Dodaj do listy

Układ okresowy pierwiastków (tablica Mendelejewa)

W 1869 roku rosyjski chemik Dymitr Mendelejew podał systematykę pierwiastków ujętą w tzw. układ okresowy pierwiastków. Dymitr Mendelejew (1834-1907) był profesorem Uniwersytetu w Sankt Petersburgu. Przyczynił się do założenia Rosyjskiego Towarzystwa Chemicznego. W 1869 roku odkrył on prawo okresowości i zestawił znane mu pierwiastki chemiczne w tablicę, przyjmując za podstawę klasyfikacji masę atomową oraz właściwości chemiczne. Przewidział on także istnienie i pewne właściwości pierwiastków, które jeszcze nie zostały odkryte, np. germanu, skandu, galu, fransu oraz polonu. Mendelejew zajmował się również katalizą, termochemią, badał ropę naftową, roztwory i pierwiastki ziem rzadkich. Uczony ten stworzył także metodę otrzymywania bezdymnego prochu.

Empiryczne prawo okresowości, zwane także prawem periodyczności mówi, że właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków chemicznych ułożonych według wzrastających liczb atomowych zmieniają się w sposób ciągły i powtarzają się okresowo (prawo okresowości sformułowane przez Mendelejewa mówiło o zmianie i powtarzaniu się właściwości ze wzrostem masy atomowej). W tablicy utworzonej przez Mendelejewa były pozostawione puste pola w miejscach, gdzie sąsiadujące pierwiastki znacznie różniły się właściwościami. Mendelejew przewidział również właściwości pierwiastków jeszcze nie odkrytych. W pewnym miejscach pierwiastki zostały również poprzestawiane, co było spowodowane tym, że Mendelejew uznał podobieństwo we właściwościach za ważniejsze od rosnącej masy atomowej. Jod, który ma masę126,9u był umieszczony za tellurem, który ma większą masę (127,6u), ponieważ jod wykazywał zbliżone właściwości do bromu, chloru i fluoru.

Tablica podana przez Mendelejewa była zbudowana z poziomych szeregów, zwanych okresami oraz pionowych grup. Do grup należały pierwiastki o podobnych właściwościach. Grupy są ponumerowane za pomocą arabskich liczb kolejno od 1 do 18. Sposób ten pozwala uniknąć stosowania liter A i B, które były do tej pory używane niekonsekwentnie. Dawniej literą A były oznaczane grupy główne (pierwiastki bloku s i p), a litera B pierwiastki przejściowe (pierwiastki należące do bloku d i f). Pozostawione prze rosyjskiego chemika puste miejsca zostały zastąpione później odkrytymi pierwiastkami.

Rzeczywistą podstawą układu okresowego jest konfiguracja elektronowa pierwiastków. Ze względu na podobieństwa w strukturach elektronowych pierwiastki zostały podzielone na tzw. bloki. Pierwiastki 1 i 2 grupy zaliczane są do bloku s, pierwiastki z grup13-18 należą do bloku p. Blok d tworzą pierwiastki wchodzące w skład grup 3-12, natomiast lantanowce i aktynowce są zaliczane do bloku f. atomy pierwiastków bloku s mają w zewnętrznej powłoce elektronowej wyłącznie jeden orbital s, na którym znajdują się dwa lub jeden elektron walencyjny. Elektrony walencyjne pierwiastków bloku p są opisane orbitalami p i s. Elektrony walencyjne pierwiastków bloku d są opisane za pomocą orbitali ns i (n-1)d. Blok f (lantanowce i aktynowce) to pierwiastki, których elektrony walencyjne opisują orbitale ns i (n-2)f, a czasami (n-1)d. Pierwiastki, które rozbudowują swoją powłokę (n-1)d (gdzie n = 4, 5, 6) to pierwiastki zewnętrznoprzejściowe. Pierwiastki wewnętrznoprzejściowe zabudowują swa powłokę (n-2)f (gdzie n = 6, 7) i przeważnie są umieszczone pod tablicą właściwą. W bloku f jest widoczne, bardziej niż w pozostałych grupach, większe podobieństwo w okresie, a niżeli w obrębie grupy.

