Elementlerin periyodik tablosu: tarih, yapı, elemanlar

Elementlerin periyodik tablosu, şimdiye kadar bilinen 118 elementin kimyasal özelliklerine bakılmasını sağlayan bir araçtır. Stokiometrik hesaplamaları yaparken, bir elementin fiziksel özelliklerini tahmin etmek, sınıflandırmak ve aralarında periyodik özellikler bulmak esastır.

Atomlar, çekirdeklerinin proton ve nötron eklemesiyle daha da ağırlaşır ve bunlar da yeni elektronların eşlik etmesi gerekir; Aksi takdirde, elektronotivite mümkün olmazdı. Bu nedenle, bazı atomlar hidrojen gibi diğerleri, diğerleri ise süpergan gibi oganeson gibi çok hafiftir.

Kim kimyada böyle bir kalbe sahip? 1869'da (neredeyse 150 yıl önce) yayınlanmış olan bilim insanı Dmitri Mendeléyev'e, on yıl süren teorik çalışma ve deneylerden sonra, o dönemde bilinen 62 öğeyi organize etme girişimindeki ilk periyodik tablo yayınlandı.

Bunun için Mendeléyev kimyasal özelliklere dayanırken, paralel olarak Lothar Meyer elementlerin fiziksel özelliklerine göre düzenlenen başka bir periyodik tablo yayınladı.

Başlangıçta, tablo, elemanları o yıllarda bilinmeyen "boş alanlar" içeriyordu. Bununla birlikte, Mendeléyev, özelliklerinden birçoğunu kayda değer bir doğrulukla tahmin edebildi. Bu elementlerden bazıları: germanyum (eka-silikon dediği) ve galyum (eka-alüminyum).

İlk periyodik tablolar, elementleri atom kütlelerine göre sıraladı. Bu düzenleme, elementlerin kimyasal özelliklerinde bir miktar periyodiklik (tekrarlama ve benzerlik) belirlemeye izin verdi; Bununla birlikte, geçiş unsurları bu düzene ne de asil gazlara katılmamıştır.

Bu nedenle, elementlerin atom kütlesi yerine atom numarası (proton sayısı) dikkate alınarak sıralanması gerekiyordu. Buradan, pek çok yazarın çalışkanlığı ve katkılarıyla birlikte Mendeléyev'in periyodik tablosu mükemmelleştirildi ve tamamlandı.

Periyodik tablonun tarihi

elementler

Çevrenin tanımlanması için temel olarak elementlerin kullanılması (daha doğrusu doğaya) Antik dönemden beri kullanılmaktadır. Bununla birlikte, o dönemde referanslar Orta Çağ'dan yapılmıyordu, maddenin evreleri ve durumları olarak adlandırılıyordu.

Eski Yunanlılar, yaşadığımız gezegenin dört temel unsurdan oluştuğu inancına sahipti: şiddetli, tierra, bir gua ve aire.

Öte yandan, antik Çin'de elementlerin sayısı beşti ve Yunanlıların aksine havayı dışladılar ve metal ve ahşabı dahil ettiler.

İlk bilimsel keşif, 1669'da fosforu keşfeden Alman Henning Markası tarafından yapıldı; Bu tarihten itibaren tüm takip eden unsurlar kaydedildi.

Altın ve bakır gibi bazı elementlerin zaten fosfordan önce bilindiğini belirtmekte fayda var; Aradaki fark, hiçbir zaman kayıtlı olmadıklarıdır.

semboloji

Simyacılar (mevcut kimyagerlerin öncülleri), takımyıldızlarla ilgili unsurlara, keşif sahiplerine ve keşfedildikleri yerlere isim verdiler.

1808 yılında Dalton, elemanları temsil etmek için bir dizi çizim (semboller) önerdi. Ardından, bu gösterim sistemi yerini Jhon Berzelius'un (şimdiki zamana kadar kullanılmış) ile değiştirdi, çünkü Dalton'un modeli yeni unsurlar ortaya çıktıkça daha karmaşık hale geldi.

Planın evrimi

Kimyasal elementlerin bilgisini organize eden bir harita oluşturma girişimleri on dokuzuncu yüzyılda Döbereiner Triad'ı (1817) ile gerçekleşti.

