Układ okresowy

pierwiastków

Układ okresowy

pierwiastków

Dymitr Mendelejew

Wielki chemik rosyjski żyjący w latach 1834-1907.

Sformułował w 1896 roku prawo okresowości.

Twierdzenie to zakłada, że właściwości chemiczne i

fizyczne zmieniają się okresowo, w miarę jak od

pierwiastków o mniejszej liczbie atomowej

przechodzimy do tych o coraz większej liczbie

atomowej. Początkowo uczony wraz z Lotharem

Mayerem szeregowali pierwiastki według

wzrastającego ciężaru atomowego, ponieważ nie

znali wtedy jeszcze pojęcia liczby atomowej.

Wyjaśnienie tego stało się możliwe w XX wieku, kiedy

poznano strukturę atomu.

Wielki chemik rosyjski żyjący w latach 1834-1907.

Sformułował w 1896 roku prawo okresowości.

Twierdzenie to zakłada, że właściwości chemiczne i

fizyczne zmieniają się okresowo, w miarę jak od

pierwiastków o mniejszej liczbie atomowej

przechodzimy do tych o coraz większej liczbie

atomowej. Początkowo uczony wraz z Lotharem

Mayerem szeregowali pierwiastki według

wzrastającego ciężaru atomowego, ponieważ nie

znali wtedy jeszcze pojęcia liczby atomowej.

Wyjaśnienie tego stało się możliwe w XX wieku, kiedy

poznano strukturę atomu.

Mendelejew oprócz wygłoszonego prawa,

stworzył układ okresowy pierwiastków i
przewidział istnienie i niektóre właściwości kilku
pierwiastków chemicznych m.in. galu, skandu,
germanu, polonu i fransu oraz ich związków.
Prowadził badania w dziedzinie roztworów,
termochemii, katalizy, chemii pierwiastków ziem
rzadkich (badał ropę naftową).

Opracował metodę produkcji

prochu bezdymnego.

Napisał również kilka prac naukowych.

Mendelejew oprócz wygłoszonego prawa,

stworzył układ okresowy pierwiastków i
przewidział istnienie i niektóre właściwości kilku
pierwiastków chemicznych m.in. galu, skandu,
germanu, polonu i fransu oraz ich związków.
Prowadził badania w dziedzinie roztworów,
termochemii, katalizy, chemii pierwiastków ziem
rzadkich (badał ropę naftową).

Opracował metodę produkcji

prochu bezdymnego.

Napisał również kilka prac naukowych.

W tabeli układu okresowego przewidziane były

miejsca dla prawdopodobnie istniejących, a nie

odkrytych jeszcze pierwiastków. W kilku miejscach

przestawiono kolejność pierwiastków, uznając

podobieństwo właściwości pierwiastków w tej samej

grupie za ważniejsze od ich masy atomowej (np. jod o

masie 126,9 u został umieszczony za tellurem o masie

127,6 u aby zgodnie z właściwościami, znaleźć się w

tej samej grupie, co fluor, chlor i brom. Mendelejew

pozostawił miejsce np. przed glinem, dla eka – glinu

lub krzemem dla eka – krzemu. Ponadto na podstawie

ich położenia w swojej tabeli określił, jakie powinny

być ich przybliżone masy atomowe i właściwości.

W tabeli układu okresowego przewidziane były

miejsca dla prawdopodobnie istniejących, a nie

odkrytych jeszcze pierwiastków. W kilku miejscach

przestawiono kolejność pierwiastków, uznając

podobieństwo właściwości pierwiastków w tej samej

grupie za ważniejsze od ich masy atomowej (np. jod o

masie 126,9 u został umieszczony za tellurem o masie

127,6 u aby zgodnie z właściwościami, znaleźć się w

tej samej grupie, co fluor, chlor i brom. Mendelejew

pozostawił miejsce np. przed glinem, dla eka – glinu

lub krzemem dla eka – krzemu. Ponadto na podstawie

ich położenia w swojej tabeli określił, jakie powinny

być ich przybliżone masy atomowe i właściwości.

Układ okresowy pierwiastków podany przez Mendelejewa

składa się z rzędów:

poziomych (

okresów

)

i pionowych (

grup

),

przy czym grupy tworzyły pierwiastki o zbliżonych

własnościach.

