UKŁAD OKRESOWY PIERWIASTKÓW

PRAWO OKRESOWOŚCI

Dymitr Mendelejew - 1869

Lothar Meyer - 1870

Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków zmieniają się okresowo,

w miarę jak od pierwiastków o mniejszej liczbie atomowej przechodzimy do pierwiastków o coraz to większej liczbie atomowej

W tym okresie nie znano jeszcze pojęcia liczby atomowej, obaj uczeni szeregowali pierwiastki wg wzrastającej masy atomowej.

Wyjaśnienie tego empirycznego prawa stało się możliwe dopiero w XX wieku, kiedy poznano strukturę atomu.

OKRESY PIERWIASTKÓW

Rozróżniamy siedem szeregów poziomych zwanych okresami

GRUPY PIERWIASTKÓW

Pierwiastki należące do tej samej kolumny pionowej, zwanej grupą lub rodziną, mają analogiczną konfigurację zewnętrznych powłok elektronowych i wykazują wiele podobieństw we właściwościach chemicznych i fizycznych

Do grup głównych zaliczamy grupy 1, 2

oraz od 13 do 18

Pozostałe grupy to grupy przejściowe, dawniej zwane pobocznymi

OKRESOWOŚĆ WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNYCH

Do wielkości fizycznych, których znajomość bardzo ułatwia przedstawienie zmian właściwości chemicznych pierwiastków w zależności od położenia w układzie okresowym, należą:

ROZMIARY ATOMU

ENERGIA JONIZACJI

POWINOWACTWO ELEKTRONOWE

ROZMIARY ATOMU

• W poszczególnych okresach największy promień atomowy maja pierwiastki grupy litowców (gr I).

• W miarę jak w danym okresie wzrasta liczba atomowa, promień atomowy maleje.

Obserwuje się więc zmniejszanie się rozmiarów atomu w szeregu poziomym np. od litu do fluoru, od sodu do chloru itd.

• Zjawisko to jest spowodowane tym, że im większy jest ładunek jądra, tym silniej przyciąga ono elektrony wszystkich powłok.

• W obrębie okresów liczba powłok elektronowych, mimo zwiększania się liczby elektronów, pozostaje taka sama.

• Atomami, w których zapoczątkowuje się zabudowa nowej powłoki elektronowej są atomy litowców rozpoczynające poszczególne okresy

OKRESOWOŚĆ WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNYCH

ENERGIA JONIZACJI

Energia jonizacji oznacza energię potrzebną do usunięcia elektronu z atomu danego pierwiastka.

• Jest to jedna z najważniejszych wielkości charakteryzujących atom.

• O energii jonizacji decydują siły, które w atomie działają na elektron walencyjny. Zależą one przede wszystkim od odległości tego elektronu od jądra oraz od efektywnego ładunku jądra.

• Im mniejsza jest odległość elektronu od jądra, tym większy nakład energii jest konieczny do usunięcia elektronu z atomu.

• Energię jonizacji wyraża się w kJ x mol^-1

• Energia potrzebna do oderwania pierwszego elektronu zwana jest pierwszą energią jonizacji, drugiego drugą itd.

• W poszczególnych okresach układu okresowego najmniejsze wartości przyjmuje energia jonizacji pierwiastków o największym promieniu atomowym, tzn pierwiastków należących do grupy litowców.

• W obrębie poszczególnych grup układu okresowego stwierdza się wyraźne zmniejszenie energii jonizacji, w miarę jak wzrasta liczba atomowa. Jest to związane ze wzrostem promienia atomowego.

OKRESOWOŚĆ WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNYCH

POWINOWACTWO ELEKTRONOWE - ELEKTROUJEMNOŚĆ

• Jest to wielkość wprowadzona przez Paullinga dla scharakteryzowania zdolności atomu wchodzącego w skład cząsteczki do przyciągania ku sobie elektronów.

• Wielkość ta należy do właściwości pierwiastków podlegających prawu okresowości.

• Wzrasta ona w okresach układu od strony lewej do prawej.

• Pierwiastki o największej elektroujemności takie jak fluor, tlen, azot i chlor wykazują wyraźne właściwości niemetali.

• Pierwiastki o najmniejszej elektroujemności wykazują właściwości metali np.. Frans, cez, rubid i bar.

• Pierwiastki o charakterze pośrednim pomiędzy metalami a niemetalami są zwane półmetalami np. bor, krzem, german, arsen, antymon, bizmut, selen, tellur i polon.

• Pierwiastki różniące się znacznie elektroujemnością wytwarzają między sobą wiązania jonowe.

• W miarę jak różnice elektroujemności pomiędzy łączącymi się pierwiastkami maleją, wzrasta tendencja do tworzenia się wiązań kowalencyjnych lub metalicznych.