Periodická tabulka prvků historie, struktury, prvků

Periodická tabulka prvků je nástroj, který umožňuje nahlédnout do chemických vlastností dosud známých 118 prvků. Při provádění stechiometrických výpočtů je nezbytné předvídat fyzikální vlastnosti prvku, třídit je a najít mezi nimi periodické vlastnosti..

Atomy se stávají těžšími jako jejich jádra přidávají protony a neutrony, které musí být také doprovázeny novými elektrony; jinak by elektroneutralita nebyla možná. Tak, některé atomy jsou velmi lehké, jako vodík, a jiní, nadměrný, jako oganneson.

Kdo dluží takové srdce v chemii? Vědec Dmitrij Mendeléyev, který v roce 1869 (téměř před 150 lety) publikoval po desetiletí teoretických studií a experimentů první periodickou tabulku ve snaze uspořádat 62 prvků známých v té době..

Pro toto, Mendeléyev založený na chemických vlastnostech, zatímco souběžně Lothar Meyer publikoval další periodickou tabulku, která byla organizována podle fyzikálních vlastností elementů..

Zpočátku tabulka obsahovala "prázdná místa", jejichž prvky nebyly v těchto letech známy. Nicméně, Mendeléyev byl schopný předvídat s znatelnou přesností několik jeho vlastností. Některé z těchto prvků byly: germanium (které nazýval eka-křemík) a gallium (eka-hliník).

První periodické tabulky uspořádaly prvky podle jejich atomových hmot. Toto uspořádání umožnilo nahlédnout do určité periodicity (opakování a podobnosti) v chemických vlastnostech prvků; prvky přechodu však s tímto řádem nesouhlasily, ani vzácné plyny.

Z tohoto důvodu bylo nutné namísto atomové hmotnosti objednat prvky s ohledem na atomové číslo (počet protonů). Odtud, spolu s tvrdou prací a příspěvky mnoha autorů, periodická tabulka Mendělejeva byla zdokonalena a dokončena..

Index

• 1 Historie periodické tabulky
  • 1.1 Prvky
  • 1.2 Symbologie
  • 1.3 Vývoj systému
  • 1.4 Závěsový šroub od firmy Chancourtois (1862)
  • 1,5 Oktávy Newlands (1865)
  • 1.6 Tabulka Mendeléyv (1869)
  • 1.7 Periodická tabulka Moseley (aktuální periodická tabulka) - 1913
• 2 Jak je to organizováno? (Struktura a organizace)
  • 2.1 Období
  • 2.2 Skupiny
  • 2.3 Počet protonů proti valenčním elektronům
• 3 Prvky periodické tabulky
  • 3.1 Blok s
  • 3.2 Blok p
  • 3.3 Reprezentativní prvky
  • 3.4 Přechodné kovy
  • 3.5 Kovy vnitřního přechodu
  • 3.6 Kovy a nekovy
  • 3.7 Kovové rodiny
  • 3.8 Metaloidy
  • 3.9 Plyny
• 4 Použití a aplikace
  • 4.1 Predikce vzorců oxidů
  • 4.2 Valencie prvků
  • 4.3 Digitální periodické tabulky
• 5 Význam periodické tabulky
• 6 Odkazy

Historie periodické tabulky

Prvky

Využívání prvků jako základu pro popis prostředí (přesněji k přírodě) se používá od starověku. Nicméně, v té době oni byli odkazoval se na jako fáze a stavy hmoty, a ne cesta ve kterém odkaz je dělán od Middle roky..

Starověcí Řekové věřili, že planeta, kterou obýváme, tvoří čtyři základní prvky: oheň, země, voda a vzduch.

Na druhé straně, ve starověké Číně počet prvků byl pět a na rozdíl od Řeků vyloučili vzduch a zahrnovali kov a dřevo..

První vědecký objev byl vyroben v 1669 německou Henning značkou, kdo objevil fosfor; od tohoto data byly zaznamenány všechny následné prvky.

Stojí za zmínku, že některé prvky, jako je zlato a měď, byly již známy před fosforem; rozdíl je v tom, že nebyli nikdy registrováni.

Symbologie

Alchymisté (předchůdci současných chemiků) dali jména elementům ve vztahu k souhvězdím, jejich objevitelům a místům, kde byli objeveni..

