Периодическая таблица элементов истории, структуры, элементов

Периодическая таблица элементов это инструмент, который позволяет проверить химические свойства 118 элементов, известных до сих пор. Это важно при выполнении стехиометрических расчетов, прогнозировании физических свойств элемента, их классификации и нахождении периодических свойств между ними..

Атомы становятся тяжелее, так как их ядра добавляют протоны и нейтроны, которые также должны сопровождаться новыми электронами; в противном случае электронейтральность была бы невозможна. Таким образом, некоторые атомы очень легкие, как водород, а другие, сверхтяжелые, как Оганнесон.

Кому принадлежит такое сердце в химии? Ученому Дмитрию Менделееву, который в 1869 году (почти 150 лет назад) опубликовал, после десятилетия теоретических исследований и экспериментов, первую периодическую таблицу в попытке систематизировать 62 элемента, известных в то время.

Для этого Менделеев опирался на химические свойства, а параллельно Лотар Мейер опубликовал еще одну периодическую таблицу, которая была организована в соответствии с физическими свойствами элементов..

Первоначально в таблице содержались «пустые места», элементы которых не были известны в те годы. Однако Менделееву удалось с заметной точностью предсказать некоторые его свойства. Некоторые из этих элементов были: германий (который он назвал эка-кремний) и галлий (эка-алюминий).

Первые периодические таблицы упорядочили элементы в соответствии с их атомными массами. Такое расположение позволило увидеть некоторую периодичность (повторение и сходство) в химических свойствах элементов; тем не менее, элементы перехода не согласились ни с этим порядком, ни с благородными газами.

По этой причине необходимо было заказать элементы, учитывающие атомный номер (число протонов), а не атомную массу. Отсюда, наряду с тяжелой работой и вкладом многих авторов, периодическая таблица Менделеева была усовершенствована и дополнена..

индекс

• 1 История периодической таблицы
  • 1.1 Элементы
  • 1.2 Символика
  • 1.3 Эволюция схемы
  • 1.4 Винт для штор от Chancourtois (1862)
  • 1,5 октавы Ньюленда (1865)
  • 1.6 Таблица Менделеева (1869)
  • 1.7 Периодическая таблица Мозли (текущая периодическая таблица) - 1913
• 2 Как это организовано? (Структура и организация)
  • 2.1 Периоды
  • 2.2 Группы
  • 2.3. Число протонов и валентных электронов.
• 3 Элементы периодической таблицы
  • 3.1 Блок с
  • 3.2 Блок р
  • 3.3 Представительные элементы
  • 3.4 Переходные металлы
  • 3.5 Металлы внутреннего перехода
  • 3.6 Металлы и неметаллы
  • 3.7 Металлические семьи
  • 3.8 Металлоиды
  • 3.9 Газы
• 4 Использование и применение
  • 4.1 Прогноз формул оксидов
  • 4.2 Валентия стихий
  • 4.3 Цифровые периодические таблицы
• 5 Важность периодической таблицы
• 6 Ссылки

История периодической таблицы

элементы

Использование элементов в качестве основы для описания окружающей среды (точнее, природы) использовалось со времен античности. Однако в то время их называли фазами и состояниями материи, а не тем способом, которым делаются ссылки из средневековья..

Древние греки верили, что планета, на которой мы жили, состоит из четырех основных элементов: огня, земли, воды и воздуха..

С другой стороны, в древнем Китае число элементов было пять, и, в отличие от греков, они исключали воздух и включали металл и дерево.

Первое научное открытие было сделано в 1669 году немецкой маркой Хеннинг, которая открыла фосфор; с этой даты все последующие элементы были записаны.

Стоит отметить, что некоторые элементы, такие как золото и медь, уже были известны до фосфора; разница в том, что они никогда не были зарегистрированы.

символика

Алхимики (предшественники нынешних химиков) дали имена элементам относительно созвездий, их первооткрывателям и местам, где они были обнаружены..

