Lëndët kimike

Të gjitha lëndët e pranishme në gjithësi përbëhen nga një ose disa lloje atomesh. Lëndët e përbëra nga vetëm një lloj atomi janë lëndë themeltare sepse me to ndërtohen edhe lëndët me dy ose më shumë lloj atomesh. Në gjuhën shkencore atomet e këtyre lëndëve quhen elementë. Elementët janë të shumëllojshëm dhe në varësi të numrit të protoneve në bërthamë ato shfaqin veti krejt të ndryshme nga njëri tjetri. Deri më sot janë zbuluar rreth 118 elementë. Ata janë rradhitur në një tabelë që në gjuhën shkencore quhet Sistemi i Elementëve të Mendelejevit.

Dmitri Mendelejev ishte një kimist rus, i cili në vitin 1869 bëri një zbulim shumë të rëndësishëm. Ai kuptoi se kur elementët radhiteshin sipas numrit atomik, pra sipas numrit të protoneve në bërthamë, një herë në kaq shfaqeshin veti të ngjashme. Në gjuhën shkencore kjo dukuri quhet periodizëm. Në këtë mënyrë atomet mund të mblidhen në bashkësi me veti të ngjashme, si për shembull metale, gazet, gazet inerte, metaloidet, jo metalet, etj. Ky bashkim sipas ngjashmërisë ndihmon në njohjen e vetive të çdo elementi dhe parashikimin e bashkëveprimeve që mund të kenë me elementë të tjerë.

Duke u mbështetur në këto njohuri të reja Mendelejevi krjoi tabelën e sistemit periodik të elementëve, në të cilën janë radhitur të gjithë elementët sipas numrit të tyre atomik, pra numrit të protoneve në bërthamë, gjë që përcakton edhe numrin e elektroneve në shkallët e fuqisë (nivelet e energjisë). 

Kështu, radhitja e elementëve në çdo rresht shkon nga e majta në të djathtë, nga numri më i vogël i protoneve (hidrogjeni, litiumi, natriumi, etj,) tek numri më i madh i protoneve (heliumi, neoni, argoni, etj,). Në gjuhën shkencore rreshtat quhen perioda. Sistemi periodik i elementëve ka gjithsej 7 perioda (7 rreshta). Elementët e çdo periode kanë të njëjtin numër shkallësh fuqie të elektroneve. Perioda e parë ka 1 shkallë fuqie, e dyta ka 2, e treta ka 3, e kështu me radhë. 

Për shembull hidrogjeni ka 1 proton dhe 1 elektron, ndërsa heliumi 2 protone dhe 2 elektrone. Duke qenë që në shkallën e parë të fuqisë mund të qëndrojnë vetëm dy elektrone, shtimi i një protoni dhe një elektroni na shpien vetvetiu në shkallën e dytë të fuqisë, e cila fillon me litiumin që ka 3 protone dhe 3 elektrone. Shkalla e dytë e fuqisë përfundon me neonin, i cili ka 10 protone dhe 10 elektrone (2 në shkallën e parë, dhe 8 në shkallën e dytë). Edhe në këtë rast, shtimi i një protoni dhe një elektroni do të na shpinte vetvetiu tek shkalla e tretë e fuqisë së elektroneve, tek atomi i natriumit.

Duke bërë një radhitje të tillë në rreshta shohim që vetvetiu elementët që gjenden sipër njëri tjetrit, në shtylla, shfaqin veti të ngjashme. Në gjuhën shkencore shtyllat quhen grupe dhe sistemi periodik ka 18 të tilla.

Për shembull shohim që elementët e grupit të parë (hidrogjen-francium) kanë ngjashmëri. Atomet e tyre kanë të gjitha nga një elektron të vetëm në shkallën më të lartë të fuqisë. Këta janë elementë që kanë aftësi të mëdha bashkëveprimi kimik (reaksioni kimik) me elementë të tjerë, sidomos me ujin. Ndërsa në shtyllën e fundit, elementët e grupi 18 (helium-radion), shohim që kanë gjithashtu ngjashmëri me njëri-tjetrin por shfaqin veti krejt të ndryshme nga ato të grupit të parë. Këto kanë atome të qëndrueshme që nuk kanë aftësi bashkëveprimi kimik me asnjë lëndë tjetër. Kjo ndodh sepse numri i elektroneve në shkallën më të lartë të fuqisë është i plotësuar. 

