Vad är ett diatomiskt grundämne?

Diatomiska grundämnen: Diatomära molekyler är molekyler som består av endast två atomer av samma eller olika kemiska grundämnen. Prefixet di- är av grekiskt ursprung och betyder ”två”. Om en diatomär molekyl består av två atomer av samma grundämne, t.ex. väte (H2) eller syre (O2), sägs den vara homonukleär. Om en diatomär molekyl består av två olika atomer, t.ex. kolmonoxid (CO) eller kväveoxid (NO), sägs molekylen vara heteronukleär. Bindningen i en homonukleär diatomär molekyl är opolär.

De enda kemiska grundämnen som bildar stabila homonukleära diatomära molekyler vid standardtemperatur och standardtryck (STP) (eller typiska laboratorieförhållanden på 1 bar och 25 °C) är gaserna väte (H2), kväve (N2), syre (O2), fluor (F2) och klor (Cl2).

Ädelgaserna (helium, neon, argon, krypton, xenon och radon) är också gaser vid STP, men de är monatomära. De homonukleära diatomära gaserna och ädelgaserna kallas tillsammans för ”elementära gaser” eller ”molekylära gaser”, för att skilja dem från andra gaser som är kemiska föreningar.

Vid något förhöjda temperaturer bildar halogenerna brom (Br2) och jod (I2) också diatomära gaser. Alla halogener har observerats som diatomära molekyler, utom astatin, vilket är osäkert.

De mnemoniska beteckningarna BrINClHOF, uttalat ”Brinklehof”, och HONClBrIF, uttalat ”Honkelbrif”, och HOFBrINCl (uttalat som Hofbrinkle) har myntades för att hjälpa till att minnas listan över de diatomära grundämnena.

7 diatomära grundämnen

Vad är de diatomära grundämnena

Diatomära grundämnen spelade en viktig roll för att klarlägga begreppen grundämne, atom och molekyl på 1800-talet, eftersom några av de vanligaste grundämnena, som väte, syre och kväve, förekommer som diatomära molekyler. John Daltons ursprungliga atomhypotes utgick från att alla grundämnen var monatomära och att atomerna i föreningar normalt skulle ha de enklaste atomförhållandena i förhållande till varandra. Dalton antog till exempel att vattnets formel var HO, vilket gav syrets atomvikt åtta gånger den för väte, i stället för det moderna värdet på cirka 16. Som en följd av detta rådde förvirring om atomvikter och molekylformler i ungefär ett halvt sekel.

Redan 1805 visade Gay-Lussac och von Humboldt att vatten består av två volymer väte och en volym syre, och 1811 hade Amedeo Avogadro kommit fram till den korrekta tolkningen av vattnets sammansättning, som byggde på det som nu kallas Avogadros lag och antagandet om diatomära elementära molekyler. Dessa resultat ignorerades dock mestadels fram till 1860, delvis på grund av tron att atomer av ett grundämne inte skulle ha någon kemisk affinitet till atomer av samma grundämne, och delvis också på grund av uppenbara undantag från Avogadros lag som inte förklarades förrän senare i termer av dissocierande molekyler.

Vid 1860 års Karlsruher kongress om atomvikter återupplivade Cannizzaro Avogadros idéer och använde dem för att ta fram en konsekvent tabell över atomvikter, som till största delen stämmer överens med moderna värden. Dessa vikter var en viktig förutsättning för Dmitri Mendelejevs och Lothar Meyers upptäckt av den periodiska lagen.

Lista över diatomära grundämnen

Ett diatomärt grundämne är en molekyl av ett grundämne som består av två atomer. Det är en form av homonukleär diatomär molekyl. Det finns endast 7 diatomära grundämnen totalt och endast 5 diatomära grundämnen vid standardtemperatur och standardtryck (STP).

Följande 5 grundämnesgaser förekommer som diatomära molekyler vid rumstemperatur och tryck:

• Väte – H2
• Väte – N2
• Syre – O2
• Fluor – F2
• Klor – Cl2

Brom och jod förekommer vanligen i flytande form, men också som diatomära gaser vid något högre temperaturer, vilket gör att det totalt finns 7 diatomära grundämnen.