Yıllar boyunca, yeni kullanılanlar bulunana kadar yeni organizasyonel modellere yol açan yeni unsurlar bulundu.

Chancurtois tellürik vida (1862)

Alexandré-Émile Béguyer de Chancourtois, spiral grafik gösterdiği bir kağıt sarmal tasarladı (tellürik vida).

Bu sistemde elementler atomik ağırlıklarına göre artan şekilde sıralanır. Benzer elemanlar dikey olarak hizalanır.

Newlands'in Octaves (1865)

Döbereiner'ın çalışmalarına devam eden İngiliz John Alexander Queen Newlands, kimyasal elementlerin atom ağırlıkları ile ilgili olarak artan bir sırayla sipariş vermiş olup, her yedi elementin özelliklerinde benzerlikler bulunduğuna dikkat çekmiştir (hidrojen dahil değildir).

Mendeléyv tablosu (1869)

Mendeléyv, kimyasal elementlere atom ağırlığına göre artan sırada sipariş vermiş ve özellikleri aynı olan kolonlara yerleştirilmiştir. Gelecekte yeni unsurların ortaya çıkmasını öngören periyodik tablo modelindeki boşluklar (olması gereken özellikleri öngörmenin yanı sıra).

Asil gazlar henüz keşfedilmedikleri için Mendeléyv'in tablosunda listelenmemiş. Ek olarak, Mendeléiv hidrojen düşünmedi.

Moseley periyodik tablosu (mevcut periyodik tablo) - 1913

Henry Gwyn Jeffreys Moseley, periyodik tablonun kimyasal elementlerini atom numaralarına göre sıralamayı önerdi; yani, proton sayısına göre.

Moseley 1913'te "Periyodik Yasa" yı ilan etti: "Elementler atom numaralarına göre sıralandığında, fiziksel ve kimyasal özellikleri periyodik eğilimler gösterir."

Böylece, her yatay satır veya periyot bir ilişki türü gösterir ve her sütun veya grup bir başkasını gösterir.

Nasıl organize edilir? (Yapı ve organizasyon)

Periyodik tablonun pastasının birkaç renge sahip olduğu görülebilir. Her renk, benzer kimyasal özelliklere sahip elemanları ilişkilendirir. Turuncu, sarı, mavi, mor sütunlar vardır; yeşil kareler ve yeşil elma köşegeni.

Orta sütunlardaki karelerin renkli grimsi olduğuna dikkat edin, bu nedenle tüm bu elemanların ortak bir şeylerinin olması gerekir, bu da yarı dolu orbitalleri olan geçiş metalleri olmalarıdır.

Aynı şekilde, mor karelerdeki elementler, gaz halindeki maddelerden, kırmızımsı bir sıvıdan ve hatta katı siyahtan (iyot) ve gümüş grimsi (astatinden) gelmelerine rağmen, kendilerini oluşturucu kılan kimyasal özellikleridir. Bu özellikler, atomlarının elektronik yapıları tarafından yönetilir.

Periyodik tablonun organizasyonu ve yapısı keyfi değildir, ancak elementler için belirlenen bir dizi periyodik özellik ve değer kalıplarına uyar. Örneğin, metalik karakter masanın solundan sağına düşerse, sağ üst köşede metalik bir element beklenemez.

dönemleri

Elemanlar yörüngelerinin enerji seviyesine bağlı olarak sıralar veya periyotlarla düzenlenir. 4. periyottan önce, elementler atom kütlesinin artan düzeninde başarılı olduğunda, her sekiz için kimyasal özelliklerin tekrarlandığı bulundu (oktavların yasası, John Newlands).

Geçiş metalleri, kükürt ve fosfor gibi diğer metalik olmayan elementlerle gömülmüştür. Bu nedenle, modern periyodik tabloların anlaşılması için kuantum fiziğinin ve elektronik konfigürasyonların girişi hayati öneme sahipti.

Enerjik bir katmanın yörüngeleri, bir süre boyunca hareket ettikçe elektronlarla (ve proton ve nötronların çekirdeği) doldurulur. Bu enerjik katman, boyut veya atom yarıçapı ile el ele gider; Bu nedenle, daha yüksek dönemlerin elemanları aşağıdakilerden daha küçüktür.