V roce 1808 Dalton navrhl řadu kreseb (symbolů) reprezentujících prvky. Pak byl tento systém zápisu nahrazen systémem Jhon Berzelius (používaným až do dnešního dne), protože Daltonův model se zkomplikoval, když se objevily nové prvky..

Vývoj systému

První pokusy vytvořit mapu organizovat informace chemických elementů nastaly v devatenáctém století s Triádami Döbereiner (1817) \ t.

V průběhu let byly nalezeny nové prvky, které vedly k vzniku nových organizačních modelů, dokud nedosáhly dosud používaného modelu.

Tellurický šroub Chancurtois (1862)

Alexandré-Émile Béguyer de Chancourtois navrhl papírovou spirálu, kde ukázal spirální grafiku (tellurický šroub).

V tomto systému jsou prvky uspořádány stále více s ohledem na jejich atomové hmotnosti. Podobné prvky jsou zarovnány svisle.

Oktávy Newlands (1865)

Pokračování s prací Döbereiner, britský John Alexander královna Newlands objednával chemické elementy v rostoucím pořadí pozorovat atomové váhy, poznamenat, že každý sedm elementů mělo podobnosti v jejich vlastnostech (vodík není zahrnutý) \ t.

Tabulka Mendeléyv (1869)

Mendeléyv nařídil chemické prvky v rostoucím pořadí s ohledem na atomovou hmotnost, umístění ve stejném sloupci ty jehož vlastnosti byly podobné. Nechal mezery ve svém periodickém tabulkovém modelu, který předpokládal, že se v budoucnu objeví nové prvky (kromě předvídání vlastností, které by měl mít)..

Vzácné plyny nejsou uvedeny v Mendeléyvově stole, protože nebyly dosud objeveny. Kromě toho, Mendeléiv nepovažoval vodík.

Periodická tabulka Moseley (aktuální periodická tabulka) - 1913

Henry Gwyn Jeffreys Moseley navrhl uspořádání chemických prvků periodické tabulky podle jejich atomového čísla; na základě jejich počtu protonů.

Moseley v roce 1913 vyložil „periodický zákon“: „Když jsou prvky uvedeny v pořadí jejich atomových čísel, jejich fyzikální a chemické vlastnosti ukazují periodické tendence“.

Každý vodorovný řádek nebo období tedy zobrazuje typ vztahu a každý sloupec nebo skupina zobrazuje jiný.

Jak je to organizováno? (Struktura a organizace)

Lze pozorovat, že koláč periodické tabulky má několik barev. Každá barva spojuje prvky s podobnými chemickými vlastnostmi. Tam jsou oranžové, žluté, modré, fialové sloupce; zelené čtverce a úhlopříčka zelené jablko.

Všimněte si, že čtverce středních sloupců jsou šedé, takže všechny tyto prvky musí mít něco společného a to je, že se jedná o přechodné kovy s poloplnými orbitály..

Stejným způsobem jsou prvky fialových čtverců, i když pocházejí z plynných látek, z červenavé kapaliny a dokonce i pevné černé (jod) a stříbřitě šedé (astatin), jejich chemické vlastnosti, které je činí kongenery. Tyto vlastnosti se řídí elektronickými strukturami jejich atomů.

Organizace a struktura periodické tabulky není libovolná, ale dodržuje řadu periodických vlastností a vzorců hodnot určených pro prvky. Pokud například kovový znak klesá zleva doprava od stolu, nelze v pravém horním rohu očekávat kovový prvek.

Období

Prvky jsou uspořádány v řadách nebo obdobích v závislosti na energetické úrovni jejich orbitálů. Před obdobím 4, když elementy byly uspěly ve zvyšujícím se pořadí atomové hmoty, to bylo shledal, že pro každého osm z nich chemické vlastnosti byly opakovány (právo oktávy, John Newlands) \ t.

Přechodné kovy byly zapuštěny jinými nekovovými prvky, jako je síra a fosfor. Z tohoto důvodu byl vstup kvantové fyziky a elektronických konfigurací do chápání moderních periodických tabulek životně důležitý..

Orbitály energetické vrstvy jsou naplněny elektrony (a jádry protonů a neutronů), jak se pohybuje po určité době. Tato energetická vrstva jde ruku v ruce s velikostí nebo atomovým poloměrem; proto jsou prvky horních období menší než ty, které jsou uvedeny níže.

