다양한 사물과 사물, 자연의 생물체와 무생물체가 우리를 둘러싸고 있습니다. 그리고 그들은 모두 고유 한 구성, 구조, 속성을 가지고 있습니다. 살아있는 존재에서 중요한 활동의 과정을 수반하는 가장 복잡한 생화학 반응이 발생합니다. 무생물은 자연과 바이오매스 생명체에서 다양한 기능을 수행하며 복잡한 분자 및 원자 구성을 가지고 있습니다.
그러나 행성의 모든 물체에는 공통된 특징이 있습니다. 즉, 화학 원소의 원자라고 불리는 많은 작은 구조 입자로 구성됩니다. 너무 작아서 맨눈으로 볼 수 없습니다. 화학 원소는 무엇입니까? 그들은 어떤 특성을 가지고 있으며 그들의 존재에 대해 어떻게 알았습니까? 그것을 알아 내려고 노력합시다.
화학 원소의 개념
전통적인 의미에서 화학 원소는 원자의 그래픽 표현일 뿐입니다. 우주에 존재하는 모든 것을 구성하는 입자. 즉, "화학 원소는 무엇입니까?"라는 질문에 그러한 대답이 주어질 수 있습니다. 이들은 복잡한 작은 구조, 원자의 모든 동위 원소의 집합체이며 공통 이름으로 결합되어 고유 한 그래픽 지정 (기호)이 있습니다.
현재까지 118개의 원소가 알려져 있으며, 이는 자연 조건과 합성을 통해 핵 반응과 다른 원자의 핵을 통해 발견됩니다. 그들 각각은 일련의 특성, 일반 시스템에서의 위치, 발견의 역사 및 이름을 가지고 있으며 생물의 본성과 삶에서 특정 역할을합니다. 화학은 이러한 특징에 대한 연구입니다. 화학 원소는 분자, 단순하고 복잡한 화합물, 결과적으로 화학 상호 작용을 구성하는 기초입니다.
발견 이력
화학 원소가 무엇인지에 대한 바로 이해는 보일의 연구 덕분에 17세기에 와서야 이루어졌습니다. 이 개념에 대해 처음으로 말하고 다음과 같은 정의를 내린 사람은 바로 그 사람이었습니다. 이것들은 모든 복잡한 것들을 포함하여 주변의 모든 것을 구성하는 나눌 수 없는 작은 단순한 물질입니다.
이 작업 이전에는 Empidocles와 Aristotle의 네 가지 요소 이론과 "가연성 원리"(유황)와 "금속 원리"(수은)를 발견한 사람들의 이론을 인정하면서 연금술사들의 견해가 지배적이었습니다.
거의 18세기 내내 완전히 잘못된 플로지스톤 이론이 널리 퍼졌습니다. 그러나 이미 이 기간이 끝날 무렵 Antoine Laurent Lavoisier는 그것이 지지될 수 없음을 증명합니다. 그는 Boyle의 공식을 반복하지만 동시에 금속, 라디칼, 토류, 비금속의 네 그룹으로 나누어 당시 알려진 모든 요소를 체계화하려는 첫 번째 시도로 보완합니다.
화학 원소가 무엇인지 이해하는 다음 큰 단계는 Dalton에서 나옵니다. 그는 원자 질량을 발견한 공로로 인정받고 있습니다. 이를 기반으로 그는 알려진 화학 원소의 일부를 원자 질량이 증가하는 순서로 배포합니다.
과학과 기술의 꾸준히 집중적인 발전은 자연체의 구성에서 새로운 요소에 대한 많은 발견을 가능하게 합니다. 따라서 D. I. Mendeleev의 위대한 창조 시기인 1869년까지 과학은 63개의 요소가 존재한다는 사실을 알게 되었습니다. 러시아 과학자의 작업은 이러한 입자에 대한 최초의 완전하고 영구적으로 고정된 분류가 되었습니다.
