Периодична таблица на историята на елементите, структурата, елементите

на Периодична таблица на елементите е инструмент, който позволява да се консултират химичните свойства на 118-те елемента, известни досега. Важно е при извършването на стехиометрични изчисления да се предскажат физическите свойства на даден елемент, да се класифицират и да се намерят периодични свойства между тях..

Атомите стават по-тежки, тъй като техните ядра добавят протони и неутрони, които също трябва да бъдат придружени от нови електрони; в противен случай електронейтралността не би била възможна. По този начин някои атоми са много леки, като водород, а други - свръх тежки, като оганесон.

Кой се дължи на такова сърце в химията? За учения Дмитрий Менделеев, който през 1869 г. (почти преди 150 години) публикува, след десетилетие на теоретични изследвания и експерименти, първата периодична таблица в опит да организира 62-те елемента, известни по онова време.

За тази цел Менделеев основава химически свойства, докато паралелно Лотар Мейер публикува друга периодична таблица, която е организирана според физичните свойства на елементите..

Първоначално таблицата съдържаше "празни пространства", чиито елементи не бяха известни през тези години. Въпреки това, Менделеев успява да предскаже със значителна точност няколко от своите свойства. Някои от тези елементи бяха: германий (който той нарича ека-силикон) и галий (ека-алуминий).

Първите периодични таблици нареждаха елементите според техните атомни маси. Тази подредба позволява да се види някаква периодичност (повторение и сходство) в химичните свойства на елементите; въпреки това елементите на прехода не са съгласни с този ред, нито с благородните газове.

Поради тази причина е необходимо да се поръчат елементите, като се вземе предвид атомния номер (брой протони), вместо атомната маса. Оттук, заедно с усилената работа и приноса на много автори, периодичната система на Менделеев беше усъвършенствана и завършена..

индекс

1 История на периодичната таблица
- 1.1 Елементи
- 1.2 Симбология
- 1.3 Еволюция на схемата
- 1.4 Винт за завеси от Chancourtois (1862)
- 1.5 Октави на Нюландс (1865)
- 1.6 Таблица на Менделев (1869)
- 1.7 Периодична таблица на Мозли (текуща периодична таблица) - 1913
2 Как се организира? (Структура и организация)
- 2.1 Периоди
- 2.2 Групи
- 2.3 Брой протони срещу валентни електрони
3 Елементи на периодичната таблица
- 3.1 Блок s
- 3.2 Блок p
- 3.3 Представителни елементи
- 3.4 Преходни метали
- 3.5 Метали с вътрешен преход
- 3.6 Метали и неметали
- 3.7 Метални семейства
- 3.8 Металоиди
- 3.9 Газове
4 Употреби и приложения
- 4.1 Прогнозиране на формулите на оксидите
- 4.2 Валенции на елементите
- 4.3 Цифрови периодични таблици
5 Значение на периодичната таблица
6 Препратки

История на периодичната таблица

елементи

Използването на елементи като основа за описване на околната среда (по-точно на природата) се използва от античността. Но по онова време те са били наричани фази и състояния на материята, а не начинът, по който се прави позоваване от Средновековието..

Древните гърци са имали убеждението, че планетата, в която живеем, е формирана от четирите основни елемента: огън, земя, вода и въздух.

От друга страна, в древен Китай броят на елементите е пет и, за разлика от гърците, те изключват въздуха и включват метал и дърво..

Първото научно откритие е направено през 1669 г. от германската марка Хенинг Бранд, която е открила фосфора; от тази дата бяха записани всички последващи елементи.

Заслужава да се отбележи, че някои елементи като злато и мед вече са били известни преди фосфора; разликата е, че те никога не са били регистрирани.

тълкуване на символите

Алхимиците (предшественици на настоящите химици) дадоха имена на елементите във връзка със съзвездията, на техните откриватели и на местата, където са били открити.

През 1808 г. Далтън предлага серия от рисунки (символи), които да представят елементите. След това, тази система от нотации е заменена с тази на Джон Берцелиус (използвана досега), тъй като моделът на Далтон се усложнява, когато се появяват нови елементи..

Еволюция на схемата

Първите опити за създаване на карта за организиране на информацията за химичните елементи настъпват през деветнадесети век с Триадите на Döbereiner (1817).

През годините бяха открити нови елементи, които доведоха до нови организационни модели до достигането на използвания понастоящем.

Шнурови винтове (1862)

Alexandré-Émile Béguyer de Chancourtois проектира хартиена спирала, където показва спирална графика (телуричен винт).

В тази система елементите са подредени по нарастващ начин по отношение на техните атомни тегла. Подобни елементи са подравнени вертикално.