H a On jsou v první (energetické) úrovni; první řada šedých čtverců ve čtvrtém období; a řada oranžových čtverců v šestém období. Si všimnout toho ačkoli latter vypadá, že je v předpokládaném devátém období, to vlastně patří k šestý, hned po žluté krabici Ba \ t.

Skupiny

Procházíme obdobím a zjistíme, že se zvyšuje hmotnost, počet protonů a elektronů. Ve stejném sloupci nebo skupině, ačkoliv se hmotnost a protony liší, počet elektrony valenční vrstvy je to stejné.

Například v prvním sloupci nebo skupině má H jeden elektron v orbitálu 1s¹, stejně jako Li (2s¹), sodíku (3s.)¹), draslík (4s.)¹) a tak dále až do franku (7s¹). Toto číslo 1 označuje, že tyto prvky mají sotva valenční elektron, a proto patří do skupiny 1 (IA). Každý prvek je v různých obdobích.

Nepočítat vodík, zelený box, elementy dole to jsou oranžové krabice a být volán alkalické kovy. Další pole vpravo v libovolném období je skupina nebo sloupec 2; to znamená, že jeho prvky mají dva valenční elektrony.

Ale pohybem o krok dále doprava, bez znalosti d orbitálů, se dostanete do skupiny boru (B) nebo skupiny 13 (IIIA); místo skupiny 3 (IIIB) nebo scandia (Sc). Když vezmeme v úvahu naplnění d orbitálů, začnou se zakrývat období šedých čtverců: přechodné kovy.

Počty protonů vs. valenční elektrony

Při studiu periodické tabulky může dojít k záměně mezi atomovým číslem Z nebo počtem celkových protonů v jádře a množstvím valenčních elektronů. Například, uhlík má Z = 6, to je, to má šest protonů a proto šest elektronů (jinak to nemohlo být atom s neutrálním nábojem) \ t.

Ale těch šesti elektronů, čtyři jsou z valencie. Z tohoto důvodu je jeho elektronická konfigurace [He] 2s²2p². [He] označuje dva elektrony 1s² uzavřené vrstvy a teoreticky se neúčastní tvorby chemických vazeb.

Také protože uhlík má čtyři valenční elektrony, "vhodně" se nachází ve skupině 14 (IVA) periodické tabulky.

Prvky pod uhlíkem (Si, Ge, Sn, Pb a Fl) mají vyšší atomová čísla (a atomové hmotnosti); ale všechny mají společné čtyři valenční elektrony. To je klíčem k pochopení, proč jeden prvek patří do jedné skupiny a ne do jiné.

Prvky periodické tabulky

Blok s

Jak bylo právě vysvětleno, skupiny 1 a 2 se vyznačují tím, že mají jeden nebo dva elektrony v orbitálech. Tyto orbity mají sférickou geometrii a jak sestupujete některou z těchto skupin, prvky získávají vrstvy, které zvyšují velikost jejich atomů..

Představením silných tendencí v jejich chemických vlastnostech a způsobech reakce jsou tyto prvky organizovány jako blok bloku. K tomuto bloku proto patří alkalické kovy a kovy alkalických zemin. Elektronická konfigurace prvků tohoto bloku je ns (1s, 2s atd.).

Ačkoliv je prvek helia v pravém horním rohu tabulky, jeho elektronická konfigurace je 1s² a proto patří do tohoto bloku.

Blok p

Na rozdíl od bloků jsou prvky tohoto bloku zcela vyplněny orbitály, zatímco jejich p orbitály pokračují v naplňování elektrony. Elektronické konfigurace prvků patřících do tohoto bloku jsou typu ns²np^1-6 (p orbitály mohou mít jeden nebo až šest elektronů k vyplnění).

Takže v jaké části periodické tabulky je tento blok? Vpravo: zelené, fialové a modré čtverce; tj. nekovové prvky a těžké kovy, jako je vizmut (Bi) a olovo (Pb).

Počínaje borem, s elektronickou konfigurací ns²np¹, uhlík na pravé straně přidává další elektron: 2s²2p². Dále jsou elektronické konfigurace ostatních prvků období 2 bloku p: 2s²2p³ (dusík), 2s²2p⁴ (kyslík), 2s²2p⁵ (fluor) a 2s²2p⁶ (neon).

