктэр (боростуой веществолар) (чахчы физика-химическай свойствалааҕа).

2016 сыл туругунан 118-с химическэй элэмиэн биллэр. Интэн 94-дэ айылҕаҕа көстөр (сороҕо микроколичествоҕа эрэ баар), онтон 24-т элэмиэни киьи синтезируйдаабыт.

1.      Өйдөбүл оноһуллуутун историята

«Элемен» (лат. Elementum) - диэн тыл античнай бириэмэҕэ өссө туттуллар этэ (Цицеронунан, Овидиемынан, Горациейанан) туох эмэтэ чааһын курдук (тыл элемена, оноһуллуу элемена уо.д.а). Былыргыга этэн таһаары тарҕаныыта баар этэ «Тыл буукубаттан турарын курдук элемен эттиктэн турар». Интэн буолуон сөп ити тыл төрүтэ: бүтэй буукуба ааттарын эрээтэ латыын алпаабытыгар: I, m, n, t (“el”-“em”-“en”-“tum”).

Аныгылыы өйдүүр чугас химия элеменын өйдөбүлэ саҥа химическай философия систиэмэтэ, Роберт Бойлем кинигэтигэр «Химик-скептик» (1661с.) суруллубута. Ол онно Бойль түөрт да Аристотель стихията, үс да алхимик принципа элемен быһыытынан сатаан сөптөөх буолбат диэн ыйбыта. Бойль этэринэн элемен- олох араарыллыбат эттик (вещество), майгыннаһар биир өрүттэн турар (бастакы материяттан турар) корпускул, туох баар уустук эттик итинтэн тутуллубута уонна кинилэргэ арахсыахтарын сөп. Корпускуллар араас быһыыларынан, кээмэйдэринэн, массаларынан арахсыахтарын сөп. Корпускуллар эттиктэн оноһуллубуттара, бэһилиэннэй кубулуйууга уларыйбакка хаалаллар.

1789 с. Антуан Лоран Лавуазье «Элементарный курс химии» диэннэ бастакы сана химия историятыгар химическай элеменнар испиэһэгин биэрэр (судургу эттик таблицата), хас эмитэ тэгилгэ арахсыбыты. Кини бастакытын химическай элеменнары судургу һэк эрээтигэр отождествляйдаабыта (ол онно абалык(кислород), азот, водород, сера, фосфор, уголь(чох) уонна туох баар ол бириэмэҕэ биллэр тимирдэр). Элеменнар чыыһылаларыгар уоту, теплороду уонна «туус оҥорор сир һэктэрин» (ыараханнык арахсар кальций, магний оксида уо.д.а) киллэрбиттэрэ. Бу элемен торумун эмпирико-аналитическай диэн ааттаабыттара, тоҕо диэтэххэ Лавуазье элемен критерийын быһаарыытын «опыт уонна опыт эрэ» диэн талбыта, ханнык баҕара атомнар уонна молекулалар эмпирическай буотах санааларын олох кини ылыммат этэ, олор эксперимиэнинэн сатаан дакасстамматтар ол иһин.

Джон Дальтон 19 үйэ саҕаланыытыгар химияҕа атомно-молекулярнай сэрэйиитэ баһылаабыта, химическай элемены туспа атом көрүҥүн курдук көрүүтэ уонна айылҕа судургу уонна уустук веществоларын ыйара, ол курдук биир эбэтэр араас көрүҥнээх атомнартан турар. Дальтон бастакы атомнай ыйааһыны саамай наадалаах элеменнар састаабтарын курдук ыйбыта, кини айылҕатын химиятын быһарыыта. Йенса Берцелиуса кыһаллыытынан уонна кини сүгүрүйээччилэринэн биллиилээх элеменнар атомнай ыйааһыннара (атомнай массалара) букатын сөп этилэр. 1860 с. Карлсруэ диэн куоракка “норуот ардынааҥҥы химиктар съездтарыгар” молекула уонна атом өйдөбүлүн өйдөбүлэ ылыллыбыта.

Д.И.Менделеев Периодическай закона аһыллыытын саҕана (1869) 63 элемен биллэр этэ. Чуолаан аатамнай ыйааһын, аатамнар састаабтарын курдук кинилэринэн бэлиэтэммитэ, химическкай элемен периодическай характерын уларыйар субуойстубата быһаарара, ол курдук судургу уонна уустук веществолары онороро. Менделеев химическай элемены “судургу эбэтэр уустук эттиктэр материальнай чааһа бүтүннүү физическай уонна химическай субуойстубалары биллиилээх онороро” диэн быһаарара.  Менделеев арыйыыта баар буоларын өтө көрөргө биэрбитэ, ол курдук ити бириэмэҕэ биллибэт элеменнар субуйойстубатын эрээтэ уонна кылааһынан наардаһыныгар научнай төрүтүнэн буолбута.