В 1808 году Далтон предложил серию рисунков (символов) для представления элементов. Затем эта система обозначений была заменена системой обозначений Джона Берцелиуса (использовавшейся до настоящего времени), поскольку модель Далтона усложнилась из-за появления новых элементов..

Эволюция схемы

Первые попытки создать карту для организации информации о химических элементах были предприняты в девятнадцатом веке с помощью Триады Доберейнер (1817)..

За прошедшие годы были найдены новые элементы, которые привели к появлению новых организационных моделей до достижения той, которая используется в настоящее время.

Винт теллурический Chancurtois (1862)

Александр-Эмиль Бегьер-де-Шанкуртуа разработал спираль на бумаге, где он показал спиральную графику (теллурический винт).

В этой системе элементы упорядочены по возрастанию относительно их атомных весов. Подобные элементы выровнены по вертикали.

Октавы Ньюлендса (1865)

Продолжая работу Döbereiner, британская John Alexander Queen Newlands заказала химические элементы в возрастающем порядке относительно атомных весов, отметив, что каждые семь элементов имели сходства по своим свойствам (водород не включен).

Стол Менделеева (1869)

Менделеев упорядочил химические элементы в возрастающем порядке по атомному весу, поместив в ту же колонку те, чьи свойства были похожи. Он оставил пробелы в своей модели периодической таблицы, предвидя появление новых элементов в будущем (помимо предсказания свойств, которые он должен иметь).

Благородные газы не перечислены в таблице Менделеева, так как они еще не были обнаружены. Кроме того, Менделеев не рассматривал водород.

Периодическая таблица Мозли (текущая периодическая таблица) - 1913

Генри Гвин Джеффрис Мозли предложил упорядочить химические элементы таблицы Менделеева по их атомному номеру; то есть исходя из их количества протонов.

Мозли провозгласил «Периодический закон» в 1913 году: «Когда элементы располагаются в порядке их атомных номеров, их физические и химические свойства показывают периодические тенденции».

Таким образом, каждая горизонтальная строка или период показывает тип отношения, а каждый столбец или группа показывает другой.

Как это организовано? (Структура и организация)

Можно заметить, что торт периодической таблицы имеет несколько цветов. Каждый цвет ассоциирует элементы с похожими химическими свойствами. Есть оранжевые, желтые, синие, фиолетовые колонны; зеленые квадраты и диагональ зеленого яблока.

Обратите внимание, что квадраты средних столбцов сероватые, поэтому у всех этих элементов должно быть что-то общее, то есть они являются переходными металлами с наполовину полными орбиталями..

Точно так же элементы фиолетовых квадратов, хотя они и образуются из газообразных веществ, из красноватой жидкости и даже твердого черного (йод) и серебристо-сероватого (астатин), являются их химическими свойствами, которые делают их схожими. Эти свойства регулируются электронными структурами их атомов.

Организация и структура периодической таблицы не является произвольной, но подчиняется ряду периодических свойств и моделей значений, определенных для элементов. Например, если металлический символ уменьшается слева направо от таблицы, металлический элемент не может ожидаться в верхнем правом углу.

периодов

Элементы расположены в ряды или периоды в зависимости от уровня энергии их орбиталей. До периода 4, когда элементам удавалось увеличивать порядок атомной массы, было обнаружено, что для каждых восьми из них химические свойства повторялись (закон октав, Джон Ньюлендс).

Переходные металлы были внедрены с другими неметаллическими элементами, такими как сера и фосфор. По этой причине вход квантовой физики и электронных конфигураций в понимание современных периодических таблиц был жизненно необходим..

Орбитали энергетического слоя заполнены электронами (и ядрами протонов и нейтронов), поскольку это перемещается вдоль периода. Этот энергетический слой идет рука об руку с размером или атомным радиусом; следовательно, элементы верхних периодов меньше, чем те, которые ниже.

