Κατηγορία: Περιοδικός Πίνακας

Το ηλεκτρόνιο είναι ένα από τα θεμελιώδη υποατομικά σωματίδια της ύλης, το οποίο φέρει αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Είναι λεπτόνιο με σπιν 1/2 και μάζα 1,836 × 10³ φορές μικρότερη από το πρωτόνιο. Το ηλεκτρόνιο είναι ένα από τα θεμελιώδη υποατομικά σωματίδια της ύλης, το οποίο φέρει αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Είναι λεπτόνιο με σπιν 1/2 και μάζα 1,836 × 10³ φορές μικρότερη από το πρωτόνιο. Το ηλεκτρόνιο είναι ένα από τα θεμελιώδη υποατομικά σωματίδια της ύλης, το οποίο φέρει αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Είναι λεπτόνιο με σπιν 1/2 και μάζα 1,836 × 10³ φορές μικρότερη από το πρωτόνιο.

Ιστορία

Ο όρος «ηλεκτρόνιο» χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1891 από τον Τζορτζ Τζονστόουν Στόνι, ο οποίος τον παρήγαγε από τον όρο «ηλεκτρική δύναμη» που είχε ορίσει περίπου 300 χρόνια πριν ο Γουίλιαμ Γκίλμπερτ. Ο Γκίλμπερτ μελέτησε τον στατικό ηλεκτρισμό χρησιμοποιώντας ήλεκτρο, απ’ όπου και όρισε τη σχετική δύναμη.

Το ηλεκτρόνιο ανακαλύφθηκε πειραματικά το 1894 από τον Τζόζεφ Τζον Τόμσον στο εργαστήριο Κάβεντις του Κέμπριτζ, μετρώντας το λόγο φορτίου/μάζας του ηλεκτρονίου. Τα αποτελέσματα της έρευνάς του παρουσιάστηκαν για πρώτη φορά στο Βασιλικό Ινστιτούτο της Μεγάλης Βρετανίας την Παρασκευή, 30 Απριλίου του 1897. Για την ανακάλυψή του αυτή ο Τόμσον βραβεύτηκε με το Νόμπελ Φυσικής το 1906.

Το 1909 ο Ρόμπερτ Μίλικαν μέτρησε το φορτίο του ηλεκτρονίου με το πείραμα των σταγονιδίων λαδιού και έδειξε ότι το ηλεκτρικό φορτίο είναι κβαντωμένο, δηλαδή εμφανίζεται στη φύση σε διακριτές ποσότητες.

Η Χημεία είναι η επιστήμη που άλλαξε την καθημερινότητά μας (τρόφιμα, φάρμακα, υλικά, καύσιμα κ.π.ά.) και μαζί με τη Βιολογία άνοιξαν νέους ορίζοντες στη μελέτη της ζωής (DNA γονιδίωμα κ.ά.).

Όπως μας πληροφορεί η προσομοίωση της Μεγάλης Έκρηξης (Big Bang) που έγινε στον επιταχυντή του CERN, η σύνθεση του Σύμπαντος στα πρώτα δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου της Μεγάλης Έκρηξης (πριν από 15 δισεκατομμύρια χρόνια) αποτελούνταν από τα υποατομικά σωματίδια, πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια, ποζιτρόνια, φωτόνια και νετρίνα. Το Σύμπαν άρχισε να διαστέλλεται με μεγάλη ταχύτητα, πράγμα που δεν επέτρεπε να δημιουργηθούν από την αρχή πολύπλοκα άτομα των στοιχείων που γνωρίζουμε σήμερα (άνθρακας, χαλκός, σίδηρος κ.τ.λ.). Η πρώτη συγκροτημένη δομή ύλης (ατόμου) που ευνοήθηκε ενεργειακά από τις τότε συνθήκες ήταν η σύνδεση ενός πρωτονίου και ενός νετρονίου, που αποτέλεσαν τον πυρήνα του πρώτου στοιχείου του Σύμπαντος, του Δευτερίου, ισότοπου του υδρογόνου, που εξετάζουμε. Έτσι λοιπόν γεννήθηκε το υδρογόνο, το πρώτο στοιχείο του περιοδικού πίνακα.

Η ταυτότητά του

Το όνομα υδρογόνο προκύπτει από τη συνένωση των δύο ελληνικών λέξεων «ύδωρ’’ και «γένος’’, διότι το στοιχείο αυτό «γεννά’’ νερό, όταν αντιδράσει με το στοιχείο οξυγόνο, υπό ορισμένες συνθήκες. Στην ονοματολογία αυτή κατέφυγε ο Γάλλος Χημικός Αντουάν Λαβουαζιέ το 1778.
Η δομή του υδρογόνου, του απλούστερου στοιχείου της φύσης, αποτελείται από τον πυρήνα, που περιέχει ένα πρωτόνιο (Ρ) με θετικό φορτίο +1 και μία ηλεκτρονική στιβάδα στην οποία κινείται ένα ηλεκτρόνιο (e) με αρνητικό φορτίο -1. Σύμφωνα με τα στοιχεία αυτά το κοινό υδρογόνο (πρώτιο) έχει ατομικό αριθμό 1 (αριθμό πρωτονίων του πυρήνα) και ατομικό βάρος 1,00794.

