Периодни систем елемената историје, структуре, елемената

Тхе Периодни систем елемената је алатка која омогућава да се консултују хемијске особине 118 елемената који су до сада познати. Од суштинског је значаја приликом извођења стехиометријских прорачуна, предвиђање физичких својстава неког елемента, њихово класификовање и проналажење периодичних својстава међу њима..

Атоми постају тежи јер њихове језгре додају протоне и неутроне, које такође морају пратити нови електрони; у супротном, електронеутралност не би била могућа. Тако, неки атоми су веома лагани, као водоник, и други, супертешки, као оганнесон.

Ко је дужан таквом срцу у хемији? Научнику Дмитрију Менделијеву, који је 1869. (пре скоро 150 година) објавио, после деценије теоријских студија и експеримената, прву периодну табелу у покушају да организује 62 елемента који су тада били познати..

За ово, Менделеиев заснован на хемијским својствима, док је паралелно Лотхар Меиер објавио још један периодни систем који је организован према физичким својствима елемената.

У почетку, табела је садржавала "празне просторе", чији елементи нису били познати за те године. Међутим, Менделеиев је био у стању да са значајном тачношћу предвиди неколико својих својстава. Неки од тих елемената су били: германијум (који је назвао ека-силикон) и галијум (ека-алуминијум).

Прве периодичне табеле наручивале су елементе према њиховим атомским масама. Овакав аранжман је омогућио увид у неку периодичност (понављање и сличност) у хемијским својствима елемената; ипак, елементи транзиције нису се слагали са овим редом, нити са племенитим гасовима.

Из тог разлога, било је потребно наручити елементе с обзиром на атомски број (број протона), умјесто атомске масе. Одавде, уз напоран рад и допринос многих аутора, периодични систем Мендељејев је усавршен и завршен..

Индек

• 1 Историја периодног система
  • 1.1 Елементи
  • 1.2 Симбологија
  • 1.3 Еволуција шеме
  • 1.4 Вијак за завјесе из Цханцоуртоис (1862)
  • 1.5 Оцтавес оф Невландс (1865)
  • 1.6 Табела Менделеива (1869)
  • 1.7 Моселеи Периодиц Табле (тренутни периодични систем) - 1913
• 2 Како је организован? (Структура и организација)
  • 2.1 Периоди
  • 2.2 Групе
  • 2.3 Број протона и валентних електрона
• 3 Елементи периодног система
  • 3.1 Блок с
  • 3.2 Блок п
  • 3.3 Репрезентативни елементи
  • 3.4 Прелазни метали
  • 3.5 Метали унутрашње транзиције
  • 3.6 Метали и неметали
  • 3.7 Металне породице
  • 3.8 Металоиди
  • 3.9 Гасови
• 4 Коришћење и апликације
  • 4.1 Предвиђање формула оксида
  • 4.2 Валенције елемената
  • 4.3 Дигитални периодични табели
• 5 Значај периодног система
• 6 Референце

Историја периодног система

Елементи

Употреба елемената као основа за описивање окружења (прецизније, природе) користи се још од антике. Међутим, у то време они су се односили на фазе и стања материје, а не на начин на који је референца направљена из средњег века..

Стари Грци су веровали да је планета коју смо населили формирана од четири основна елемента: ватре, земље, воде и ваздуха.

С друге стране, у древној Кини број елемената је био пет и, за разлику од Грка, они су искључивали ваздух и укључивали метал и дрво..

Прво научно откриће направио је 1669. године њемачки Хеннинг Бранд, који је открио фосфор; од тог датума, сви накнадни елементи су забележени.

Треба напоменути да су неки елементи као што су злато и бакар већ познати прије фосфора; разлика је у томе што они никада нису били регистровани.

Симбологија

Алхемичари (претходници актуелних хемичара) су дали имена елементима у односу на сазвежђа, њиховим проналазачима и мјестима гдје су откривени.

Године 1808. Далтон је предложио низ цртежа (симбола) који представљају елементе. Затим је овај систем записа замењен системом Јхона Берзелиуса (који је коришћен до данашњег дана), пошто је Далтонов модел постао компликован када су се појавили нови елементи..

Еволуција шеме

Први покушаји да се направи мапа за организовање информација о хемијским елементима догодила се у деветнаестом веку са Триадама Добереинера (1817)..

Током година, пронађени су нови елементи који су довели до нових организационих модела све до тренутка када се достигне онај који се тренутно користи.

Цханцуртоис телурски вијак (1862)

Алекандре-Емиле Бегуиер де Цханцоуртоис дизајнирао је папирну спиралу, гдје је показао спирални графички приказ (телурски вијак).

