ПЕРИОДИЧНА ТАБЕЛА ЕЛЕМЕНАТА: ИСТОРИЈА, СТРУКТУРА, ЕЛЕМЕНТИ - ХЕМИЈА - 2026

Периодног система елемената је алат који омогућава консултација хемијске особине 118 елемената до сада познатих. То је неопходно приликом извођења стехиометријских израчунавања, предвиђања физичких својстава елемента, класификације и проналаска периодичних својстава међу свима њима.

Атоми постају тежи јер њихова језгра додају протоне и неутроне, који такође морају бити праћени новим електронима; у супротном, електронеутралност не би била могућа. Дакле, неки атоми су врло лагани, попут водоника, а други, супер тешки, попут оганенсона.

Коме се такво срце дугује у хемији? Научнику Дмитрију Менделејеву, који је 1869. године (пре скоро 150 година) објавио, након деценије теоријских студија и експеримената, прву периодичну табелу у покушају да организује 62 позната елемента у то време.

Да би то учинио, Менделеев се ослањао на хемијска својства, док је паралелно Лотхар Меиер објавио другу периодичну табелу која је организована према физичким својствима елемената.

У почетку је табела садржавала „празне просторе“, чији елементи нису били познати у тим годинама. Међутим, Менделеиев је био у могућности да предвиди неколико његових својстава са приметном тачношћу. Неки од ових елемената били су: германијум (који је он назвао ека-силицијум) и галијум (ека-алуминијум).

Прве периодичне табеле поредале су елементе према њиховим атомским масама. Ово наређивање открило је одређену периодичност (понављање и сличност) у хемијским својствима елемената; међутим, прелазни елементи се нису слагали са овом наредбом, нити су то племенити гасови имали.

Из тог разлога, било је потребно наручити елементе који имају атомски број (број протона), уместо атомске масе. Одатле је, уз напоран рад и доприносе многих аутора, Менделеев периодична табела дорађена и довршена.

Историја периодичне табеле

Елементи

Употреба елемената као основа за описивање животне средине (тачније природе) користи се од давнина. Међутим, тада су их називали фазама и стањима материје, а не начином на који се називају из средњег века.

Стари Грци су веровали да планету коју насељавамо чине четири основна елемента: ватра, земља, вода и ваздух.

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

Прво научно откриће учинио је 1669. немачки Хеннинг Бранд, који је открио фосфор; од тог датума забележени су сви наредни предмети.

Вриједно је појаснити да су неки елементи попут злата и бакра били познати и прије фосфора; разлика је у томе што они никада нису били регистровани.

Симбологи

Алхемичари (преци данашњих хемичара) дали су имена елементима у односу на сазвежђа, њихове откриваче и места на којима су откривени.

Далтон је 1808. године предложио серију цртежа (симбола) којима су представљени елементи. Касније је овај систем нотација замењен оним Јхон Берзелиус-а (раније), с обзиром да је Далтон-ов модел постао компликованији како су се појавили нови елементи.

Еволуција шеме

Први покушаји да се створи мапа која би организовала информације о хемијским елементима догодила су се у 19. веку са тридесетима Добереинер (1817).

Током година пронађени су нови елементи који су створили нове организационе моделе до достизања тренутно коришћених.

Теллуриц вијак Цханцоуртоис (1862)

Алекандре-Емиле Бегуиер де Цханцоуртоис дизајнирао је папирну спиралу која приказује графикон спирале (телурски вијак).

У овом систему се елементи поредавају у све већем редоследу у односу на њихове атомске тежине. Слични предмети су вертикално поравнани.

Октаве Њуланда (1865)

Настављајући са Добереинеровим радом, Британац Јохн Алекандер Реина Невландс распоредио је хемијске елементе у све већем редоследу у односу на атомску масу, приметивши да сваки седам елемената има сличности у својим својствима (водоник није укључен).

Менделеев сто (1869)

Менделеев је распоредио хемијске елементе у све већем редоследу у односу на атомску тежину, стављајући у исти ступац оне чија су својства била слична. Оставио је празнине у свом моделу периодичне табеле предвиђајући појаву нових елемената у будућности (поред предвиђања својстава која би требала имати).

Племенити гасови се не појављују у Менделејевој табели, јер их још нису открили. Даље, Менделеив није узео у обзир водоник.