Ол да кэриэтэ, Менделеев хас эмэ уларыйыы киллэриэн наадата эбит элеменнар утумун-ситимигэр, аатамнай ыйааһынын улаатан иһэригэр тарҕатыллыбыты, химическай субуойстубаларын периодичнаһын тутуһаары, ол курдук туолбатах килиэткэлэри толороору, сабыллыбыт элеменнарга сөп тубэһэрин курдук. Хойутуу (сүүурбэһис үйэ бастакы аҥаарыгар) биллибитэ, химичсекай субуойстуба периодичнаһа аатамнай нүөмэртэн (аатамнай ядро иитиититтэн) тутулуктаах эбит, элемен аатамнай массатыттан буолбакка. Бэһилиэннэйэ элемен стабильнай изотопун ахсааныттан быһаарыллар эбит уонна кинилэр айылҕаҕа тарҕаныылара. Ол да эбэтэр, элемен туруктаах изотоптара аатамнай маассалаах, сорох бэлиэҕэ тарҕанар, тоҕо диэтэр дэлэйиилээх эбэтэр итэҕэстээх нейтроннар изотоптара ядроҕа бигэтэ суох буолаллар, ол үрдүнэн протоннар чыһылалара улааталларыгар (атыннык эттэххэ аатам нүөмэрин) нейтроннар чыыһылалара, бигэт ядро холбоһугун оҥорор, ону кытта улаатар. Ол иһин периодическай сокуон чопчуланыан сөп уонна хайдах химическай субуойстубалара аатамнай массаттан тутулуктааҕын, ол буолан баран ити тутулуга хас эмэ түбэлтэҕэ кэһиллэр.

Изотоп аһыллыытынан араас аатамнар холбоһуктарын биир тэҥ элемена атын атын аатамнай маассалаах буолуон сөп диэн чуолкайдаабыттара; оннук, радиогеннай гелий(чэпчэки газ), урановай минераллартан тахсыбыт, изотоп баһылаабытыттан сылтаан. Гелий космическай лучтарыттан (өссө чэпчэки изотоп ³Не баарын сиригэр) быдан элбэх аатамнай массаламмат сатаан.

Билиҥҥи үйэ химическай элемен өйдөбүлэ аатамнар холбоһуктарын курдук, биир тэҥ положительнай ядро зарядынан характеристикаланар, Периодическай таблицаҕа элемен нүөмэригэр тэннэһиэхтээх, Генри Мозли (1915) уонна Джеймс Чедвик (1920) фундаментальнай үлэлэрин көмөтүнэн бу өйдөбүл баар буолбута.

2.       Биллиилээх химия элеменнара

Ахсынньы ый 2016 сылыгар 118 химическай элемен биллэр этэ, интэн 94 айылҕаҕа көстөр, онтон 24 хаалбыты ядернай реакциянан киһи бэйэтэ ылбыта. Аһары ыарахан трансурановай элеменнары синтезтыырга сорунуулар ылыллаллар, ол иһигэр унбиквадий(124) элемены синтезтыырга эмиэ сайабылыанньа баара уонна унбинилий(120), унбигексий(126) элеменнар ойоҕос туоһулара баара, олор өссө да бигэргитиллэ иликтэр. Ону кытта экатория-унбибия(122) айылҕа ториятын образецтарыгар булуллубутун дьэбэлэйдээбиттэрэ, ол эрээри кэнники сорунууларга быдан туочунай ньымаларынан ити сайабылыанньаны аккаастаабыттара. Ол таһынан, метеоритнай веществоҕа 105-тэн 130-ка диэри аатамнаах чыыһылалар частицата харсыһыытын суолун арыллыытын туһунан иһитиннэриилэр бааллар, бигэттээх аһары ыарахан ядролар баалларын ойоҕос дакаастабыла буолуон сөп. Аһары ыарахан трансурановай элемен айылҕаҕа көрдөөһүнэ, бигэтэр арыы теориятынан буолуон сөп, ол гынан баран чахчылаах ситиһиинэн түмүктэнэ илик, оттон саҥа трансурановай элеменнар синтезированиета российскай, американскай, немецкай уонна японскай учуонайдар түмсүүлэрин норуот икки ардыннааҥҥы күүстэрин ядернай исследованиетын центрдарыгар салҕана турар.