У овом систему елементи су распоређени на растући начин с обзиром на њихове атомске тежине. Слични елементи су постављени вертикално.

Оцтаве оф Невландс (1865)

Настављајући са радом Добереинера, британски Јохн Алекандер Куеен Невландс је наредио да се хемијски елементи повећавају у односу на атомске тежине, уз напомену да сваки од седам елемената има сличности у својим својствима (водоник није укључен).

Таблица Менделеив (1869)

Менделијев је наручио хемијске елементе у растућем поретку с обзиром на атомску тежину, стављајући у исту колону оне чија су својства слична. Оставио је празнине у свом моделу периодног система, предвиђајући појаву нових елемената у будућности (поред предвиђања својстава која треба да имају).

Племенити гасови нису наведени у Менделеивовом столу, јер још нису откривени. Поред тога, Менделеив није разматрао водоник.

Моселеи периодиц табле (периодична табела) - 1913

Хенри Гвин Јеффреис Моселеи предложио је наручивање хемијских елемената периодног система према њиховом атомском броју; то јест, на основу њиховог броја протона.

Моселеи је објавио "Периодни закон" 1913. године: "Када се елементи стављају у редослед њихових атомских бројева, њихове физичке и хемијске особине показују периодичне тенденције".

Према томе, сваки хоризонтални ред или период приказује тип везе, а свака колона или група показује друго.

Како је организован? (Структура и организација)

Може се приметити да колач периодног система има неколико боја. Свака боја повезује елементе са сличним хемијским својствима. Ту су наранџасте, жуте, плаве, љубичасте колоне; зелени квадрати и зелена дијагонала јабуке.

Имајте на уму да су квадрати средњих колона сивкасти, тако да сви ови елементи морају имати нешто заједничко, а то је да су то прелазни метали са полу пуним орбиталима..

На исти начин, елементи љубичастих квадрата, иако оддужују од гасовитих супстанци, из црвенкасте течности, па чак и црне (јод) и сребрносиве (астатине), су њихова хемијска својства која их чине конгенерима. Овим својствима управљају електронске структуре њихових атома.

Организација и структура периодног система није произвољна, већ се придржава низа периодичних својстава и узорака вриједности одређених за елементе. На пример, ако се метални знак смањи са лева на десно од табеле, метални елемент се не може очекивати у горњем десном углу.

Периодс

Елементи су распоређени у редовима или периодима у зависности од енергетског нивоа њихових орбитала. Пре периода 4, када су елементи успели у растућем реду атомске масе, нађено је да се за сваких осам хемијских својстава понављају (закон о октавама, Јохн Невландс)..

Прелазни метали су уграђени са другим неметалним елементима, као што су сумпор и фосфор. Из тог разлога, улазак квантне физике и електронских конфигурација у разумевање модерних периодичких табела био је од виталног значаја..

Орбитале енергетског слоја испуњавају електрони (и језгра протона и неутрона), док се крећу дуж периода. Овај енергетски слој иде руку под руку са величином или атомским радијусом; стога су елементи горњих периода мањи од оних који су испод.

Х и Хе су у првом (периодном) енергетском нивоу; први ред сивих квадрата, у четвртом периоду; и ред наранџастих квадрата, у шестом периоду. Запамтите да иако се чини да је потоњи у претпостављеном деветом периоду, он заправо припада шестом, одмах након жуте кутије Ба.

Групе

Пролазећи кроз период, налазимо да се маса, број протона и електрона повећава. У истој колони или групи, иако се маса и протони разликују, број електрони валентног слоја исто је.

На пример, у првој колони или групи, Х има један електрон у орбити 1с¹, баш као Ли (2с¹), натријум (3с¹), калијум (4с¹) и тако даље до франка (7с¹). Тај број 1 означава да ови елементи једва да поседују валентни електрон и зато припадају групи 1 (ИА). Сваки елемент је у различитим периодима.

Не рачунајући водоник, зелену кутију, елементи испод ње су наранџасте кутије и називају се алкални метали. Још једна кутија десно у било ком периоду је група или колона 2; то јест, њени елементи имају два валентна електрона.

Али померајући се корак даље у десно, без знања д орбитала, стижете до борне групе (Б) или групе 13 (ИИИА); уместо групе 3 (ИИИБ) или скандијума (Сц). Узимајући у обзир попуњавање д орбитала, периоди сивих квадрата почињу да се покривају: прелазни метали.