Puste miejsca zostały pozostawione dla odkrytych później:

skandu, galu, germanu, itru, technetu, indu, ceru i renu.

Przykładami własności pierwiastków podlegających prawu

okresowości są m.in. objętość atomowa, energia jonizacji,

powinowactwo elektronowe, elektroujemność, promień

atomowy, promień jonowy, gęstość, własności metaliczne

i niemetaliczne, temperatura topnienia i wrzenia, aktywność

i inne.

Krótka charakterystyka układu

okresowego:

Część grup rozpoczyna się od okresu 1 lub 2. Są

to tzw.

GRUPY GŁÓWNE

. Rozmieszczone są one

z lewej i prawej strony układu okresowego i

oznaczone są liczbami

1, 2, 13, 14, 15, 16, 17, 18

,

tworzące bloki s i p, przy czym pierwiastki z 18

grupy to pierwiastki gazowe o całkowicie

zapełnionej ostatniej powłoce elektronowej,

nazywane z racji swej bierności chemicznej

gazami szlachetnymi.

Pierwiastki grup głównych – bloków s i p zajmują

skrajne części tablicy Mendelejewa.

Strzałkami zostały oznaczone GRUPY GŁÓWNE

W części środkowej znajdują się

pierwiastki GRUP PRZEJŚCIOWYCH

( pobocznych), czyli

pierwiastki bloku d.

Pierwiastki bloku f zostały wyodrębnione

w dwa szeregi u dołu tablicy jako

lantanowce (wypełniające orbital 4f)i

aktynowce

( wypełniają orbital 5f).

W części środkowej znajdują się

pierwiastki

GRUP PRZEJŚCIOWYCH

( pobocznych), czyli

pierwiastki bloku d.

Pierwiastki bloku f zostały wyodrębnione

w dwa szeregi u dołu tablicy jako

lantanowce (wypełniające orbital 4f)i

aktynowce

( wypełniają orbital 5f).

Strzałkami zostały oznaczone GRUPY POBOCZNE (przejściowe)

Pierwiastek chemiczny

Pierwiastek chemiczny

• Pierwiastek chemiczny, zbiór atomów o tej samej

liczbie atomowej. Atomy danego pierwiastka chemicznego

mogą się różnić liczbą neutronów, a zatem i masą jądra.

Atomy takie nazywamy izotopami danego pierwiastka.

Niektóre pierwiastki chemiczne tworzą odmiany

alotropowe (alotropia).

Przemiany jednych pierwiastków w inne zachodzą

samorzutnie w przypadku pierwiastków

promieniotwórczych (promieniotwórczość naturalna), a w

przypadku innych pierwiastków tylko w wyniku

bombardowania jąder atomowych wysokoenergetycznymi

cząstkami lub powolnymi neutronami.

• Pierwiastek chemiczny

, zbiór atomów o tej samej

liczbie atomowej. Atomy danego pierwiastka chemicznego

mogą się różnić liczbą neutronów, a zatem i masą jądra.

Atomy takie nazywamy izotopami danego pierwiastka.

Niektóre pierwiastki chemiczne tworzą odmiany

alotropowe (alotropia).

Przemiany jednych pierwiastków w inne zachodzą

samorzutnie w przypadku pierwiastków

promieniotwórczych (promieniotwórczość naturalna), a w

przypadku innych pierwiastków tylko w wyniku

bombardowania jąder atomowych wysokoenergetycznymi

cząstkami lub powolnymi neutronami.

W tablicy układu okresowego wykorzystuje się

skrótowe oznaczenia pierwiastka chemicznego

(symbole pierwiastka) z dopisanymi wskaźnikami

- dolny z lewej strony z podaniem liczby

ładunkowej Z, górny - z podaniem liczby

masowej lub masy atomowej.

Liczba masowa – liczba

atomowa

= LICZBA NEUTRONÓW

Masa atomowa w odróżnieniu od

liczby masowej najczęściej nie

jest liczbą całkowitą - zobacz

układ okresowy. Często jest ona

nazwana średnią masą

atomową.