Саҥа (айылҕаҕа булулла илик) элеменнар синтезтара, аатамнай нүөмэрэ урантааҕар(трансурановай элеменнар) быдан үрдүктээх, бастаан нейтроннары уран ядроларынан элбэх хабыынан оҥоһуллар этэ, ядернай реактор нейтроннай халҕаһа быдан интенсивнай усулуобуйаҕа уонна өссө быдан интенсивнай- ядернай(термоядернай) эстиитин усулуобуйатыгар барар. Салҕыы барар дэлэйбит нейтроннар ядролара бета-распад сыабынан баран аатамнай нүөмэр улаатарыгар уонна Z>92 аатамнай нүөмэрдээх дочерняй ядролар үөскүүллэригэр аҕалар. Иннэ гынан Нептуний(Z=93), плутоний(94), америций (95), берклий(97), энштейний(99) уонна фермий(100) аһыллыбыттара. Кюрий(96) уонна калифорний(98) ити көмөтүнэн эмиэ синтезтаныахтарын сөп(чопчу табыллаллар), ол гынан баран плутоний уонна кюрий альфа-частицаларын түргэтиигэ(ускорениянан) облучения көмөтүнэн бастаан аһыллыбыта. Быдан ыарахан элеменнар, менделевийтан(101) саҕалаан, түргэтэтиигэ эрэ табыллаллар, актиноиднай мишеннары чэпчэки ионнарынан облучениялыыллар.

Бастакы аһааччылар эрэ саҥа химическай элемен аатын айарга бырааптаахтар. Ол гынан баран тустаах быраабыланан эрэ ааттаныахтаах. Саҥа аһыллыытын иһитиннэриитэ хас эмиэ сыл устата тутулуга суох лабораториянан бэрэбиэркэлэнэр, уонна бигэргэтиллиннэҕинэ, Международнай союһун теоретическай уонна прикладной химията(ИЮПАК; англ. International Union for Pure and Applied Chemistry, IUPAC) саҥа элемен аатын дьоһуннук олохтуур. 

Ахсынньы 2016 сылыгар туох баар биллэр 118 элеменнар олохтоммут ИЮПАК уларыйбат аатын сүгэллэр. Аһыллыытыгар сайаапка биэриэхтэриттэн саҕалаан ИЮПАК аатын олохтуор диэри элемен быстах кэмнээх систематическай ааттаах сылдьар, латыынскай ахсаанннарыттан тахсыбыт, элемен аатамнай нүөмэрин үөскэтэр чыһылалара, уонна үс буукубалаах быстах бириэмэлээх бэлиэнэн ыйыллар, ити ахсааннар бастакы буукубаларынан үөскүүр. Холобур, 118-сыс элемен, оганесон, дьоһуннаах олохтонуутун куруук аатын иннинэ унуноктий уонна Uuo диэн бэлиэлээх быстах кэмнээх ааттаах этэ.

Аһылла илик эбэтэр олохтоно илик элеменнар элбэхтэ система көмөтүнэн ааттаналлара, Менделеевынан өссө туттуллар этэ,- периодическай таблицаҕа үөһээ турар аатынан, префикстары “эка-“ эбэтэр “дви-“ диэни эбиитинэн, “биир” уонна “икки” санкритскай ахсаанынан бэлиэтэнэрэ( гомолог бииринэн эбэтэр иккинэн периодка үрдүк турарынан). Холобур, германий аһыллыан иннинэ( периодическай таблицаҕа кремний анныгар турара уонна Менделеев билгэлээбитинэн) эка-кремний диэн ааттаммыта, оганесон( унуноктий, 118) эка-радон диэн эмиэ ааттанара, онтон флеровий( унунквадий, 114)- эка-свинец.   