H ve O birinci (dönem) enerji seviyesindedir; dördüncü dönemde ilk gri kareler dizisi; ve altıncı dönemde turuncu kareler dizisi. İkincisi, sözde dokuzuncu dönemde görünmesine rağmen, aslında Ba’nın sarı karesinin hemen ardından altıncıya ait olduğuna dikkat edin.

gruplar

Bir süre geçtikçe kütle, proton ve elektron sayısının arttığını görüyoruz. Aynı kolonda veya grupta, kütle ve protonlar değişse de, değerlik kabuğundaki elektronların sayısı aynıdır.

Örneğin, birinci kolonda veya grupta, H, 1s1 orbitalinde, Li (2s1), sodyum (3s1), potasyum (4s1) ve bunun gibi, fransiyum (7s1) 'e kadar olan tek bir elektrona sahiptir. Bu sayı 1, bu elementlerin zar zor bir değerlik elektronuna sahip olduğunu ve bu nedenle de grup 1'e (IA) ait olduğunu gösterir. Her eleman farklı dönemlerdedir.

Hidrojen sayılmaz, yeşil kutu, altındaki elemanlar turuncu kutu olup alkali metaller olarak adlandırılır. Herhangi bir dönemde sağa bir kutu daha, grup veya sütun 2; yani, elemanlarının iki değerlik elektronu vardır.

Fakat d orbitallerin bilgisi olmadan sağa bir adım daha ilerleyerek, bor grubuna (B) veya grup 13'e (IIIA) ulaşırsınız; grup 3 (IIIB) veya skandiyum (Sc) yerine. Orbitallerin dolumu göz önüne alındığında gri karelerin periyotları değişmeye başlar: geçiş metalleri.

Proton sayısı-değerlik elektronları

Periyodik tablo incelendiğinde, atom numarası Z veya çekirdekteki toplam proton sayısı ve değerlik elektronlarının miktarı arasında bir karışıklık ortaya çıkabilir. Örneğin, karbonun bir Z = 6'sı vardır, yani altı protonu ve dolayısıyla altı elektronu vardır (aksi halde nötr yükü olan bir atom olamaz).

Ancak, bu altı elektrondan dördü değerliktir . Bu nedenle elektronik konfigürasyonu [He] 2s22p2'dir. [He] kapalı tabakanın iki elektronunu 1s2 belirtir ve teorik olarak kimyasal bağların oluşumuna katılmazlar.

Ayrıca, karbon dört değerlik elektronuna sahip olduğundan, "uygun şekilde" periyodik tablonun 14. (IVA) grubunda bulunur.

Karbonun altındaki elementler (Si, Ge, Sn, Pb ve Fl) daha yüksek atom numaralarına (ve atom kütlelerine) sahiptir; ancak hepsinde ortak olarak dört değerlik elektronu vardır. Bu neden bir elemanın bir başkasına değil bir gruba ait olduğunu anlamak için anahtardır.

Periyodik tablonun elemanları

Blok s

Daha önce açıklandığı gibi, grup 1 ve 2, s orbitallerinde bir veya iki elektron olması ile karakterize edilir. Bu yörüngeler küresel geometriye sahiptir ve bu grupların herhangi birinden aşağı indikçe, elementler atomlarının boyutunu artıran katmanları kazanır.

Kimyasal özelliklerinde ve reaksiyon şekillerinde güçlü eğilimler sunarak, bu elementler blok olarak düzenlenir. Bu nedenle, alkali metaller ve toprak alkali metaller bu bloğa aittir. Bu bloğun elemanlarının elektronik konfigürasyonu ns'dir (1s, 2s, vs.).

Helyum elemanı masanın sağ üst köşesinde olmasına rağmen, elektronik konfigürasyonu 1s2'dir ve bu nedenle bu bloğa aittir.

Blok p

Bloklardan farklı olarak, bu blokun elemanları tamamen yörüngelere sahipken, p-yörüngeleri elektronlarla dolmaya devam etmektedir. Bu bloğa ait elemanların elektronik konfigürasyonları ns2np1-6 tipindedir (p orbitalleri doldurmak için bir veya altı taneye kadar elektron içerebilir).

Peki, periyodik tablonun hangi bölümünde bu blok var? Sağda: yeşil, mor ve mavi kareler; yani, metalik olmayan elementler ve bizmut (Bi) ve kurşun (Pb) gibi ağır metaller.