Elementët me veti të ngjashme janë theksuar me ngjyra dhe ato gjenden pranë njëri tjetrit. Në gjuhën shkencore bashkësitë e elementëve me veti të ngjashme quhen familje. Kështu në grupin e parë, duke filluar nga litiumi, kemi familjen e metaleve alkali. Në grupin e dytë kemi familjen e metaleve alkaline tokësore. Pastaj vijnë me radhë metalet e ndërmjetme, metalet e pas-ndërmjetme (post-tranzicionale), metaloidet, jometalet dhe në fund, në të djathtë gjejmë gazet inerte.

Ndonëse është radhitur në anën e majtë, në grup me metalet, për shkak se ka vetëm një elektron në shkallën më të lartë të fuqisë, hidrogjeni është në vërtetë një gaz. Por për shkak të veçorive të tij të veçanta kimike, si për shembull aftësia e madhe për të hyrë në bashkëveprime kimike ai shfaq veti të ngjashme me shumë elementë të tjerë në tabelë.

Metalet janë përgjithësisht lëndë që kanë veti të shkëlqejnë, janë përcjellës të mirë të elektricitetit dhe nxehtësisë, si dhe mund të marrin pamje të ndryshme. Përveç mërkurit që është i lëngshëm, shumica e metaleve, në temperaturë dhome kanë trajtë të ngurtë. Disa nga metalet më të përhapura janë hekuri, ari dhe alumini. Metalet përdoren përgjithësisht nga njerëzit për të krijuar vegla e mjete pune sepse janë të durueshëm dhe mund të hollohen për tela ose të petëzohen për fletë metalike. Ato kanë aftësi shumë të mirë të përcjellin elektricitetin. Prandaj dhe metalet si për shembull bakri përdoren për të  prodhuar tela elektrikë.

Jometalet nuk kanë veti të shkëlqejnë si metalet dhe as të përcjellin elektricitetin dhe nxehtësinë. Jometalet mund të gjenden në të trija gjendjet e lëndës: gaze (si për shembull oksigjeni), lëngje (si për shembull bromina) dhe të ngurta (si për shembull sulfuri). Ndryshe nga metalet, jometalet janë zakonisht të brishta kur janë në trajtë të ngurtë, që do të thotë se mund të copëtohen me lehtësi me një çekiç apo edhe me gishta, kështu që ato nuk mund të marrin pamje të ndryshme në gjendjen e tyre natyrale. Jometalet janë të pranishme kudo në veprimtari jetësore. Për shembull karboni shtë një nga lëndët themelore të jetës dhe gjendet tek të gjitha gjallesat. Ndërsa oksigjeni është i domosdoshëm për frymëkëmbimin. 

Metaloidet janë elementë që shfaqin veti si të metaleve ashtu edhe të jometaleve. Në tabelën e Mendlejevit ato janë vendosur midis metaleve dhe jometaleve. Metaloidet mund të kenë veti të shkëlqejnë, por nuk janë përcjellës të mirë të elektricitetit dhe nxehtësisë në rrethana natyrale. Ato mund të bëhen përcjellës të elektricitetit dhe nxehtësisë në rrethana të posaçme. Për këtë arsye ato gjejnë përdorim tek kompjuterat dhe celularët. Për shembull silikoni është një metaloid që gjen përdorim të gjerë në prodhimin e mikroçipëve kompjuterik. Veçantia e metaloideve qëndron tek aftësia e tyre për t’u sjellë edhe si metale, edhe si jometale.

Pamje skematike e shpërndarjes së elektroneve sipas shkallë së fuqisë (nivelit energjik)

Para se të radhisim dukuritë e shkallëzuara, do të rikujtojmë edhe një herë disa veçori të elementëve në tabelë:

1. Të gjithë elementët e një rreshti kanë numër të barabartë shkallësh fuqie. Për shembull, si litiumi, që është në fillim të rreshtit, si neoni, që është në fund të rreshtit, të dy elementët kanë vetëm dy shkallë fuqie, por me numër elektronesh që rritet në çdo grup. 

2. Në çdo rresht shtohet një shkallë fuqie. Për shembull, elementët e rreshtit të parë kanë nga një shkallë fuqie, elementët e shkallë së dytë kanë ngy dy shkallë fuqie, e kështu me radhë.

Duke pasur parasysh këto të vërteta, ne mund të shqyrtojmë dhe të kuptojmë dukuritë e përbashkëta të elementëve:

• Rrezja atomike: Sa më i madh numri i protoneve tek elementët e të njëjtës shkallë fuqie, aq më shumë zvogëlohet rrezja e atomit. Kjo ndodh sepse se me rritjen e protoneve në bërthamë, rritet dhe fuqia tërheqëse e bërthamës, gjë që shkakton tkurrje të orbitaleve të elektroneve. Për shembull rrezja e atomit të kaliumit, që është në shtyllën e parë të rreshtit të katërt, është më e madhe se rrezja e atomit të kriptonit që është në shtyllën e tetëmbëdhjetë të po ati rreshti edhe pse ka më pak elektrone nëpër orbitale.

