Mi a diatomos elem?

Diatomos elemek: A kétatomos molekulák olyan molekulák, amelyek csak két atomból állnak, azonos vagy különböző kémiai elemekből. A di- előtag görög eredetű, jelentése “kettő”. Ha egy kétatomos molekula ugyanazon elem két atomjából áll, például hidrogénből (H2) vagy oxigénből (O2), akkor azt mondjuk, hogy homonukleáris. Ellenkező esetben, ha egy kétatomos molekula két különböző atomból áll, mint például a szén-monoxid (CO) vagy a nitrogén-oxid (NO), akkor a molekulát heteronukleárisnak nevezzük. A homonukleáris kétatomos molekulában a kötés nem poláris.

Az egyetlen kémiai elem, amely standard hőmérsékleten és nyomáson (STP) (vagy tipikus laboratóriumi körülmények között 1 bar és 25 °C) stabil homonukleáris kétatomos molekulákat alkot, a hidrogén (H2), a nitrogén (N2), az oxigén (O2), a fluor (F2) és a klór (Cl2).

A nemesgázok (hélium, neon, argon, kripton, xenon és radon) szintén gázok STP-n, de egyatomosak. A homonukleáris kétatomos gázokat és a nemesgázokat együttesen “elemi gázoknak” vagy “molekuláris gázoknak” nevezik, hogy megkülönböztessék őket más gázoktól, amelyek kémiai vegyületek.

Kicsit megemelt hőmérsékleten a halogének, a bróm (Br2) és a jód (I2) is kétatomos gázokat alkotnak. Minden halogént megfigyeltek már kétatomos molekulaként, kivéve az asztatint, ami bizonytalan.

A diatomos elemek listájának felidézését segítendő kitalálták a BrINClHOF (ejtsd: “Brinklehof”) és a HONClBrIF (ejtsd: “Honkelbrif”), valamint a HOFBrINCl (ejtsd: Hofbrinkle) mnemonikákat.

7 kétatomos elem

Melyek a kétatomos elemek

A diatomos elemek fontos szerepet játszottak az elem, az atom és a molekula fogalmának tisztázásában a 19. században, mivel a leggyakoribb elemek közül néhány, például a hidrogén, az oxigén és a nitrogén kétatomos molekulaként fordul elő. John Dalton eredeti atomhipotézise azt feltételezte, hogy minden elem egyatomos, és hogy a vegyületekben az atomok egymáshoz viszonyítva általában a legegyszerűbb atomarányokkal rendelkeznek. Dalton például a víz képletét HO-nak feltételezte, és az oxigén atomtömegét a hidrogén atomtömegének nyolcszorosának adta meg, a mai 16 körüli érték helyett. Ennek következtében körülbelül fél évszázadon át zűrzavar uralkodott az atomsúlyok és a molekuláris képletek tekintetében.

Gay-Lussac és von Humboldt már 1805-ben kimutatták, hogy a víz két térfogat hidrogénből és egy térfogat oxigénből áll, és 1811-re Amedeo Avogadro eljutott a víz összetételének helyes értelmezéséhez, amely a ma Avogadro-törvénynek nevezett törvényen és a kétatomos elemi molekulák feltételezésén alapult. Ezeket az eredményeket azonban 1860-ig többnyire figyelmen kívül hagyták, részben azért, mert úgy vélték, hogy az egyik elem atomjai nem rendelkeznek kémiai affinitással az azonos elem atomjai iránt, részben pedig azért, mert az Avogadro-törvény alól nyilvánvaló kivételek voltak, amelyeket csak később magyaráztak meg a disszociáló molekulákkal.

Az 1860-as karlsruhei kongresszuson az atomtömegekről Cannizzaro feltámasztotta Avogadro elképzeléseit, és felhasználta azokat az atomtömegek következetes táblázatának elkészítéséhez, amelyek többnyire megegyeznek a modern értékekkel. Ezek a súlyok fontos előfeltételei voltak annak, hogy Dmitrij Mendelejev és Lothar Meyer felfedezzék a periódusos törvényt.

Diatomos elemek listája

A kétatomos elem egy elem molekulája, amely két atomból áll. A homonukleáris kétatomos molekula egyik formája. Összesen csak 7 kétatomos elem létezik, standard hőmérsékleten és nyomáson (STP) pedig csak 5 kétatomos elem.

A következő 5 elem gázai szobahőmérsékleten és nyomáson kétatomos molekulaként fordulnak elő:

• Hidrogén – H2
• Nitrogén – N2
• Oxygen – O2
• Fluor – F2
• Klór – Cl2

A bróm és a jód általában folyékony formában, de valamivel magasabb hőmérsékleten szintén kétatomos gázként létezik, így összesen 7 kétatomos elem.