그 당시 화학 원소의 구조는 확립되지 않았습니다. 원자는 더 이상 나눌 수 없으며 가장 작은 단위라고 믿었습니다. 방사능 현상의 발견으로 구조적 부분으로 나누어지는 것이 증명되었다. 동시에 거의 모든 사람은 몇 가지 자연 동위 원소 (유사한 입자이지만 원자 질량이 변하는 중성자 구조가 다른 수)의 형태로 존재합니다. 따라서 지난 세기 중반까지 화학 원소 개념의 정의에서 질서를 달성하는 것이 가능했습니다.
멘델레예프의 화학 원소 체계
과학자는 원자량의 차이를 기초로 하여 알려진 모든 화학 원소를 오름차순으로 독창적인 방식으로 배열했습니다. 그러나 그의 과학적 사고와 예지력의 전체 깊이와 천재성은 Mendeleev가 과학자에 따르면 미래에 발견될 아직 알려지지 않은 요소에 대한 열린 세포인 그의 시스템에 빈 공간을 남겨 두었다는 사실에 있습니다.
그리고 모든 것이 그가 말한 대로 정확하게 밝혀졌습니다. Mendeleev의 화학 원소는 시간이 지남에 따라 모든 빈 세포를 채웠습니다. 과학자들이 예측한 모든 구조가 발견되었습니다. 이제 우리는 화학 원소 시스템이 118 단위로 표시된다고 안전하게 말할 수 있습니다. 사실, 마지막 세 가지 발견은 아직 공식적으로 확인되지 않았습니다.
화학 원소 시스템 자체는 속성의 계층 구조, 핵의 전하 및 원자의 전자 껍질의 구조적 특징에 따라 원소가 배열되어 있는 표로 그래픽으로 표시됩니다. 따라서 마침표(7개) - 가로 행, 그룹(8개) - 세로, 하위 그룹(각 그룹 내 기본 및 보조)이 있습니다. 가장 자주 두 줄의 가족은 테이블의 아래쪽 레이어에 별도로 배치됩니다 - 란탄족과 악티늄족.
원소의 원자 질량은 양성자와 중성자로 구성되며 그 총합을 "질량수"라고 합니다. 양성자의 수는 매우 간단하게 결정됩니다. 시스템에 있는 요소의 서수와 같습니다. 그리고 원자 전체는 전기적으로 중성인 시스템, 즉 전하가 전혀 없기 때문에 음의 전자의 수는 항상 양의 양성자 입자의 수와 같습니다.
따라서 화학 원소의 특성은 주기율표에서의 위치에 의해 주어질 수 있습니다. 결국, 전자와 양성자를 의미하는 일련 번호, 원자 질량(주어진 원소의 모든 기존 동위 원소의 평균값)과 같은 거의 모든 것이 세포에 설명되어 있습니다. 구조가 위치하는 기간을 볼 수 있습니다(즉, 많은 층이 전자를 갖게 됨을 의미함). 주요 하위 그룹의 요소에 대한 마지막 에너지 수준에서 음의 입자 수를 예측하는 것도 가능합니다. 이는 요소가 위치한 그룹의 수와 같습니다.
중성자의 수는 질량수, 즉 일련번호에서 양성자를 빼서 계산할 수 있다. 따라서 각 화학 원소에 대한 전체 전자 그래픽 공식을 얻고 구성하는 것이 가능하며 이는 구조를 정확하게 반영하고 가능하고 나타나는 특성을 나타냅니다.
자연의 요소 분포
전체 과학인 우주화학이 이 문제의 연구에 참여하고 있습니다. 데이터는 우리 행성의 원소 분포가 우주에서 동일한 패턴을 반복한다는 것을 보여줍니다. 가벼운, 무거운 및 중간 원자의 핵의 주요 원천은 별 내부에서 발생하는 핵 반응 - 핵 합성입니다. 이러한 과정 덕분에 우주와 우주 공간은 우리 행성에 사용 가능한 모든 화학 원소를 공급했습니다.
