Tabelul periodic al elementelor
Tabelul periodic al elementelor, numit și tabelul periodic al lui Mendeleev, cuprinde într-o formă tabelară toate elementele chimice cunoscute până în prezent, aranjate în funcție de numărul lor atomic adică, după numărul de protoni dintr-un atom și, în funcție de configurația electronică și proprietăți chimice recurente. Acest aranjament conduce la identificarea anumitor „tendințe periodice”, astfel că elementele din aceeași grupă au proprietăți chimice asemănătoare. În general, în aceeași perioadă elementele din partea stângă sunt metale, iar cele din extremitatea dreaptă sunt nemetale.
Rândurile tabelului periodic se numesc perioade, iar coloanele se numesc grupe. Șase dintre grupe au și denumiri speciale, ca de exemplu grupa a 17-a mai poartă numele de grupa halogenilor, iar a 18-a grupă este cea a gazelor nobile. Tabelul periodic poate fi folosit pentru determinarea relațiilor dintre proprietățile elementelor, și de asemenea pentru a prezice proprietățile unor elemente noi, care urmează să fie descoperite sau sintetizate.
Dimitri Mendeleev a publicat în anul 1869 ceea ce avea să fie primul tabel periodic recunoscut la nivel mondial. Acesta și-a realizat tabelul astfel încât să ilustreze tendințele periodice pe care le prezentau proprietățile elementelor cunoscute la acea vreme. Folosindu-se de această teorie, Mendeleev a prezis unele proprietăți ale elementelor încă nedescoperite, care păreau să lipsească din tabel. Majoritatea predicțiilor s-au dovedit a fi adevărate pe măsură ce noi elemente au fost descoperite. De atunci, tabelul periodic al lui Mendeleev a fost dezvoltat și corectat, întrucât noi elemente au fost sintetizate sau descoperite.
Toate elementele, de la numărul atomic 1 (hidrogen) până la 118 (oganesson) au fost descoperite sau sintetizate, cele mai recent adăugate în tabel fiind nihoniul, moscoviul, tennessinul și oganessonul (au fost confirmate de către IUPAC pe 30 decembrie 2015), completând astfel toate cele șapte perioade.[1][2] Primele 94 de elemente există în natură, deși unele au fost observate în cantități infime și au fost sintetizate în laborator cu mult înaintea descoperirii lor.[n 1] Elementele cu numerele atomice cuprinse între 95 și 118 au fost doar sintetizate în laborator sau în reactoarele nucleare.[3] Sinteza elementelor cu un număr atomic peste 118 este planificată. De asemenea, numeroși radioizotopi sintetici ai unor elemente răspândite în natură au fost produși în laboratoare.
Generalități modificare
Grupă → | 1 I A |
2 II A |
3 III B |
4 IV B |
5 V B |
6 VI B |
7 VII B |
8 VIII B |
9 VIII B |
10 VIII B |
11 I B |
12 II B |
13 III A |
14 IV A |
15 V A |
16 VI A |
17 VII A |
18 VIII A | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Perioadă | ||||||||||||||||||||
1 | 1 H |
2 He | ||||||||||||||||||
2 | 3 Li |
4 Be |
5 B |
6 C |
7 N |
8 O |
9 F |
10 Ne | ||||||||||||
3 | 11 Na |
12 Mg |
13 Al |
14 Si |
15 P |
16 S |
17 Cl |
18 Ar | ||||||||||||
4 | 19 K |
20 Ca |
21 Sc |
22 Ti |
23 V |
24 Cr |
25 Mn |
26 Fe |
27 Co |
28 Ni |
29 Cu |
30 Zn |
31 Ga |
32 Ge |
33 As |
34 Se |
35 Br |
36 Kr | ||
5 | 37 Rb |
38 Sr |
39 Y |
40 Zr |
41 Nb |
42 Mo |
43 Tc |
44 Ru |
45 Rh |
46 Pd |
47 Ag |
48 Cd |
49 In |
50 Sn |
51 Sb |
52 Te |
53 I |
54 Xe | ||
6 | 55 Cs |
56 Ba |
* |
72 Hf |
73 Ta |
74 W |
75 Re |
76 Os |
77 Ir |
78 Pt |
79 Au |
80 Hg |
81 Tl |
82 Pb |
83 Bi |
84 Po |
85 At |
86 Rn | ||
7 | 87 Fr |
88 Ra |
** |
104 Rf |
105 Db |
106 Sg |
107 Bh |
108 Hs |
109 Mt |
110 Ds |
111 Rg |
112 Cn |
113 Nh |
114 Fl |
115 Mc |
116 Lv |
117 Ts |
118 Og | ||
* Lantanide | 57 La |
58 Ce |
59 Pr |
60 Nd |
61 Pm |
62 Sm |
63 Eu |
64 Gd |
65 Tb |
66 Dy |
67 Ho |
68 Er |
69 Tm |
70 Yb |
71 Lu | |||||
** Actinide | 89 Ac |
90 Th |
91 Pa |
92 U |
93 Np |
94 Pu |
95 Am |
96 Cm |
97 Bk |
98 Cf |
99 Es |
100 Fm |
101 Md |
102 No |
103 Lr |
Metale alcaline2 | Metale alcalino-pământoase2 | Lantanide1,2 | Actinide2 | Metale de tranziție2 |
Metale de post-tranziție | Metaloizi | Nemetale | Halogeni3 | Gaze nobile3 |
2Metalele alcaline, metalele alcalino-pământoase, metalele de tranziție și de post-tranziție, actinidele și lantanidele se numesc împreună "metale."