Pierwiastek chemiczny jest zbiorem atomów, które mają jednakową liczbę atomową. Atomy jednego pierwiastka mogą posiadać różną liczbę neutronów w jądrze, a co za tym idzie masą jąder. Takie atomy zwane są izotopami pierwiastka. Pewne pierwiastki chemiczne mogą także występować w różnych odmianach alotropowych. Przemiana pierwiastka w inny może zachodzić samorzutnie, jeśli mamy do czynienia z pierwiastkami promieniotwórczymi (jest to tzw. promieniotwórczość naturalna), albo na skutek bombardowania jąder atomowych cząstkami o wysokiej energii, np. deuteronami, protonami, albo powolnymi neutronami.

Pierwiastki chemiczne można podzielić a metale i niemetale. Metale dobrze przewodzą prąd elektryczny i ciepło. Posiadają one przeważnie połysk oraz wykazują kowalność. Metale charakteryzują się najczęściej niską elektroujemnością, a w reakcjach chemicznych zwykle oddają elektrony. W temperaturze pokojowej metale są ciałami stałymi (oprócz rtęci, która jest cieczą). Aż 88 ze wszystkich 118 znanych obecnie pierwiastków jest metalami. W zależności od gęstości metale można podzielić na metale lekkie i metale ciężkie. Półmetale posiadają właściwości pośrednie pomiędzy metalami i niemetalami. Mają one właściwości półprzewodnikowe, a zaliczamy do nich german, krzem, bor, antymon, arsen, tellur i selen. Niemetale, które są niekiedy niepoprawnie zwane metaloidami, to zwykle słabe przewodniki ciepła (wyjątek stanowi diament) i elektryczności (są izolatorami albo półprzewodnikami). Nie mają one metalicznego połysku, a w reakcjach chemicznych mają przeważnie tendencję do pobierania elektronów. Typowymi niemetalami są fosfor, tlen, azot, siarka, fluorowce i gazy szlachetne.

Przeważająca część pierwiastków chemicznych występuje we Wszechświecie, gdzie można je spotkać w stanie związanym oraz jako mieszaniny izotopów. Pierwiastki chemiczne, których liczba atomowa jest większa niż 92 są otrzymywane poprzez reakcje jądrowe. Obecnie znamy 118 pierwiastków, które są sklasyfikowane w układzie okresowym pierwiastków.

Własnościami, które podlegają prawu periodyczności są np. elektroujemność, powinowactwo elektronowe, energia jonizacji, promień atomowy, gęstość, promień jonowy, temperatura wrzenia i topnienia, właściwości metaliczne i niemetaliczne, aktywność, stopień utlenienia.

Nazwę grupy tworzy się od nazwy pierwiastka znajdującego się na początku grupy. Jednak pierwsza grupa przyjmuje nazwę od litu, a nie od wodoru, który w wielu układach umieszczany jest na początku grupy litowców. I tak wyróżniamy następujące grupy układu okresowego: litowce, berylowce, skandowce, tytanowce, wanadowce, chromowce, manganowce, żelazowce, kobaltowce, niklowce, miedziowce, cynkowce, borowce, węglowce, azotowce, tlenowce, fluorowce, helowce. Poniżej układu okresowego podawane są jeszcze dwie grupy pierwiastków (blok f) lantanowce i aktynowce.