총 118개의 알려진 천연 자원 중 89개가 사람들에 의해 발견되었으며 이들은 가장 기본적이고 가장 흔한 원자입니다. 화학 원소는 또한 핵에 중성자를 충돌시켜 인위적으로 합성되었습니다(실험실에서의 핵합성).
가장 많은 것은 질소, 산소, 수소와 같은 원소의 단순 물질입니다. 탄소는 모든 유기 물질의 구성 요소이며, 이는 또한 탄소가 선도적인 위치를 차지함을 의미합니다.
원자의 전자 구조에 따른 분류
시스템의 모든 화학 원소에 대한 가장 일반적인 분류 중 하나는 전자 구조를 기반으로 한 분포입니다. 얼마만큼 에너지 수준원자 껍질의 일부이며 그 중 마지막 원자가 전자를 포함하는 요소는 네 그룹의 요소를 구별할 수 있습니다.
S-요소
이들은 s-오비탈이 마지막으로 채워진 것들입니다. 이 패밀리는 주요 하위 그룹의 첫 번째 그룹의 요소를 포함합니다(또는 외부 수준에서 하나의 전자만 강력한 환원제로서 이러한 대표자의 유사한 특성을 결정합니다.
R-요소
단 30조각. 원자가 전자는 p 하위 수준에 있습니다. 이들은 3,4,5,6 기간과 관련된 세 번째 그룹에서 여덟 번째 그룹까지의 주요 하위 그룹을 구성하는 요소입니다. 그 중 성질에 따라 금속과 대표적인 비금속 원소가 모두 발견된다.
d-요소 및 f-요소
이들은 4에서 7까지의 대주기 전이 금속입니다. 총 32개의 요소가 있습니다. 단순 물질은 산성 및 염기성 특성(산화 및 환원)을 모두 나타낼 수 있습니다. 또한 양쪽성, 즉 이중입니다.
f 계열에는 란탄족과 악티늄족이 포함되며, 여기서 마지막 전자는 f-오비탈에 있습니다.
원소에 의해 형성되는 물질: 단순
또한 모든 종류의 화학 원소는 단순하거나 복잡한 화합물의 형태로 존재할 수 있습니다. 따라서 동일한 구조에서 다른 양으로 형성된 단순한 것을 고려하는 것이 일반적입니다. 예를 들어, O 2 는 산소 또는 이산소이고 O 3 는 오존입니다. 이 현상을 동소체라고 합니다.
같은 이름의 화합물을 형성하는 단순한 화학 원소는 주기율표의 각 대표자의 특징입니다. 그러나 속성면에서 모두 동일하지는 않습니다. 따라서 단순 물질 금속과 비금속이 있습니다. 첫 번째는 그룹 1-3과 테이블의 모든 보조 하위 그룹이 있는 기본 하위 그룹을 형성합니다. 비금속은 4-7 그룹의 주요 하위 그룹을 형성합니다. 여덟 번째 메인에는 고귀한 가스 또는 불활성 가스와 같은 특수 요소가 포함됩니다.
지금까지 발견된 모든 단순 원소 중 정상 상태에서 알려진 기체는 11개, 액체 상태의 물질(브롬과 수은) 2개, 나머지는 모두 고체입니다.
복잡한 연결
2개 이상의 화학 원소로 구성된 것을 지칭하는 것이 일반적입니다. 2백만 개 이상의 화합물이 알려져 있기 때문에 많은 예가 있습니다! 이들은 염, 산화물, 염기 및 산, 복합 복합 화합물, 모든 유기 물질입니다.
화학 원소는 단순한 물질의 원자 집합, 즉 분자 구조에 따라 더 간단한 구성 요소로 나눌 수 없는 원자 집합을 설명하는 집합적인 용어입니다. 화학자가 발명한 장치나 방법을 사용하여 가상의 구성 요소로 분할하라는 요청과 함께 순수한 철 조각을 받았다고 상상해 보십시오. 그러나 당신은 아무것도 할 수 없습니다. 철은 결코 더 단순한 것으로 나뉘지 않을 것입니다. 단순 물질 - 철 -은 화학 원소 Fe에 해당합니다.
