Układ okresowy pierwiastków chemicznych

Układ okresowy pierwiastków chemicznych
Układ okresowy pierwiastków chemicznych jest potocznie nazywany tablicą Mendelejewa od nazwiska twórcy układu. Dmitrij Mendelejew stworzył w 1869 założenia klasyfikacji pierwiastków chemicznych. Najważniejszym założeniem było prawo okresowości, które wtedy brzmiało: pierwiastki chemiczne uporządkowane są zgodnie ze zwiększającą się liczbą atomową,
okresowo zmieniają swoje właściwości. Później zmieniono to prawo i dziś brzmi ono tak: właściwości pierwiastków chemicznych zmieniają się okresowo wraz ze zwiększaniem się liczby atomowej. Dzisiaj używany układ okresowy to zmodyfikowana wersja tablicy, którą w 1869r. stworzył Mendelejew.
Pierwiastki chemiczne w układzie okresowym są uporządkowane zgodnie ze wzrastającą liczbą atomową Z zwaną liczbą porządkową, nie zawsze jest to wzrastająca masa atomowa- jod został umieszczony za tellurem, choć ma mniejszą masę atomową. Wynika to z faktu, że wykazuje podobne właściwości co chlor, brom i fluor.

Układ okresowy zbudowany jest z poziomych szeregów, czyli okresów, ponumerowanych od 1 do 7. Okres zazwyczaj rozpoczyna się aktywnym metalem a kończy niemetalem. Pionowe kolumny układu okresowego to grupy. Wyróżnia się grupy główne- (grupa 1 i 2 oraz grupy od 13 do 18) i grupy poboczne (grupy od 3 do 12). Grupy główne mają swoje nazwy pochodzące od pierwszych pierwiastków z grupy. Wyjątkiem od tej reguły jest grupa 1, która swoją nazwę bierze od litu.
Nazwy grup:
1- litowce
2- berylowce
13- borowce
14- węglowce
15- azotowce
16- tlenowce
17- fluorowce
18- helowce- tę grupę tworzą pierwiastki nieaktywne chemicznie, dlatego nazywa je się gazami szlachetnymi.

Z układu okresowego zostały wyodrębnione metale ziem rzadkich, czyli lantanowce i aktynowce. Lantanowce to pierwiastki od lantanu do lutetu, a aktynowce- od aktynu do lorensu. Dlaczego te pierwiastki zostały umieszczone osobno? Wynika to z faktu, że zazwyczaj pierwiastki sąsiadujące ze sobą łatwo jest odróżnić i różnią się od siebie właściwościami. Jod i tellur różnią się od siebie drastycznie. Jednak wśród lantanowców i aktynowców ta zasada nie obowiązuje. Wykazują one bardzo podobne właściwości, dlatego zostały wydzielone.
Oprócz tego w układzie okresowym można wyodrębnić bloki konfiguracyjne, czyli zbiory pierwiastków o podobniej konfiguracji elektronowej.

Pierwiastki bloku s będą miały swoje elektrony walencyjne na podpowłoce ns, gdzie n to numer okresu. Podpowłoka s może być wypełniona 1 lub 2 elektronami- będzie to zależne od grupy. W grupie pierwszej będzie to 1 elektron, a w drugiej 2. Wyjątkiem jest hel, który znajduje się w pierwszym okresie, ale jego orbital s będzie wypełniony dwoma elektronami.
U pierwiastków z bloku p elektrony walencyjne będą umieszczone na podpowłoce ns i np, gdzie n to numer okresu. Orbital p pomieści maksymalnie 6 elektronów.
Pierwiastki z bloku d mają swoje elektrony walencyjne na podpowłoce (n-1)d oraz ns, gdzie n to numer okresu. Podpowłoka d pomieści 10 elektronów.
Natomiast pierwiastki z bloku f mają swoje elektrony walencyjne na orbitalach (n-2)f (n-1)d ns. Orbital f pomieści 14 elektronów.

Co można odczytać z układu okresowego?
Po pierwsze, numer okresu określa ilość powłok danego pierwiastka, wyjątkiem jest pallad, który ma 4 powłoki, choć leży w piątym okresie.
Po drugie pierwiastki leżące w grupach 1-12 mają taką samą ilość elektronów walencyjnych, jaki jest numer grupy, natomiast pierwiastki leżące w grupach 13-18 mają taką ilość elektronów walencyjnych jaki jest ich numer grupy pomniejszony o 10. Wyjątkiem jest hel, który ma 2 elektrony walencyjne.
Kolejną własnością jaką możemy odczytać z układu jest ilość cząstek elementarnych.
Spójrz na sposób zapisu pierwiastków w układzie okresowym na przykładzie potasu:

Możemy odczytać symbol i nazwę pierwiastka oraz jego masę (39,098 u) i liczbę atomową Z- 19. Liczba atomowa Z informuje nas o ilości protonów i elektronów, z kolei jeśli zaokrąglimy masę atomową potasu to powstanie nam liczba masowa A, która informuje nas o ilości nukleonów- sumy protonów i neutronów. Jeśli chcemy obliczyć ilość neutronów musimy odjąć od liczby masowej A, liczbę atomową Z. Potas ma neutronów. Często z układu okresowego odczytam również czy dany pierwiastek jest metalem lub niemetalem o czym poinformuje nas legenda na dole układu.
Aktywność metaliczna w układzie okresowym rośnie wraz ze wzrostem numeru okresu i maleje wraz ze wzrostem numeru grupy- zatem najaktywniejszymi metalami są cez i frans. Z kolei aktywność niemetaliczna maleje wraz ze wzrostem numeru okresu, a rośnie wraz ze wzrostem numeru grupy. Najaktywniejszym niemetalem będzie fluor. Pamiętam o tym, że pierwiastki z grupy 18 to gazy szlachetne, bierne chemicznie.
Tak rośnie aktywność metaliczna:

A tak niemetaliczna:

Ćwiczenie 1.
Opisz atom siarki na podstawie układu okresowego:
Zacznijmy od cząstek elementarnych:
Liczba atomowa Z siarki to 16, zatem siarka ma 16 protonów i 16 elektronów. Liczba masowa A siarki to 32, zatem siarka ma 32 nukleony. Siarka ma 32-16=16 neutronów.
Siarka leży w 16 grupie układu okresowego, dlatego ma 6 elektronów walencyjnych. Z racji tego, że należy do bloku konfiguracyjnego p, to jej elektrony walencyjne będą rozmieszczone na orbitalach 3s i 3p, (dokładniej 3s2 i 3p4). Siarka leży w 3 okresie, dlatego ma 3 powłoki elektronowe. Siarka jest niemetalem.