Број протона и валентних електрона

Приликом проучавања периодног система може доћи до конфузије између атомског броја З или броја укупних протона у језгру и количине валентних електрона. На пример, угљеник има З = 6, тј. Има шест протона и стога шест електрона (иначе не може бити атом са неутралним набојем).

Али, од тих шест електрона, четири су из Валенције. Због тога је његова електронска конфигурација [Хе] 2с²2п². [Он] означава два електрона 1с² затвореног слоја и теоретски не учествују у формирању хемијских веза.

Такође, пошто угљеник има четири валентна електрона, "погодно" се налази у групи 14 (ИВА) периодног система.

Елементи испод угљеника (Си, Ге, Сн, Пб и Фл) имају више атомске бројеве (и атомске масе); али сви имају заједничко четири валентна електрона. То је кључно за разумевање зашто један елемент припада једној групи, а не другом.

Елементи периодног система

Блоцк с

Као што је управо објашњено, групе 1 и 2 су карактерисане тиме што имају један или два електрона у с орбиталима. Ове орбитале имају сферичну геометрију и како се спуштате кроз било коју од ових група, елементи добијају слојеве који повећавају величину њихових атома..

Представљајући снажне тенденције у њиховим хемијским својствима и начинима реаговања, ови елементи су организовани као блок. Према томе, алкални метали и земноалкални метали припадају овом блоку. Електронска конфигурација елемената овог блока је нс (1с, 2с, итд.).

Иако је хелиј елемент у горњем десном углу табеле, његова електронска конфигурација је 1с² и стога припада овом блоку.

Блоцк п

За разлику од блокова с, елементи овог блока су у потпуности испунили орбитале, док су њихове п орбитале наставиле да се пуне електронима. Електронске конфигурације елемената који припадају овом блоку су типа нс²нп^1-6 (п орбитале могу имати један или до шест електрона за попуњавање).

Дакле, у ком делу периодног система је овај блок? Десно: зелени, љубичасти и плави квадрати; то су неметални елементи и тешки метали, као што су бизмут (Би) и олово (Пб).

Почевши од бора, са електронском конфигурацијом нс²нп¹, угљеник на десној страни додаје други електрон: 2с²2п². Затим, електронске конфигурације осталих елемената периода 2 блока п су: 2с²2п³ (азот), 2с²2п⁴ (кисеоник), 2с²2п⁵ (флуор) и 2с²2п⁶ (неон).

Ако се спустите до нижих периода, имаћете ниво енергије 3: 3с²3п^1-6, и тако даље до краја блока п.

Напомињемо да је најважније у овом блоку то што су из периода 4 његови елементи у потпуности испунили орбитале (плаве кутије са десне стране). Укратко: блок с је лијево од периодног система, а блок п десно.

Репрезентативни елементи

Који су репрезентативни елементи? Они су они који, с једне стране, лако губе електроне, или их, с друге стране, добијају да би довршили валентни октет. Другим ријечима: они су елементи блокова с и п.

Њихове групе су се разликовале од других словом А на крају. Дакле, било је осам група: од ИА до ВИИИА. Али тренутно, систем нумерирања који се користи у модерним периодичним табелама је арапски, од 1 до 18, укључујући прелазне метале.

Из тог разлога борна група може бити ИИИА или 13 (3 + 10); угљеничну групу, ПДВ или 14; и племенити гасови, последњи са десне стране табеле, ВИИИА или 18.

Транситион металс

Прелазни метали су сви елементи сивих квадрата. Током својих периода, они попуњавају своје орбите д, које су пет и стога могу имати десет електрона. Пошто морају имати десет електрона да попуне те орбитале, онда мора постојати десет група или колона.

Свака од ових група у старом систему нумерације је означена римским бројевима и словом Б на крају. Прва група, скандијум, била је ИИИБ (3), гвожђе, кобалт и никл ВИИИБ за веома сличне реактивности (8, 9 и 10), а цинк ИИБ (12).

Као што се може видети, много је лакше препознати групе арапским бројевима него римским бројевима.

Унутрашњи прелазни метали

Из периода 6 периодне табеле, ф орбитале почињу да буду енергетски доступне. Они се прво морају попунити него д орбитале; и стога, његови елементи се обично распоређују тако да се не продужава превише.

Последња два периода, наранџасти и сиви, су унутрашњи прелазни метали, који се називају и лантаниди (ретке земље) и актиниди. Постоји седам ф орбитала, које треба да попуне четрнаест електрона, и стога мора постојати четрнаест група.