  • Litowce

Pierwiastki należące do pierwszej grupy układu okresowego to litowce. Do litowców zaliczany jest wodór oraz pierwiastki wykazujące dużą aktywność chemiczną. Pierwiastki te nie występują w stanie wolnym. Są one spotykane w wielu minerałach. Wszystkie litowce (oprócz wodoru) są lekkimi, miękkimi, srebrzystobiałymi metalami. Są one łatwo topliwe i gwałtownie reagują z wodą wydzielając wodór i tworząc wodorotlenki. Wodorotlenki litowców to najsilniejsze zasady. Litowce reagują z fluorowcami oraz z wodorem. Są one najbardziej elektrododatnimi pierwiastkami, a w swych związkach chemicznych występują na +I stopniu utlenienia. Gęstość, temperatury wrzenia i topnienia litowców są bardzo małe, a ich twardość maleje ze zwiększaniem się liczby atomowej. Lit to najlżejszy metal. Właściwości litowców wynikają z ich dużych promieni atomowych oraz z obecności tylko jednego elektronu na powłoce walencyjnej.

  • Berylowce

Druga grupa układu okresowego nosi nazwę berylowców. Podobnie jak litowce występują w przyrodzie jedynie w stanie związanym. Wchodzą w skład wielu minerałów (np. gipsu, marmuru, magnezytu, węglanu wapnia). Berylowce Berylowce chem. - pierwiastki chemiczne tworzące drugą grupę układu okresowego: beryl, magnez, wapń, stront, bar, rad; metale aktywne chemicznie, występujące w przyrodzie w związkach.
Czytaj dalej Słownik wyrazów obcych
to srebrzystobiałe metale, wykazujące dużą aktywność pod względem chemicznym. W swoich związkach występują na +II stopniu utlenienia. Im większy promień atomowy tym większa reaktywność i mniejsza energia jonizacji. Berylowce łatwo się utleniają i reagują z tlenem, zasadami, kwasami, wodą. Wodorotlenki berylowców są silnymi zasadami. Lotne sole wapnia, baru i strontu barwią płomień w charakterystyczny sposób.

  • Borowce

Trzynasta grupa układu okresowego to borowce. Bor to niemetal, który ma właściwości chemiczne i fizyczne podobne do krzemu. Inne borowce to nieszlachetne, łatwo topliwe metale, które tworzą amfoteryczne tlenki, przy czym od talu do glinu maleją ich właściwości zasadowe. Borowce występują na +III stopniu utlenienia. Tal oraz ind w swoich związkach chemicznych występują również na +I stopniu utlenienia i związki zawierające tal na +I stopniu utlenienia są najtrwalszymi. Bor jest mało rozpowszechniony w przyrodzie i nie występuje on tam w stanie wolnym. Najbardziej rozpowszechnionym borowcem jest glin, który jest dobrym przewodnikiem ciepła i elektryczności i łatwo się go walcuje (zastosowanie do wyrobu drutów i przewodów elektrycznych). Występuje on przede wszystkim jako krzemiany i glinokrzemiany.

  • Węglowce

Pierwiastki chemiczne stanowiące czternastą grupę układu okresowego to węglowce. Są one ciałami stałymi, a ze wzrostem liczby atomowej następuje zmiana właściwości od niemetalicznych do metalicznych. Krzem oraz węgiel to typowe niemetale. German ma właściwości półmetalu, a w cynie i ołowiu przeważają właściwości metaliczne. Węgiel wchodzi w skład węgli kopalnych, ropy naftowej i gazu ziemnego. Poza tym jest on składnikiem ogromnej ilości związków organicznych. Występuje on w przyrodzie zarówno w stanie wolnym (jako diament Diament minerał. Odmiana czystego węgla, tworząca przeważnie bezbarwne, przezroczyste kryształy o ekstremalnej twardości minerału: 10 w skali Mohsa (największej ze wszystkich minerałów). Występuje w skałach... Czytaj dalej Słownik geograficzny i grafit) oraz w postaci związanej, m.in. jako dwutlenek węgla, węglany. Krzem natomiast jest spotykany w przyrodzie jedynie w postaci związków chemicznych. German ze względu na to, że występuje w przyrodzie wyłącznie w postaci związanej i to w bardzo małych ilościach, został odkryty stosunkowo późno. Cyna także nie występuje w postaci wolnej. Ołów jest natomiast spotykany w małych ilościach w postaci rodzimej. Węgiel występuje w trzech odmianach alotropowych (odmiany tego samego pierwiastka, różniące się właściwościami chemicznymi, fizycznymi, budową krystaliczną lub czasem ilością węgla w cząsteczce). Odmianami alotropowymi węgla są diament, grafit i fullereny. German i krzem występują tylko w jednej odmianie alotropowej, która ma sieć przestrzenna taka jak diament. Ołów posiada sieć taka jak metale. Natomiast cyna występuje w trzech odmianach alotropowych. Węglowce w sowich związkach chemicznych przyjmują +IV stopień utlenienia, ale w metanie i związkach, które posiadają metale węgiel występuje na -IV stopniu utlenienia. Tlenek węgla ma węgiel na +II stopniu utlenienia. Niemetale z grupy węglowców łączą się z metalami dając krzemiki i węgliki. Pierwiastki należące do czternastej grupy układu okresowego ulegają reakcjom z wodorem, tlenem, niemetalami i innymi metalami.