3.      Химия элеменын бэлиэтэ

Химическай элемен бэлиэтэ элеменнар ааттарын кылгатыытын курдук туттуллар.  Бэлиэ буоларын быһыытынан үксүн аат маҥнайгы буукубатын ылаллар уонна салгыы кэлэр эбэтэр салгыы кэлэртэн биирин наада буоллаҕына эбэн биэрэллэр. Үксүн элеменнар латыыснкай ааттарын маҥнайгы буукубата: Cu-медь (cuprum), Ag-серебро (argentum), Fe-железо (ferrum), Au-золото (aurum), Hg-ртуть (hydrargirum). Инник химическай бэлиэ системата 1814 сыллаахха шведскай химигынан Я. Берцелиуһунан киллэриллибитэ. Элеменнар быстах кэмнээх бэлиэлэрэ, уларыйбат ааттара уонна бэлиэлэрэ олохтоно илигинэ туттуллара, үс буукубаттан тураллар, латыынскай үс чыыһылатын ааттара уоннаах бэлиэтэниигэ кини аатамнай нүөмэригэр сөп түбэһэрин көрдөрөр(холобур, унуноктий-118-сыс элемен- кыра бириэмэҕэ Uuo диэн бэлиэлээх этэ). Үөһээ турар гомологтар систематын бэлиэтээһинэ эмиэ туттуллар, үөһээ ыйыллыбыт (Eka-Rn, Eka-Pb уо.д.а).

Элемен бэлиэтин аттыгар турар кыра соҕус чыыьылата бэлиэтиир:  үөһээ хаҥас- аатамнай маасса, аллараа хаҥас- бэрээдэк нүөмэрэ, үөһээ уҥа- ион заряда, аллараа уҥа- молекулаҕа аатамнар чыыһылалара:

             Аатамнай маасса                                                          ион заряда

                                                                Элемен

                                                              Бэлиэтэ

           Бэрээдэгин нүөмэрэ                                                      молекулаҕа аатамын чыыһылата

Холобурдар:

·        Н₂ –водород молекулата, икки водород аатамыттан турар

·        Cu²⁺ - алтан иона  2+ зарядтаах

·        ¹²₆С – углерод аатама ядротын зарядын кытары, алтаҕа тэҥнэнэр эбэтэр аатамнай массатын тэҥнээһинигэр-12

Периодическай таблицаҕа химическай элемен карточкатыгар үксүн салгыы характеристикалары киллэрээччилэр:

·        1- химичсекай элемен бэлиэтээһинэ

·        2-нууччалыы аата

·        3-химическай элемен бэрээдэгин нүөмэрэ, аатамнай ядроҕа баар протоннарын ахсааныгар тэҥнээх

·        4-аатамнай маасса: аатамнай маасса ортотун суолтата туруктаах изотоптар сир хаҕыҕар эбэтэр аатамнай маасса быдан өр олорор изотопа (радиоактивнай элеменнарга)

·        5- электрон тарҕатыыта энергетичсекай таһымынан

·        6-электроннай конфигурацията

4.      Айылҕаҕа химия элеменнара тарҕаныыта

Химическай элеменнартан сир хаҕыҕар саамай быдан элбэх тарҕаммыт кислород уонна кремний буолар. Ити элеменнар алюминий, тимир, кальций, натрий, калий, магний, водород уонна титан элеменнарын кытта 99%-тан тахса сир хаҕын массатын ылар, иннэ гынан сорох хаалбыт элеменнарга 1%-тан кыра тиийэр. Муора уутугар, кислород уонна водород таһынан – уу бэйэтин составной чаастарын, үрдүк элеменнар: хлор, натрий, магний, сера, калий, бром уонна углерод. Сир хаҕыҕар элбэх массовай содержаниелаах элемен кларковай чыыһыла эбэтэр кларковай элемен диэн ааттанар.

Сир хаҕыҕар баар элеменнар содержаниета сиргэ баар элеменнар содержаняитыттан уратылаах, биир сыалай курдук ылыллыбыта, сир хаҕа, мантията уонна ядрота химсостаабыанан уратылаах. Иннэ гынан, ядро тимиртэн уонна никельтан уопсайынан турар. Бэйэтин уочаратыгар, Солнечнай системаҕа элеменнар содержаниялара уонна Вселеннай бүтүннүү, уонна гынан баран сиртэн уратылаах. Вселеннайга саамай тарҕаммыт элемен водород буолар, кини кэнниттэн гелий кэлэр. Химическай элеменнар тарҕаныытын холоонноох исследованиета уонна кинилэр изотоптарын куосмаска саамай суолталаах төрүтүн информацията нуклеосинтез процеһа уонна солнечнай система эволюцията уонна халлаан эттиктэрэ буоллар.