Το υδρογόνο στη ζωή μας

Το υδρογόνο μπορεί να θεωρηθεί ως χημικό στοιχείο της ζωής με πολλές και σημαντικές εφαρμογές;
-Βρίσκεται σε αραιή μορφή στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας της γης και σε πυκνή μορφή στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας.
-Αποτελεί βασικό συστατικό του νερού (μαζί με το οξυγόνο).

Για τη Χημεία είναι ένα από τα σπουδαιότερα αναγωγικά σώματα.
-Τα τελευταία χρόνια το υδρογόνο χρησιμοποιείται ως καύσιμος ύλη στα αυτοκίνητα, με στόχο να αντικαταστήσει τη βενζίνη.
-Η παγκόσμια παραγωγή του υδρογόνου υπολογίζεται σε 400 εκατομμύρια τόνους τον χρόνο. Το υδρογόνο χρησιμοποιείται για την παραγωγή αμμωνίας (ΝΗ3) που οδηγεί σε λιπάσματα, στην παρασκευή μεθυλικής αλκοόλης (CH3OH) που οδηγεί σε πλαστικά και μαργαρίνες.
Διανύουμε εφέτος (2019) το έτος αφιερωμένο στον περιοδικό πίνακα του Μεντελέγιεφ, το μεγάλο αυτό επίτευγμα της Χημείας. Το υδρογόνο, το στοιχείο με την μεγάλη επιστημονική αξία και τις πολλαπλές χρήσεις βρίσκεται στην κορυφή του πίνακα αυτού. Είναι το πρώτο.

Ο περιοδικός πίνακας είναι αναμφισβήτητα μία από τις σπουδαιότερες έννοιες της χημείας. Αποτελεί απόδειξη ότι τα χημικά στοιχεία δεν είναι ένα συνονθύλευμα ουσιών, αλλά αντίθετα τα στοιχεία εκδηλώνουν γενικές τάσεις και συγκροτούν οικογένειες με παραπλήσιες ιδιότητες.

ΙΣΤΟΡΙΑ

Στα μέσα του 19ου αιώνα οι επιστήμονες, που ασχολούνταν με τη χημεία, είχαν καταγράψει τα ατομικά βάρη όλων των τότε γνωστών χημικών στοιχείων και τις χημικές τους ιδιότητες. Καθώς παρατηρούσαν ότι ορισμένα στοιχεία είχαν παρόμοιες χημικές ιδιότητες, προσπαθούσαν να ανακαλύψουν κάποια σχέση μεταξύ των χημικών ιδιοτήτων των στοιχείων και του ατομικού τους βάρους.

Αρκετοί επιστήμονες συνέβαλαν στη δημιουργία του σύγχονου Περιοσικού Πίνακα.

• Τζων Νιούλαντς: Ο Νιούλαντς ήταν από τους πρώτους (αν όχι ο πρώτος) που διέβλεψε μια περιοδική σχέση των ατομικών βαρών των χημικών στοιχείων. 
• Γιούλιους Μέγιερ (Julius Lothar Meyer) : ανακάλυψε πρώτος ένα παρόμοιο επαναληπτικό μοτίβο για τα χημικά στοιχεία. Ωστόσο, ένας κριτής καθυστέρησε τη δημοσίευση του άρθρου του Μέγιερ, οπότε το άρθρο του Μεντελέγιεφ δημοσιεύτηκε πρώτο.
• Ντιμίτρι Μεντελέγιεφ: Το 1868 ο ρώσος χημικός Μεντελέγιεφ (Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907)), στηριζόμενος σε μία παλαιότερη ιδέα των Τζον Νιούλαντς (John Newlands) και Μέγιερ (Julius Lothar Meyer(1830-1895)), κατέταξε τα γνωστά στοιχεία σε έναν πίνακα που περιελάμβανε οκτώ στήλες με βάση τα ατομικά τους βάρη.
• Moseley: To 1913 ο Moseley έδωσε το σημερινό τρόπο ταξινόμησης των στοιχείων στον περιοδικό πίνακα κατά σειρά αυξανόμενου ατομικού αριθμού (Ζ). Έτσι διαμορφώθηκε ο σύγχρονος περιοδικός νόμος: Οι ιδιότητες των στοιχείων είναι περιοδικές συναρτήσεις του ατομικού αριθμού.