PODZIAŁ PIERWIASTKÓW CHEMICZNYCH

PODZIAŁ PIERWIASTKÓW CHEMICZNYCH

METALE

METALE

PÓŁMETALE

PÓŁMETALE

NIEMETALE

(+gazy

szlachetne)

NIEMETALE

(+gazy

szlachetne)

METALE

(najliczniejsza grupa)

METALE

(najliczniejsza grupa)

Metale, dobrze przewodzące ciepło i elektryczność

pierwiastki chemiczne, odznaczające się zazwyczaj

kowalnością i charakterystycznym połyskiem. Mają

najczęściej niską elektroujemność, w reakcjach

chemicznych wykazują tendencję do oddawania

elektronów. W temperaturze pokojowej wszystkie

metale, z wyjątkiem rtęci, występują w stałym stanie

skupienia (tworzą tzw. kryształy metaliczne).

Na 111 znanych obecnie pierwiastków

88

stanowią

metale. Zależnie od gęstości metale dzieli się na metale

lekkie oraz metale ciężkie. Z uwagi na położenie w

układzie okresowym pierwiastków (wynikające z

budowy ich atomów) można je podzielić na metale grup

głównych, wraz z cynkowcami, oraz metale przejściowe.

Metale, dobrze przewodzące ciepło i elektryczność

pierwiastki chemiczne, odznaczające się zazwyczaj

kowalnością i charakterystycznym połyskiem. Mają

najczęściej niską elektroujemność, w reakcjach

chemicznych wykazują tendencję do oddawania

elektronów. W temperaturze pokojowej wszystkie

metale, z wyjątkiem rtęci, występują w stałym stanie

skupienia (tworzą tzw. kryształy metaliczne).

Na 111 znanych obecnie pierwiastków

88

stanowią

metale. Zależnie od gęstości metale dzieli się na metale

lekkie oraz metale ciężkie. Z uwagi na położenie w

układzie okresowym pierwiastków (wynikające z

budowy ich atomów) można je podzielić na metale grup

głównych, wraz z cynkowcami, oraz metale przejściowe.

PÓŁMETALE

PÓŁMETALE

Półmetale, pierwiastki posiadające charakter

pośredni pomiędzy metalami i niemetalami: bor,

krzem, german, arsen, antymon, selen, tellur.

Półmetale mają szereg fizycznych cech metali, jak

połyskliwa powierzchnia w stanie stałym i

wysokie temperatury topnienia. Chociaż mają one

dużo gorsze przewodnictwo elektryczne i cieplne

od typowych metali, to jednak wyższe od

typowych niemetali, stąd też są stosowane w

materiałach półprzewodnikowych.

Półmetale, pierwiastki posiadające charakter

pośredni pomiędzy metalami i niemetalami: bor,

krzem, german, arsen, antymon, selen, tellur.

Półmetale mają szereg fizycznych cech metali, jak

połyskliwa powierzchnia w stanie stałym i

wysokie temperatury topnienia. Chociaż mają one

dużo gorsze przewodnictwo elektryczne i cieplne

od typowych metali, to jednak wyższe od

typowych niemetali, stąd też są stosowane w

materiałach półprzewodnikowych.

NIEMETALE

NIEMETALE

Niemetale, nie wykazują żadnych właściwości

metalicznych. Inaczej niż w przypadku metali, nie

można podać jednoznacznych cech wszystkich

niemetali, gdyż są one

bardzo zróżnicowane.

Pierwiastków niemetalicznych jest znacznie mniej (18)

niż metalicznych, które stanowią całą pozostałą część

układu okresowego.

Do niemetali zaliczamy GAZY SZLACHETNE

(znajdujące się w osiemnastej grupie). Mają one

bardzo szczególne własności fizyczne i chemiczne.

Niemetale, nie wykazują żadnych właściwości

metalicznych. Inaczej niż w przypadku metali, nie

można podać jednoznacznych cech wszystkich

niemetali, gdyż są one

bardzo zróżnicowane.

Pierwiastków niemetalicznych jest znacznie mniej (18)

niż metalicznych, które stanowią całą pozostałą część

układu okresowego.

Do niemetali zaliczamy GAZY SZLACHETNE

(znajdujące się w osiemnastej grupie). Mają one

bardzo szczególne własności fizyczne i chemiczne.