H и He находятся на первом (периодическом) энергетическом уровне; первый ряд серых квадратов, в четвертом периоде; и ряд оранжевых квадратов в шестом периоде. Обратите внимание, что хотя последний, по-видимому, находится в предполагаемом девятом периоде, на самом деле он относится к шестому, сразу после желтой рамки Ва.

группы

Проходя через период, мы обнаруживаем, что масса, число протонов и электронов увеличиваются. В той же колонке или группе, хотя масса и протоны различаются, число электроны валентного слоя это то же самое.

Например, в первом столбце или группе H имеет один электрон на орбите 1 с¹, так же, как Ли (2 с¹), натрий (3с¹), калий (4с¹) и так до франка (7с¹). Это число 1 означает, что эти элементы едва обладают валентным электроном и, следовательно, относятся к группе 1 (IA). Каждый элемент находится в разных периодах.

Не считая водорода, зеленый прямоугольник, элементы под ним - оранжевые прямоугольники и называются щелочными металлами. Еще одно поле справа в любом периоде - это группа или столбец 2; то есть его элементы имеют два валентных электрона.

Но, двигаясь на шаг вперед вправо, не зная d орбиталей, вы попадаете в группу бора (B) или группу 13 (IIIA); вместо группы 3 (IIIB) или скандий (Sc). С учетом заполнения d-орбиталей периоды серых квадратов начинают покрываться: переходные металлы.

Числа протонов против валентных электронов

При изучении периодической таблицы может возникнуть путаница между атомным номером Z или числом общих протонов в ядре и количеством валентных электронов. Например, углерод имеет Z = 6, то есть он имеет шесть протонов и, следовательно, шесть электронов (в противном случае он не мог бы быть атомом с нейтральным зарядом).

Но из этих шести электронов, четверо из Валенсии. По этой причине его электронная конфигурация [He] 2s²2р². [He] обозначает два электрона 1с² замкнутого слоя, и теоретически не участвуют в образовании химических связей.

Кроме того, поскольку углерод имеет четыре валентных электрона, «удобно» находится в группе 14 (IVA) периодической таблицы..

Элементы ниже углерода (Si, Ge, Sn, Pb и Fl) имеют более высокие атомные номера (и атомные массы); но у всех есть четыре валентных электрона. Это ключ к пониманию того, почему один элемент принадлежит одной группе, а не другой.

Элементы периодической таблицы

Блок с

Как только что объяснено, группы 1 и 2 характеризуются наличием одного или двух электронов на s-орбиталях. Эти орбитали имеют сферическую геометрию, и когда вы спускаетесь через любую из этих групп, элементы приобретают слои, которые увеличивают размер своих атомов..

Представляя сильные тенденции в их химических свойствах и способах реакции, эти элементы организованы как блок. Поэтому щелочные металлы и щелочноземельные металлы относятся к этому блоку. Электронная конфигурация элементов этого блока - нс (1 с, 2 с и т. Д.).

Хотя гелиевый элемент находится в верхнем правом углу таблицы, его электронная конфигурация равна 1 с² и, следовательно, принадлежит к этому блоку.

Блок р

В отличие от блока s, элементы этого блока имеют полностью заполненные орбитали, а их p-орбитали продолжают заполняться электронами. Электронные конфигурации элементов этого блока относятся к типу ns.²н.п.^1-6 (р-орбитали могут иметь один или до шести электронов для заполнения).

Итак, в какой части таблицы Менделеева находится этот блок? Справа: зеленые, фиолетовые и синие квадраты; то есть неметаллические элементы и тяжелые металлы, такие как висмут (Bi) и свинец (Pb).

Начиная с бора, с электронной настройкой нс²н.п.¹, углерод справа от вас добавляет еще один электрон: 2s²2р². Далее, электронные конфигурации других элементов периода 2 блока p: 2s²2р³ (азот), 2с²2р⁴ (кислород), 2с²2р⁵ (фтор) и 2с²2р⁶ (Неон).