• Brom – Br2
• Jód – I2

Hogyan jegyezzük meg a kétatomos elemeket

Egy könnyű mnemotechnikai eszköz a következő:

Ne félj a jéghideg sörtől

Hidrogén
Nitrogén
Fluor
Oxygen
Iód
Klór
Brom

A kétatomos elemek a -in halogének (fluor, klór, bróm, jód) és a -gen végződésű elemek (hidrogén, oxigén, nitrogén). Az asztatin egy másik halogén, de viselkedése nem ismert.

Mi a kétatomos elemek

A diatomos molekulák általában a legalacsonyabb vagy alapállapotban vannak, amit egyezményesen {\displaystyle X} állapotnak is neveznek. Amikor egy kétatomos molekulákból álló gázt energikus elektronokkal bombáznak, a molekulák egy része magasabb elektronállapotba gerjesztődhet, ahogy ez például a természetes sarki fényben, a nagy magasságú atomrobbanásokban és a rakétákkal végzett elektronágyús kísérletekben történik. Ilyen gerjesztés akkor is előfordulhat, amikor a gáz fényt vagy más elektromágneses sugárzást nyel el. A gerjesztett állapotok instabilak, és természetesen visszaalakulnak az alapállapotba. A gerjesztés után különböző rövid időskálákon (jellemzően a másodperc töredéke, vagy néha egy másodpercnél hosszabb idő, ha a gerjesztett állapot metastabil) átmenetek történnek a magasabb elektronállapotokból alacsonyabb elektronállapotokba és végül az alapállapotba, és minden egyes átmenet során egy foton emittálódik. Ezt az emissziót nevezzük fluoreszcenciának. Az egymást követő magasabb elektronállapotokat egyezményesen {\displaystyle A}, {\displaystyle B}, {\displaystyle C} stb. néven nevezik (de ezt az egyezményt nem mindig követik, és néha kisbetűket és betűsoron kívüli betűket használnak, mint az alábbi példában). A gerjesztési energiának nagyobbnak vagy egyenlőnek kell lennie az elektronikus állapot energiájánál ahhoz, hogy a gerjesztés bekövetkezzen.

A kvantumelméletben egy kétatomos molekula elektronikus állapotát a molekuláris terminus szimbólummal

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

ábrázolják, ahol {\displaystyle S} a teljes elektronikus spin kvantumszám, {\displaystyle \Lambda } a teljes elektronikus nyomatékkvantumszám a belső magtengely mentén, és {\displaystyle v} a rezgési kvantumszám. A {\displaystyle \Lambda } 0, 1, 2, … értékeket vesz fel, amelyeket az elektronikus állapotjelek {\displaystyle \Sigma }, {\displaystyle \Pi }, {\displaystyle \Delta },…. jelképeznek. A következő táblázat például a Föld légkörében legnagyobb mennyiségben előforduló gáz, a kétatomos nitrogén (N2) leggyakoribb elektronállapotait (rezgési kvantumszámok nélkül) és a legalacsonyabb rezgési szint ({\displaystyle v=0}) energiáját tartalmazza. A táblázatban a {\displaystyle \Lambda } utáni al- és fölsőjelek további kvantummechanikai részleteket adnak meg az elektronállapotról.

Minden kétatomos elem

Valami a kérdésedben arra enged következtetni, hogy a “kétatomos homonukleáris molekulákra”, azaz -nem hivatalosan- a kétatomos elemekre gondolsz.

Nos, egyes elemek azonos típusú atomokkal kombinálva stabilabbak, mint egyedül. Tehát “inkább” egy másik, ugyanahhoz az elemhez tartozó atomhoz kapcsolódnak.

Az egyes atomok a hiányos valenciahéjuk és a hozzájuk tartozó nemesgázokhoz való közelségük miatt meglehetősen reaktívak. Azt mondhatjuk, hogy ezek az atomok nagyon is ki akarják egészíteni a héjaikat, és ez magas elektronegativitásukban nyilvánul meg.

Miért? Mert a természet így működik. De mivel mi tudósok utáljuk az empirikus válaszokat, adok további adatokat, még akkor is, ha ezek nem a Végső Miért.

*Először is, emlékezzünk arra, hogy az elemek közül melyek azok, amelyeket te kétatomosnak nevezel:

A tény, hogy ezek az elemek kétatomosak CSAK akkor, ha egyedül vannak, NEM akkor, ha kémiailag egy másik atomhoz kötődnek. Amikor a hidrogén önmagán kívül máshoz kötődik, a hidrogének száma a másik atom töltésétől függ.

Vegyük példának a dioxigént:

A klasszikus Lewis-modell általános “Octect-érvével” magyarázva.

Az oxigénatomnak 6 valenciaelektronja van(nem teljes oktett), ezért hajlamos más atomokkal reagálni, hogy kitöltse a legkülső héjakat. Tehát instabil.

Az oxigénmolekula stabil lett, mivel az oxigénmolekula mindkét atomja az elektronok megosztásával teljes oktettet ér el.