  • Azotowce

Do azotowców, czyli piętnastej grupy układu okresowego, zaliczany jest między innymi azot. Azot występuje w stanie wolnym w atmosferze. Stanowi on 79% powietrza. Jest także składnikiem różnych minerałów, np. saletry chilijskiej, saletry indyjskiej, i saletry wapniowej. Azot wchodzi również w skład substancji organicznych, np. aminokwasów oraz białek. Kolejnym pierwiastkiem z grupy azotowców jest fosfor, który występuje w przyrodzie jedynie w stanie związanym. Bizmut, arsen i antymon są bardzo mało rozpowszechnione i są spotykane w przyrodzie w stanie niezwiązanym w małych ilościach. Pierwiastki te są spotykane w przyrodzie również jako tlenki oraz siarczki. Im mniejsza liczba atomowa tym większy charakter niemetaliczny azotowców. W połączeniach z metalami i wodorem azotowce Azotowce pierwiastki chemiczne tworzące 15 grupę układu okresowego (azot, fosfor, arsen, antymon i bizmut).
Czytaj dalej Słownik wyrazów obcych
występują na -III stopniu utlenienia, natomiast z niemetalami na +III i +V. Stopnie utlenienia azotu wynoszą od -III do +V. Pierwiastki z grupy azotowców reagują z innymi niemetalami, z metalami oraz z tlenem.

  • Tlenowce

Tlenowce to pierwiastki szesnastej grupy układu okresowego pierwiastków. Nazwa tej grupy pochodzi od tlenu, który jest składnikiem powietrza oraz wody i wielu minerałów. Tlen wchodzi także w skład tkanek roślinnych oraz zwierzęcych. Kolejnym tlenowcem jest siarka, która występuje w stanie wolnym oraz wchodzi w skład wielu minerałów, na przykład pirytu, galeny, blendy cynkowej. Selen, tlen oraz siarka zaliczane są do niemetali, tellur to półmetal, natomiast polon ma właściwości metaliczne. Pierwiastki tworzące szesnasta grupę układu okresowego charakteryzują się dosyć znaczną reaktywnością chemiczną, która się zmniejsza wraz ze zwiększaniem się liczby atomowej. Atomy tlenowców posiadają sześć elektronów na powłoce walencyjnej i trwała konfigurację oktetu przyjmują poprzez przyjęcie albo uwspólnienie dwóch elektronów. Tlen ma znacznie większą wartość elektroujemności niż pozostałe tlenowce Tlenowce aerobowe organizmy.
Czytaj dalej Słownik biologiczny
i może on występować na ujemnych stopniach utlenienia. Podstawowym stopniem utlenienia tlenu jest -II, ale może także występować na -I, np. w nadtlenkach. Inne tlenowce oprócz -II przyjmują także +IV i +VI stopień utlenienia. Tlenowce ulegają reakcjom z wodorem, tlenem i niemetalami.

