Okres (układ okresowy) - Period (periodic table)

W układzie okresowym pierwiastków każdy numerowany wiersz jest okresem.

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.

Reguła uporządkowania energii Madelunga opisuje kolejność, w której orbitale są ułożone przez zwiększanie energii zgodnie z regułą Madelunga. Każda przekątna odpowiada innej wartości n + l.

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.

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
Od lewej do prawej, wodne roztwory: Co(NO 3 ) 2 (czerwony); K 2 Kr 2 O 7 (pomarańczowy); K 2 CrO 4 (żółtej); NiCl 2 (zielony); CuSO 4 (niebieski); KMnO 4 (fioletowy).

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.

Zobacz też

Bibliografia