5.      Оҥоһуллуута

Химическай элемен улахан аҥаара (118 биллэриттэн 94-дэ) айылҕаҕа булуллубута(сир хаҕыҕар), буолан баран сороҕо бастаан искусственно ылыллыбыта(чуолаан: технеций Tc(43), прометий Pm(61), астат At(85), ол үрдүнэн трансурановай нептуний Np(93) уонна  плутоний Pu (94); ити биэс элеменнар искусственнай оҥоһуллуу кэнниттэн кинилэр сүтэн иһэр аһары аҕыйах ахсааннаах булуллубуттара уонна айылҕаҕа; кинилэр арыттаах ядролар курдук үөдүйэр, уран уонна торий радиоактивнай үрэллиитигэр, ону таһынан уранынан нейтрону былдьаһыыта  уонна салҕыы бета-распадка. Иннэ гынан,  сир хаҕыҕар туох баар бастакы 94 Менделеев таблицатын элеменнара баар.

94 химическай элеменнар быыстарыгар, сир хаҕыҕар буллулубут, улахан аҥаара первичнай эбэтэр примордиальнай буолар; кинилэр Галактикаҕа нуклеосинтезка Солнечнай система оҥоһулла илигинэ үөскээбиттэрэ, уонна ити элеменнар изотоптаахатар, бигэтэр эбэтэр балачча өр олороллоро, арахсан хаалбат туһугар бэһилиэннэй ааспыт бу кэмтэн 4,567 млрд. сыл. Уонна сорох 11 айылҕа элеменнара (технеций, прометий, полоний, астат, радон, франций, радий, актиний, протактиний, нептуний уонна плутоний) радиогеннай буолаллар- кинилэр өр олорор изотоптара суох, ол иһин туох баар сир хаҕыҕар баар айылҕа атомнара атын элеменнар радиоактивнай үрэллитигэр ити элеменнар  баар буолбуттара.

Туох баар элеменнар бары, плутоний кэнниттэн салҕыы периодическай системаҕа,сир коратыгар бүтүннүү суохтар, ол гынан баран сороҕо илэртэн куосмаска үөскүөн сөп серхновай эстиигэ. Биллиилээх изотоптар бары полураспадын хатыла, сир олохтонуутун саҕаланыытыттанити элеменнар тэҥнээн көрдөххө олус кыралар. Хас да сыллаах көрдөөһүннэр айылҕа сверхтяжелай элеменнарын гипотезата өссө да түмүк биэрэ илик.

Химическай элменнар улахан аҥаара, хас эмэ саамай чэпчэкилэртэн ураты, Вселеннайга звезднай нуклуосинтезка үөскээбиттэр (тимир иннинээҥҥи элеменнар- термоядернай синтезка, быдан ыарахан элеменнар- ядронан нейтрону утумнаах хабааһынынан уонна салҕыы бета-распадка, ол таһынан атын ядернай реакцияларга). Саамай чэпчэки элеменнар( водород уонна гелий- бүтүннүүтүн кэриэтэ, литий, бериллий уонна бор- быстах) бастакы үс мүнүүтэҕэ улахан эстии кэнниттэн үөскээбиттэр.

Вселеннайга баар аһары ыарахан элеменнар биир сүрүнүн төрүтэ, расчет быһыытынан, нейтроннай сулустар холбоһуулара, ити аһары элбэх элеменнар тохтууларынан, сулустар уонна кинилэр планеталарын оҥоһуллуутугар кыттыһар.

              

Химия элеменнара химическай һэк (вещество) судургу чааһа буолара

Химия веществолара биир химическай элементан (судургу вещество) туруон да сөп уонна да араастартан (уустук вещество).

Химия элеменнэрэ 500 судургу веществону үөскэтиэн һэп. Биир элемен араас судургу веществонан, субуойстубатынан да уратылаах, олорор дьоҕурдааҕа аллотропия диэн ааттанар. Судургу веществолар ааттара сөп түбэһэр элемен аатыгар сөпсүһэр (холобур, цинк, алюминий, хлор), ол гынан баранараас аллотропнай модификациялар баар буолууларыгар судургу вещество уонна элемен ааттара уратылаах буолуон сөп, холобур кислород (дикислород, О2) уонна озон (О3); алмаас, графит уонна атыттары кытта кэккэлэспит углерод аллотропнай модификацията углерод аморфнай быһыытын кытта баар буолуон сөп.

Боростуой усулуобуйаҕа 11 элеменнар газ быһыылаах судургу веществонан баар буолар (H, He, N, O, F, Ne, Cl, Ar, Kr, Xe, Rn), 2- уу быһыылаах ( Br, Hg), атыттар кытаанах эттиги оҥороллор.