Bordan başlayarak, ns2np1 elektronik konfigürasyonuyla, sağındaki karbon başka bir elektron ekler: 2s22p2. Daha sonra, p bloğunun 2. periyodunun diğer elemanlarının elektronik konfigürasyonları: 2s22p3 (azot), 2s22p4 (oksijen), 2s22p5 (flor) ve 2s22p6 (neon).

Daha düşük periyotlara inerseniz, enerji seviyesi 3: 3s23p1-6 ve benzeri p bloğunun sonuna kadar devam edeceksiniz.

Bu blok ile ilgili en önemli şeyin, 4. periyottan itibaren, elemanlarının tamamen dolu yörüngelere sahip olduğuna dikkat edin (sağdaki mavi kutular). Özetle: s bloğu, periyodik tablonun solunda ve p bloğu sağdadır.

Temsilci öğeler

Temsilci unsurlar nelerdir? Bir yandan kolayca elektron kaybederler, diğer yandan değerlik oktetini tamamlamak için onları kazanırlar. Başka bir deyişle: s ve p bloklarının elemanlarıdır.

Grupları sonunda diğerlerinden A harfi ile ayırt edildi. Böylece, sekiz grup vardı: IA'dan VIIIA'ya. Ancak günümüzde modern periyodik tablolarda kullanılan numaralandırma sistemi, geçiş metalleri de dahil olmak üzere 1-18 arasında Arapça.

Bu nedenle bor grubu IIIA veya 13 (3 + 10) olabilir; karbon grubu, KDV veya 14; ve soy gazlarınki, tablonun sağındaki son, VIIIA veya 18.

Geçiş metalleri

Geçiş metalleri gri karelerin tüm elemanlarıdır. Dönemleri boyunca, beş olan ve bu nedenle on elektron içerebilen yörüngelerini d doldururlar. Bu tür orbitalleri doldurmak için on elektron olması gerektiğinden, on grup veya sütun olması gerekir.

Eski numaralandırma sistemindeki bu grupların her biri, Romen rakamları ve sonunda B harfi ile belirtilmiştir. Skandiyum grubunun ilk grubu IIIB (3), demir, kobalt ve nikel VIIIB ile benzer reaktivitelere sahiptir (8, 9 ve 10) ve çinko IIB (12).

Görülebileceği gibi, grupları Arapça sayılarla tanımak, Roma rakamlarını kullanmaktan çok daha kolaydır.

İç geçiş metalleri

Periyodik tablonun 6. periyodundan itibaren, f orbitaller enerjisel olarak mevcut olmaya başlar. Bunlar önce d orbitallerinden doldurulmalı; ve bu nedenle, elemanları genellikle, masayı fazla uzatmamak için birbirinden ayrılır.

Son iki dönem, turuncu ve gri, lantanitler (nadir topraklar) ve aktinitler olarak da adlandırılan iç geçiş metalleridir. Doldurma için on dört elektrona ihtiyaç duyan yedi f orbital vardır ve bu nedenle on dört grup olmalıdır.

Bu gruplar periyodik tabloya eklenirse, toplam 32 (18 + 14) olacak ve "uzun" bir versiyona sahip olacak:

Açık pembe sıra lantanoidlere karşılık gelirken, koyu pembe sıra aktinitlere karşılık gelir. Lantan, La, Z = 57, aktinyum, Ac, Z = 89 ve tüm f blokları aynı skandiyum grubuna aittir. Neden? Çünkü skandiyum, lantanoidlerin ve aktinitlerin geri kalan kısmında bulunan bir nd1 yörüngesine sahiptir.

La ve Ac, 5d16s2 ve 6d17s2 değerlik yapılandırmalarına sahiptir. Her iki sırada da sağa doğru hareket ettikçe, 4f ve 5f orbitalleri dolmaya başlar. Dolduktan sonra, Lutecio, Lu ve laurencio, Lr elementlerine ulaşırsınız.

Metaller ve metal olmayanlar

Periyodik tablonun pastasının arkasında bırakarak, uzun haliyle bile, üst görüntününkine başvurmak daha uygundur. Şu anda bahsedilen elementlerin büyük çoğunluğu metal olmuştur.

