wyklad04.pdf

Szkoþa Gþwna SþuŇby PoŇarniczej

w Warszawie

Temat 4: UKýAD OKRESOWY PIERWIASTKìW

• Prawo okresowoĻci.

• WþasnoĻci pierwiastkw i ich izotopw.

• Skale elektroujemnoĻci pierwiastkw.

• Charakterystyka wybranych pierwiastkw chemicznych.

• Chemia pierwiastkw przejĻciowych.

Prawo okresowoĻci

W 1869 r. chemik rosyjski Dmitrij Mendelejew

odkryþ prawo okresowoĻci, wyraŇajĢce zaleŇnoĻę

wþasnoĻci pierwiastkw od ich mas atomowych.

Na jego podstawie dokonaþ klasyfikacji

pierwiastkw w ukþadzie okresowym , gdzie

uszeregowaþ pierwiastki zgodnie ze wzrastajĢcĢ

ich masĢ atomowĢ (A).

Dmitrij Mendelejew

(1834-1907)

W swej obecnej postaci prawo okresowoĻci

stwierdza , Ňe wþasnoĻci fizyczne i chemiczne

pierwiastkw nie sĢ przypadkowe, lecz zaleŇĢ od

budowy atomu i zmieniajĢ siħ regularnie ze

wzrostem liczby atomowej (Z).

Ukþad okresowy pierwiastkw podany przez Mendelejewa skþadaþ siħ z rzħdw

poziomych ( okresw ) i pionowych ( grup ), przy czym grupy tworzyþy

pierwiastki o zbliŇonych wþaĻciwoĻciach.

• w tabeli ukþadu okresowego przewidziane byþy miejsca dla prawdopodobnie

istniejĢcych, a nieznanych jeszcze pierwiastkw. Puste miejsca pozostawione

byþy dla odkrytych pŅniej; skandu ( Sc ), galu ( Ga ), germanu ( Ge ), itru ( Y ),

technetu ( Tc ), indu ( In ), ceru ( Ce ) i renu ( Re ).

• w kilku miejscach ukþadu przestawiono kolejnoĻę pierwiastkw, uznajĢc

podobieıstwo wþaĻciwoĻci pierwiastkw w tej samej grupie za waŇniejsze od

ich wzrastajĢcej masy atomowej.

Ukþad okresowy pierwiastkw

Opracowanie przez Mendelejewa ukþadu okresowego pierwiastkw jest jednym

z najwaŇniejszych osiĢgniħę w chemii . Pozwoliþo w znacznej mierze

uporzĢdkowaę obfity materiaþ doĻwiadczalny i wþaĻciwie sformuþowaę wnioski,

co do istoty budowy materii i zachodzĢcych przemian chemicznych.

Zastosowanie teorii kwantowej do wyjaĻnienia budowy powþok elektronowych

znacznie przybliŇyþo nam zrozumienie budowy ukþadu okresowego a nowo

odkryte 1 i sztucznie wytworzone pierwiastki znacznie poszerzyþy tablicħ

Mendelejewa.

Budowa wspþczesnego ukþadu okresowego

Ukþad okresowy pierwiastkw

1 np. maþo aktywne chemicznie gazy szlachetne.

We wspþczesnym ukþadzie okresowym pierwiastkw mamy siedem okresw,

a kaŇdy okres zawiera ĻciĻle okreĻlonĢ liczbħ pierwiastkw , a mianowicie:

• okres 1 Î 2 pierwiastki ( H, He );

• okres 2 Î 8 pierwiastkw ( Li, Be, B, C, N, O, F, Ne );

• okres 3 Î 8 pierwiastkw ( Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar );

• okres 4 Î 18 pierwiastkw;

• okres 5 Î 18 pierwiastkw;

• okres 6 Î 32 pierwiastki;

• okres 7 Î ( 32 pierwiastki ) niepeþny 2 .

