Wprowadzenie do układu okresowego

Historia i format układu okresowego pierwiastków

Dmitri Mendelejewowi przypisuje się opracowanie pierwszego układu okresowego pierwiastków. Jego stół uporządkował pierwiastki według wagi atomowej. Nowoczesny stół jest zorganizowany według liczby atomowej. Andriej Prochorow / Getty Images

Dymitr Mendelejew opublikował pierwszy układ okresowy pierwiastków w 1869 roku. Wykazał, że gdy pierwiastki zostały uporządkowane według masa atomowa , powstał wzorzec, w którym podobne właściwości elementów powtarzały się okresowo. Opierając się na pracy fizyka Henry'ego Moseleya, układ okresowy pierwiastków został zreorganizowany na podstawie rosnącej liczby atomowej, a nie masy atomowej. Zmienioną tabelę można wykorzystać do przewidywania właściwości pierwiastków, które nie zostały jeszcze odkryte. Wiele z tych przewidywań zostało później potwierdzonych eksperymentami. Doprowadziło to do sformułowania prawo okresowe , który stwierdza że właściwości chemiczne pierwiastków są zależne od ich liczby atomowej.

Organizacja układu okresowego pierwiastków

Układ okresowy pierwiastków wymienia pierwiastki według liczby atomowej, która jest liczbą protonów w każdym atomie tego pierwiastka. Atomy o liczbie atomowej mogą mieć różną liczbę neutronów (izotopów) i elektronów (jonów), ale pozostają tym samym pierwiastkiem chemicznym.

Pierwiastki w układzie okresowym są ułożone w okresy (wiersze) i grupy (kolumny). Każdy z siedmiu okresów jest wypełniany kolejno liczbą atomową. Grupy zawierają elementy posiadające ta sama konfiguracja elektronowa w ich zewnętrznej powłoce, co powoduje w grupie elementów o podobnych właściwościach chemicznych.

Elektrony w zewnętrznej powłoce są nazywane elektrony walencyjne . Elektrony walencyjne określają właściwości i reaktywność chemiczną pierwiastka i uczestniczą w wiązaniach chemicznych . Cyfry rzymskie znajdujące się nad każdą grupą określają zwykłą liczbę elektronów walencyjnych.

Istnieją dwa zestawy grup. Elementami grupy A są Reprezentatywne elementy , które mają podpoziomy s lub p jako swoje orbitale zewnętrzne. Elementami grupy B są elementy niereprezentatywne , które częściowo wypełniły d podpoziomów ( elementy przejściowe ) lub częściowo wypełnione f podpoziomy ( seria lantanowców i seria aktynowców ). Cyfry rzymskie i oznaczenia liter dają konfigurację elektronową dla elektronów walencyjnych (np. konfiguracja elektronów walencyjnych elementu grupy VA będzie s^dwap³z 5 elektronami walencyjnymi).

Inny sposób na kategoryzację elementy zależy od tego, czy zachowują się jak metale czy niemetale. Większość pierwiastków to metale. Znajdują się po lewej stronie stołu. Skrajna prawa strona zawiera niemetale, a wodór w normalnych warunkach wykazuje właściwości niemetaliczne. Pierwiastki, które mają pewne właściwości metali, a niektóre właściwości niemetali, nazywane są metaloidami lub półmetalami. Pierwiastki te znajdują się wzdłuż zygzakowatej linii biegnącej od lewego górnego rogu grupy 13 do prawego dolnego rogu grupy 16. Metale są ogólnie dobrymi przewodnikami ciepła i elektryczności, są plastyczne i ciągliwe oraz mają błyszczący metaliczny wygląd. W przeciwieństwie do tego, większość niemetali jest słabymi przewodnikami ciepła i elektryczności, ma tendencję do bycia kruchymi ciałami stałymi i może przybierać dowolną z wielu postaci fizycznych. Podczas gdy wszystkie metale z wyjątkiem rtęci są stałe w normalnych warunkach, niemetale mogą być ciałami stałymi, cieczami lub gazami w temperaturze i ciśnieniu pokojowym. Elementy mogą być dalej podzielone na grupy.Grupy metali obejmują metale alkaliczne, metale ziem alkalicznych, metale przejściowe, metale zasadowe, lantanowce i aktynowce. Grupy niemetali obejmują niemetale, halogeny i gazy szlachetne.

Tendencje w układzie okresowym

Organizacja układu okresowego prowadzi do powtarzających się właściwości lub trendów układu okresowego. Te właściwości i ich trendy to:

Energia jonizacji- energia potrzebna do usunięcia elektronu z gazowego atomu lub jonu. Energia jonizacji zwiększa się w ruchu od lewej do prawej i zmniejsza się w dół grupy elementów (kolumny). Elektroujemność- prawdopodobieństwo, że atom utworzy wiązanie chemiczne. Elektroujemność zwiększa ruch od lewej do prawej i zmniejsza ruch w dół grupy. Wyjątkiem są gazy szlachetne, których elektroujemność zbliża się do zera. Promień atomowy (i promień jonowy)- miara wielkości atomu. Promień atomowy i jonowy zmniejsza się podczas ruchu od lewej do prawej w rzędzie (okresie) i zwiększa się w dół grupy. Powinowactwo elektronowe- jak łatwo atom przyjmuje elektron. Powinowactwo elektronowe zwiększa się w trakcie okresu i zmniejsza się w dół grupy. Powinowactwo elektronowe jest bliskie zeru dla gazów szlachetnych.