Октави на Нюландс (1865)

Продължавайки работата на Döbereiner, британският Джон Александър Куин Нюландс нарежда химическите елементи във все по-голям порядък по отношение на атомните тежести, отбелязвайки, че всеки седем елемента има сходства в техните свойства (водород не е включен).

Таблица на Менделей (1869)

Менделийв нарежда химическите елементи в нарастващ ред по отношение на атомното тегло, поставяйки в същата колона онези, чиито свойства са подобни. Той остави пропуски в своя модел на периодична таблица, предвиждайки появата на нови елементи в бъдеще (освен че предсказва свойствата, които трябва да има).

Благородните газове не са изброени в таблицата на Менделев, тъй като те все още не са били открити. В допълнение, Менделеев не разглежда водород.

Периодичната таблица на Мозли (текуща периодична таблица) - 1913

Хенри Гуин Джефрис Моули предложи да се поръчат химичните елементи на периодичната таблица според техния атомен номер; т.е. въз основа на техния брой протони.

Moseley обявява "Периодичния закон" през 1913 г .: "Когато елементите са поставени по ред на техните атомни номера, техните физически и химически свойства показват периодични тенденции".

По този начин всеки хоризонтален ред или период показва тип връзка и всяка колона или група показва друг.

Как е организирана? (Структура и организация)

Може да се отбележи, че тортата на периодичната таблица има няколко цвята. Всеки цвят свързва елементи с подобни химически свойства. Има оранжеви, жълти, сини, лилави колони; зелени квадрати и зелена ябълка.

Забележете, че квадратите на средните колони са сиви, така че всички тези елементи трябва да имат нещо общо, а това е, че те са преходни метали с половин пълни орбитали..

По същия начин, елементите на лилавите квадрати, въпреки че идват от газообразни вещества, от червеникава течност и дори от черно (йодно) и сребристосиво (астатина), са техните химични свойства, които ги правят конгенери. Тези свойства се управляват от електронните структури на техните атоми.

Организацията и структурата на периодичната таблица не е произволна, а се подчинява на серия от периодични свойства и модели на стойности, определени за елементите. Например, ако металическият знак намалява отляво надясно на таблицата, не може да се очаква метален елемент в горния десен ъгъл..

периоди

Елементите са подредени в редове или периоди в зависимост от енергийното ниво на техните орбитали. Преди период 4, когато елементите са били успешни в увеличаването на атомната маса, е установено, че за всеки осем от тях химичните свойства се повтарят (закон на октавите, John Newlands).

Преходните метали са вградени с други неметални елементи, като сяра и фосфор. Поради тази причина навлизането на квантовата физика и електронните конфигурации в разбирането на съвременните периодични таблици е от жизненоважно значение..

Орбиталите на енергийния слой са пълни с електрони (и ядрата на протоните и неутроните), докато се движат по време. Този енергиен слой върви ръка за ръка с размера или атомния радиус; следователно елементите на горните периоди са по-малки от тези, които са по-долу.

Н и Той са в първото енергийно ниво; първия ред от сивите квадрати, в четвъртия период; и реда от оранжеви квадрати, в шестия период. Имайте предвид, че въпреки че последният изглежда е в предполагаемия девети период, той всъщност принадлежи на шестата, точно след жълтата кутия на Ба.

групи

Преминавайки през период, откриваме, че масата, броят на протоните и електроните се увеличават. В същата колона или група, макар масата и протоните да варират, броят на електрони от валентния слой това е същото.

Например, в първата колона или група, Н има единичен електрон в 1s орбитала¹, точно като Ли (2s¹), натрий (3s¹), калий (4s¹) и т.н. до франка (7s¹). Това число 1 означава, че тези елементи едва притежават валентен електрон и следователно принадлежат към група 1 (IA). Всеки елемент е в различни периоди.

Без да се брои водород, зелената кутия, елементите под нея са оранжеви кутии и се наричат алкални метали. Още една клетка отдясно във всеки период е групата или колоната 2; неговите елементи имат два валентни електрона.

Но като се движим една стъпка по-нагоре надясно, без знанието на d орбиталите, стигате до борната група (В) или групата 13 (IIIA); вместо група 3 (IIIB) или скандий (Sc). Като се има предвид запълването на d орбиталите, започват да се покриват периодите на сивите квадрати: преходните метали.

Брой протони срещу валентни електрони

При изучаване на периодичната таблица може да възникне объркване между атомния номер Z или броя на общите протони в ядрото и количеството валентни електрони. Например, въглеродът има Z = 6, т.е. има шест протони и следователно шест електрона (в противен случай не може да бъде атом с неутрален заряд)..