Моселеиева периодична табела (тренутна периодична табела) - 1913

Хенри Гвин Јеффреис Моселеи предложио је да се хемијски елементи периодичне табеле наруче према њиховом атомском броју; то јест, на основу њиховог броја протона.

Моселеи је 1913. године изгласио „Периодни закон“: „Када су елементи распоређени према свом атомском броју, њихова физичка и хемијска својства показују периодична кретања.“

Дакле, сваки хоризонтални ред или тачка показује једну врсту односа, а сваки ступац или група показује другу.

Како је то организовано? (Структура и организација)

Може се видети да пастел за периодичне таблице има неколико боја. Свака боја повезује елементе са сличним хемијским својствима. Постоје наранчасти, жути, плави, љубичасти стубови; зелени квадрати и дијагонала зелене јабуке.

Имајте на уму да су ћелије у средњим ступцима сиве боје, тако да сви ти елементи морају имати нешто заједничко, а то је да су прелазни метали са полу-пуним д орбиталама.

На исти начин, елементи љубичастих квадрата, иако иду од гасовитих супстанци, од црвенкасте течности до чврсте црно-љубичасте (јод) и сребрно-сиве (астатин), због својих хемијских својстава они их чине конгенерима. Овим својствима управљају електронске структуре његових атома.

Организација и структура периодичне табеле није произвољна, већ се покорава низу периодичних својстава и образаца вриједности одређених за елементе. На пример, ако се метални знак смањи са леве на десну страну табеле, метални елемент у горњем десном углу се не може очекивати.

Периоди

Елементи су распоређени у редове или периоде у зависности од нивоа енергије њихових орбитала. Пре периода 4, када су елементи успели једни другима у повећању атомске масе, установљено је да се за сваких осам од њих хемијска својства понављају (закон октава Џона Њуландса).

Прелазни метали су ливени са другим неметалним елементима, као што су сумпор и фосфор. Из тог разлога, унос квантне физике и електронске конфигурације био је од пресудног значаја за разумевање савремених периодичних табела.

Орбитале енергетске љуске испуњавају се електронима (и језграма протона и неутрона) док путује током одређеног временског периода. Овај енергетски слој иде руку под руку са величином или атомским радијусом; стога су предмети у горњим периодима мањи од оних испод.

Х и Он су у првом (периоду) енергетском нивоу; први ред сивкастих квадрата, у четвртом периоду; и ред наранчастих квадрата, у шестом периоду. Имајте на уму да, иако се чини да је ово последње у деветом периоду, он заправо припада шестој, одмах након жуте кутије Ба.

Групе

Пролазећи кроз неко раздобље установљено је да се маса, број протона и електрона повећавају. У истој колони или групи, иако се маса и протони разликују, број електрона у валентној љусци је исти.

На пример, у првој колони или групи Х има једну електрон у 1с ¹ орбиталних , баш као ЛИ (2С ¹ ), натријум (3С ¹ ), калијум (4С ¹ ) и тако док франциум (7с ¹ ). Тај број 1 означава да ови елементи једва да имају валентни електрон и зато припадају групи 1 (ИА). Свака ставка се налази у различитим периодима.

Не рачунајући водоник у зеленој кутији, елементи испод њега су наранчасте боје и зову се алкални метали. Још један оквир десно у било ком периоду је група или ступац 2; то јест, њени елементи имају два валентна електрона.

Али када се помакнете корак даље удесно, без знања д орбитала, стижете до групе бора (Б) или групе 13 (ИИИА); уместо групе 3 (ИИИБ) или скандијума (Сц). Узимајући у обзир испуњавање д орбитала, почиње се пролазити кроз периоде сивкастих квадрата: прелазни метали.

Бројеви протона у односу на валентне електроне

Приликом проучавања периодичне табеле, може доћи до збрке између атомског броја З или броја укупног протона у језгру и броја валентног електрона. На пример, угљеник има З = 6, односно има шест протона, а самим тим и шест електрона (иначе не би могао бити неутрално наелектрисан атом).

Али од тих шест електрона четири су валентна . Из тог разлога је његова конфигурација електрона 2с ² 2п ² . означава двема 1с ² електрона затвореног гранате, а теоријски они не учествују у формирању хемијских веза.

