Co je to diatomický prvek?

Jakých je 8 dvouatomových prvků?

7 diatomických prvků

Co jsou to diatomické prvky

Diatomické prvky hrály v 19. století důležitou roli při objasňování pojmů prvek, atom a molekula, protože některé z nejběžnějších prvků, například vodík, kyslík a dusík, se vyskytují jako diatomické molekuly. Původní atomová hypotéza Johna Daltona předpokládala, že všechny prvky jsou jednoatomové a že atomy ve sloučeninách mají obvykle nejjednodušší vzájemné atomové poměry. Dalton například předpokládal, že vzorec vody je HO, a udával atomovou hmotnost kyslíku jako osminásobek atomové hmotnosti vodíku namísto současné hodnoty přibližně 16. V důsledku toho existoval zmatek ohledně atomových hmotností a molekulových vzorců asi půl století.

Již v roce 1805 Gay-Lussac a von Humboldt ukázali, že voda je tvořena dvěma objemy vodíku a jedním objemem kyslíku, a v roce 1811 Amedeo Avogadro dospěl ke správnému výkladu složení vody na základě toho, co se dnes nazývá Avogadrův zákon a předpoklad dvouatomových molekul prvků. Tyto výsledky však byly až do roku 1860 většinou ignorovány, částečně kvůli přesvědčení, že atomy jednoho prvku nebudou mít žádnou chemickou afinitu k atomům stejného prvku, a také částečně kvůli zjevným výjimkám z Avogadrova zákona, které byly vysvětleny až později v termínech disociujících molekul.

Na kongresu o atomových hmotnostech v Karlsruhe v roce 1860 Cannizzaro vzkřísil Avogadrovy myšlenky a použil je k vytvoření konzistentní tabulky atomových hmotností, které většinou souhlasí s moderními hodnotami. Tyto hmotnosti byly důležitým předpokladem pro objev periodického zákona Dmitrijem Mendělejevem a Lotharem Meyerem.

Seznam diatomických prvků

Diatomický prvek je molekula prvku složená ze dvou atomů. Jedná se o formu homonukleární diatomické molekuly. Celkem existuje pouze 7 dvouatomových prvků a pouze 5 dvouatomových prvků při standardní teplotě a tlaku (STP).

Následujících 5 plynných prvků se při pokojové teplotě a tlaku vyskytuje jako diatomické molekuly:

• Vodík – H2
• Dusík – N2
• Kyslík – O2
• Fluor – F2
• Chlor – Cl2

Brom a jód se běžně vyskytují v kapalném skupenství, ale také jako dvouatomové plyny při o něco vyšších teplotách, takže celkem je 7 dvouatomových prvků.

• Brom – Br2
• Jód – I2

Jak si zapamatovat diatomické prvky

Snadnou mnemotechnickou pomůckou je:

Nebojte se ledového piva

Vodík
Dusík
Fluor
Kyslík
Jód
Chlor
Brom

Diatomové prvky jsou halogeny na -in (fluor, chlor, brom, jód) a prvky s koncovkou -gen (vodík, kyslík, dusík). Dalším halogenem je astatin, ale jeho chování není známo.

Co jsou to diatomické prvky

Diatomické molekuly jsou obvykle v nejnižším nebo základním stavu, který se konvenčně nazývá také {\displaystyle X} stav. Když je plyn složený z diatomických molekul bombardován energetickými elektrony, může dojít k excitaci některých molekul do vyšších elektronických stavů, k čemuž dochází například v přírodní polární záři, při jaderných explozích ve velkých výškách a při experimentech s raketovými elektronovými děly. K takové excitaci může také dojít, když plyn absorbuje světlo nebo jiné elektromagnetické záření. Excitované stavy jsou nestabilní a přirozeně relaxují zpět do základního stavu. V různých krátkých časových úsecích po excitaci (obvykle zlomek sekundy, někdy i déle než sekundu, pokud je excitovaný stav metastabilní) dochází k přechodům z vyšších do nižších elektronických stavů a nakonec do základního stavu a při každém přechodu je emitován foton. Tato emise se nazývá fluorescence. Postupně vyšší elektronické stavy se konvenčně nazývají {\displaystyle A}, {\displaystyle B}, {\displaystyle C} atd. (tato konvence však není vždy dodržována a někdy se používají malá písmena a abecedně nesouvisející písmena, jako v příkladu uvedeném níže). Aby došlo k excitaci, musí být excitační energie větší nebo rovna energii elektronického stavu.

V kvantové teorii je elektronický stav dvouatomové molekuly reprezentován symbolem molekulového členu

{\displaystyle ^{2S+1}\Lambda (v)}

kde {\displaystyle S} je celkové elektronické spinové kvantové číslo, {\displaystyle \Lambda } je celkové elektronické kvantové číslo momentu hybnosti podél interjaderné osy a {\displaystyle v} je vibrační kvantové číslo. {\displaystyle \Lambda } nabývá hodnot 0, 1, 2, …, které jsou reprezentovány symboly elektronických stavů {\displaystyle \Sigma }, {\displaystyle \Pi }, {\displaystyle \Delta },…. V následující tabulce jsou například uvedeny běžné elektronické stavy (bez vibračních kvantových čísel) spolu s energií nejnižší vibrační hladiny ({\displaystyle v=0}) dvouatomového dusíku (N2), nejrozšířenějšího plynu v zemské atmosféře. V tabulce uvádějí dolní a horní indexy za {\displaystyle \Lambda } další kvantově mechanické údaje o elektronickém stavu.

Všechny diatomické prvky

Něco ve způsobu, jakým se ptáte, ve mně vyvolává dojem, že máte na mysli „diatomické homojaderné molekuly“, tedy -neoficiálně- diatomické prvky.

No, některé prvky jsou stabilnější v kombinaci s atomy stejného typu než samostatně. Proto „dávají přednost“ připojení k jinému atomu téhož prvku.

Jednotlivé atomy jsou díky svým neúplným valenčním slupkám a díky své blízkosti k odpovídajícím vzácným plynům poměrně reaktivní. Můžeme říci, že tyto atomy opravdu chtějí doplnit své slupky a to se projevuje v jejich vysoké elektronegativitě.

Proč? Je to prostě způsob, jakým funguje příroda. Ale protože my vědci nesnášíme empirické odpovědi, uvedu vám další údaje, i když nejsou konečné Proč.

*Poprvé si připomeňme, které ze všech prvků jsou, jak říkáte, diatomické:

To, že jsou tyto prvky diatomické, je POUZE tehdy, když jsou samy, NE když jsou chemicky vázány na jiný atom. Když je vodík vázán k něčemu jinému než sám k sobě, závisí počet vodíků na náboji druhého atomu.

Vezměme si například dioxygen:

Vysvětlení pomocí běžného „osmičkového důvodu“ klasického Lewisova modelu.

Atom kyslíku má 6 valenčních elektronů (neúplný oktet), takže má tendenci reagovat s jinými atomy, aby zaplnil své vnější slupky. Je tedy nestabilní.

Molekula kyslíku se stala stabilní, protože oba atomy v molekule kyslíku dosáhly sdílením elektronů úplného oktetu.

.