Okres (układ okresowy) - Period (periodic table)
Okres w okresowym jest hałas pierwiastków . Wszystkie pierwiastki w rzędzie mają taką samą liczbę powłok elektronowych . Każdy następny pierwiastek w okresie ma o jeden proton więcej i jest mniej metaliczny niż jego poprzednik. Ułożone w ten sposób grupy pierwiastków w tej samej kolumnie mają podobne właściwości chemiczne i fizyczne , odzwierciedlające prawo okresowości . Na przykład halogeny leżą w przedostatniej kolumnie ( grupa 17 ) i mają podobne właściwości, takie jak wysoka reaktywność i tendencja do uzyskania jednego elektronu w celu uzyskania konfiguracji elektronowej gazu szlachetnego. Do 2021 r. odkryto i potwierdzono łącznie 118 pierwiastków.
Współczesna mechanika kwantowa wyjaśnia te okresowe trendy we właściwościach za pomocą powłok elektronowych . Wraz ze wzrostem liczby atomowej muszle wypełniają się elektronami w przybliżeniu w kolejności pokazanej na schemacie reguł porządkowania. Wypełnienie każdej muszli odpowiada wierszowi w tabeli.
W bloku s i bloku p układu okresowego pierwiastki w tym samym okresie na ogół nie wykazują trendów i podobieństw we właściwościach (trendy pionowe w dół grup są bardziej znaczące). Jednak w bloku d trendy w okresach stają się znaczące, a elementy w bloku f wykazują wysoki stopień podobieństwa w różnych okresach.
Okresy
Obecnie w układzie okresowym jest siedem pełnych okresów, obejmujących 118 znanych elementów. Wszelkie nowe elementy zostaną umieszczone w ósmym okresie; zobacz rozszerzony układ okresowy . Elementy są oznaczone kolorami poniżej przez ich blok : czerwony dla bloku s, żółty dla bloku p, niebieski dla bloku d i zielony dla bloku f.
Okres 1
Grupa | 1 | 18 |
---|---|---|
Atomowe # Nazwa |
1 godz |
2 On |
Pierwszy okres zawiera mniej pierwiastków niż jakikolwiek inny, tylko dwa, wodór i hel . Dlatego nie stosują się do zasady oktetu , ale raczej do zasady dupletu . Chemicznie hel zachowuje się jak gaz szlachetny i dlatego zaliczany jest do grupy 18 pierwiastków . Jednak pod względem budowy jądrowej należy do s-bloku , a zatem czasami jest klasyfikowany jako pierwiastek grupy 2 , lub jednocześnie zarówno 2, jak i 18. Wodór łatwo traci i zyskuje elektron, a więc zachowuje się chemicznie jako pierwiastek z grupy 1 oraz element grupy 17 .
- Wodór (H) to najobfitszy z pierwiastków chemicznych, stanowiący około 75% masy pierwiastkowej Wszechświata. Zjonizowany wodór to tylko proton . Gwiazdy w sekwencji głównej składają się głównie z wodoru w stanie plazmy . Wodór pierwiastkowy jest stosunkowo rzadki na Ziemi i jest wytwarzany przemysłowo z węglowodorów, takich jak metan . Wodór może tworzyć związki z większością pierwiastków i występuje w wodzie oraz większości związków organicznych .
- Hel (He) istnieje tylko jako gaz, z wyjątkiem warunków ekstremalnych. Jest to drugi najlżejszy pierwiastek i drugi najliczniejszy we wszechświecie. Większość helu powstała podczas Wielkiego Wybuchu , ale nowy hel powstaje w wyniku syntezy jądrowej wodoru w gwiazdach. Na Ziemi hel jest stosunkowo rzadki, występuje jedynie jako produkt uboczny naturalnego rozpadu niektórych pierwiastków promieniotwórczych. Taki „radiogeniczny” hel jest uwięziony w gazie ziemnym w stężeniu do 7% objętości.
Okres 2
Grupa | 1 | 2 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Atomowe # Nazwa |
3 Li |
4 Be |
5 łat |
6 stopni |
7 N |
8 O |
9 F |
10 Ne |
Elementy okresu 2 obejmują orbitale 2s i 2p . Zawierają najistotniejsze biologicznie pierwiastki oprócz wodoru: węgiel, azot i tlen.
- Lit (Li) jest najlżejszym metalem i najmniej gęstym pierwiastkiem stałym. W stanie niezjonizowanym jest jednym z najbardziej reaktywnych pierwiastków, a więc występuje tylko naturalnie w związkach . Jest to najcięższy pierwiastek pierwotny, wykuty w dużych ilościach podczas Wielkiego Wybuchu .