Если вы перейдете на более низкие периоды, у вас будет энергетический уровень 3: 3 с.²3p^1-6, и так до конца блока р.

Обратите внимание, что наиболее важным в этом блоке является то, что начиная с периода 4 его элементы имеют полностью заполненные орбитали (синие прямоугольники справа). В итоге: блок s находится слева от периодической таблицы, а блок p - справа.

Представительные элементы

Каковы репрезентативные элементы? Это те, которые, с одной стороны, легко теряют электроны, или, с другой, они приобретают их, чтобы завершить валентный октет. Другими словами: они являются элементами блоков s и p.

Их группы отличались от других буквой А в конце. Таким образом, было восемь групп: от IA до VIIIA. Но в настоящее время система нумерации, используемая в современных периодических таблицах, является арабской, от 1 до 18, включая переходные металлы..

По этой причине группа бора может быть IIIA или 13 (3 + 10); углеродная группа, НДС или 14; и тот из благородных газов, последний справа от таблицы, VIIIA или 18.

Переходные металлы

Все переходные металлы являются элементами серых квадратов. На протяжении своих периодов они заполняют свои орбитали d, которые равны пяти и поэтому могут иметь десять электронов. Так как они должны иметь десять электронов, чтобы заполнить эти орбитали, тогда должно быть десять групп или столбцов.

Каждая из этих групп в старой системе нумерации обозначалась римскими цифрами и буквой B в конце. Первой группой, в которой находились скандий, были IIIB (3), железо, кобальт и никель VIIIB с очень высокой реакционной способностью (8, 9 и 10) и цинк IIB (12)..

Как видно, гораздо легче распознавать группы по арабским номерам, чем по римским цифрам..

Внутренние переходные металлы

Начиная с периода 6 периодической таблицы, f орбитали начинают энергетически доступны. Они должны быть заполнены в первую очередь, чем d-орбитали; и, следовательно, его элементы обычно располагаются отдельно, чтобы не слишком удлинять стол.

Последние два периода, оранжевый и серый, являются внутренними переходными металлами, также называемыми лантаноидами (редкоземельными элементами) и актинидами. Есть семь орбиталей, которые должны заполнить четырнадцать электронов, и, следовательно, должно быть четырнадцать групп.

Если эти группы будут добавлены в периодическую таблицу, их будет всего 32 (18 + 14) и будет «удлиненная» версия:

Светло-розовый ряд соответствует лантаноидам, а темно-розовый - актиноидам. Лантан, La с Z = 57, актиний, Ac с Z = 89 и все блоки f относятся к одной и той же группе скандия. Почему? Потому что у скандия есть орбитальный nd¹, который присутствует в остальной части лантаноидов и актиноидов.

La и Ac имеют конфигурации 5d валентности¹6s² и 6d¹7s². Когда он движется вправо через оба ряда, 4f и 5f орбитали начинают заполняться. Заполнившись, вы достигнете элементов Lutecio, Lu и laurencio, Lr.

Металлы и неметаллы

Оставляя позади торт периодической таблицы, удобнее прибегать к верхнему изображению, даже в его вытянутой форме. На данный момент подавляющее большинство из упомянутых элементов были металлы.

При комнатной температуре все металлы являются твердыми веществами (кроме ртути, которая является жидкой) серебристо-серого цвета (кроме меди и золота). Также они обычно жесткие и яркие; хотя те в блоке мягкие и хрупкие. Эти элементы характеризуются своей способностью терять электроны и образовывать катионы М⁺.

В случае лантаноидов они теряют три 5d электронов¹6s² стать трехвалентными катионами М³⁺ (как Ла³⁺). Церий, с другой стороны, способен потерять четыре электрона (Ce⁴⁺).