  • Fluorowce (halogeny)

Fluorowce stanowią siedemnasta grupę układu okresowego pierwiastków. W warunkach normalnych chlor i fluor to gazy, jod jest cieczą, natomiast jod oraz astat występują w stanie stałym. Fluorowce w swych połączeniach przyjmują stopnie utlenienia od -I (związki z fluorowcami na tym stopniu utlenienia są najtrwalsze) do VII. Są to najbardziej reaktywne i elektroujemne pierwiastki ze wszystkich. Fluorowce wykazują właściwości utleniające i żaden z nich nie jest spotykany w przyrodzie w stanie wolnym. atomy pierwiastków siedemnastej grupy mają siedem Siedem Siedem to symbol kosmosu, stworzenia, przestrzeni, boskości, świętości, doskonałości, zdrowia, mądrości, wytrwałości, inteligencji, przygody, uporu, oszustwa, bólu, konfliktu, zwycięstwa.
...
Czytaj dalej Słownik symboli literackich
elektronów walencyjnych, więc mogą one przyłączać jeden elektron i tworzyć aniony jednoujemne. Im większa jest liczba atomowa tych pierwiastków tym więcej powłok elektronowych posiadają ich atomy. Fluorowce reagują z tlenem, wodorem, wodą, niemetalami i metalami.

  • Helowce (gazy szlachetne)

Helowce to osiemnasta grupa układu okresowego. Helowce są bezbarwnymi, trudnymi do skroplenia gazami, które występują w cząsteczkach jednoatomowych. Są one bierne pod względem chemicznym i dawniej twierdzono, że nie tworzą one żadnych połączeń. Gazy szlachetne występują w stanie wolnym w przyrodzie, jednak są spotykane w niewielkich ilościach. Można je znaleźć przede wszystkim w gazie ziemnym oraz są one śladowymi składnikami powietrza.

  • Miedziowce

Miedziowce to pierwiastki, które tworzą jedenastą grupę układu okresowego. Są to ciężkie, trudno topliwe, kowalne, plastyczne, ciągliwe metale, które wykazują małą aktywność chemiczną. Srebro i złoto są zaliczane do metali szlachetnych, natomiast miedź to metal półszlachetny. Srebro oraz miedź reagują ze stężonym kwasem siarkowym i kwasem azotowym, natomiast złoto z wodą królewską. Pierwiastki należące do tej grupy są dobrymi przewodnikami prądu oraz ciepła. Stopnie utlenienia miedziowców to +I oraz +II (miedź a czasami srebro) i +III (dla złota i czasami miedzi). Miedziowce są rzadko spotykane w przyrodzie.

  • Cynkowce

Do dwunastej grupy układu okresowego pierwiastków, zwanej cynkowcami, zaliczane są srebrzyste metale ciężkie, które dobrze przewodzą prąd elektryczny (wyjątek stanowi rtęć). Rtęć to metal szlachetny, a związki chemiczne w skład których wchodzi, są przeważnie mało trwałe. Cynkowce Cynkowce chem. - pierwiastki 12 grupy układu okresowego (cynk, kadm, rtęć), metale występujące w przyrodzie przeważnie w stanie związanym.
Czytaj dalej Słownik wyrazów obcych
mają tendencje do tworzenia związków kompleksowych i występują one w przyrodzie w postaci związanej (jako składniki minerałów), a rtęć także w postaci rodzimej. Najbardziej rozpowszechnionym cynkowcem jest cynk.

  • Skandowce

Skandowce to pierwiastki zewnętrznoprzejściowe, które tworzą trzecią grupę układu okresowego. Są to aktywne pod względem chemicznym metale. W swoich związkach chemicznych skandowce przyjmują +III stopień utlenienia.