Pierwiastek 118: (Ununoctium)

W 1999 r. zespþ naukowcw z Laboratoriw w Berkeley (USA) ogþosiþ Ňe

udaþo siħ zarejestrowaę istnienie atomw pierwiastka o liczbie atomowej 118

(najciħŇszego z dotychczas poznanych Î z 18 grupy (VIII gþwna) Î helowcw),

jednak po kilku nieudanych prbach powtrzenia tego wyniku wycofano

informacjħ o odkryciu. W temperaturze pokojowej pierwiastek ma

prawdopodobnie postaę bezbarwnego gazu. Prba otrzymania ununoctium

polegaþa na bombardowaniu atomami kryptonu 86 o energii 449 MeV izotopu

oþowiu 208 :

208 82 Pb + 86 36 Kr ® 293 118 Uuo + 1 0 n

Przez 11 dni trwania eksperymentu zarejestrowano raptem trzy atomy nowego

pierwiastka, co oznacza utworzenie jednego atomu na 10 12 zderzeı. Czas Ňycia

otrzymanego izotopu wynosiþ nieco powyŇej 1/10 ms, po czym nastħpowaþ ciĢg

reakcji rozpadu, prowadzĢcy do co najmniej pierwiastka 106 :

293 118 Uuo ® 14 289 116 Uuh + 4 2 He

(0,12 ms)

289 116 Uuh ® 14 285 114 Uuq + 4 2 He

(0,60 ms)

285

114 Uuq ® 14 281 112 Uub + 4 2 He

(0,58 ms)

281

112 Uub ® 14 277 110 Uun + 4 2 He

(0,89 ms)

277

110 Uun ® 14 273 108 Hs + 4 2 He

(3 ms)

273 108 Hs ® 14 269 106 Sg + 4 2 He

(1200 ms)

Wszystkie grupy majĢ swojĢ nazwħ.

I tak pierwiastki grupy bloku s i p nazywane sĢ: litowcami (1), berylowcami

(2), borowcami (13), wħglowcami (14), azotowcami (15), tlenowcami (16),

fluorowcami (17) i helowcami (18).

Podobnie nazywa siħ pierwiastki bloku d . SĢ to: skandowce (3), tytanowce (4),

wanadowce (5), chromowce (6), manganowce (7).

2 koıczĢcy siħ gazem szlachetnym o liczbie atomowej 118.

W grupach 8, 9 i 10 sĢ umieszczone tzw. triady, tj. Ňelazowce , platynowce

lekkie , platynowce ciħŇkie . Wreszcie w grupie 11 znajdujĢ siħ miedziowce

i w 12 cynkowce .

NaleŇy jeszcze wymienię pierwiastki bloku f liczĢce po czternaĻcie

pierwiastkw, leŇĢce w grupie trzeciej. SĢ to: lantanowce (okres szsty)

i aktynowce (okres sidmy).

Konfiguracje elektronowe pierwiastkw a prawo okresowoĻci

PodstawĢ wspþczesnego ukþadu okresowego pierwiastkw stanowi ich

konfiguracja elektronowa pierwiastkw, wyznaczajĢca podziaþ na bloki: s, p,

d, f. PoniewaŇ wþaĻciwoĻci pierwiastkw zmieniajĢ siħ w okresie stopniowo

i powtarzajĢ w okresie nastħpnym to dokonano podziaþu tablicy na osiemnaĻcie

grup pionowych .