С другой стороны, неметаллические элементы составляют наименьшую часть таблицы Менделеева. Это газы или твердые вещества с ковалентно связанными атомами (например, сера и фосфор). Все они расположены в блоке p; точнее, в верхней части последнего, затем спуск к нижним периодам увеличивает металлический характер (Bi, Pb, Po).

Кроме того, неметаллы вместо того, чтобы терять электроны, побеждают их. Таким образом, они образуют анионы Х^- с разными отрицательными зарядами: -1 для галогенов (группа 17) и -2 для халькогенов (группа 16, кислород).

Металлические семьи

Внутри металлов существует внутренняя классификация, позволяющая различать их:

-Металлы группы 1 являются щелочными

-Группа 2, щелочноземельные металлы (г-н Бекамбара)

-Группа 3 (IIIB) Семейство скандий. Это семейство соответствует скандию, главе группы, иттрия Y, лантана, актиния и всех лантаноидов и актиноидов..

-Группа 4 (IVB), семейство титана: Ti, Zr (цирконий), Hf (гафний) и Rf (резерфордио). Сколько у них валентных электронов? Ответ в вашей группе.

-Группа 5 (VB), семейство ванадий. Группа 6 (VIB), семейство хром. И так до цинковой семьи, группа 12 (МИБ).

металлоид

Металлический характер увеличивается справа налево и сверху вниз. Но какова граница между этими двумя типами химических элементов? Эта граница состоит из элементов, известных как металлоиды, которые имеют характеристики как металлов, так и неметаллов.

Металлоиды можно увидеть в периодической таблице в «лестнице», которая начинается с бора и заканчивается радиоактивным элементом астатин. Эти элементы:

-Б: бор

-Силикон: Да

-Ge: германий

-Как: мышьяк

-Sb: сурьма

-Te: теллур

-В: астатин

Каждый из этих семи элементов проявляет промежуточные свойства, которые варьируются в зависимости от химической среды или температуры. Одним из таких свойств является полупроводник, то есть металлоиды являются полупроводниками.

газов

В земных условиях газообразными элементами являются те легкие металлы, как азот, кислород и фтор. Кроме того, хлор, водород и благородные газы попадают в эту классификацию. Из всех них наиболее символичными являются благородные газы из-за их низкой склонности реагировать и вести себя как свободные атомы.

Последние находятся в группе 18 периодической таблицы и являются:

-Хелио, он

-Неон, Не

-Аргон, Ар

-криптон, кр

-Ксенон, хе

-Радон, р-н

-И самый последний из всех, синтетический благородный газ Oganneson, Og.

Все благородные газы имеют общую валентную конфигурацию нс²н.п.⁶; то есть они имеют октет хранилища.

Состояния агрегации элементов при других температурах

Элементы находятся в твердом, жидком или газообразном состоянии в зависимости от температуры и силы их взаимодействия. Если температура Земли будет снижаться до достижения абсолютного нуля (0 К), то все элементы будут замерзать; за исключением гелия, который будет конденсировать.

При этой экстремальной температуре остальные газы будут в форме льда.

С другой стороны, если бы температура была около 6000 К, «все» элементы были бы в газообразном состоянии. В этих условиях можно было наблюдать буквально облака золота, серебра, свинца и других металлов..

Использование и приложения

Периодическая таблица сама по себе всегда была и будет инструментом обращения к символам, атомным массам, структурам и другим свойствам элементов. Это очень полезно при выполнении стехиометрических расчетов, которые являются порядком дня во многих задачах внутри и за пределами лаборатории..

Не только это, но и периодическая таблица позволяет сравнивать элементы одной группы или периода. Таким образом, вы можете предсказать, как определенные соединения элементов будут.

Прогнозирование формул оксидов

Например, для оксидов щелочных металлов, имеющих один валентный электрон и, следовательно, валентность +1, ожидается, что формула их оксидов будет иметь тип М.₂О. Это проверяется с помощью оксида водорода, воды, H₂О. Также с оксидами натрия, Na₂О и калий, К₂О.