Такође, јер угљеник има четири валентна електрона, "повољно" је смештен у групи 14 (ИВА) периодичне табеле.

Елементи испод угљеника (Си, Ге, Сн, Пб и Фл) имају веће атомске бројеве (и атомске масе); али сви имају четири валентна електрона. Ово је кључно за разумевање зашто неки предмет припада једној групи, а не другој.

Елементи периодичне табеле

Блокирај с

Као што је управо објашњено, за групе 1 и 2 је карактеристично да имају један или два електрона у с орбиталама. Ове орбитале су сферне геометрије, а како се силази кроз било коју од ових група, елементи добијају слојеве који повећавају величину њихових атома.

Пошто представљају снажне тенденције у својим хемијским својствима и начинима реакције, ови елементи су организовани као блок. Стога алкалијски метали и земноалкалијски метали припадају овом блоку. Електронска конфигурација елемената овог блока је нс (1с, 2с, итд.).

Иако се елемент хелијум налази у горњем десном углу таблице, његова електронска конфигурација је 1с ² и због тога припада овом блоку.

Блокирај стр

За разлику од с блока, елементи овог блока су потпуно испунили с орбитале, док су њихове п орбитале и даље испуњене електронима. Електронске конфигурације елемената који припадају овом блоку су типа нс ² нп ^1-6 (п орбитале могу имати један или до шест електрона).

Па где се на периодичној табели налази тај блок? Са десне стране: зелени, љубичасти и плави квадрат; то јест, неметални елементи и тешки метали, попут бизмута (Би) и олова (Пб).

Почевши од бора, са електронском конфигурацијом нс ² нп ¹ , угљеник са десне стране додаје још један електрон: 2с ² 2п ² . Затим су електронске конфигурације осталих елемената из периода 2 блока п следеће: 2с ² 2п ³ (азот), 2с ² 2п ⁴ (кисеоник), 2с ² 2п ⁵ (флуор) и 2с ² 2п ⁶ (неон).

Ако се спустите на ниже периоде, имаћете ниво енергије 3: 3с ² 3п ^1-6 , и тако даље, до краја блока п.

Имајте на уму да је најважније од овог блока то што су, од 4. периода, његови елементи у потпуности испунили д орбитале (плаве кутије са десне стране). Укратко: блок с је на левој страни периодичне табеле, а блок п, са десне стране.

Репрезентативни елементи

Који су репрезентативни елементи? Они су ти који с једне стране лако губе електроне или их са друге стране добијају да заврше октет валенције. Другим речима: они су елементи с и п блокова.

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

Из тог разлога, група бора може бити ИИИА, или 13 (3 + 10); угљеник група, ПДВ или 14; и онај од племенитих гасова, последњи са десне стране стола, ВИИИА или 18.

Прелазних метала

Прелазни метали су сви елементи сивкастих квадрата. Кроз периоде се пуне њихове д орбитале, којих је пет и могу имати десет електрона. Пошто морају имати десет електрона да би испунили ове орбитале, мора постојати десет група или ступаца.

Свака од ових група у старом систему бројања означена је римским бројевима и словом Б на крају. Прва група, скандија, била је ИИИБ (3), она од гвожђа, кобалта и никла ВИИИБ по врло сличним реактивностима (8, 9 и 10) и цинка ИИБ (12).

Као што се може видети, много је лакше препознати групе по арапским бројевима него употребом римских бројева.

Интерни прелазни метали

Од 6. периода периодичне табеле, ф орбитале постају енергетски доступне. Оне морају бити испуњене прво него д орбитале; и зато су његови елементи обично постављени одвојено како не би стол био предуг.

Последња два периода, наранџаста и сива, су интерни прелазни метали, који се такође називају лантаниди (ретка земља) и актиниди. Постоји седам ф орбитала којима је потребно четрнаест електрона да би се испунили и зато мора бити четрнаест група.

Ако се ове групе додају у периодичну табелу, њих ће бити укупно 32 (18 + 14) и постојаће „дуга“ верзија:

Извор: Аутор Сандбх, са Викимедиа Цоммонс

Светло ружичасти ред одговара лантаноидима, док тамно ружичасти ред одговара актиноидима. Лантханум, Ла са З = 57, актинијум, Ац са З = 89 и цео ф блок припадају истој групи као и скандија. Зашто? Јер скандиј има нд ^1. орбиталног , који је присутан у осталим лантханоидс и ацтиноидс.