이론적 정의
위에서 언급한 실험적 사실은 다음 정의를 사용하여 설명할 수 있습니다. 화학 원소는 해당 단순 물질의 원자(분자가 아님!)의 추상 집합, 즉 동일한 유형의 원자입니다. 위에서 언급한 순철 조각의 개별 원자 각각을 볼 수 있는 방법이 있다면 모두 같은 철 원자일 것입니다. 대조적으로, 산화철과 같은 화합물은 항상 적어도 두 가지 종류의 원자, 즉 철 원자와 산소 원자를 포함합니다.
알아야 할 용어
원자 질량: 화학 원소의 원자를 구성하는 양성자, 중성자 및 전자의 질량.
원자 번호: 원소 원자의 핵에 있는 양성자 수.
화학 기호: 주어진 요소의 지정을 나타내는 문자 또는 라틴 문자 쌍.
화합물: 두 가지 이상의 화학 원소가 일정한 비율로 결합된 물질.
금속: 다른 원소와 화학반응을 일으켜 전자를 잃는 원소.
금속 비슷한: 때로는 금속으로, 때로는 비금속으로 반응하는 원소.
비금속: 다른 원소와 화학반응을 일으켜 전자를 얻으려는 원소.
화학 원소의 주기율표: 화학 원소를 원자 번호에 따라 분류하는 체계.
합성 원소: 실험실에서 인위적으로 얻은 것으로 일반적으로 자연계에서는 발생하지 않는 것.
천연 및 합성 요소
92가지 화학 원소는 지구에서 자연적으로 발생합니다. 나머지는 실험실에서 인위적으로 얻었습니다. 합성 화학 원소는 일반적으로 입자 가속기(전자 및 양성자와 같은 아원자 입자의 속도를 높이는 데 사용되는 장치) 또는 원자로(핵 반응에서 방출되는 에너지를 조작하는 데 사용되는 장치)에서 핵 반응의 산물입니다. 원자 번호 43을 가진 최초의 합성 원소는 이탈리아 물리학자 C. Perrier와 E. Segre에 의해 1937년에 발견된 테크네튬이었습니다. 테크네튬과 프로메튬을 제외하고 모든 합성 원소는 우라늄보다 핵이 더 큽니다. 명명된 마지막 합성 원소는 리버모륨(116)이고 그 이전에는 플레로비움(114)이었습니다.
24가지 공통적이고 중요한 요소
| 이름 | 상징 | 모든 원자의 백분율 * | 화학 원소의 속성 (일반 실내 조건에서) |
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| 우주에서 | 지각에서 | 바닷물에서 | 인체에서 |
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| 알류미늄 | 알 | - | 6,3 | - | - | 가벼운 실버 메탈 |
| 칼슘 | 카 | - | 2,1 | - | 0,02 | 천연 미네랄, 조개, 뼈에 포함 |
| 탄소 | 와 함께 | - | - | - | 10,7 | 모든 생명체의 기본 |
| 염소 | 클 | - | - | 0,3 | - | 유독가스 |
| 구리 | 구 | - | - | - | - | 레드 메탈만 |
| 금 | 오 | - | - | - | - | 노란색 금속만 |
| 헬륨 | 그 | 7,1 | - | - | - | 매우 가벼운 가스 |
| 수소 | 시간 | 92,8 | 2,9 | 66,2 | 60,6 | 모든 요소 중 가장 가볍습니다. 가스 |
| 요오드 | 나 | - | - | - | - | 비금속; 방부제로 사용 |
| 철 | 철 | - | 2,1 | - | - | 자성 금속; 철강 생산에 사용 |
| 리드 | 납 | - | - | - | - | 부드럽고 무거운 금속 |
| 마그네슘 | mg | - | 2,0 | - | - | 매우 가벼운 금속 |
| 수은 | HG | - | - | - | - | 액체 금속; 두 가지 액체 요소 중 하나 |
| 니켈 | 니 | - | - | - | - | 부식 방지 금속; 동전에 사용 |
| 질소 | N | - | - | - | 2,4 | 공기의 주성분인 가스 |
| 산소 | 영형 | - | 60,1 | 33,1 | 25,7 | 두 번째로 중요한 가스 공기 성분 |
| 인 | 아르 자형 | - | - | - | 0,1 | 비금속; 식물에 중요한 |
| 칼륨 | 에게 | - | 1.1 | - | - | 금속; 식물에 중요; 일반적으로 "칼륨"이라고 하는 |
* 값이 지정되지 않은 경우 요소는 0.1% 미만입니다.
물질 형성의 근본 원인인 빅뱅
우주 최초의 화학 원소는 무엇입니까? 과학자들은 이 질문에 대한 답이 별과 별이 형성되는 과정에 있다고 믿습니다. 우주는 120억년에서 150억년 전 사이의 어느 시점에서 시작된 것으로 믿어집니다. 이 순간까지 존재하는 것은 에너지 외에는 상상할 수 없습니다. 그러나 이 에너지를 거대한 폭발(소위 빅뱅)로 바꾸는 일이 발생했습니다. 빅뱅 이후 몇 초 만에 물질이 형성되기 시작했습니다.
처음으로 가장 단순한 형태의 물질은 양성자와 전자였습니다. 그들 중 일부는 수소 원자로 결합됩니다. 후자는 하나의 양성자와 하나의 전자로 구성됩니다. 그것은 존재할 수 있는 가장 단순한 원자입니다.
천천히 오랜 시간에 걸쳐 수소 원자가 우주의 특정 영역에 모여 빽빽한 구름을 형성하기 시작했습니다. 이 구름의 수소는 중력에 의해 조밀한 형태로 끌어당겨졌습니다. 결국 이 수소 구름은 별을 형성할 수 있을 만큼 밀도가 높아졌습니다.
새로운 원소의 화학 반응기로서의 별
별은 단순히 핵 반응 에너지를 생성하는 물질 덩어리입니다. 이러한 반응 중 가장 흔한 것은 4개의 수소 원자가 결합하여 하나의 헬륨 원자를 형성하는 것입니다. 별이 생성되자마자 헬륨은 우주에서 두 번째로 나타나는 원소가 되었습니다.
별은 나이가 들면서 수소-헬륨 핵 반응에서 다른 유형으로 전환합니다. 그들에서 헬륨 원자는 탄소 원자를 형성합니다. 나중에 탄소 원자는 산소, 네온, 나트륨 및 마그네슘을 형성합니다. 나중에 네온과 산소가 서로 결합하여 마그네슘을 형성합니다. 이러한 반응이 계속됨에 따라 점점 더 많은 화학 원소가 형성됩니다.
화학 원소의 첫 번째 시스템
200여 년 전, 화학자들은 그것들을 분류하는 방법을 찾기 시작했습니다. 19세기 중반에 약 50개의 화학 원소가 알려져 있었습니다. 화학자들이 해결하려고 했던 질문 중 하나. 다음과 같이 요약됩니다. 화학 원소는 다른 원소와 완전히 다른 물질입니까? 아니면 어떤 요소는 어떤 식으로든 다른 요소와 관련이 있습니까? 그들을 하나로 묶는 관습법이 있습니까?
화학자들은 다양한 화학 원소 시스템을 제안했습니다. 예를 들어, 1815년 영국의 화학자 William Prout은 모든 원소의 원자 질량은 수소 원자 질량의 배수라고 제안했습니다. 그 당시 J. Dalton은 수소의 질량과 관련하여 많은 원소의 원자 질량을 이미 계산했습니다. 그러나 이것이 대략 탄소, 질소, 산소의 경우라면 질량이 35.5인 염소는 이 계획에 적합하지 않습니다.
독일 화학자 요한 볼프강 되베라이너(Johann Wolfgang Döbereiner, 1780-1849)는 1829년에 할로겐족의 세 가지 원소(염소, 브롬, 요오드)가 상대적 원자량에 따라 분류될 수 있음을 보여주었습니다. 브롬(79.9)의 원자량은 염소(35.5)와 요오드(127)의 원자량 평균, 즉 35.5 + 127 ÷ 2 = 81.25(79.9에 가까움)와 거의 정확히 일치하는 것으로 밝혀졌습니다. 이것은 화학 원소 그룹 중 하나를 구성하는 첫 번째 접근 방식이었습니다. Doberiner는 이러한 3요소 원소를 두 개 더 발견했지만 일반 주기 법칙을 공식화하는 데 실패했습니다.
화학 원소의 주기율표는 어떻게 나타 났습니까?
초기 분류 체계의 대부분은 그다지 성공적이지 못했습니다. 그러다가 1869년경에 거의 같은 시간에 두 명의 화학자가 거의 동일한 발견을 했습니다. 러시아 화학자 Dmitri Mendeleev(1834-1907)와 독일 화학자 Julius Lothar Meyer(1830-1895)는 유사한 물리적, 화학적 특성을 가진 요소를 그룹, 시리즈 및 기간의 정렬된 시스템으로 구성하는 것을 제안했습니다. 동시에 Mendeleev와 Meyer는 화학 원소의 특성이 원자량에 따라 주기적으로 반복된다는 점을 지적했습니다.
오늘날 Mendeleev는 Meyer가 하지 않은 한 걸음을 내디뎠기 때문에 일반적으로 주기율법의 발견자로 간주됩니다. 모든 원소가 주기율표에 위치했을 때 일부 간격이 나타납니다. Mendeleev는 이것이 아직 발견되지 않은 요소의 사이트라고 예측했습니다.
그러나 그는 더 나아갔다. Mendeleev는 아직 발견되지 않은 이러한 요소의 특성을 예측했습니다. 그는 주기율표에서 그것들이 어디에 있는지 알고 있었기 때문에 그 성질을 예측할 수 있었습니다. 놀랍게도, Mendeleev가 예측한 모든 화학 원소, 미래의 갈륨, 스칸듐, 게르마늄은 그가 주기율법을 발표한 지 10년도 채 되지 않아 발견되었습니다.
주기율표의 짧은 형태
다른 과학자들이 제안한 주기율표 그래픽 표현의 변형 수를 계산하려는 시도가 있었습니다. 또한 전체 옵션 수의 80 %가 테이블이고 나머지는 기하학적 모양, 수학 곡선 등입니다. 결과적으로 네 가지 유형의 테이블이 실용적인 응용 프로그램을 찾았습니다. 짧은, 반 - 길고 길고 사다리(피라미드). 후자는 위대한 물리학자 N. Bohr에 의해 제안되었습니다.
아래 그림은 짧은 형식을 보여줍니다.
그것에서 화학 원소는 왼쪽에서 오른쪽으로, 위에서 아래로 원자 번호의 오름차순으로 배열됩니다. 따라서 주기율표의 첫 번째 화학 원소인 수소는 수소 원자의 핵이 하나의 양성자를 포함하기 때문에 원자 번호 1을 갖습니다. 유사하게, 산소는 모든 산소 원자의 핵에 8개의 양성자가 포함되어 있기 때문에 원자 번호가 8입니다(아래 그림 참조).
주기율표의 주요 구조적 조각은 주기와 요소 그룹입니다. 6 기간 동안 모든 셀이 채워지고 7 번째는 아직 완료되지 않았습니다(요소 113, 115, 117 및 118은 실험실에서 합성되었지만 아직 공식적으로 등록되지 않았으며 이름이 없음).
그룹은 주(A) 하위 그룹과 보조(B) 하위 그룹으로 나뉩니다. 각각 하나의 계열 라인을 포함하는 처음 세 기간의 요소는 A 하위 그룹에만 포함됩니다. 나머지 4개 기간에는 각각 2개의 행이 포함됩니다.
같은 족의 화학 원소는 화학적 성질이 비슷합니다. 따라서 첫 번째 그룹은 알칼리 금속, 두 번째 그룹은 알칼리 토류로 구성됩니다. 같은 기간의 원소는 알칼리 금속에서 희가스로 서서히 변하는 성질을 가지고 있습니다. 아래 그림은 속성 중 하나인 원자 반경이 테이블의 개별 요소에 대해 어떻게 변경되는지 보여줍니다.
주기율표의 장기 형태
아래 그림과 같이 행과 열의 두 방향으로 나뉩니다. 짧은 형식과 같이 7개의 기간 행과 그룹 또는 패밀리라고 하는 18개의 열이 있습니다. 사실, 그룹의 수가 짧은 형태의 8개에서 긴 형태의 18개로 증가하는 것은 모든 요소를 4번째부터 시작하는 기간에 두 개가 아닌 한 줄에 배치함으로써 얻을 수 있습니다.
표 상단에 표시된 것처럼 두 가지 다른 번호 매기기 시스템이 그룹에 사용됩니다. 로마 숫자 체계(IA, IIA, IIB, IVB 등)는 전통적으로 미국에서 널리 사용되었습니다. 다른 시스템(1, 2, 3, 4 등)은 전통적으로 유럽에서 사용되며 몇 년 전에 미국에서 사용하도록 권장되었습니다.
위의 그림에서 주기율표의 모양은 게시된 표와 마찬가지로 약간 오해의 소지가 있습니다. 그 이유는 테이블 하단에 표시된 두 개의 요소 그룹이 실제로 그 안에 있어야 하기 때문입니다. 예를 들어, 란탄족은 바륨(56)과 하프늄(72) 사이의 6주기에 속합니다. 또한 악티늄족은 라듐(88)과 러더포듐(104) 사이의 주기 7에 속합니다. 그것들을 테이블에 붙이면 종이나 벽 차트에 넣기에는 너무 넓습니다. 따라서 이러한 요소를 테이블 맨 아래에 배치하는 것이 일반적입니다.
인듐(위도 인듐), 멘델레예프 주기율표 III족의 화학 원소 In; 원자 번호 49, 원자 질량 114.82; 하얗게 빛나는 부드러운 금속. 이 원소는 113 In(4.33%) 및 115 In(95.67%)의 두 동위원소의 혼합물로 구성됩니다. 마지막 동위 원소는 β-방사능이 매우 약합니다(반감기 T ½ = 6 10 14년).
1863년 독일 과학자 F. Reich와 T. Richter는 아연 블렌드에 대한 분광 연구 중에 미지의 원소에 속하는 스펙트럼에서 새로운 선을 발견했습니다. 이 라인의 밝은 파란색(인디고) 색상에서 새로운 요소는 인듐으로 명명되었습니다.
자연의 분포 인도.인듐은 전형적인 미량 원소이며 암석권의 평균 함량은 1.4·10 -5 중량%입니다. 마그마 과정 동안 인도는 화강암 및 기타 산성 암석에 약간 축적됩니다. 지각에 인도가 집중되는 주요 과정은 열수 침전물을 형성하는 뜨거운 수용액과 관련이 있습니다. 인듐은 Zn, Sn, Cd 및 Pb와 결합되어 있습니다. sphalerites, chalcopyrites 및 cassiterites는 인듐이 평균 100배 풍부합니다(함유량은 약 1.4·10 -3%). 인도의 3가지 광물인 토착 인듐, 로크사이트 CuInS 2 및 인다이트 In 2 S 4 가 알려져 있지만 모두 극히 희귀합니다. 실제적으로 중요한 것은 인도가 sphalerites(최대 0.1%, 때로는 1%)로 축적된다는 것입니다. 인도의 농축은 태평양 광석 벨트의 퇴적물에 대한 전형입니다.
물리적 특성 인도.인도의 결정 격자는 매개변수 a = 4.583Å 및 c= 4.936Å인 정방정계면 중심입니다. 원자 반경 1.66Å; 이온 반경 In 3+ 0.92Å, In + 1.30Å; 밀도 7.362g/cm 3 . 인듐은 가용성이며 t pl은 156.2 ° C입니다. t 베일 2075 °C. 선팽창 온도 계수 33 10 -6 (20 °C); 0-150°C에서 비열 234.461J/(kg·K), 또는 0.056cal/(g°C); 0°C에서 전기 저항 8.2·10 -8 ohm·m 또는 8.2·10 -6 ohm·cm; 탄성 계수 11 N/m 2 또는 1100 kgf/mm 2 ; 브리넬 경도 9 MN / m 2 또는 0.9 kgf / mm 2.
인도의 화학적 성질. 4d 10 5s 2 5p 1 원자의 전자 구성에 따라 인듐은 화합물에서 원자가 1, 2 및 3(주로)을 나타냅니다. 고체 압축 상태의 공기에서 인듐은 안정적이지만 고온에서 산화되며 800 ° C 이상에서는 보라색 - 파란색 불꽃으로 연소되어 산화물 In 2 O 3 - 노란색 결정을 생성하여 산에 쉽게 용해됩니다. 가열되면 인듐은 할로겐과 쉽게 결합하여 가용성 할로겐화물 InCl 3 , InBr 3 , InI 3 를 형성합니다. 인듐은 HCl의 기류에서 가열되어 InCl 2 염화물을 얻고, InCl 2 증기가 가열된 In 위로 통과하면 InCl이 형성됩니다. 황과 함께 인듐은 황화물 In 2 S 3 , InS를 형성합니다. 그들은 화합물 InS·In 2 S 3 및 3InS·In 2 S 3 를 제공합니다. 산화제가 있는 물에서 인듐은 표면에서 천천히 부식됩니다. 4In + 3O 2 + 6H 2 O = 4In(OH) 3 . 산에서 인듐은 용해되고 정상적인 전극 전위는 -0.34V이며 알칼리에는 거의 용해되지 않습니다. 인도의 소금은 쉽게 가수분해됩니다. 가수분해 생성물 - 염기성 염 또는 수산화물 In(OH) 3 . 후자는 산에 잘 녹고 알칼리 용액에는 잘 녹지 않습니다(염 형성 - indates): In (OH) 3 + 3KOH = K 3. 낮은 산화 상태의 인듐 화합물은 다소 불안정합니다. 할로겐화물 InHal 및 흑색 산화물 In 2 O는 매우 강력한 환원제입니다.
인도 받기.인듐은 아연, 납 및 주석 생산의 폐기물 및 중간 생성물에서 얻습니다. 이 원료에는 1000분의 1에서 10분의 1%의 인도가 포함되어 있습니다. 인도의 추출은 세 가지 주요 단계로 구성됩니다. 농축 제품 획득 - 인도 농축액; 정광을 조금속으로 가공; 정제. 대부분의 경우, 공급원료는 황산으로 처리되고 인듐은 가수분해 침전에 의해 농축물이 분리되는 용액으로 이동됩니다. 거친 인듐은 주로 아연 또는 알루미늄에 침탄 처리하여 분리됩니다. 정제는 화학적, 전기화학적, 증류 및 결정-물리적 방법으로 수행됩니다.
신청 인도.인듐 및 그 화합물(예: InN 질화물, InP 인화물, InSb 안티몬화물)은 반도체 기술에서 가장 널리 사용됩니다. 인듐은 다양한 부식 방지 코팅(베어링 코팅 포함)에 사용됩니다. 인듐 코팅은 반사율이 높아 거울과 반사경을 만드는 데 사용됩니다. 인듐의 특정 합금은 가용성 합금, 유리를 금속에 접착하기 위한 땜납 등을 포함하여 산업적으로 중요합니다.
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서적
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