Для других групп их оксиды должны иметь общую формулу М.₂О_N, где n равно номеру группы (если элемент из блока p, рассчитывается n-10). Таким образом, углерод, который принадлежит к группе 14, образует СО₂ (С₂О₄/ 2); Сера, из группы 16, СО₃ (S₂О₆/ 2); и азот из группы 15, N₂О₅.

Однако это не относится к переходным металлам. Это потому, что, хотя железо относится к группе 8, оно может потерять не 8 электронов, а 2 или 3. Поэтому вместо запоминания формул более важно уделять внимание валентностям каждого элемента..

Валенсия стихий

Периодические таблицы (некоторые) показывают возможные валентности для каждого элемента. Зная это, можно заранее оценить номенклатуру соединения и его химическую формулу. Валентности, как упомянуто выше, связаны с номером группы; хотя это не относится ко всем группам.

Валентности больше зависят от электронной структуры атомов, а также от того, какие электроны действительно могут проиграть или выиграть..

Зная количество валентных электронов, можно также начать со структуры Льюиса соединения из этой информации. Периодическая таблица, следовательно, позволяет студентам и профессионалам рисовать структуры и прокладывать путь для изучения возможных геометрий и молекулярных структур..

Периодические цифровые таблицы

В настоящее время технология позволяет периодическим таблицам быть более универсальными и предоставлять больше информации, доступной каждому. Некоторые из них содержат поразительные иллюстрации каждого элемента, а также краткое описание его основных применений..

То, как он взаимодействует с ними, ускоряет их понимание и изучение. Периодическая таблица должна быть инструментом, приятным для глаз, простым в изучении, а самый эффективный способ узнать ее химические элементы - это переходить от периодов к группам..

Важность периодической таблицы

В настоящее время периодическая таблица является наиболее важным организационным инструментом химии из-за подробных взаимосвязей ее элементов. Его использование имеет важное значение для студентов и преподавателей, а также исследователей и многих специалистов, посвященных области химии и инженерии.

Просто посмотрите на периодическую таблицу, вы получите огромное количество и информацию быстро и эффективно, например:

- Литий (Li), бериллий (Be) и бор (B) проводят электричество.

- Литий является щелочным металлом, бериллий - щелочноземельным металлом, а бор - неметаллом.

- Литий является лучшим проводником из трех названных, далее следуют бериллий и, наконец, бор (полупроводник)..

Таким образом, размещая эти элементы в периодической таблице, вы можете мгновенно заключить их склонность к электропроводности.

ссылки

1. Scerri, E. (2007). Периодическая таблица: ее история и ее значение. Оксфорд Нью-Йорк: издательство Оксфордского университета.
2. Шерри, Э. (2011). Периодическая таблица: очень краткое введение. Оксфорд Нью-Йорк: издательство Оксфордского университета.
3. Мур, Дж. (2003). Химия для чайников. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Wiley Pub.
4. Venable, F.P ... (1896). Развитие периодического закона. Истон, Пенсильвания: Химическая Издательская Компания.
5. Болл, П. (2002). Ингредиенты: экскурсия по элементам. Оксфорд Нью-Йорк: издательство Оксфордского университета.
6. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. Химия. (8-е изд.). CENGAGE Learning.
7. Королевское химическое общество. (2018). Периодическая таблица. Получено с: rsc.org
8. Ричард К. Бэнкс. (Январь 2001 г.) Периодическая таблица. Получено из: chem.boisestate.edu
9. Physics 2000. (s.f.). Происхождение Периодической таблицы. Получено из: physics.bk.psu.edu
10. Король К. и Назаревич В. (7 июня 2018 г.). Есть ли конец периодической таблице? Получено от: msutoday.msu.edu
11. Доктор Дуг Стюарт. (2018). Периодическая таблица. Получено с: chemicool.com
12. Мендез А. (16 апреля 2010 г.). Менделеевская периодическая таблица. Получено с: quimica.laguia2000.com