Ла и Ац имају конфигурације валенције 5д ¹ 6с ² и 6д ¹ 7с ² . Како се крећете удесно кроз оба реда, орбите 4ф и 5ф почињу да се попуњавају. Када се напуни, стижеш до елемената лутециј, Лу и лауренцио, Лр.

Метали и неметали

Остављајући иза торте периодичне табеле, погодније је прибећи оном на горњој слици, чак и у свом издуженом облику. Тренутно је велика већина наведених елемената метали.

На собној температури сви метали су чврсте материје (осим живе, која је течна) сребрнасто-сиве боје (осим бакра и злата). Такође, обично су тврди и сјајни; иако су блокови с мекани и крхки. Ове елементе карактерише лакоћа губитка електрона и формирање М ⁺ катиона .

У случају лантаноида, они губе три електрона 5д ¹ 6с ² да би постали тровалентни М ³⁺ катиони (као што је Ла ³⁺ ). Церијум је са своје стране способан да изгуби четири електрона (Це ⁴⁺ ).

Са друге стране, неметални елементи чине најмање део периодичне табеле. То су гасови или чврсте супстанце са ковалентно повезаним атомима (као што су сумпор и фосфор). Сви се налазе у блоку п; тачније, у њеном горњем делу, будући да се спуштањем у ниже периоде повећава метални карактер (Би, Пб, По).

Такође, неметали уместо да губе електроне, добијате их. Тако формирају анионе Кс ^- са различитим негативним набојима: -1 за халогене (група 17), и -2 за халогене (група 16, кисеоник).

Металне породице

Унутар метала постоји интерна класификација која их разликује један од другог:

-Метали из групе 1 су алкални

-Група 2, земноалкалијски метали (Мр. Бецамбара)

Породица скандија из групе 3 (ИИИБ). Ову породицу чине скандијум, глава групе, од итријума И, лантана, актинијума и свих лантаноида и актиноида.

-Група 4 (ИВБ), породица титанијума: Ти, Зр (цирконијум), Хф (хафнијум) и Рф (рутерфордијум). 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 се знак повећава с десна на лијево, и одозго према доље. Али која је граница између ове две врсте хемијских елемената? Ова граница је састављена од елемената познатих као металлоиди који имају карактеристике и метала и не метала.

Металлоиди се могу видети на периодичној табели у „мердевинама“, која почиње бором, а завршава радиоактивним елементом астатином. Ови елементи су:

-Б: бор

-Силикон: Да

-Ге: германијум

-Асен: арсен

-Сб: антимон

-Те: телуријум

-Ат: астатин

Сваки од ових седам елемената показује интермедијарна својства која варирају у зависности од хемијског окружења или температуре. Једно од тих својстава је полуводич, то јест металлоиди су полуводичи.

Гасови

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

Потоњи се налазе у групи 18 периодичне табеле и јесу:

-Хеј, Хео

-Неон, Не

-Аргон, Ар

-криптон, Кр

-Ксенон, Ксе

-Радон, Рн

-И најновије од свих, оганесон синтетичког племенитог гаса, Ог.

Сви племенити гасови имају заједничку конфигурацију валенције нс ² нп ⁶ ; то јест, имају цео вактуални октет.

Стања агрегације елемената на другим температурама

Елементи су у чврстом, течном или гасовитом стању, зависно од температуре и снаге њихове интеракције. Ако би се температура Земље охладила на око апсолутне нуле (0К), тада би се сви елементи смрзнули; осим хелијума, који би кондензовао.

При овој екстремној температури остатак гасова би био у облику леда.

С друге стране, када би температура била око 6000К, "сви" елементи били би у гасном стању. У тим условима, буквално можете видети облаке злата, сребра, олова и других метала.

Употребе и апликације

Периодична табела је сама по себи увек била и увек ће бити средство за консултације са симболима, атомским масама, структурама и другим својствима елемената. Изузетно је користан за извођење стехиометријских израчунавања који су редослед дана у многим задацима у лабораторији и изван ње.

И не само то, већ и периодична табела вам омогућава да упоредите елементе исте групе или периода. На тај начин се може предвидети каква ће бити одређена једињења елемената.