Ако се ове групе додају у периодни систем, биће укупно 32 (18 + 14) и биће "издужена" верзија:

Светло ружичасти ред одговара лантаноидима, док тамно ружичасти ред одговара актиноидима. Лантан, Ла са З = 57, актинијум, Ац са З = 89, и сви блокови ф припадају истој групи скандијума. Зашто? Зато што скандијум има орбиталну нд¹, који је присутан у остатку лантханоида и актиноида.

Ла и Ац имају 5д валентне конфигурације¹6с² и 6д¹7с². Како се креће удесно кроз оба реда, орбите 4ф и 5ф почињу да се попуњавају. Једном пуни, стижете до елемената Лутецио, Лу, и лауренцио, Лр.

Метали и неметали

Остављајући колач периодног система, згодније је прибјећи ономе горње слике, чак иу свом издуженом облику. У овом тренутку велика већина поменутих елемената су метали.

На собној температури сви метали су чврсте супстанце (осим живе, које су течне) сребрно сиве боје (осим бакра и злата). Такође, они су обично чврсти и светли; иако су они у блоку меки и крхки. Ове елементе карактерише способност да изгубе електроне и формирају М катионе⁺.

У случају лантханоида, они губе три 5д електрона¹6с² да постану тровалентни катиони М³⁺ (као Ла³⁺). Цериј је, с друге стране, способан да изгуби четири електрона (Це⁴⁺).

С друге стране, неметални елементи чине најмањи део периодног система. То су гасови или чврсте материје са ковалентно везаним атомима (као што су сумпор и фосфор). Сви се налазе у блоку п; прецизније, у горњем делу потоњег, онда се спуштање на ниже периоде повећава металним карактером (Би, Пб, По).

Осим тога, побеђују их неметали, а не губе електроне. Дакле, они формирају Кс анионе^- са различитим негативним набојем: -1 за халогене (група 17), и -2 за халцогене (група 16, кисеоник).

Металне породице

У оквиру метала постоји интерна класификација која их разликује:

-Метали групе 1 су алкални

-Група 2, земноалкални метали (Мр. Бецамбара)

-Група 3 (ИИИБ) Породица скандијума. Ова породица је усаглашена са скандијумом, главом групе, итријума И, лантана, актинијума и свих лантханоида и актиноида..

-Група 4 (ИВБ), титанијумска породица: Ти, Зр (цирконијум), Хф (хафниј) и Рф (рутхерфордио). Колико валентних електрона имају? Одговор је у вашој групи.

-Група 5 (ВБ), породица ванадијума. Група 6 (ВИБ), породица хрома. И тако даље, до породице цинка, група 12 (ИИБ).

Металлоиди

Метални карактер се повећава десно на лево и од врха до дна. Али која је граница између ова два типа хемијских елемената? Ова граница се састоји од елемената познатих као металоиди који имају карактеристике метала и неметала.

Металоиди се могу видети у периодном систему у "степеништу" које почиње са бором, а завршава у радиоактивном елементу астатина. Ови елементи су:

-Б: борон

-Силицијум: Да

-Ге: германијум

-Ас: арсен

-Сб: антимон

-Те: Телуриј

-Ат: астатине

Сваки од ових седам елемената показује средња својства, која варирају у зависности од хемијског окружења или температуре. Једно од ових својстава је полупроводник, односно металоиди су полупроводници.

Гасови

У земаљским условима, гасовити елементи су они који нису лаки метали, као што су азот, кисеоник и флуор. Такође, у ову класификацију спадају хлор, водоник и племенити гасови. Од свих њих, најзначајнији су племенити гасови, због њихове ниске тенденције да реагују и понашају се као слободни атоми.

Потоња је у групи 18 периодне табеле и:

-Хелио, Он

-Неон, Не

-Аргон, Ар

-криптон, Кр

-Ксенон, Ксе

-Радон, Рн

-И најновији од свих, оганнесон, Ог.

Сви племенити гасови имају заједничку валну конфигурацију нс²нп⁶; то јест, завршили су октет трезора.

Стања агрегације елемената на другим температурама

Елементи су у чврстом, течном или гасовитом стању у зависности од температуре и јачине њихових интеракција. Ако би се температура Земље охладила до апсолутне нуле (0К), онда би се сви елементи замрзли; са изузетком хелијума, који би се кондензовао.

На овој екстремној температури, остатак гасова би био у облику леда.

На другом крају, ако је температура била око 6000К, "сви" елементи би били у гасовитом стању. Под овим условима, буквално се могу видети облаци злата, сребра, олова и других метала.