Но от тези шест електрона, четири са от Валенсия. Поради тази причина електронната му конфигурация е [He] 2s²2P². [Той] означава двата електрона 1s² на затворен слой и теоретично не участват в образуването на химични връзки.

Също така, тъй като въглеродът има четири валентни електрона, "удобно" се намира в група 14 (IVA) на периодичната таблица.

Елементите под въглерода (Si, Ge, Sn, Pb и Fl) имат по-високи атомни номера (и атомни маси); но всички имат общо четири валентни електрона. Това е ключът към разбирането защо един елемент принадлежи към една група, а не към друга.

Елементи на периодичната таблица

Блок s

Както току-що беше обяснено, групи 1 и 2 се характеризират с наличието на един или два електрона в s орбитали. Тези орбитали са със сферична геометрия и докато слизате през някоя от тези групи, елементите придобиват слоеве, които увеличават размера на техните атоми..

Чрез представяне на силни тенденции в химичните им свойства и начините на реакция, тези елементи са организирани като блок. Следователно, алкални метали и алкалоземни метали принадлежат към този блок. Електронната конфигурация на елементите на този блок е ns (1s, 2s и т.н.).

Въпреки че хелиевият елемент е в горния десен ъгъл на таблицата, неговата електронна конфигурация е 1s² и следователно принадлежи към този блок.

Блок p

За разлика от блоковете s, елементите на този блок са напълно запълнени орбитали, докато техните р-орбитали продължават да се запълват с електрони. Електронните конфигурации на елементите, принадлежащи на този блок, са от тип ns²NP^1-6 (р орбитали могат да имат един или до шест електрона, за да запълнят).

И така, в коя част от периодичната таблица е този блок? Отдясно: зелени, лилави и сини квадрати; неметални елементи и тежки метали, като бисмут (Bi) и олово (Pb).

Започвайки от бор, с електронна конфигурация ns²NP¹, въглеродът отдясно добавя друг електрон: 2s²2P². След това, електронните конфигурации на другите елементи от период 2 на блок p са: 2s²2P³ (азот), 2s²2P⁴ (кислород), 2s²2P⁵ (флуор) и 2s²2P⁶ (Неон).

Ако стигнете до по-ниските периоди, ще имате енергийното ниво 3: 3s²3p^1-6, и така нататък до края на блок p.

Обърнете внимание, че най-важното нещо за този блок е, че от период 4, неговите елементи са напълно запълнили орбитали (сини кутии отдясно). Накратко: блок s е вляво от периодичната таблица и блок p отдясно.

Представителни елементи

Какви са представителните елементи? Те са тези, които от една страна лесно губят електрони, или от друга, получават ги, за да завършат валентния октет. С други думи: те са елементите на блоковете s и p.

Техните групи се отличават от другите с буквата А в края. Така имаше осем групи: от IA до VIIIA. Но в момента системата за номериране, използвана в съвременните периодични таблици, е арабска, от 1 до 18, включително преходни метали.

Поради тази причина борната група може да бъде IIIA или 13 (3 + 10); въглеродната група, ДДС или 14; и този на благородните газове, последният отдясно на таблицата, VIIIA или 18.

Преходни метали

Преходните метали са всички елементи на сивите квадрати. По време на своите периоди те запълват своите орбитали d, които са пет и следователно могат да имат десет електрона. Тъй като те трябва да имат десет електрона, за да запълнят тези орбитали, тогава трябва да има десет групи или колони.

Всяка от тези групи в старата система за номериране е обозначена с римски цифри и буква В в края. Първата група, тази на скандий, е IIIB (3), желязо, кобалт и никел VIIIB за много подобни реакции (8, 9 и 10) и цинк IIB (12)..

Както може да се види, много по-лесно е групите да се разпознават по арабски цифри, отколкото с помощта на римски цифри.

Вътрешни преходни метали

От период 6 на периодичната таблица, f орбиталите започват да бъдат енергийно достъпни. Те трябва да бъдат запълнени първо от d орбиталите; и следователно, неговите елементи обикновено се раздалечават, за да не се удължава прекалено много масата.

Последните два периода, оранжеви и сиви, са вътрешните преходни метали, наричани още лантаниди (редкоземни) и актиниди. Има седем f орбитали, които се нуждаят от четиринадесет електрона, за да се запълнят и следователно трябва да има четиринадесет групи.