Oda sıcaklığında, tüm metaller katı maddelerdir (civa hariç, sıvı olan) grimsi gümüş (bakır ve altın hariç). Ayrıca, genellikle sert ve parlaktırlar; bloktakiler yumuşak ve kırılgan olsalar da. Bu elementler elektron kaybetme ve M + katyonları oluşturma yetenekleriyle karakterize edilir.

Lantanoidler durumunda, üç 5d16s2 elektronunu kaybederek üç değerlikli M3 + katyonları olur (La3 + gibi). Öte yandan, Seryum dört elektron (Ce4 +) kaybedebilir.

Öte yandan, metalik olmayan elementler periyodik tablonun en küçük bölümünü oluşturur. Kovalent olarak bağlı atomlara sahip gazlar veya katı maddelerdir (örneğin kükürt ve fosfor). Hepsi p bloğunda bulunur; daha doğrusu, ikincisinin üst kısmında, daha sonra daha düşük sürelere inmek metalik karakteri arttırır (Bi, Pb, Po).

Ayrıca, elektron kaybetmek yerine metal olmayanlar onları kazanır. Böylece farklı negatif yüklerle X-iyonları oluştururlar: halojenler için -1 (grup 17) ve kalojenler için -2 (grup 16, oksijenin).

Metal aileler

Metaller arasında aralarında ayrım yapmak için bir iç sınıflandırma vardır:

-Grup 1'in metalleri alkalidir

-Grup 2, toprak alkali metaller (Sayın Becambara)

-Grup 3 (IIIB) Skandiyum ailesi. Bu aile, skandiyum, aktinyum ve tüm lantanların ve aktinitlerin yratriyum Y'sinin skandiyumu, grubun başı ile uyumludur.

-Grup 4 (IVB), titanyum ailesi: Ti, Zr (zirkonyum), Hf (hafniyum) ve Rf (rutherfordio). Kaç değerlik elektronuna sahipler? Cevap grubunuzda.

-Grup 5 (VB), vanadyum ailesi. Grup 6 (VIB), krom ailesi. Ve böylece çinko ailesine kadar grup 12 (IIB).

madene benzer

Metalik karakter sağdan sola ve yukarıdan aşağıya doğru artar. Fakat bu iki tip kimyasal element arasındaki sınır nedir? Bu sınır, hem metal hem de metal olmayan özelliklere sahip olan metaloidler olarak bilinen elemanlardan oluşur.

Metaloidler periyodik tabloda bor ile başlayan ve astatin radyoaktif elementinde biten “merdiven” te görülebilir. Bu elemanlar:

-B: bor

-Silicio: Evet

-Ge: germanyum

-As: arsenik

-Sb: antimon

-Te: Tellurium

-At: astatin

Bu yedi elementin her biri, kimyasal ortama veya sıcaklığa bağlı olarak değişen ara özellikler sergiler. Bu özelliklerden biri yarı iletkenliktir, yani metaloidler yarı iletkenlerdir.

gazlar

Karasal koşullarda, gaz halindeki elementler azot, oksijen ve flor gibi hafif olmayan metallerdir. Ayrıca, klor, hidrojen ve soy gazlar bu sınıflandırmaya girer. Hepsinden en sembolik olanı, serbest atomlar gibi reaksiyon gösterme ve davranma eğilimlerinin düşük olmasından dolayı soy gazlardır.

İkincisi, periyodik tablonun 18. grubundadır ve:

-Helio, O

-Neon, Ne

-Argon, Ar

-krypton, Kr

- Xenon, Xe

-Radón, Rn

-Ve hepsinden en önemlisi, sentetik soy gaz, Og.

Bütün soygazlar ortak olarak ns2np6 değerlik konfigürasyonuna sahiptir; yani, değerlik oktetini tamamladılar.

Elementlerin diğer sıcaklıklarda toplanma durumları

Elemanlar, sıcaklıklarına ve etkileşimlerinin kuvvetine bağlı olarak katı, sıvı veya gaz halindedir. Dünya'nın sıcaklığı mutlak sıfıra (0K) ulaşana kadar soğursa, o zaman tüm elementler donar; yoğunlaşacak helyum hariç.

Bu aşırı sıcaklıkta, kalan gazlar buz biçiminde olacaktır.

