Układ okresowy pierwiastków chemicznych

Układ Okresowy Pierwiastków Chemicznych jest uszeregowaniem wszystkich pierwiastków chemicznych w taki sposób, że wykazują one okresową powtarzalność właściwości chemicznych i fizycznych. Pierwiastki szereguje się wg wzrastającej wartości liczby atomowej, a jako kryterium klasyfikacji chemicznej przyjmuje się konfiguracje elektronów otaczających dane jądro atomowe. Symbole pierwiastków chemicznych ułożone są w szeregi poziome zw. okresami oraz jednocześnie w kolumny pionowe zw. grupami. W miarę wzrostu liczby atomowej następuje stopniowe zapełnianie powłok elektronowych atomów; rozpoczęciu się nowego okresu odpowiada zapoczątkowanie zapełniania elektronami nowej powłoki. Powtarzanie się podobnej konfiguracji elektronów w zewnętrznych powłokach jest przyczyną okresowości właściwości chemicznych i licznych właściwości chemicznych.

Prawo okresowości stwierdzające, że własności chemiczne i fizyczne ulegają cyklicznym zmianom od pierwiastków o niższych masach atomowych do pierwiastków o wyższych masach atomowych (we współczesnym sformułowaniu prawa okresowości masa atomowa zastąpiona jest liczbą atomową).

Liczba atomowa-określa nie tylko liczbę protonów występujących w jądrze atomów ale też liczbę elektronów atomów w stanie obojętnym, która ma decydujący wpływ na ich własności chemiczne.

Grupa układu okresowego-jest pionową kolumną w układzie okresowym pierwiastków chemicznych. Istnieje 18 grup w standardowym układzie okresowym. Określenie "rodzina" wywodzi się od podobnych właściwości, jakie posiadają pierwiastki wchodzące w skład jednej grupy. Współcześnie podobieństwo chemiczne w obrębie grupy tłumaczy się jednakową lub podobną konfiguracją elektronową powłoki walencyjnej atomów pierwiastków danej grupy. To właśnie układ najbardziej zewnętrznych elektronów nadaje pierwiastkowi większość cech chemicznych. Rozpowszechnione są trzy sposoby numerowania grup układu, jedna z użyciem cyfr arabskich i dwie z użyciem cyfr rzymskich. Numeracja arabska jest oficjalnie rekomendowana. Oprócz numerycznego, stosuje się także słowne nazewnictwo grup pierwiastków. Nazwę tworzy się przez dodanie do nazwy pierwszego (najlżejszego) pierwiastka danej rodziny końcówki -owce, np fluorowce, helowce. Od reguły tej występuje jeden wyjątek - nazwa pierwszej grupy brzmi litowce, a nie wodorowce. Układ okresowy pierwiastków można podzielić na trzy zasadnicze grupy. W pierwszej, głównej grupie znajdują się metale, jak np. magnez, oraz niemetale, jak np. chlor. W drugiej są metale przejściowe, do których należą żelazo i złoto. Trzecia grupa składa się z lantanowców, zwanych ziemiami rzadkimi, i z aktynowców.

Okres- jest poziomym rzędem w układzie okresowym pierwiastków. Numerowane są od 1-7. Wiadomo, że numer okresu odpowiada numerowi powłoki walencyjnej atomu. Liczba pierwiastków w jednym okresie wynika z liczby orbitali na powłoce walencyjnej, z których każdy może być wypełniony maksymalnie dwoma elektronami. Rozpoczęciu się nowego okresu odpowiada zapoczątkowanie zapełniania elektronami nowej powłoki. Orbitale te są zapełniane wg następującego schematu:

1. okres 1s 2 pierwiastki

2. okres 2s 2p 8 pierwiastków

3. okres 3s 3p 8 pierwiastków

4. okres 4s 3d 4p 18 pierwiastków

5. okres 5s 4d 5p 18 pierwiastków

6. okres 6s 4f 5d 6p 32 pierwiastki

7. okres 7s 5f 6d 7p 32 pierwiastki

Układ elektronów - położenie pierwiastka w układzie okresowym wiąże się ściśle ze sposobem ułożenia elektronów w jego atomach. Gazy szlachetne, tworzą prawą kolumnę układu, mają po osiem elektronów na ostatniej powłoce. Wyjątkiem jest atom helu: ma on zapełnioną pierwszą powłokę, na której są tylko dwa miejsca. Atomy pierwiastków lewej kolumny układu, np. sodu, mają tylko jeden elektron na swojej ostatniej powłoce. Można go łatwo rozłączyć, co oznacza, iż pierwiastki są bardzo aktywne chemicznie. Przedostatnią kolumnę po prawej stronie układu tworzą chlorowce, które mają po siedem elektronów na ostatniej powłoce i łatwo mogą przyłączyć ósmy elektron. Są więc również silnie aktywnie chemicznie.

Własności pierwiastków podlegających prawu okresowości są:

Objętość molowa (atomowa), objętość zajmowana przez 1 mol danej substancji. Objętość molowa gazu doskonałego w temperaturze 0°C i pod ciśnieniem 1013,25 hPa jest równa 22,4 dm³. Objętość molowa odniesiona do pierwiastka chemicznego nosi nazwę objętości atomowej.

Energia jonizacji, energia odpowiadająca usunięciu najsłabiej związanego elektronu z atomu lub cząsteczki należącego do zewnętrznej powłoki. Rozróżnia się pierwszą, drugą, itd. energię jonizacji - odpowiadające usunięciu kolejnych elektronów. Mierzy się ją za pomocą pomiarów spektroskopowych i podaje w eV/atom.

Powinowactwo elektronowe, wartość efektu energetycznego towarzyszącego powstaniu ujemnego jonu przez przyłączenie elektronu do obojętnego atomu lub cząsteczki. Przyłączaniu następnych elektronów odpowiadają kolejne powinowactwa elektronowe. Największe powinowactwo elektronowe atomów w poszczególnych okresach układu okresowego posiadają fluorowce.

Elektroujemność zdolność atomów danego pierwiastka do przyciągania elektronów. Według R.S. Mullikena, wartość elektroujemności jest średnią arytmetyczną z powinowactwa elektronowego i pierwszej energii jonizacji.

Materiał z wykładów

---