Ако тези групи се добавят към периодичната таблица, ще има общо 32 (18 + 14) и ще има "продълговата" версия:

Светлият розов ред съответства на лантаноидите, докато тъмният розов ред съответства на актиноидите. Лантанът, La с Z = 57, актиний, Ac със Z = 89 и всички блокове f принадлежат към една и съща група скандий. Защо? Защото скандийът има орбитална и друга орбита¹, който присъства в останалите лантаноиди и актиноиди.

La и Ac имат 5d валентни конфигурации¹6s² и 6d¹7s². Когато се движи надясно през двата реда, орбиталите 4f и 5f започват да се запълват. Веднъж пълни, стигате до елементите Lutecio, Lu и laurencio, Lr.

Метали и неметали

Оставяйки зад тортата на периодичната таблица, е по-удобно да прибегне до тази на горния образ, дори и в издължената му форма. В момента огромното мнозинство от споменатите елементи са метали.

При стайна температура всички метали са твърди вещества (с изключение на живак, който е течен) със сребристосив цвят (с изключение на мед и злато). Също така те обикновено са твърди и ярки; въпреки че тези в блока са меки и крехки. Тези елементи се характеризират със способността си да губят електрони и да образуват М катиони⁺.

В случай на лантаноиди те губят трите 5d електрона¹6s²да станат тривалентни катиони М³⁺(като Ла³⁺). Церий, от друга страна, е способен да загуби четири електрона (Ce.)⁴⁺).

От друга страна, неметалните елементи съставляват най-малката част от периодичната таблица. Те са газове или твърди вещества с ковалентно свързани атоми (като сяра и фосфор). Всички те са разположени в блок p; по-точно, в горната част на последната, след това спускането към по-ниските периоди увеличава металния характер (Bi, Pb, Po).

В допълнение, неметали, вместо да губят електрони, ги печели. Така те образуват X аниони^- с различни отрицателни заряди: -1 за халогени (група 17) и -2 за халкогени (група 16, кислород).

Метални семейства

В рамките на металите съществува вътрешна класификация за разграничаване между тях:

-Металите от група 1 са алкални

-Група 2, алкалоземни метали (г-н Бекамбара)

-Група 3 (IIIB) Семейство скандий. Това семейство е съобразено със скандия, главата на групата, итрий Y, лантан, актиний и всички лантаноиди и актиноиди..

-Група 4 (IVB), титаново семейство: Ti, Zr (цирконий), Hf (хафний) и Rf (rutherfordio). Колко валентни електрона имат? Отговорът е във вашата група.

-Група 5 (VB), семейство ванадий. Група 6 (VIB), семейство хром. И така, докато семейството цинк, група 12 (IIB).

неметал

Металният характер се увеличава от дясно на ляво и отгоре надолу. Но каква е границата между тези два вида химични елементи? Тази граница е съставена от елементи, известни като металоиди, които имат характеристики както на метали, така и на неметали.

Металоидите могат да се видят в периодичната таблица в "стълбището", което започва с бор и завършва в радиоактивен елемент astatine. Тези елементи са:

-Б: бор

-Силикон: Да

-Ge: германий

-Като: арсен

-Sb: антимон

-Te: Телур

-В: astatine

Всеки от тези седем елемента показва междинни свойства, които варират в зависимост от химическата среда или температура. Едно от тези свойства е полупроводникът, т.е. металоидите са полупроводници.

газове

В земни условия газообразните елементи са тези нелеки метали, като азот, кислород и флуор. Освен това хлор, водород и благородни газове попадат в тази класификация. От всички тях, най-емблематичните са благородните газове, поради ниската им склонност да реагират и се държат като свободни атоми..

Последното е в група 18 на периодичната таблица и са:

-Хелио, Той

-Neon, Ne

-Аргон, ар

-криптон, Kr

-Ксенон, Xe

-Радон, Рн

-И най-новото от всички - синтетичния оганесон, Og.

Всички благородни газове имат общо валентните конфигурации²NP⁶; това означава, че те са завършили октета на хранилището.

Състояния на агрегиране на елементите при други температури

Елементите са в твърдо, течно или газообразно състояние в зависимост от температурата и силата на техните взаимодействия. Ако температурата на Земята се охлади до достигане на абсолютната нула (0K), тогава всички елементи ще замръзнат; с изключение на хелий, който би кондензирал.

При тази екстремална температура останалите газове ще бъдат под формата на лед.

В другата крайност, ако температурата беше около 6000K, "всички" елементи биха били в газообразно състояние. При тези условия буквално се наблюдават облаци от злато, сребро, олово и други метали.

Употреби и приложения

Периодичната таблица винаги е била и ще бъде инструмент за справяне със символите, атомните маси, структури и други свойства на елементите. Това е много полезно при извършване на стехиометрични изчисления, които са ред на деня в много задачи вътре и извън лабораторията.