Pokud jdete dolů do nižších období, budete mít energetickou úroveň 3: 3s²3p^1-6, a tak dále až do konce bloku p.

Všimněte si, že nejdůležitější věcí na tomto bloku je to, že od období 4 mají jeho prvky zcela vyplněné orbity (modré rámečky vpravo). Souhrnně: bloky s jsou nalevo od periodické tabulky a blok p vpravo.

Reprezentativní prvky

Jaké jsou reprezentativní prvky? Oni jsou ti to na jedné straně snadno ztratit elektrony, nebo na jiný, oni získají je dokončit valence oktet. Jinými slovy: jsou prvky bloků s a p.

Jejich skupiny byly odlišeny od ostatních písmenem A na konci. Bylo tedy osm skupin: od IA po VIIIA. V současné době je systém číslování používaný v moderních periodických tabulkách arabský, od 1 do 18, včetně přechodných kovů.

Z tohoto důvodu může být borová skupina IIIA nebo 13 (3 + 10); uhlíkovou skupinu, DPH nebo 14; a ušlechtilých plynů, poslední vpravo od tabulky VIIIA nebo 18.

Přechodné kovy

Přechodné kovy jsou všechny prvky šedých čtverců. Během jejich období, oni vyplní jejich orbitals d, který být pět a moci proto mít deset elektronů. Protože musí mít deset elektronů k naplnění těchto orbitálů, pak musí být deset skupin nebo sloupců.

Každá z těchto skupin ve starém systému číslování byla označena římskými číslicemi a písmenem B na konci. První skupina, skandium, byla IIIB (3), železo, kobalt a nikl VIIIB pro velmi podobné reaktivity (8, 9 a 10) a zinek IIB (12)..

Jak je vidět, je mnohem snazší rozpoznat skupiny arabskými čísly než pomocí římských číslic.

Vnitřní přechodové kovy

Z období 6 periodické tabulky začnou být energeticky dostupné orbitály. Ty musí být vyplněny nejdříve než d orbitály; a proto jsou jeho prvky obvykle umístěny od sebe tak, aby se stůl příliš nezvyšoval.

Poslední dvě období, oranžová a šedá, jsou vnitřní přechodné kovy, také nazývané lanthanidy (vzácné zeminy) a aktinidy. Je jich tam sedm orbitals, který potřebovat čtrnáct elektronů vyplnit, a proto, tam muset být čtrnáct skupin.

Pokud budou tyto skupiny přidány do periodické tabulky, bude jich celkem 32 (18 + 14) a bude existovat „prodloužená“ verze:

Světle růžová řada odpovídá lantanoidům, zatímco tmavě růžová řada odpovídá aktinoidům. Lanthanum, La se Z = 57, aktinium, Ac se Z = 89 a celý blok f patří do stejné skupiny skandia. Proč? Protože skandium má orbitál nd¹, který je přítomen ve zbytku lanthanoidů a aktinoidů.

La a Ac mají 5d valenční konfigurace¹6s² a 6d¹7s². Jak se pohybuje oběma řádky doprava, orbitály 4f a 5f se začnou plnit. Jakmile se naplníte, dostanete se k prvkům Lutecio, Lu a laurencio, Lr.

Kovy a nekovy

Ponechání za dortem periodické tabulky, je vhodnější uchýlit se k tomu hornímu obrazu, dokonce i v jeho protáhlém tvaru. V současné době převážnou většinu zmíněných prvků tvořily kovy.

Při pokojové teplotě jsou všechny kovy pevnými látkami (s výjimkou rtuti, která je kapalná) stříbřitě šedé barvy (kromě mědi a zlata). Také jsou obvykle tvrdé a jasné; ačkoli ty v bloku jsou měkké a křehké. Tyto prvky se vyznačují schopností ztrácet elektrony a tvořit kationty M⁺.

V případě lanthanoidů ztrácejí tři 5d elektrony¹6s² aby se staly trojmocnými kationty M³⁺ (jako La³⁺). Na druhé straně Cerium je schopno ztratit čtyři elektrony (Ce⁴⁺).