3Halogenii și gazele nobile sunt și ele nemetale.
Starea de agregare la condițiile normale de temperatură și presiune
- cele cu numărul atomic scris în roșu sunt gaze;
- cele cu numărul atomic scris în albastru sunt lichide;
- cele cu numărul atomic scris în negru sunt solide.
Răspândirea elementelor în natură
- cele cu chenar continuu au izotopi mai vechi decît Pământul;
- cele cu chenar întrerupt provin din dezintegrarea altor elemente și nu au izotopi mai vechi decât Pamântul;
- cele cu chenar punctat sunt obținute artificial (elemente sintetice);
- cele fără chenar au fost prezise teoretic, dar nu au fost descoperite încă.
Fiecare element chimic are asociat un unic număr atomic (Z), care reprezintă numărul de protoni din nucleu.[n 2] Majoritatea elementelor au un număr diferit de neutroni în atomi diferiți, aceste variante fiind numite izotopi. De exemplu, carbonul are trei izotopi naturali: toți atomii de carbon au șase protoni și majoritatea au șase neutroni, dar 1% au șapte neutroni și un procent foarte mic au opt neutroni. Izotopii nu sunt separați în tabelul periodic: ei sunt mereu grupați, reprezentați împreună, sub același nume. Elementele care nu au niciun izotop stabil, au trecute în tabel masele atomice ale celui mai stabil izotop, iar în acest caz ele sunt scrise între paranteze.[4]
Istoric modificare
Primele încercări de sistematizare modificare
Tabelul lui Mendeleev modificare
Dezvoltarea tabelului modificare
Metode de grupare modificare
Grupele modificare
O grupă sau o familie de elemente este o coloană verticală din tabelul periodic. De obicei, în grupe se regăsesc proprietățile similare cele mai evidente ale elementelor, proprietățile în coloană fiind mai asemănătoare decât cele în perioadă sau în blocuri. Teoriile moderne ale mecanicii cuantice referitoare la structurile atomice explică asemănarea elementelor în grupă pe baza faptului că aceste elemente posedă aceeași configurație electronică externă în stratul de valență.[5] În concluzie, cu creșterea numărului atomic și cu coborârea în grupă se observă a tendință evidentă, periodică a proprietăților elementelor.[6] Totuși, pentru unele categorii de elemente din tabelul periodic, precum blocurile d și f, se remarcă similitudini la fel de însemnate și pe orizontală, sau chiar mai pronunțată ca cele de pe verticală.[7][8][9]
Conform unei convenții internaționale de nomenclatură, grupele sunt numerotate de la 1 la 18, de la stânga la dreapta (de la metale alcaline la gaze nobile).[10] În trecut, erau utilizate cifrele romane pentru numerotarea grupelor și era menționat după număr „A” dacă grupele erau principale (aparțineau blocurilor s și p de elemente) sau „B” dacă grupele erau secundare (aparțineau blocului d de elemente). Această notație era de multe ori dificilă, în special pentru faptul că grupele 8, 9 și 10 erau tratate ca o singură grupă triplă de elemente, notată VIII. Noua metodă de nomenclatură propusă de IUPAC a intrat în uz în 1988, iar vechiul sistem de notare al grupelor a fost abandonat.[11]
Unele dintre aceste grupe au primit denumiri colective uzuale, deși unele sunt mai rar folosite. În ciuda acestui fapt, pentru grupele 3-10 nu există denumiri uzuale, și la aceste se face referire numai prin numărul lor sau prin numele primului element din grupa respectivă (de exemplu, „grupa scandiului” pentru grupa a 3-a de elemente). Lipsa denumirilor lor uzuale se datorează numărului mic de proprietăți similare pe verticală.[10]
IUPAC (actual) | Numele grupei | Principală / Secundară | CAS | IUPAC (vechi) |
---|---|---|---|---|
Grupa 1 | Metale alcaline | 1. Principală | IA | IA |