Diğer uçta, sıcaklık yaklaşık 6000 K olsaydı, "tümü" elementleri gaz halindeydi. Bu şartlar altında, kelimenin tam anlamıyla altın, gümüş, kurşun ve diğer metallerin bulutları görülebilir.

Kullanımlar ve uygulamalar

Tek başına periyodik tablo, sembollerin, atomik kütlelerin, yapıların ve öğelerin diğer özelliklerine danışmanlık yapmak için her zaman bir araç olmuştur ve olacaktır. Laboratuvar içindeki ve dışındaki birçok işlerde günün sırası olan stokiyometrik hesaplamaları yaparken çok yararlıdır.

Sadece bu değil, aynı zamanda periyodik tablo aynı grup veya dönemin öğelerini karşılaştırmanıza izin verir. Böylece, elementlerin belirli bileşiklerinin nasıl olacağı tahmin edilebilir.

Oksit formüllerinin tahmini

Örneğin, alkali metallerin oksitleri için, tek değerlik elektronuna ve dolayısıyla +1 değerine sahip olmaları halinde, oksitlerinin formülünün M20 tipinde olması beklenir. Hidrojen, su, H20 O. Ayrıca sodyum, Na20 ve potasyum oksitleri ile K20

Diğer gruplar için, oksitlerinin genel formül M 2 O n olması gerekir, burada n grup sayısına eşittir (eğer element p bloğundan ise n-10 hesaplanır). Böylece, grup 14'e ait olan karbon C02 ( C204/ 2 ); kükürt, grup 16, S03 ( S206/ 2 ); ve azot, grup 15, N205'tir.

Bununla birlikte, bu geçiş metalleri için geçerli değildir. Bunun nedeni, demir grubun 8'e ait olmasına rağmen, 8 elektronu ancak 2 veya 3 kaybedemeyeceğidir. Bu nedenle, formülleri ezberlemek yerine, her bir öğenin değerlerine katılmak daha önemlidir.

Elementlerin Valencias'ı

Periyodik tablolar (bazıları) her eleman için olası değerleri göstermektedir. Bunları bilmek, bir bileşiğin isimlendirilmesini ve kimyasal formülünü önceden tahmin edebilir. Yukarıda bahsedildiği gibi değerler, grup numarasıyla ilgilidir; tüm gruplar için geçerli olmamakla birlikte.

Değerler, atomların elektronik yapısına ve hangi elektronların gerçekten kaybedebileceğini veya kazanabileceğini temel alır.

Değerlik elektronlarının sayısını bilerek, bu bilgiden bir bileşiğin Lewis yapısıyla da başlanabilir. Bu nedenle periyodik tablo, öğrencilere ve profesyonellere yapıları çizme ve olası geometrileri ve moleküler yapıları araştırmaya yol açmalarını sağlar.

Periyodik dijital tablolar

Günümüzde, teknoloji periyodik tabloların daha çok yönlü olmasına ve herkese daha fazla bilgi sağlamasına izin vermiştir. Birçoğu, her bir öğenin çarpıcı resimlerini ve aynı zamanda ana kullanımlarının kısa bir özetini sunar.

Onlarla etkileşime girme biçimi anlayışlarını ve çalışmalarını hızlandırır. Periyodik tablo, göze hoş gelen, keşfedilmesi kolay ve kimyasal elementlerini tanımanın en etkili yöntemi, dönemlerden gruplara yolculuk etmektir.

Periyodik tablonun önemi

Halen, periyodik tablo, elementlerin detaylı ilişkilerinden dolayı kimyanın en önemli örgütsel aracıdır. Öğrencilerin ve öğretmenlerin yanı sıra araştırmacılar ve kimya ve mühendislik alanına adanmış birçok profesyonel için kullanımı esastır.

Sadece periyodik tabloya bakın, hızlı ve etkili bir şekilde büyük miktarda bilgi ve bilgi alırsınız, örneğin:

- Lityum (Li), berilyum (Be) ve bor (B) elektrik iletir.

- Lityum alkali metal, berilyum alkali toprak metal ve bor metalik değildir.

- Lityum, adlandırılmış üçlünün en iyi iletkenidir, bunu berilyum ve son olarak bor (yarı iletken) izler.

Böylece, bu elementleri periyodik tabloya yerleştirerek, elektriksel iletkenlik eğilimlerini anında anlayabilirsiniz.