• Energjia ionizuese: Si rrjedhojë e po të njëjtës dukuri edhe sasia e fuqisë që nevojitet për ta shndërruar një atom në ion (±) rritet. Në gjuhën shkencore kjo dukuri quhet energji ionizuese. Numri më i lartë i protoneve krijon fuqi tërheqëse më të madhe, kështu që për të shkëputur një ose disa elektrone prej bërthamës nevojitet një fuqi më e madhe.

• Megjithatë, me rritjen shkallës së fuqisë së elektroneve, fuqia e nevojshme për të shkëputur një ose disa elektrone ulet. Pra themi që energjia ionizuese zvogëlohet. Kjo ndodh për arsye se sa më e lartë të jetë shkalla e fuqisë (niveli energjik) së elektronit, aq më e vogël është fuqia që nevojitet pë t’i shkëputur ato nga atomi.

• Elektronegativiteti: Sa më i madh numri i elektroneve në elementët e të njëjtit rresht, aq më e madhe aftësia e elementëve për të tërhequr elektrone të tjera. Në gjuhën shkencore kjo quhet elektronegativitet (për shkak të ngarkesës negative të elektronit). Për shembull elementët në anën e djathtë të rreshtit, si fluori, kanë më shumë aftësi për të tërhequr elektrone sepse janë më afër përmbushjes së shkallës së jashtme të fuqisë me numrin e plotë të elektroneve.

• Njëkohësisht, sa më e lartë shkalla e fuqisë, aq më e ulët afëtsia për të tëhequr elektrone (elektronegativiteti). Largësia e madhe mes bërthamës dhe elektroneve të jashtme bën që bërthama të mos ketë aq fuqi sa të tërheqë elektrone të tjera.

• Vetitë metalike: Vetitë metalike të elementëve pakësohen me rritjen e numrit të elektroneve brenda një shkalle fuqie, dëmethënë brenda një rreshti. Metalet janë në anën e majtë të tabelës, ndërsa jometalet janë në anën e djathtë të saj.

• Njëkohësisht, vetitë metalike bëhen më të theksuara me rritjen e shkallës së fuqisë së elektroneve. Kjo ndodh sepse me rritjen e shkallë së fuqisë atomi bëhet më i madh dhe fuqia tërheqëse për t’i mbajtur elektronet ngjitur pas bërthamës bie. Kjo është dukuri e përbashkët e gjithë metaleve.

• Elektroafiniteti: Aftësia për të tërhequr një elektron shtesë rritet me rritjen e numrit të elektroneve në të njëjtën shkallë fuqie. Në gjuhën shkencore kjo dukuri quhet elektroafinitet. Kjo dukuri shfaqet veçanërisht tek halogenet (shtylla 17), të cilat kanë nevojë vetëm për një elektron që të mbushin shkallën e fuqisë.

• Aftësia për të tërhequr një elektron shtesë bie  me rritjen e shkallës së fuqisë për shkak se në shkallët më të larta tërheqja e bërthamës është më e vogël.

• Reaktiviteti: Aftësia e metaleve për të hyrë në bashkëveprime kimike rritet me rritjen e numrit të shkallës së fuqisë. Në gjuhën shkencore kjo dukuri quhet reaktivitet. Kjo ndodh sepse atomet zmadhohen dhe elektronet në shkallët më të larta të fuqisë shkëputen më lehtë.

• Tek jometalet aftësia për të hyrë në bashkëveprime kimike bie me rritjen e numrit të shkallës së fuqisë. Për shembull, tek shtylla 17 (halogenet), fluori është elementi më bashkëveprues (reaktive), ndërsa jodi më pak.

• Gardhi atomik: Elektronet e shkallëve më të ulëta të fuqisë priren që të shtyjnë elektronet e shkallëve më të larta. Domethënë ato ushtrojnë trysni. Në gjuhën shkencore kjo dukuri quhet gardhi atomik. Pra, elektronet e shkallëve më të ulëta shërbejnë si gardh. Gardhi atomik nuk ndryshon me rritjen e elektroneve në të njëjtën shkallë fuqie.

• Trysnia shtytëse e elektroneve rritet me rritjen e shkallëve të fuqisë. Kjo bën që aftësia e bërthamës për të tërhequr elektronet në shkallët më të larta të jetë më e ulët se sa tek shkallët më të ulëta të fuqisë.