Користи и апликације

Сама периодна табела је увек била и биће, алат за консултовање симбола, атомских маса, структура и других својстава елемената. То је врло корисно код извођења стехиометријских прорачуна, који су редослијед дана у многим задацима унутар и изван лабораторије.

Не само то, већ и периодни систем омогућава поређење елемената исте групе или периода. Дакле, можете предвидети како ће одређена једињења бити.

Предвиђање формула оксида

На пример, за оксиде алкалних метала, са једним валентним електроном, а самим тим и валенцијом од +1, очекује се да формула њихових оксида буде типа М.₂О. То се провјерава са водиковим оксидом, водом, Х₂О. Такође са натријум оксидима, На₂О, и калијум, К₂О.

За остале групе, њихови оксиди морају имати општу формулу М₂О_н, где је н једнак броју групе (ако је елемент из блока п, израчунава се н-10). Тако, угљеник, који припада групи 14, формира ЦО₂ (Ц₂О₄/ 2); Сумпор, из групе 16, СО₃ (С₂О₆/ 2); и азота, из групе 15, Н₂О₅.

Међутим, то се не односи на прелазне метале. То је зато што, иако гвожђе припада групи 8, оно не може изгубити 8 електрона него 2 или 3. Стога, уместо меморисања формула, важније је обратити пажњу на валенције сваког елемента..

Валенције елемената

Периодне табеле (неке) приказују могуће валенције за сваки елемент. Знајући то, унапријед се може процијенити номенклатура једињења и његова кемијска формула. Валенције, као што је горе наведено, односе се на број групе; иако се не односи на све групе.

Валенције више зависе од електронске структуре атома, а који електрони заиста могу да изгубе или победе.

Познавајући број валентних електрона, може се почети са Левисовом структуром једињења из ове информације. Периодни систем тако омогућава студентима и стручњацима да скицирају структуре и направе место за преглед могућих геометрија и молекуларних структура.

Периодни дигитални столови

Данас је технологија омогућила периодичне табеле да буду свестраније и пружају више информација доступних свима. Неколико њих доноси упечатљиве илустрације сваког елемента, као и кратак преглед његових главних употреба.

Начин на који она комуницира са њима убрзава њихово разумевање и проучавање. Периодни систем треба да буде средство које је пријатно за очи, лако је истражити, а најефикаснији метод за познавање његових хемијских елемената је путовање из периода у групе.

Значај периодног система

Тренутно, периодни систем је најважнији организациони инструмент хемије због детаљних односа његових елемената. Његова употреба је од суштинског значаја за студенте и наставнике као и за истраживаче и многе професионалце посвећене области хемије и инжењерства.

Само погледајте периодни систем, добићете огромну количину и информације брзо и ефикасно, као што су:

- Литиј (Ли), берилијум (Бе) и бор (Б) проводе струју.

- Литијум је алкални метал, берилијум је земноалкални метал, а бор није метал.

- Литијум је најбољи проводник наведених три, а затим берилијум и на крају бор (полупроводник).

Дакле, лоцирањем ових елемената у периодној табели можете одмах закључити њихову тенденцију према електричној проводљивости.

Референце

1. Сцерри, Е. (2007). Периодни систем: његова прича и њен значај. Окфорд Нев Иорк: Окфорд Университи Пресс.
2. Сцерри, Е. (2011). Периодни систем: врло кратак увод. Окфорд Нев Иорк: Окфорд Университи Пресс.
3. Мооре, Ј. (2003). Хемија за лутке. Нев Иорк, НИ: Вилеи Пуб.
4. Венабле, Ф.П ... (1896). Развој периодичног закона. Еастон, Пенсилванија: Цхемицал Публисхинг Цомпани.
5. Балл, П. (2002). Састојци: вођени обилазак елемената. Окфорд Нев Иорк: Окфорд Университи Пресс.
6. Вхиттен, Давис, Пецк & Станлеи. Цхемистри (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Леарнинг.
7. Краљевско хемијско друштво. (2018). Периодни систем. Преузето са: рсц.орг
8. Рицхард Ц. Банкс. (Јануар 2001). Периодни систем. Преузето са: цхемистри.боисестате.еду
9. Пхисицс 2000. (с.ф.). Порекло периодног система. Преузето са: пхисицс.бк.псу.еду
10. Кинг К. & Назаревицз В. (7. јун 2018). Има ли краја периодног система? Добављено из: мсутодаи.мсу.еду
11. Др. Доуг Стеварт. (2018). Периодни систем. Преузето са: цхемицоол.цом
12. Мендез А. (16. април 2010). Менделејев периодни систем. Добављено из: куимица.лагуиа2000.цом