Grupa 2 | Metale alcalino-pământoase | 2. Principală | IIA | IIA |
Grupa 3 | Grupa scandiului | 3. Secundară | IIIB | IIIA |
Grupa 4 | Grupa titanului | 4. Secundară | IVB | IVA |
Grupa 5 | Grupa vanadiului | 5. Secundară | VB | VA |
Grupa 6 | Grupa cromului | 6. Secundară | VIB | VIA |
Grupa 7 | Grupa manganului | 7. Secundară | VIIB | VIIA |
Grupa 8 | Grupa fierului | 8. Secundară | VIIIB | VIIIA |
Grupa 9 | Grupa cobaltului | 8. Secundară | VIIIB | VIIIA |
Grupa 10 | Grupa nichelului | 8. Secundară | VIIIB | VIIIA |
Grupa 11 | Grupa cuprului | 1. Secundară | IB | IB |
Grupa 12 | Grupa zincului | 2. Secundară | IIB | IIB |
Grupa 13 | Grupa borului | 3. Principală | IIIA | IIIB |
Grupa 14 | Grupa carbonului | 4. Principală | IVA | IVB |
Grupa 15 | Pnictogeni | 5. Principală | VA | VB |
Grupa 16 | Calcogeni | 6. Principală | VIA | VIB |
Grupa 17 | Halogeni | 7. Principală | VIIA | VIIB |
Grupa 18 | Gaze nobile | 8. Principală | VIIIA | VIIIB |
Perioadele modificare
O perioadă este un rând orizontal din tabelul periodic. Deși grupele sunt cel mai comun mod de a grupa elementele, există regiuni ale sistemului periodic unde similaritățile orizontale sunt mai semnificante decât cele verticale. De ex. metalele tranziționale, și în special lantanidele și actinidele. Numărul perioadei arată și numărul straturilor ocupate cu electroni.
Blocurile modificare
Metale, metaloizi, nemetale modificare
Structurile atomice ale elementelor modificare
Nucleul și electronii din jur modificare
Cei mai mici constituenți din toată materia normală sunt cunoscuți sub numele de atomi. Atomii sunt extrem de mici, având un diametru de aproximativ o zecime miliarde de metrii; astfel structura lor internă este guvernată de mecanica cuantică. Atomii constau dintr-un nucleu mic încărcat pozitiv, format din protoni încărcați pozitiv și neutroni neîncărcați, înconjurat de un nor de electroni încărcați negativ; încărcările se anulează, astfel încât atomii sunt neutri. Electronii participă la reacțiile chimice, dar nucleul nu. Când atomii participă la reacții chimice, ei fie câștigă, fie pierd electroni pentru a forma ioni încărcați pozitiv sau negativ; sau împărtășesc electroni unul cu celălalt.[12]
Atomii pot fi subdivizați în diferite tipuri în funcție de numărul de protoni (și, prin urmare, și de electroni) pe care îi au. Acesta se numește număr atomic, adesea simbolizat Z (pentru „Zahl” — din germană pentru „număr”). Prin urmare, fiecărui număr atomic distinct îi corespunde o clasă de atom: aceste clase sunt numite elemente chimice. Elementele chimice sunt ceea ce tabelul periodic clasifică și organizează. Hidrogenul este elementul cu număr atomic 1; heliu, număr atomic 2; litiu, număr atomic 3; și așa mai departe. Fiecare dintre aceste nume poate fi abreviat printr-un simbol chimic cu una sau două litere; cele pentru hidrogen, heliu și litiu sunt, respectiv, H, He și Li. Neutronii nu afectează identitatea chimică a atomului, dar afectează greutatea acestuia. Atomii cu același număr de protoni dar cu numere diferite de neutroni sunt numiți izotopi ai aceluiași element chimic. Elementele care apar în mod natural apar de obicei ca amestecuri de izotopi diferiți; deoarece fiecare izotop apare de obicei cu o abundență caracteristică, elementele naturale au greutăți atomice bine definite, definite ca masa medie a unui atom natural al acelui element. În zilele noastre, sunt cunoscute 118 elemente, dintre care primele 94 apar în mod natural pe Pământ. Din cele 94 de elemente naturale, 80 au un izotop stabil. Alți doi, toriu și uraniu, au izotopi în curs de descompunere radioactivă, cu un timp de înjumătățire comparabil cu vârsta Pământului. Elementele stabile plus bismut, toriu și uraniu alcătuiesc cele 83 de elemente primordiale care au supraviețuit din formarea Pământului. Cele unsprezece elemente naturale rămase se descompun destul de repede, încât apariția lor continuă să se bazeze în primul rând pe regenerarea constantă ca produse intermediare ale degradarii toriului și uraniului. Toate cele 24 de elemente artificiale cunoscute sunt radioactive.[13]