Okres

Konfiguracje elektronowe pierwiastkw bloku s i p

Numer grupy

1 2 13 14 15 16 17 18

2 He

s 2

1 1s 1

3 Li

1s 2 2s 1

4 Be

1s 2 2s 2

5 B

1s 2 2s 2 2p 1

6 C

1s 2 2s 2 2p 2

7 N

1s 2 2s 2 2p 3

8 O

1s 2 2s 2 2p 4

9 F

1s 2 2s 2 2p 5

10 Ne

1s 2 2s 2 2p 6

11 Na

1s 2 2s 2 2p 6

3s 1

12 Mg

1s 2 2s 2 2p 6

3s 2

Z przedstawionych konfiguracji elektronowych moŇemy odczytaę, Ňe istnieje

zwiĢzek miħdzy budowĢ ukþadu okresowego a rozkþadem elektronw w atomach,

szczeglnie zewnħtrznych powþok elektronowych. I tak pierwiastki zaliczone do

grupy 1 na ostatniej powþoce walencyjnej majĢ jeden elektron , grupy 2 - dwa

elektrony , grupy 13 - trzy elektrony , grupy 17 - siedem elektronw i gazy szlachetne

(grupa 18) - osiem elektronw . Podobnie poziome szeregi ukþadu okresowego -

okresy - zawierajĢ pierwiastki, ktrych atomy majĢ takĢ samĢ liczbħ powþok

elektronowych. Przykþady: pierwiastki pierwszego okresu posiadajĢ tylko jednĢ

powþokħ, pierwiastki drugiego okresu dwie powþoki, pierwiastki trzeciego okresu

trzy powþoki, pierwiastki czwartego okresu cztery powþoki, itd.

Zabudowa powþok elektronowych kaŇdego okresu koıczy siħ oĻmioma

elektronami (z wyjĢtkiem pierwszego). Jest to jedna z najwaŇniejszych

prawidþowoĻci ukþadu okresowego, zwana reguþĢ oktetu . JeŇeli bħdziemy

umieszczaę obok siebie pierwiastki chemiczne, szeregujĢc je wedþug rosnĢcych

liczb atomowych, to co 8-my , 18-ty lub 32-gi pierwiastek wykazuje podobne

cechy chemiczne.

Okres

Konfiguracje elektronowe pierwiastkw bloku d

Numer grupy

21 Sc

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1

23 V

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3

39 Y

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 1

41 Nb

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 3

Prawo okresowoĻci w swojej wspþczesnej wersji udowadnia, Ňe wþaĻciwoĻci

pierwiastkw chemicznych uporzĢdkowanych wedþug wzrastajĢcych liczb

atomowych Z powtarzajĢ siħ okresowo.

WþasnoĻci pierwiastkw i ich izotopw

O wþasnoĻciach pierwiastka decyduje iloĻę elektronw w atomie a szczeglnie

iloĻę elektronw na powþokach walencyjnych i ich ksztaþt.

Takimi wþaĻciwoĻciami sĢ;

• rozmiary atomw i jonw,

• wartoĻci potencjaþw jonizacyjnych,

• powinowactwo elektronowe,

• elektroujemnoĻę i elektrododatnoĻę,

• wþasnoĻci elektryczne i magnetyczne,

• okresowoĻę cech chemicznych pierwiastkw.

WielkoĻę atomu lub jonu okreĻla promieı najbardziej zewnħtrznej powþoki

elektronowej 3 . W obrħbie okresu promienie atomw zmniejszajĢ siħ w danym

okresie od strony lewej do prawej . WiĢŇe siħ to ze wzrostem liczby protonw

w jĢdrze, tzn. z silniejszym przyciĢganiem elektronw przez jĢdro. Tak wiħc

w poszczeglnych okresach litowce majĢ najwiħksze promienie atomw,

a fluorowce najmniejsze.

W obrħbie grup promienie atomw wzrastajĢ wraz ze wzrostem liczb

atomowych. WiĢŇe siħ to ze wzrostem liczby powþok elektronowych, ktrych

wpþyw na wielkoĻę Ļrednicy atomu przewyŇsza wpþyw wzrostu þadunku jĢdra,

decydujĢcego o zmniejszeniu Ļrednicy atomu.

Promienie atomw pierwiastkw II i III okresu

3 Jony atomu lub czĢsteczki zawierajĢce identycznĢ liczbħ elektronw nazywamy izoelektronowymi.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: