chemical slide show & DjP from Peetermans Gilles on Vimeo.

XIX საუკუნის დასაწყისში ბერცელიუსმა იმ დროისათვის ცნობილი ელემენტები ორ ჯგუფად დაჰყო- მეტალებად და არამეტალებად. ამ კლასიფიკაციას საფუძვლად დაედო მარტივი ნივთიერებების გარეგანი, ფიზიკური თვისებები.

დ.ი.მენდელეევი თვლიდა, რომ ქიმიური ელემენტების სისტემას საფუძვლად უნდა დაედოს ატომური მასა. იგი არ იცვლება ნაერთის წარმოქმნის დროსაც კი. მან ლითიუმიდან(Li) რკინამდე (Fe) დაალაგა ელემენტები ატომური მასის ზრდის მიხედვით და პერიოდულ სისტემას შემდეგი ფორმულირება მისცა: ,,მარტივ ნივთიერებათა თვისებები, აგრეთვე ქიმიური ელემენტების ნაერთების ფორმები და თვისებები პერიოდულ დამოკიდებულებაშია ელემენტთა ატომური მასების სიდიდესთან”.

დ.ი.მენდელეევის პერიოდული სისტემა თანამედროვე სახით შედგება ქიმიური ელემენტების 10 ჰორიზონტალური მწკრივისგან, რომელიც 7 პერიოდს და 8 ჯგუფს ქმნის.

I პერიოდში შედის 2 ელემენტი H და He
II პერიოდში შედის 8 ელემენტი Li-დან Ne-მდე.
III პერიოდში შედის 8 ელემენტი Na-დან Ar-მდე
IV პერიოდში შედის 18 ელემენტი K-დან Kr-მდე
V პერიოდში შედის 18 ელემენტი Rb-დან Xe-მდე.
VI პერიოდში შედის 32ელემენტი Cs-დან Rn-მდე.



ამათგან I,II და III მცირე პერიოდებია, ხოლო IV,V,VI და VII დიდი პერიოდებია.

ჯგუფი შედგება ორ-ორი ქვეჯგუფისგან.
მთავარ ქვეჯგუფში შედის მცირე და დიდი პერიოდის ელემენტები, ხოლო თანაურ ქვეჯგუფში შედის მხოლოდ დიდი პერიოდის ელემენტები.

ქიმიისა და ფიზიკის განვითარების შდეგად XIX და XX საუკუნეთა მიჯნაზე დაგროვდა მრავალი მნიშვნელოვანი ფაქტი, რომელიც ატომის რთულ აღნაგობაზე მიუთითებდა. ატომი შედგება ატომგულისა და ელექტრონული გარსისაგან. ატომგული დადებითად არის დამუხტული და შეიცავს ატომის თითქმის მთელ მასას. ელექტრონული გარსი კი შედგება ელექტრონებისაგან. ატომგული შედგება დადებითად დამუხტული პროტონებისგან და უმუხტო ნეიტრონებისაგან. პროტონებისა და ელექტრონების რიცხვი ემთხვევა ატომის რიგობრივ ნომერს, ხოლო ნეიტრონების რიცხვი ტოლია, მასას გამოკლებული პროტონებისა და ელექტრონების ჯამი. ელემენტის სახესხვაობას, რომელიც ატომგულში პროტონების ერთნაირ რიცხვს შეიცავს, ხოლო ნეიტრონების სხვადასხვა რიცხვს, იზოტოპები ეწოდება.

ბორის თეორიის თანახმად ელექტრონები სხვადასხვა სიდიდის ორბიტებზე ბრუნავენ ატომგულის ირგვლივ. ატომის ენერგეტიკული დონეების ანუ მასების რიცხვი უდრის ელექტრონების პერიოდის ნომერს. მოცემულ ენერგეტიკულ დონეზე ელექტრონების მაქსიმალური რიცხვი უდრის 2n2, სადაც n ელექტრონული მასის ნომერია.



როცა n=1, მაშინ 2n2=2

როცა n=2, მაშინ 2n2=8

როცა n=3, მაშინ 2n2=18




ატომის აღნაგობის შესწავლის შემდეგ მენდელეევის პერიოდულობის კანონს ახალი ფორმულირება მიეცა: ,,მარტივ ნივთიერებათა თვისებები, აგრეთვე ქიმიური ელემენტების ნაერთების ფორმები და თვისებები პერიოდულ დამოკიდებულებაშია ელემენტთა ატომგულის მუხტის სიდიდესთან”.
ატომის აღნაგობის შესახებ მოძღვრებამ გამოააშკარავა პერიოდული კანონის ღრმა ფიზიკური არსი. ატომის მთავარ მახასიათებელს წარმოადგენს არა ატომური მასა, არამედ ატომგულის დადებითი მუხტის სიდიდე.
ეს არის ატომის უფრო ზოგადი და ზუსტი დახასიათება და ე.ი. ელემენტისაც. ატომის აღნაგობის თეორია კარგად ხსნის ელემენტების თვისებების პერიოდულ ცვლას.

განვიხილოთ ტუტე მეტალების ფიზიკური თვისებები. ატომური აღნაგობა და მეტალური ბმა მეტალის ფიზიკური თვისებების ახსნის საშუალებას იძლევა. ყველა მოყვითალო-მოთეთრო, მყარი ნივთიერებებია. ისინი კარგად ატარებენ ელექტრულ დენს, რაც თავისუფალი ელექტრონების არსებობით აიხსნება. მათ ახასიათებთ თბოგამტარობა, რაც აიხსნება როგორც თავისუფალი ელექტრონების მაღალი ძვრადობით, ასევე იონების რხევითი მოძრაობითაც. მეტალების მნიშვნელოვანი თვისებაა პლასტიკურობა –დარტყმით ფორმის შეცვლა. ამ შემთხვევაში მიმდინარეობს იონების გადანაცვლევა ერთმანეთთან შეფარდებით, მაგრამ გაწყვეტა არ ხდება, რამდენადაც მათ აკავებს განზოგადოებული, თავისუფალი ელექტრონები.
Li,Na,K,Rb,Cs,Fr- იმდენად რბილი მეტალებია რომ ისინი შეიძლება დანითაც გაიჭრას. მათ ნავთში ინახავენ რათა რეაქციაში არ შევიდნენ ჰაერთანაც კი. რუბიდიუმი და ცეზიუმი კი მინის კონტეინერებში ინახება. ეს ხაზს უსვამს იმას რომ ისინი ყველაზე აქტიურები არიან ისედაც აქტიურ ტუტე მეტალებს შორის (ვნახოთ ვიდეომასალა.)



http://www.myvideo.ge/?video_id=689269


როგორც ვიცით პერიოდის ნომერი გვიჩვენებს ენერგეტიკულ დონეებს ანუ შრეების რაოდენობას, ხოლო მთავარი ქვეჯგუფის ელემენტების ჯგუფის ნომერი ემთხვევა გარე შრეზე მდებარე ელექტრონების რაოდენობას. აქედან გამომდინარე ტუტე მეტალები მდებარეობენ I ჯგუფის მთავარ ქვეჯგუფში, რაც მიუთითებს, რომ მათ გარე შრეზე ერთი ელექტრონი მოძრაობს, ხოლო რაც უფრო იზრდება პერიოდის ნომერი, მით იზრდება მანძილი ატომგულსა და გარე შრეზე მყოფ ელექტრონს შორის, ანუ მცირდება მიზიდულობა. რაც უფრო ნაკლებია მიზიდულობა ატომგულსა და მის გარე შრეზე მყოფ ელექტრონს შორის მით ადვილად მოსწყდება ელექტრონი ე.ი. უფრო ძლიერდება მეტალური თვისებები. აქედან გამომდინარე:

Li+3)2)1; Na+11)2)8)1; K+19)2)8)8)1


პერიოდის ზრდასთან ერთად იზრდება მეტალური თვისებები ანუ Li-ზე უფრო ძლიერია Na, ხოლო K ნატრიუმზე საკმაოდ ძლიერია. ზოგადად მენდელეევის სისტემაში ყველაზე ძლიერი მეტალი Fr –ია. ეს თვისება კარგად ჩანს ტუტე მეტალებისა და წყლის ქიმიურ რეაქციაში, რომლის დროსაც მიიღება ტუტე და გამოიყოფა წყალბადი. (იხილეთ ვიდეომასალა):



http://www.myvideo.ge/?video_id=689271

http://www.myvideo.ge/?video_id=689275


ატომს შეუძლია არა მარტო გასცეს, არამედ მიიერთოს ელექტრონი. მაგალითად არამეტალებისთვის დამახასიათებელია ელექტრონების მიერთება. ყველაზე კარგი არამეტალები ჰალოგენებია ანუ VII ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის ელემენტები. მათ გარე შრეზე 7-7 ელექტრონი აქვთ.

F+9)2)7; Cl+17)2)8)7; Br+35)2)8)8)7


ამ შემთხვევაში რაც ნაკლებია მანძილი ატომგულსა და გარე შრეზე ელექტრონს შორის მით ადვილად მიიზიდავს ელექტრონს შრის დასასრულებლად ანუ მით უფრო ძლიერია არამეტალი. აქედან გამომდინარე ფტორი უფრო ძლიერი არამეტალია ვიდრე ქლორი, ხოლო ბრომი უფრო სუსტია ვიდრე ქლორი და ასე შემდეგ.

ფიზიკური თვისებებით არამეტალები სხვადასხვა აგრეგატულ მდგომარეობაში არიან. მაგალითად ფტორი მომწვანო აირია, ქლორი მოყვითალო-მომწვანო აირია, ბრომი მოწითალო სითხეა, ხოლო იოდი იისფერი კრისტალია. (იხილეთ ვიდეომასალა)



http://www.myvideo.ge/?video_id=689282


არამეტალები მათი თვისებების სიძლიერის მიხედვით სხვადასხვაგვარად შედიან რექციაში წყალბადთან. წყალბადთან ურთიერთქმედების დროს ყველაზე ადვილად ფტორი შედის რეაქციაში, რაც ხაზს უსვამს მის ყველაზე ძლიერ არამეტალურ თვისებებს (იხილეთ ვიდეომასალა)



http://www.myvideo.ge/?video_id=689286

http://www.myvideo.ge/?video_id=689293

http://www.myvideo.ge/?video_id=689296







ფტორი უფრო ძლიერი ჰალოგენია, ვიდრე იოდი ან ბრომი. ეს კარგად ჩანს ქიმიურ რეაქციაში:

F2+2HI-->2HF+I2

ფტორი გამოაძევებს იოდს.

F2+2HBr-->2HF+Br2




პირიქით რეაქცია არ წავა. ეს ამტკიცებს ფტორის, როგორც არამეტალის სიძლიერეს.

ატომის აღნაგობის შესახებ მოძღვრებამ მიგვიყვანა ატომური ენერგიის აღმოჩენასა და მისი საჭიროებისათვის გამოყენებამდე. გადაუჭარბებლად შეიძლება ითქვას, რომ პერიოდულობის კანონი წარმოადგენს XX საუკუნის ქიმიისა და ფიზიკის ყველა დიდი აღმოჩენის პირველწყაროს. მან განსაკუთრებული როლი შეასრულა სხვა, ქიმიასთან მომიჯნავე საბუნებისმეტყველო მეცნიერებათა განვითარებაში.

კალიუმი
კალიუმი
kალიუმი (K) — I ჯგუფის ტუტე მეტალი. ატომური ნომერი — 19; ატომური წონა — 39,10. მიღებული იყო დევის მიერ 1807 წელს ელექტროლიზის საშუალებით მწვავე კალიუმის ხსნარიდან. სახელწოდება კალიუმი მიიღო არაბული სიტყვიდან ალკალი „ტუტე“.სექციების სია [დამალვა]ფიზიკური თვისებები [რედაქტირება]
მოვერცხლისფრო-თეთრი მეტალია. სიმკვრივე 0,86 გ/სმ3, ძალიან მსუბუქია, ადვილად იჭრება დანით. ბუნებრივი კალიუმი შედგება ორი სტაბილური 3919K (93,08%) და 4119K (6,91%) და ერთი რადიოაქტიური იზოტოპისაგან 4019K (0,01%). ლღობის ტემპერატურა 100 0C-ზე დაბალია.
ბუნებაში გავრცელება [რედაქტირება]

ბუნებაში ტუტე მეტალები თავისუფალი სახით არ გვხვდებიან. კალიუმი შედის სხვადასხვა მინერალების და მთის ქანების-სილიკატების შედგენილობაში. მიწის ზედაპირის მყარ ქერქში ის ასზე მეტ მინერალს წარმოშობს, გარდა ამისა, მცირე რაოდენობით ის ასეულობით სხვა მინერალების შემადგენლობაშიც შედის. მისი საშუალო შემადგენლობა მიწის ქერქში 2,5% უახლოვდება. ეს საკმაოდ დიდი რიცხვია და იმის მაჩვენებელია, რომ კალიუმი გაბატონებულ ელემენტთა რიცხვს ეკუთვნის. მიწაზე კალიუმის ატომების აკვანს გრანიტები და მჟავე ლავები წარმოადგენენ. ეს ქანები ადვილად იშლებიან მიწის ზედაპირზე-ჰაერის, წყლისა და ნახშირმჟავას მოქმედებით. როდესაც დედამიწის სიღრმეში ცივდება გამდნარი მაგმა და ცალკეული ელემენტები მასში მოძრაობის უნარის, მქროლადი გაზების ანდა, პირიქით, მოძრავ, ადვილად მდნადი ნაწილაკების წარმოქმნის მიდრეკილების მიხედვით ნაწილდებიან, კალიუმი სწორედ ამ უკანასკნელთ მიეკუთვნება. კალიუმი შავი და თეთრი ფერის ქარსების შემადგენლობაშიც შედის.ოკეანეთა ფსკერის ბაზალტურ ქანებში კი ის 0,3%-ზე მეტი არ არის. ზღვის წყალში მის მხოლოდ უმნიშვნელო რაოდენობას ვხვდებით, დედა-ქანებში კალიუმის ყოველი 1000 ატომიდან ზღვის აუზს მხოლოდ 2 ატომი აღწევს, 998-ს კი ნიადაგის საფარი შთანთქავს და ამაშია ნიადაგის სასწაულებრივი ძალა. კალიუმის ატომები იმდენად თავისუფლად არიან შებმული ნიადაგთან, რომ მცენარის ყოველ უჯრედს თავისუფლად შეუძლია მათი შთანთქმა და თავის სასიცოცხლოდ გამოყენება. ამგვარად, თავისი მიგრაციის ერთ-ერთ ციკლს კალიუმი ნიადაგიდან იწყებს: ის შეიწოვება მცენარეთა ფესვებით, გროვდება მათ მკვდარ დანაგროვებში, ნაწილობრივ გადადის ცხოველისა და ადამიანის ორგანიზმებში და ისევ ლპობის შედეგად უბრუნდება ნიადაგს, საიდანაც ის ოდესღაც ცოცხალმა უჯრედმა ამოიტანა.
ქიმიური თვისებები [რედაქტირება]

კალიუმი ძლიერი აღმდგენია. ჰაერზე სწარაფად იჟანგება,მეტალის კრიალა ზედაპირი ჰაერზე მალე იფარება ოქსიდის ფენით, ამიტომ ნავთში ინახავენ. ადვილად ურთიერთქმედებს ბევრ არამეტალთან, ენერგიულად რეაგირებს წყალთან და რეაქციის დროს გამოყოფილი სითბოს გამო მაშინვე აალდება. უფრო ენერგიულად მოქმედებს მჟავებთან. მაღალ ტემპერაურაზე უერთდება წყალბადს და წარმოიქმნება კალიუმის ჰიდრიდი KH, რომელიც თავისი ბუნებით მარილის მსგავსია. ამ ნაერთში კალიუმს აქვს დადებითი დაჟანგულობის ხარისხი, წყალბადს-უარყოფითი K +H - . კალიუმი აქტიურად რეაგირებს ჰალოგენებთან, რის შედეგადაც მიიღება მარილები 2K+CI2═2KCI 2K+S═K2S კალიუმი იწვის იისფერი ალით, მისი წვის შედეგად მიიღება ზეჟანგები ფხვნილის სახით 2K+2O2=K2O4 (კალიუმის ჰიპეროქსიდი). ზეჟანგებში კალიუმი ერთვალენტოვანია.
მიღება [რედაქტირება]

კალიუმი ელექტროლიზური გზით მიიღება. მეტალურ კალიუმს ღებულობენ კალიუმის ქლორიდის ნალღობის ელექტროლიზით. 2KCI=2K +CI2 მეტალური კალიუმი ადვილად მიიღება აგრეთვე გალღობილი კალიუმის ჰიდროქსიდის ელექტროლიზით. გალღობისას კალიუმის ტუტე მთლიანად იშლება იონებად 4KOH=4K+2H20+O2 კალიუმის მიღების ამ ხერხებმა ვერ ჰპოვა გავრცელება ტექნიკური სიძნელეების გამო (დაბალი გამოსავლიანობა დენის მიხედვით, ტექნიკის უსაფრთხოების უზრუნველყოფის სიძნელე). ამჟამად კალიუმის სამრეწველო მიღება დაფუძნებულია შემდეგ პროცესებზე. 800 0C-ზე გამდნარ კალიუმის ქლორიდზე ატარებენ ნატრიუმის ორთქლს, ხოლო გამოყოფილ კალიუმის ორთქლს აკონდენსირებენ. KCI+Na=NaCI+K გამდნარ კალიუმის ჰიდროქსიდსა და თხევად ნატრიუმს შორის ურთიერთქმედება ხორციელდება წინაღდგენით 440 0C-ზე ნიკელისაგან დამზადებულ სარეაქციო სვეტში. KOH+Na=NaOH+K კალიუმი ცოცხლ ორგანიზმებში აღსანიშნავია, რომ მხოლოდ მცენარეებისთვის კი არაა აუცილებელი კალიუმი, ის მნიშვნელოვანი რაოდენობით ცხოველთა ორგანიზმების შემადგენლობაშიც შედის. მაგალითად, ადამიანის კუნთებში კალიუმი სჭარბობს ნატრიუმს. განსაკუთრებით ბევრია კალიუმი ტვინში, ღვიძლში, გულსა და თირკმელებში. უნდა აღინიშნოს, რომ კალიუმი განსაკუთრებით მზარდი ორგანიზმისთვის არის მნიშვნელოვანი, ასაკოვან ადამიანს კი მოთხოვნილება კალიუმზე შესამჩნევად უმცირდება. კალიუმი ნივთიერებათა ცვლის პროცესებში აქტიურად მონაწილეობს. გარდა ამისა, იგი აუცილებელია გულის კუნთის მუშაობისთვის. ადამიანის ორგანიზმში კალიუმი გულის მუშაობის აღმგზნებია, ელემენტი ნატრიუმი კი პირიქით, გულის მოქმედებას ამშვიდებს. ამიტომაა, რომ ორგანიზმი ცდილობს სისხლში ყოველთვის გააჩნდეს მარილების მუდმივი კონცენტრაცია. ადამიანი ოფლთან და სხვა სახის გამონაყფთან ერთად დღეღამის განმავლობაში ზუსტად იმდენივე მარილს ჰკარგავს, რამდენსაც ჭამს. კალიუმის წყაროა ბოსტნეული და ხილი, განსაკუთრებით მშრალი ხილი (ჭერმის ჩირი, ქიშმიში და სხვა). კალიუმი უხვადაა გარგარის ჩირში (კურაგაში), ლეღვში, ფორთოხალში, მანდარინში, კარტოფილში (500 გ კარტოფილი კალიუმის დღიურ მოთხოვნილებას მთლიანად აკმაყოფილებს
კალიუმის მწვავე ტუტე [რედაქტირება]

მწვავე ეწოდება წყალში კარგად ხსნად ტუტე მეტალთა ჰიდროქსიდებს, მათგან მნიშვნელოვანია KOH. კალიუმის ჰიდროქსიდი თეთრი ფერის, არაგამჭვირვალე, მყარი კრისტალური ნივთიერებაა. წყალში კარგად იხსნება დიდი რაოდენობა სითბოს გამოყოფით. წყალხსნარებში ის მთლიანად დისოცირდება და წარმოადგენს ძლიერ ტუტეს. ამჟღავნებს ფუძის ყველა თვისებას, ჰაერზე შთანთქავს ტენსა და ნახშირბადის (IV) ოქსიდს, რის გამოც გაზების გასაშრობად ხმარობენ.
კალიუმოვანი სასუქები [რედაქტირება]

კალიუმის მარილები უმთავრესად გამოიყენებიან სასუქებად. კალიუმის უკმარისობა ნიადაგში შესამჩნევად ამცირებს მოსავალს და მცენარეთა წინააღმდეგობას არაკეთილნაყოფიერი პირობების მიმართ. ამიტომ მოპოვებული კალიუმის მარილების 90%-მდე გამოიყენება კალიუმოვანი სასუქების სახით. მნიშვნელოვან კალიუმოვან სასუქებს წარმოადგენენ: ნედლი მარილები, რომლებიც წარმოადგენენ დაფქვილ ბუნებრივ მარილებს, უპირეტესად მინერალებს სილვინიტს NaCI•KCIდა კაინიტს MgSO4•KCI•3H2O. ბუნებრივი კალიუმის მარილების გადამუშავების შედეგად მიღებული კონცენტრირებული სასუქები-ესენია KCI და K2SO4. პოტაშის K2CO3 შემცველი მერქნისა და ტორფის ნაცარი. ქლორკალიუმი(KCI) მაღალპროცენტული თეთრი წვრილკრისტალური მარილია. მინარევების სახით შეიცავს ნარინჯისფერ და წითელ კრისტალებს. ფიზიოლოგიურად მჟავე სასუქია, ხასიათდება ჰიგროსკოპულობით. გამოიყენება ყველა კულტურაში. მიუხედავათ იმისა, რომ ქლორს შეიცავს მცირე რაოდენობით, ქლორისადმი მგრძნობიარე კულტურებში(კარტოფილი, თამბაქო, ვაზი, ხახვი, კომბოსტო და სხვ.) მისი შეტანა სასურველია თესვის ან დარგვის წინ შემოდგომაზე ან გაზაფხულზე, რათა ამ პერიოდის ნალექების ზემოქმედებით ქლორი ჩაირეცხოს ქვედა ფენებში. კალიუმის გვარჯილა მოყვითალო რუხი ფერის კრისტალური, ნაკლებ ჰიგროსკოპული მარილია. გამოიყენება ყველა ტიპის ნიადაგზე ყველა კულტურაში. კალიუმთან ერთად სასუქში აზოტის შემცველობა ბევრად განაპირობებს მის მაღალ ეფექტს. კალიმაგნეზია კრისტალური მოთეთრო ფერის მარილია ყვითელი მინარევებით. ხასიათდება კარგი ფიზიკური თვისებებით, არის როგორც ფხვნილისებრი, ისე გრანულირებული. გამოიყენება ყველა კულტურაში. კალიუმ- მაგნეზიური კონცენტრატი რუხი ფერის გრანულირებული მარილია. ნაკლებ ჰიგროსკოპულია. ცეცხლ და ფეთქებად საშიშია, დაცული უნდა იქნეს შენახვის და უსაფრთხოების წესები. გამოიყენება ყველა კულტურაში, მათ შორის ქლორისადმი მგრძნობიარე კულტურებშიც. ნიტროფოსკა თეთრი მონაცრისფრო მარილია, არაჰიგროსკოპულია, ნორმალური შენახვის პირობებში არ იბელტება გამოიყენება ერთწლიან და მრავალწლიან კულტურებში.

NIELS BOHR