• Brom – Br2
• Jod – I2

Hur man kommer ihåg de diatomära grundämnena

En enkel mnemoteknik är:

Have No Fear Of Ice Cold Beer

Hydrogen
Nitrogen
Fluorine
Oxygen
Iodine
Chlorine
Bromine

De diatomära grundämnena är -ine halogenerna (fluor, klor, brom, jod) och grundämnen med ändelsen -gen (hydrogen, oxygen, nitrogen). Astatin är en annan halogen, men dess beteende är inte känt.

Vad är diatomära grundämnen

Diatomära molekyler befinner sig normalt i sitt lägsta eller grundtillstånd, vilket konventionellt också kallas {\displaystyle X}tillståndet. När en gas av diatomära molekyler bombarderas med energirika elektroner kan en del av molekylerna exciteras till högre elektroniska tillstånd, vilket t.ex. sker i det naturliga norrskenet, kärnvapenexplosioner på hög höjd och experiment med raketburna elektronkanoner. Sådan excitering kan också ske när gasen absorberar ljus eller annan elektromagnetisk strålning. De exciterade tillstånden är instabila och relaxerar naturligt tillbaka till grundtillståndet. Under olika korta tidsskalor efter exciteringen (vanligtvis en bråkdel av en sekund, eller ibland längre än en sekund om det exciterade tillståndet är metastabilt) sker övergångar från högre till lägre elektroniska tillstånd och slutligen till grundtillståndet, och vid varje övergångsresultat avges en foton. Denna emission är känd som fluorescens. Successivt högre elektroniska tillstånd benämns konventionellt {\displaystyle A}, {\displaystyle B}, {\displaystyle C} etc. (men denna konvention följs inte alltid, och ibland används små bokstäver och bokstäver som inte är alfabetiskt ordnade, som i exemplet nedan). För att excitationen ska ske måste excitationsenergin vara större än eller lika med energin i det elektroniska tillståndet för att excitationen ska inträffa.

I kvantteori representeras ett elektroniskt tillstånd hos en diatomär molekyl av den molekylära termsymbolen

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

där {\displaystyle S} är det totala elektroniska spinkvantumtalet, {\displaystyle \Lambda } är det totala kvantantalet för elektroniskt vridmoment längs kärnans axel, och {\displaystyle v} är det vibrationella kvantantalet. {\displaystyle \Lambda } antar värdena 0, 1, 2, …, som representeras av de elektroniska tillståndssymbolerna {\displaystyle \Sigma }, {\displaystyle \Pi }, {\displaystyle \Delta },…. I följande tabell listas till exempel de vanliga elektroniska tillstånden (utan vibrationskvantumnummer) tillsammans med energin för den lägsta vibrationsnivån ({\displaystyle v=0}) för diatomärt kväve (N2), den vanligaste gasen i jordens atmosfär. I tabellen ger subscripts och superscripts efter {\displaystyle \Lambda } ytterligare kvantmekaniska detaljer om det elektroniska tillståndet.

Alla diatomära grundämnen

Något i ditt sätt att fråga får mig att tro att du syftar på ”diatomära homonukleära molekyler”, a.k.a. -icke officiellt- diatomära grundämnen.

Nja, vissa grundämnen är stabilare kombinerade med atomer av samma typ än ensamma. De ”föredrar” alltså att vara knutna till en annan atom av samma grundämne.

Enskilda atomer är ganska reaktiva på grund av sina ofullständiga valensskal och genom sin närhet till sina motsvarande ädelgaser. Vi kan säga att dessa atomer verkligen vill komplettera sina skal och det översätts i deras höga elektronegativitet.

Varför? Det är helt enkelt så som naturen fungerar. Men eftersom vi vetenskapsmän hatar empiriska svar ska jag ge dig ytterligare data, även om de inte är ett slutgiltigt varför.

*Först ska vi komma ihåg vilka av alla grundämnen som är som du kallar det, tvåatomiga:

Det faktum att dessa grundämnen är tvåatomiga är ENDAST när de är ensamma, INTE när de är kemiskt bundna till en annan atom. När väte är bundet till något annat än sig självt beror antalet väteämnen på den andra atomens laddning.

Låt oss ta dioxin som exempel:

Förklarar med det vanliga ”Octect-rekordet” i den klassiska Lewismodellen.

Oxygenatomen har 6 valenselektroner (ofullständig oktett), så den tenderar att reagera med andra atomer för att fylla sina yttersta skal. Den är alltså instabil.

Syremolekylen har blivit stabil eftersom båda atomerna i syremolekylen uppnår fullständig oktett genom att dela elektroner.