- Beryl (Be) ma jedną z najwyższych temperatur topnienia spośród wszystkich metali lekkich . Niewielkie ilości berylu zostały zsyntetyzowane podczas Wielkiego Wybuchu, chociaż większość z nich rozpadła się lub dalej reagowała w gwiazdach, tworząc większe jądra, takie jak węgiel, azot lub tlen. Beryl jest klasyfikowany przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem jako czynnik rakotwórczy grupy 1 . Od 1% do 15% ludzi jest wrażliwych na beryl i może rozwinąć się reakcja zapalna w układzie oddechowym i skórze , zwana przewlekłą chorobą berylową.
- Bor (B) nie występuje naturalnie jako wolny pierwiastek, ale w związkach, takich jak borany . Jest niezbędnym mikroelementem dla roślin , niezbędnym do wzmocnienia i rozwoju ściany komórkowej, podziału komórek, rozwoju nasion i owoców, transportu cukru i rozwoju hormonów, chociaż wysoki poziom jest toksyczny.
- Węgiel (C) jest czwartym pod względem masy pierwiastkiem we wszechświecie po wodorze , helu i tlenie i jest drugim pod względem masy pierwiastkiem w ludzkim ciele , po tlenie, trzecim pod względem liczby atomów. Istnieje prawie nieskończona liczba związków zawierających węgiel ze względu na zdolność węgla do tworzenia długich, stabilnych łańcuchów wiązań CC. Wszystkie związki organiczne , te niezbędne do życia, zawierają co najmniej jeden atom węgla; W połączeniu z wodorem, tlenem, azotem, siarką i fosforem węgiel jest podstawą każdego ważnego związku biologicznego.
- Azot (N) występuje głównie w postaci obojętnego gazu dwuatomowego , N 2 , który stanowi 78% objętości ziemskiej atmosfery. Jest niezbędnym składnikiem białek, a tym samym życia.
- Tlen (O) stanowi 21% objętości atmosfery i jest niezbędny do oddychania przez wszystkie (lub prawie wszystkie) zwierzęta, a także jest głównym składnikiem wody . Tlen jest trzecim najobficiej występującym pierwiastkiem we wszechświecie, a związki tlenu dominują w skorupie ziemskiej.
- Fluor (F) jest najbardziej reaktywnym pierwiastkiem w stanie niezjonizowanym i nigdy nie występuje w ten sposób w naturze.
- Neon (Ne) to gaz szlachetny stosowany w oświetleniu neonowym .
Okres 3
Grupa | 1 | 2 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Atomowe # Nazwa |
11 Na |
12 Mg |
13 Al |
14 Si |
15 godz |
16 S |
17 Cl |
18 Ar |
Wszystkie pierwiastki okresu trzy występują w przyrodzie i posiadają co najmniej jeden stabilny izotop . Wszystko oprócz argonu gazu szlachetnego jest niezbędne dla podstaw geologii i biologii.
- Sód (Na) jest metalem alkalicznym . Występuje w ziemskich oceanach w dużych ilościach w postaci chlorku sodu (sól kuchenna).
- Magnez (Mg) jest metalem ziem alkalicznych . Jony magnezu znajdują się w chlorofilu .
- Aluminium (Al) jest metalem po transformacji . Jest to metal najobficiej występujący w skorupie ziemskiej .
- Krzem (Si) jest metaloidem . Jest półprzewodnikiem , co czyni go głównym elementem wielu układów scalonych . Głównym składnikiem piasku jest dwutlenek krzemu . Tak jak węgiel jest dla biologii , krzem dla geologii .
- Fosfor (P) jest niemetalem niezbędnym dla DNA . Jest wysoce reaktywny i jako taki nigdy nie występuje w naturze jako wolny pierwiastek.
- Siarka (S) jest niemetalem . Występuje w dwóch aminokwasach : cysteinie i metioninie .
- Chlor (Cl) jest halogenem . Stosowany jest jako środek dezynfekujący, zwłaszcza na basenach .
- Argon (Ar) jest gazem szlachetnym , co czyni go prawie całkowicie niereaktywnym. Lampy żarowe są często wypełnione gazami szlachetnymi, takimi jak argon, w celu zachowania włókien w wysokich temperaturach.