Naproti tomu nekovové prvky tvoří nejmenší část periodické tabulky. Jsou to plyny nebo pevné látky s kovalentně vázanými atomy (jako je síra a fosfor). Všechny jsou umístěny v bloku p; přesněji řečeno, v horní části posledně zmíněné části se sestupuje do nižších period kovový charakter (Bi, Pb, Po).

Kromě toho, nekovy místo ztráty elektronů, vyhrává. Tudíž tvoří anionty X^- s různými zápornými náboji: -1 pro halogeny (skupina 17) a -2 pro chalkogeny (skupina 16, kyslík).

Kovové rodiny

V rámci kovů existuje interní klasifikace pro rozlišení mezi nimi:

-Kovy skupiny 1 jsou alkalické

-Skupina 2, kovy alkalických zemin (Mr. Becambara)

-Skupina 3 (IIIB) Scandium rodina. Tato rodina je v souladu se skandiem, hlavou skupiny ytria Y, lanthanem, aktiniem a všemi lanthanoidy a aktinoidy..

-Skupina 4 (IVB), titanová skupina: Ti, Zr (zirkonium), Hf (hafnium) a Rf (rutherfordio). Kolik mají valenční elektrony? Odpověď je ve vaší skupině.

-Skupina 5 (VB), rodina vanadů. Skupina 6 (VIB), chromová rodina. A tak dále, dokud skupina zinek, skupina 12 (IIB).

Metaloidy

Kovový charakter se zvětšuje zprava doleva a shora dolů. Ale jaká je hranice mezi těmito dvěma typy chemických prvků? Tato hranice se skládá z prvků známých jako metaloidy, které mají vlastnosti kovů i nekovů.

Metaloidy lze vidět v periodické tabulce v "schodišti", které začíná bórem, a končí v radioaktivním prvku astatinu. Tyto prvky jsou:

-B: bor

-Silikon: Ano

-Ge: germanium

-Jako: arsen

-Sb: antimon

-Te: telur

-Při: astatinu

Každý z těchto sedmi prvků vykazuje mezilehlé vlastnosti, které se mění v závislosti na chemickém prostředí nebo teplotě. Jednou z těchto vlastností je polovodič, to znamená, že metaloidy jsou polovodiče.

Plyny

V terestriálních podmínkách jsou plynnými prvky ty nelehké kovy, jako je dusík, kyslík a fluor. Do této klasifikace spadají také chlor, vodík a vzácné plyny. Ze všech z nich jsou nejvýraznějšími ušlechtilými plyny, vzhledem k jejich nízké tendenci reagovat a chovat se jako volné atomy..

Ten je ve skupině 18 periodické tabulky a jsou:

-Helio, On

-Neon, Ne

-Argon, Ar

-krypton, Kr

-Xenon, Xe

-Radon, Rn

-A poslední ze všech, syntetický ušlechtilý plyn oganneson, Og.

Všechny ušlechtilé plyny mají společnou valenční konfiguraci ns²np⁶; to znamená, že dokončili oktet klenby.

Stavy agregace prvků při jiných teplotách

Prvky jsou v pevném, kapalném nebo plynném stavu v závislosti na teplotě a síle jejich interakcí. Kdyby teplota Země byla ochlazena až do dosažení absolutní nuly (0K), pak by všechny prvky zamrzly; s výjimkou helia, které by kondenzovalo.

Při této extrémní teplotě by zbytek plynů byl ve formě ledu.

Na druhém konci, kdyby teplota byla asi 6000K, "všechny" prvky by byly v plynném stavu. Za těchto podmínek bylo možné pozorovat doslova mraky zlata, stříbra, olova a jiných kovů.

Použití a aplikace

Samotná periodická tabulka byla a bude vždy nástrojem pro konzultaci symbolů, atomových hmot, struktur a dalších vlastností prvků. To je velmi užitečné při provádění stechiometrických výpočtů, které jsou v denním pořádku v mnoha úlohách uvnitř i vně laboratoře.

Nejen to, ale také periodická tabulka umožňuje porovnat prvky stejné skupiny nebo období. Takže můžete předpovědět, jak budou určité sloučeniny prvků.

Predikce vzorců oxidů

Například u oxidů alkalických kovů, které mají jeden valenční elektron, a tedy valenci +1, se očekává, že vzorec jejich oxidů bude typu M.₂O. To se kontroluje oxidem vodíku, vodou, H₂O. Také s oxidy sodíku, Na₂O a draslík, K₂O.