  • Tytanowce

Do tytanowców zaliczamy tytan, cyrkon Cyrkon [łac. zirconium] chem. pierwiastek chemiczny (symbol: Zr), metal trudno topliwy, bardzo twardy, stosowany jako dodatek utwardzający stal, w reaktorach jądrowych - na osłony prętów paliwowych; [fr.... Czytaj dalej Słownik wyrazów obcych i hafn. Pierwiastki te tworzą czwarta grupę układu okresowego pierwiastków. Są one plastycznymi, trudno topliwymi metali o srebrzystym połysku. Tytanowce wykazują dużą wytrzymałość mechaniczną, a w temperaturze pokojowej są mało reaktywne chemicznie. Głównym stopniem utlenienia tytanowców jest +IV, ale występują również na +III i +II. W przyrodzie tytanowce występują w stanie rozproszonym, wyjątkiem jest tytan, który spotykany jest w znacznych ilościach.

  • Wanadowce

Piąta grupa układu okresowego to metale, które są kowalne, ciągliwe, srebrzyste, ciężkie i trudno topliwe. Nie reagują one z kwasami, a w związkach chemicznych występują na stopniach utlenienia od -I do +V. Najtrwalszym stopniem utlenienia wanadowców jest +V. Wanadowce w przyrodzie występują jedynie w postaci związanej i tworzą one związki koordynacyjne. Niob oraz wanad są nawet dobrze rozpowszechnione w przyrodzie, jednak występują one w stanie rozproszonym.

  • Chromowce

Chromowce to szósta grupa układu okresowego pierwiastków, do której należą ciężkie, trudno topliwe metale. Łatwo ulegają one utlenieniu. Stopnie utlenienia chromowców to +II do VI, a czasami przyjmują także -I, -II i 0 stopień utlenienia. Chromowce Chromowce chem. - pierwiastki chemiczne 6 grupy układu okresowego, metale ciężkie, trudno topliwe (chrom, molibden, wolfram), używane do uszlachetniania stali i produkowania wyrobów odpornych termicznie.
...
Czytaj dalej Słownik wyrazów obcych
wykazują tendencję do tworzenia połączeń kompleksowych. W przyrodzie są spotykane w małych ilościach w postaci minerałów. Tlenki tych pierwiastków, na niższych dodatnich stopniach utlenienia mają charakter amfoteryczny bądź zasadowy, a na wyższych - kwasowy.

  • Manganowce

Manganowce, czyli pierwiastki stanowiące siódmą grupę są trudno topliwymi, ciężkimi metalami. W związkach chemicznych przyjmują stopnie utlenienia od +I do +VII (ren od -I, natomiast mangan od -II). Manganowce wchodzą w skład licznych związków koordynacyjnych.

  • Żelazowce

Żelazowce to ósma grupa układu okresowego. Pierwiastki te tworzą liczne odmiany alotropowe i są one ciężkimi, trudno topliwymi metalami. Osm oraz ruten są zaliczane do metali szlachetnych. Żelazowce w przyrodzie występują jedynie w postaci związków chemicznych.

  • Kobaltowce

Kobalt, rod i iryd to dziewiąta grupa układu okresowego, tzw. kobaltowce. Są one trudno topliwymi metalami ciężkimi. Iryd i rod są metalami szlachetnymi. Kobaltowce przyjmują stopnie utlenienia od -I do IV, a nawet +VI. Podobnie jak żelazowce wykazują one tendencję do tworzenia połączeń koordynacyjnych.

  • Niklowce

Dziesiąta grupa układu okresowego pierwiastków zwana jest niklowcami. W jej skład wchodzą pallad, nikiel i platyna. Pallad i platyna maja podobne właściwości chemiczne i są one metalami szlachetnymi. Niklowce przyjmują w swoich połączeniach różne stopnie utlenienia, z których najtrwalsze dla niklu to +II i +III, natomiast dla palladu i platyny +II i +IV. Niklowce tworzą wiele związków koordynacyjnych. W przyrodzie nikiel jest spotykany w stanie związanym jako składnik minerałów, natomiast pozostałe niklowce są spotykane także w postaci rodzimej.