Podstawę współczesnego układu pierwiastków

stanowi ich konfiguracja elektronowa

wyznaczająca podział na bloki: s,p,d,f.

- Blok s obejmuje pierwiastki grupy 1 i 2.

- Blok p obejmuje pierwiastki grup od 13 do 18.

- Blok d obejmuje pierwiastki grup od 3 do 12.

- Blok f tworzą lantanowce i aktynowce.

Podstawę współczesnego układu pierwiastków

stanowi ich konfiguracja elektronowa

wyznaczająca podział na bloki: s,p,d,f.

- Blok s obejmuje pierwiastki grupy 1 i 2.

- Blok p obejmuje pierwiastki grup od 13 do 18.

- Blok d obejmuje pierwiastki grup od 3 do 12.

- Blok f tworzą lantanowce i aktynowce.

Okresowość fizycznych i chemicznych właściwości

pierwiastków spowodowana jest regularnym

powtarzaniem się analogicznych konfiguracji

walencyjnych. O strukturze układu okresowego

decyduje kolejność zapełniania elektronami

poszczególnych powłok i podpowłok. Pierwiastki o

wspólnej konfiguracji walencyjnej, tworzące grupę, mają

zbliżone własności chemiczne. Niewielkie różnice we
właściwościach tych pierwiastków uwarunkowane są

odmienną budową rdzenia. Wynika z stąd wniosek o

dominującym wpływie elektronów walencyjnych na

właściwości pierwiastków i drugi wniosek, że budowa

rdzenia nie pozostaje bez wpływu na cechy chemiczne,

ale wpływ ten jest wielokrotnie słabszy. Masy atomowe

pierwiastków nie zmieniają się w sposób okresowy, jak

inne właściwości, praktycznie, bowiem nie zależą od

liczby elektronów tylko od jądra.

Okresowość fizycznych i chemicznych właściwości

pierwiastków spowodowana jest regularnym

powtarzaniem się analogicznych konfiguracji

walencyjnych. O strukturze układu okresowego

decyduje kolejność zapełniania elektronami

poszczególnych powłok i podpowłok. Pierwiastki o

wspólnej konfiguracji walencyjnej, tworzące grupę, mają

zbliżone własności chemiczne. Niewielkie różnice we
właściwościach tych pierwiastków uwarunkowane są

odmienną budową rdzenia. Wynika z stąd wniosek o

dominującym wpływie elektronów walencyjnych na

właściwości pierwiastków i drugi wniosek, że budowa

rdzenia nie pozostaje bez wpływu na cechy chemiczne,

ale wpływ ten jest wielokrotnie słabszy. Masy atomowe

pierwiastków nie zmieniają się w sposób okresowy, jak

inne właściwości, praktycznie, bowiem nie zależą od

liczby elektronów tylko od jądra.

Zmiany wartości promieni atomowych następują

okresowo, mimo że masa atomowa stale wrasta niemal

liniowo. Masa atomowa jest, bowiem uzależniona od

składu jądra. O objętości atomu decyduje, zatem

czynnik zupełnie inny niż masa. W miarę przybywania

elektronów rośnie ładunek jądra +Z, elektrony są coraz

silniej przyciągane przez jądro i kurczą się rozmiary

chmury elektronowej. Dlatego w obrębie okresu

następuje systematyczne zmniejszanie się promieni

atomowych. Ponowny wzrost promienia atomowego w

atomie pierwiastka rozpoczynającego okres jest

wywołany pojawieniem się nowej powłoki elektronowej.

Zmiany wartości promieni atomowych następują

okresowo, mimo że masa atomowa stale wrasta niemal

liniowo. Masa atomowa jest, bowiem uzależniona od

składu jądra. O objętości atomu decyduje, zatem

czynnik zupełnie inny niż masa. W miarę przybywania

elektronów rośnie ładunek jądra +Z, elektrony są coraz

silniej przyciągane przez jądro i kurczą się rozmiary

chmury elektronowej. Dlatego w obrębie okresu

następuje systematyczne zmniejszanie się promieni

atomowych. Ponowny wzrost promienia atomowego w

atomie pierwiastka rozpoczynającego okres jest

wywołany pojawieniem się nowej powłoki elektronowej.

Koniec.