Pro ostatní skupiny musí mít jejich oxidy obecný vzorec M₂O_n, kde n se rovná číslu skupiny (pokud je prvek z bloku p, n-10 se vypočítá). Takže uhlík, který patří do skupiny 14, tvoří CO₂ (C₂O₄/ 2); Síra ze skupiny 16, SO₃ (S₂O₆/ 2); a dusík ze skupiny 15, N₂O₅.

To však neplatí pro přechodné kovy. Je tomu tak proto, že ačkoli železo patří do skupiny 8, nemůže ztratit 8 elektronů, ale 2 nebo 3. Proto je namísto zapamatování vzorců důležitější věnovat pozornost valenci každého prvku.

Valencie prvků

Periodické tabulky (některé) ukazují možné valence pro každý prvek. S vědomím těchto skutečností lze předem odhadnout názvosloví sloučeniny a její chemický vzorec. Výše uvedené valence se vztahují k číslu skupiny; ačkoli to neplatí pro všechny skupiny.

Valence závisí více na elektronové struktuře atomů a elektrony mohou skutečně ztratit nebo vyhrát.

Znalost počtu valenčních elektronů může také začít s Lewisovou strukturou sloučeniny z těchto informací. Periodická tabulka tedy umožňuje studentům a odborníkům načrtnout struktury a vytvořit cestu pro průzkum možných geometrií a molekulárních struktur.

Periodické digitální tabulky

V současné době technologie umožnila, aby periodické tabulky byly všestrannější a poskytovaly více informací všem. Některé z nich přinášejí pozoruhodné ilustrace každého prvku a stručné shrnutí jeho hlavních použití.

Způsob, jakým s nimi komunikuje, urychluje jejich porozumění a studium. Periodická tabulka by měla být nástrojem, který je příjemný k oku, snadno prozkoumaný a nejúčinnější metodou, jak poznat jeho chemické prvky, je cestování z období do skupin..

Význam periodické tabulky

V současné době je periodická tabulka nejdůležitějším organizačním nástrojem chemie vzhledem k detailním vztahům jejích prvků. Jeho použití je nezbytné pro studenty a učitele, stejně jako pro výzkumné pracovníky a mnoho odborníků věnovaných oboru chemie a inženýrství.

Stačí se podívat na periodickou tabulku, rychle a efektivně získáte obrovské množství informací a informací, například:

- Lithium (Li), beryllium (Be) a bor (B) vedou elektřinu.

- Lithium je alkalický kov, beryllium je kov alkalických zemin a bór je nekovový.

- Lithium je nejlepší dirigent tří jmenoval, následovaný beryllium a, nakonec, bór (polovodič) \ t.

Tím, že tyto prvky umístíte do periodické tabulky, můžete okamžitě uzavřít jejich tendenci k elektrické vodivosti.

Odkazy

1. Scerri, E. (2007). Periodická tabulka: její příběh a význam. Oxford New York: Oxford University Press.
2. Scerri, E. (2011). Periodická tabulka: velmi krátký úvod. Oxford New York: Oxford University Press.
3. Moore, J. (2003). Chemie pro figuríny. New York, NY: Wiley Pub.
4. Venable, F.P ... (1896). Vývoj pravidelného práva. Easton, Pennsylvania: Chemická vydavatelská společnost.
5. Ball, P. (2002). Složky: prohlídka prvků. Oxford New York: Oxford University Press.
6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie (8. vydání). CENGAGE Učení.
7. Královská chemická společnost. (2018). Periodická tabulka. Zdroj: rsc.org
8. Richard C. Banks. (Leden 2001). Periodická tabulka. Zdroj: chemistry.boisestate.edu
9. Fyzika 2000. (s.f.). Původ periodické tabulky. Zdroj: physics.bk.psu.edu
10. Král K. & Nazarewicz W. (7. června 2018). Je konec periodické tabulky? Zdroj: msutoday.msu.edu
11. Dr. Doug Stewart. (2018). Periodická tabulka. Zdroj: chemicool.com
12. Mendez A. (16. dubna 2010). Mendělejevova periodická tabulka. Zdroj: quimica.laguia2000.com