Proprietăți periodice modificare
Halogenii modificare
În grupa a 17-a, cunoscută drept grupa de halogeni, elementelor nu le lipsește decât un electron pentru a avea toate straturile ocupate. Din acestă cauză, în reacțiile chimice ele tind să împrumute un electron (tendința de a împrumuta electroni se numește electronegativitate). Această proprietate este cea mai evidentă la Fluor (cel mai electronegativ element din tot tabelul). Ca rezultat, halogenii formează acizi cu hidrogenul, de ex. acidul fluorhidric, acidul clorhidric, acidul bromhidric, acidul iodhidric, toate în forma HX. Aciditatea lor crește cu numărul perioadei.
Știind grupa și perioada unui element, îi putem stabili configurația electronică și numărul atomic. De exemplu să luăm elementul situat în perioada a 3-a, grupa VII A (a 17-a). Știm că elementul are 3 straturi ocupate cu electroni și că pe ultimul strat are 7 electroni, deci configurația va fi: K:2e- L:8e- M:7e-. Având configurația electronică , putem afla numărul atomic adunând toți electronii, deci numărul atomic va fi 17. Având numărul atomic putem afla numele elementului, în acest exemplu: Clor. Din configurația electronică putem afla ce ioni formează elementul. Acceptând un electron, elementul formează 1 ion negativ, deci este un halogen. Pe baza ionului format îi putem stabili valența (1) și electrovalența(-1).
Elementele din grupa VIII A, cea de-a 18-a, mai sunt numite și "gaze inerte".
Tipuri de tabele modificare
Tabelul periodic extins conține adițional și blocul g.
Note modificare
Referințe modificare
- ^ „Chemistry: Four elements added to periodic table”. BBC News. .
- ^ St. Fleur, Nicholas (). „Four New Names Officially Added to the Periodic Table of Elements”. New York Times.
- ^ Emsley, J. (). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements (ed. New). New York, NY: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-960563-7.
- ^ Greenwood & Earnshaw, pp. 24–27
- ^ Scerri 2007, p. 24
- ^ Messler, R. W. (). The essence of materials for engineers. Sudbury, MA: Jones & Bartlett Publishers. p. 32. ISBN 0-7637-7833-8.
- ^ Bagnall, K. W. (). „Recent advances in actinide and lanthanide chemistry”. În Fields, P. R.; Moeller, T. Advances in chemistry, Lanthanide/Actinide chemistry. Advances in Chemistry. 71. American Chemical Society. pp. 1–12. doi:10.1021/ba-1967-0071. ISBN 0-8412-0072-6.
- ^ Day, M. C., Jr.; Selbin, J. (). Theoretical inorganic chemistry (ed. 2nd). New York: Nostrand-Rienhold Book Corporation. p. 103. ISBN 0-7637-7833-8.
- ^ Holman, J.; Hill, G. C. (). Chemistry in context (ed. 5th). Walton-on-Thames: Nelson Thornes. p. 40. ISBN 0-17-448276-0.
- ^ a b Leigh, G. J. (). Nomenclature of Inorganic Chemistry: Recommendations 1990. Blackwell Science. ISBN 0-632-02494-1.
- ^ Fluck, E. (). „New Notations in the Periodic Table” (PDF). Pure Appl. Chem. IUPAC. 60 (3): 431–436. doi:10.1351/pac198860030431. Accesat în .
- ^ „Standard Atomic Weights | Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights” (în engleză). www.ciaaw.org. Accesat în .
- ^ „Periodic Table of Elements” (în engleză). IUPAC | International Union of Pure and Applied Chemistry. Accesat în .