Не само това, но и периодичната таблица позволява да се сравнят елементите на една и съща група или период. Така че, можете да предскажете как ще бъдат определени съединения от елементите.

Прогнозиране на формулите на оксидите

Например, за оксидите на алкалните метали, като имат един валентен електрон и следователно валентност от +1, се очаква формулата на техните оксиди да бъде от типа М.₂О. Това се проверява с водороден оксид, вода, Н₂О. Също с натриеви оксиди, Na₂О и калий, К₂О.

За другите групи техните оксиди трябва да имат обща формула М₂О_п, където n е равно на номера на групата (ако елементът е от блок p, се изчислява n-10). Така, въглеродът, който принадлежи към група 14, образува СО₂ (C₂О₄/ 2); Сяра, от група 16, SO₃ (S₂О₆/ 2); и азот, от група 15, N₂О₅.

Това обаче не се отнася за преходните метали. Това е така, защото, въпреки че желязото принадлежи към група 8, то не може да загуби 8 електрона, а 2 или 3. Следователно, вместо да се запомнят формулите, по-важно е да се обърне внимание на валенциите на всеки елемент..

Валенсията на елементите

Периодичните таблици (някои) показват възможните валенции за всеки елемент. Знаейки това, може предварително да се прецени номенклатурата на съединението и неговата химична формула. Валенциите, както е споменато по-горе, са свързани с номера на групата; въпреки че не се прилага за всички групи.

Валенциите зависят повече от електронната структура на атомите и кои електрони могат наистина да загубят или да спечелят.

Познавайки броя на валентните електрони, може също да започнем с структурата на Люис на съединението от тази информация. Периодичната таблица позволява на учениците и специалистите да скицират структури и да направят път за проучване на възможните геометрии и молекулярни структури.

Периодични цифрови таблици

В днешно време технологията позволява на периодичните таблици да бъдат по-гъвкави и да предоставят повече информация, достъпна за всички. Някои от тях носят забележителни илюстрации на всеки елемент, както и кратко резюме на основните му употреби.

Начинът, по който тя взаимодейства с тях, ускорява тяхното разбиране и изучаване. Периодичната таблица трябва да бъде инструмент, който е приятен за окото, лесен за изследване и най-ефективният метод за познаване на химичните му елементи е да се пътува от периоди до групи..

Значение на периодичната таблица

Понастоящем периодичната таблица е най-важният организационен инструмент на химията, дължащ се на подробните връзки на нейните елементи. Използването му е от съществено значение за студенти и учители, както и за изследователи и много специалисти, посветени на областта на химията и инженерството.

Просто погледнете периодичната таблица, получавате огромно количество и информация бързо и ефективно, като например:

- Литий (Li), берилий (Be) и бор (B) провеждат електричество.

- Литият е алкален метал, берилийът е алкалоземен метал, а борът е неметален.

- Литият е най-добрият проводник на трите наименования, следвани от берилий и накрая бор (полупроводник).

По този начин, чрез локализирането на тези елементи в периодичната таблица, може незабавно да се заключи тяхната склонност към електрическа проводимост.

препратки

Scerri, E. (2007). Периодичната таблица: нейната история и нейното значение. Оксфорд Ню Йорк: Oxford University Press.
Scerri, E. (2011). Периодичната таблица: много кратко въведение. Оксфорд Ню Йорк: Oxford University Press.
Moore, J. (2003). Химия за манекени. Ню Йорк, Ню Йорк: Wiley Pub.
Venable, F.P ... (1896). Разработване на периодичния закон. Easton, Пенсилвания: Химическа издателска компания.
Ball, P. (2002). Съставките: обиколка с екскурзовод на елементите. Оксфорд Ню Йорк: Oxford University Press.
Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
Кралско химическо дружество. (2018). Периодична таблица. Изтеглено от: rsc.org
Ричард С. Банки. (Януари 2001 г.). Периодичната таблица. Изтеглено от: chemistry.boisestate.edu
Physics 2000. (s.f.). Произход на периодичната таблица. Изтеглено от: physics.bk.psu.edu
Крал К. и Назаревич W. (7 юни 2018 г.). Има ли край на периодичната таблица? Получено от: msutoday.msu.edu
Д-р Дъг Стюарт. (2018). Периодичната таблица. Изтеглено от: chemicool.com
Мендес А. (16 април 2010 г.). Менделеев. Изтеглено от: quimica.laguia2000.com

химия

« Характеристики на Tabebuia rosea, местообитание, вредители, засаждане и употреба Таблоиден размер, история, предимства, употреба »