Предвиђање оксидних формула

На пример, за оксиде алкалних метала, јер имају једну Валентност електрона и стога валенце +1, формула њихових оксида се очекује од М ₂ О типу Овај верификује са оксидом. водоника, воде, Х ₂ О. Такодје са оксиди натријума, na ₂ О и калијума, К ₂ О.

За остале групе њихови оксиди морају имати општу формулу М ₂ О _н , где је н једнак броју групе (ако је елемент из блока п, израчунајте н-10). Стога, угљеник, која припада групи 14, формира ЦО ₂ (Ц ₂ О _4/2 ); сумпор, из групе 16. СО ₃ (С ₂ О _6/2 ); и азота, из групе 15, Н _2. О ₅ .

Међутим, то се не односи на прелазне метале. То је зато што гвожђе, иако припада групи 8, не може да изгуби 8 електрона, већ 2 или 3. Због тога је уместо да меморише формуле, важније је обратити пажњу на валенције сваког елемента.

Валенси елемената

Периодичне табеле (неке) приказују могуће валенције за сваки елемент. Знајући то, номенклатура једињења и његова хемијска формула могу се унапред проценити. Валенси, као што је већ поменуто, односе се на број групе; иако се не односи на све групе.

Валенси више зависе од електронске структуре атома и који електрони заправо могу добити или изгубити.

Знајући број валентних електрона, такође можете да почнете са Левисовом структуром једињења из ових информација. Стога периодична табела омогућава студентима и професионалцима да скицирају структуре и да направе начин за испитивање могућих геометрија и молекуларних структура.

Дигиталне периодичне табеле

Данас технологија омогућава да периодичне таблице буду свестраније и пруже више информација доступних свима. Неколико њих доноси упечатљиве илустрације сваког елемента, као и кратак резиме његових главних употреба.

Начин на који комуницирате са њима убрзава њихово разумијевање и проучавање. Периодична табела треба да буде алат који је оку угодан, лак за истраживање, а најефикаснија метода познавања његових хемијских елемената је пролазак кроз њу из периода у групе.

Значај периодичне табеле

Данас је периодична табела најважније оруђе за организовање у хемији због детаљних односа његових елемената. Његова употреба је од суштинског значаја како за студенте и наставнике, тако и за истраживаче и многе стручњаке посвећене грани хемије и инжењерства.

Само прегледом периодичне табеле, добијате огромну количину информација и брзо и ефикасно, као што су:

- Литијум (Ли), берилијум (Бе) и бор (Б) воде струју.

- Литијум је алкални метал, берилијум је земноалкалијски метал, а бор је не-метал.

- Литијум је најбољи проводник од три именована, а следи берилијум и, на крају, бор (полуводич).

Према томе, лоцирањем ових елемената у периодичну табелу може се одмах закључити њихова склоност електричној проводљивости.

Референце

1. Сцерри, Е. (2007). Периодна табела: њена прича и њен значај. Окфорд Нев Иорк: Окфорд Университи Пресс.
2. Сцерри, Е. (2011). Периодна табела: врло кратак увод. Окфорд Нев Иорк: Окфорд Университи Пресс.
3. Мооре, Ј. (2003). Хемија за лутке. Нев Иорк, НИ: Вилеи Пуб.
4. Венабле, ФП. (1896). Развој периодичног закона. Еастон, Пеннсилваниа: Хемијска издавачка кућа.
5. Балл, П. (2002). Састојци: вођење обиласка елемената. Окфорд Нев Иорк: Окфорд Университи Пресс.
6. Вхиттен, Давис, Пецк и Станлеи. Хемија. (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Учење.
7. Краљевско хемијско друштво. (2018). Периодни систем. Опоравак од: рсц.орг
8. Рицхард Ц. Банкс. (Јануар 2001.) Периодна табела. Опоравак од: цхемистри.боисестате.еду
9. Физика 2000. (друго). Поријекло периодичне табеле. Опоравак од: пхисицс.бк.псу.еду
10. Кинг К. и Назаревицз В. (7. јуна 2018.). Да ли је крај периодичне табеле? Опоравак од: мсутодаи.мсу.еду
11. Др Доуг Стеварт. (2018). Периодна табела. Опоравак од: цхемицоол.цом
12. Мендез А. (16. април 2010. године). Менделеева периодична табела. Опоравак од: куимица.лагуиа2000.цом