Okres 4
Grupa | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Atomowe # Nazwa |
19 K |
20 Ca |
21 Sc |
22 Ti |
23 V |
24 kr |
25 mln |
26 Fe |
27 Co |
28 Ni |
29 Cu |
30 Zn |
31 Ga |
32 Ge |
33 Jako |
34 Se |
35 Br |
36 kr |
Okres 4 zawiera niezbędne biologicznie pierwiastki potas i wapń i jest pierwszym okresem w bloku d z lżejszymi metalami przejściowymi . Należą do nich żelazo , najcięższy pierwiastek wykuty w gwiazdach ciągu głównego i główny składnik Ziemi, a także inne ważne metale, takie jak kobalt , nikiel i miedź . Prawie wszystkie pełnią role biologiczne.
Czwarty okres dopełnia sześć pierwiastków p-blokowych: gal , german , arsen , selen , brom i krypton .
Okres 5
Grupa | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Atomowe # Nazwa |
37 Rb |
38 Sr |
39 Y |
40 Zr |
41 Nb |
42 miesiące |
43 Tc |
44 Ruy |
45 Rh |
46 Pd |
47 Ag |
48 Cd |
49 cali |
50 Sn |
51 Sb |
52 Te |
53 I |
54 Xe |
Okres 5 ma taką samą liczbę pierwiastków jak okres 4 i ma tę samą ogólną strukturę, ale z jednym dodatkowym metalem przejściowym i jednym mniej niemetalem. Z trzech najcięższych pierwiastków pełniących role biologiczne dwa ( molibden i jod ) są w tym okresie; wolfram w okresie 6 jest cięższy, podobnie jak kilka wczesnych lantanowców . Okres 5 obejmuje również technet , najlżejszy pierwiastek wyłącznie radioaktywny .
Okres 6
Grupa | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Atomowe # Nazwa |
55 Cs |
56 Ba |
57 La |
58 Ce |
59 Pr |
60 Nd |
61 po południu |
62 Sm |
63 Eu |
64 Gd |
65 Tb |
66 Dy |
67 Ho |
68 Er |
69 Tm |
70 Yb |
71 Lu |
72 Hf |
73 Ta |
74 W |
75 Re |
76 Os |
77 Ir |
78 pkt |
79 Au |
80 Hg |
81 Tl |
82 Pb |
83 Bi |
84 pkt |
85 At |
86 Rn |
Okres 6 jest pierwszym okresem obejmującym blok f wraz z lantanowcami (znanymi również jako pierwiastki ziem rzadkich ) i obejmuje najcięższe stabilne pierwiastki. Wiele z tych metali ciężkich jest toksycznych, a niektóre radioaktywne, ale platyna i złoto są w dużej mierze obojętne.
Okres 7
Grupa | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Atomowe # Nazwa |
87 Fr |
88 Ra |
89 Ac |
90 Th |
91 Pa |
92 godz |
93 Np |
94 Pu |
95 rano |
96 cm² |
97 Bk |
98 Por |
99 Es |
100 FM |
101 Md |
102 Nie |
103 Lr |
104 Rf |
105 Db |
106 Sg |
107 Bh |
108 godz |
109 mln ton |
110 Ds |
111 Rg |
112 Cn |
113 Nh |
114 Fl |
115 Mc |
116 Lwów |
117 Ts |
118 Og |
Wszystkie elementy okresu 7 są radioaktywne . Okres ten zawiera najcięższy pierwiastek występujący naturalnie na Ziemi, pluton . Wszystkie kolejne pierwiastki z tego okresu zostały zsyntetyzowane sztucznie. Podczas gdy pięć z nich (od americium do einsteinium ) jest obecnie dostępnych w ilościach makroskopowych, większość z nich jest niezwykle rzadka, ponieważ została przygotowana w ilościach mikrogramowych lub mniejszych. Niektóre z późniejszych pierwiastków zostały zidentyfikowane w laboratoriach tylko w ilości kilku atomów na raz.
Chociaż rzadkość wielu z tych elementów oznacza, że wyniki eksperymentalne nie są bardzo obszerne, okresowe i grupowe trendy w zachowaniu wydają się być mniej dobrze zdefiniowane dla okresu 7 niż dla innych okresów. Podczas gdy frans i rad wykazują typowe właściwości odpowiednio grup 1 i 2, aktynowce wykazują znacznie większą różnorodność zachowań i stanów utlenienia niż lantanowce . Te osobliwości okresu 7 mogą wynikać z różnych czynników, w tym dużego stopnia sprzężenia spinowo-orbitalnego i efektów relatywistycznych, ostatecznie spowodowanych bardzo wysokim dodatnim ładunkiem elektrycznym z ich masywnych jąder atomowych .
Okres 8
Żaden element ósmego okresu nie został jeszcze zsyntetyzowany. Przewiduje się blok g . Nie jest jasne, czy wszystkie elementy przewidziane na ósmy okres są rzeczywiście fizycznie możliwe. Dlatego może nie być ósmego okresu.