Tabelul periodic al elementelor, numit și tabelul periodic al lui Mendeleev, cuprinde într-o formă tabelară toate elementele chimice cunoscute până în prezent, aranjate în funcție de numărul lor atomic, adică după numărul de protoni dintr-un atom și în funcție de configurația electronică și proprietăți chimice recurente.
Ideea de bază a tabelului periodic
Acest aranjament conduce la identificarea certainelor „tendințe periodice”, astfel că elementele din aceeași grupă au proprietăți chimice asemănătoare. Rândurile tabelului periodic se numesc perioade, iar coloanele se numesc grupe. Șase dintre grupe au și denumiri speciale, ca de exemplu grupa a 17-a, numită grupa halogenilor, iar a 18-a grupă este cea a gazelor nobile.
Istoria și scopul tabelului periodic
Dimitri Mendeleev a publicat în 1869 ceea ce avea să fie primul tabel periodic recunoscut la nivel mondial. Acesta și-a realizat tabelul astfel încât să ilustreze tendințele periodice pe care le prezentau proprietățile elementelor cunoscute la acea vreme. Folosindu-se de această teorie, Mendeleev a prezis unele proprietăți ale elementelor încă nedescoperite, care păreau să lipsească din tabel. Majoritatea predicțiilor s-au dovedit a fi adevărate pe măsură ce noi elemente au fost descoperite.
Distribuția elementelor în tabel
Toate elementele, de la numărul atomic 1 (hidrogen) până la 118 (oganesson), au fost descoperite sau sintetizate, cele mai recent adăugate în tabel fiind nihoniul, moscoviul, tennessinul și oganessonul (confirmate de IUPAC la 30 decembrie 2015), completând astfel toate cele șapte perioade. Primele 94 de elemente există în natură, deși unele au fost observate în cantități infime și au fost sintetizate în laborator cu mult înaintea descoperirii lor. Elementele cu numerele atomice între 95 și 118 au fost sintetizate doar în laborator sau în reactor nucleare. Sinteza elementelor cu un număr atomic peste 118 este planificată.
Numărul atomic și izotopii
Fiecare element chimic are asociat un unic număr atomic (Z), care reprezintă numărul de protoni din nucleu. Majoritatea elementelor au un număr diferit de neutroni în atomi diferiți, aceste variante fiind izotopi. De exemplu, carbonul are trei izotopi naturali: toți atomii de carbon au șase protoni și majoritatea au șase neutroni, dar 1% au șapte neutroni și un procent foarte mic au opt neutroni. Izotopii nu sunt separați în tabelul periodic: ei sunt mereu grupați, reprezentați împreună, sub același nume.
Grupe, perioade și nomenclatură
O grupă sau o familie de elemente este o coloană verticală din tabelul periodic. Conform unei convenții internaționale de nomenclatură, grupele sunt numerotate de la 1 la 18, de la stânga la dreapta (de la metale alcaline la gaze nobile). În trecut, erau utilizate cifre romane pentru numerotarea grupelor și se menționa cu „A” sau „B” în funcție de apartenența la blocuri s/p sau d. Această notație a fost adesea dificilă, iar forma modernă cu numere de la 1 la 18 este acum standard. Totuși, grupele 3-10 nu au denumiri uzuale și se fac referire la ele prin număr sau prin primul element din grupă (de exemplu, „grupa scandiului” pentru grupa a 3-a).
Structura electronică și regula Aufbau
Atomul este compus din nucleu și electroni care orbitează în jurul acestuia. Electronii se află în învelișuri, iar capacitatea fiecărui înveliș este determinată de numărul de orbitali: primul înveliș conține 1 orbital s (2 electroni), al doilea înveliș conține un orbital 2s și trei orbitali 2p (capacitate totală 8 electroni). Al treilea înveliș conține 3s, 3p și 3d (capacitate 18), iar al patrulea înveliș poate conține 4s, 4p, 4d și 4f (capacitate 32). Secvența umplerii orbitali este guvernată de regula Aufbau (Regula Madelung), exprimată ca ordinea de creștere a lui n + l, iar dacă două orbitali au aceeași valoare de n + l, cel cu n mai mic se ocupă primul. Orbitalii s au energie redusă, iar învelișurile se umplu începând cu un nou înveliș s, începerea unei noi perioade.
Hidrogenul: plasări diferite în grupuri
Hidrogenul ar avea configurarea 1s1, deci în mod logic ar trebui să ocupe grupa 1. Cu toate acestea, heliul este aproape universal plasat în grupa 18 datorită caracteristicilor sale: este inactiv, are un învelis extern complet și este un gaz nobil; hidrogenul, în schimb, este un nonmetal diatomic în condiții standard și poate manifesta proprietăți asemănătoare cu cele ale metalelor alcaline sau halogenilor, făcând plasarea în grupele stricte dificilă. Uneori, hidrogenul este plasat în grupa 17 sau chiar în ambele grupe 1 și 17 în unele aranjamente.
Heliul: anomalia rândului întâi și discutii despre poziționare
Heliul este singurul element care ocupă în mod obișnuit o poziție în tabelul periodic care nu este complet compatibilă cu structura sa electronică: are doi electroni în stratul său extern, în timp ce celelalte gaze nobile au opt; este un element de tip s, spre deosebire de celelalte gaze nobile de tip p. Din aceste motive, heliul este plasat aproape universal în grupa 18. O provocare a acestui lucru este discutată în termeni de situații teoretice și anomalii la prima perioadă a tabelului periodic, care susțin mutarea heliului în grupa 2 în anumite circumstanțe teoretice, deși IUPAC a respins o astfel de mutare în 1988.
Blocuri ale tabelului periodic și așezări respective
În multe tabele periodice, blocul f este deplasat cu un element spre dreapta, astfel încât lantanidele și actinidele devin parte a blocului d în grupa 3, iar Ce-Lu și Th-Lr formează blocul f. Astfel, blocul d este împărțit în două părți. Aceasta rezultă din observațiile greșite anterioare privind configurațiile electronice. În 1948, Landau și Lifshitz au contestat gruparea lutetiului în blocul f, dar dovezi ulterioare au consolidat ideea că grupul f ar trebui să conțină La-Yb și Ac-No. De atunci, dovezi fizice, chimice și electronice au susținut această concluzie.
Structura nucleară și concepte de bază
Cei mai mici constituenți din toată materia normală sunt cunoscuți sub numele de atomi. Atomii sunt extrem de mici, având un diametru aproximativ de o zecime de miliardime de metru; nucleul este mic și încărcat pozitiv, înconjurat de un nor de electroni încărcați negativ. Nucleul conține protoni și neutroni; electronii participă la reacțiile chimice, în timp ce nucleul nu intră în reacțiile chimice. Fiecare element chimic este definit de un număr atomic Z, reprezentând numărul de protoni. Atomii cu același număr de protoni dar cu număr diferit de neutroni formează izotopi ai aceluiași element.
Numărul natural de elemente și regiunea naturală
În zilele noastre, sunt cunoscute 118 elemente. Primele 94 apar în mod natural pe Pământ, dintre care 80 au un izotop stabil. Restul au izotopi radioactivi sau sunt sintetizate în laborator. Izotopii naturali diferă în abundență, iar greutățile atomice ale elementelor naturale sunt determinate ca masa medie a unui atom natural al elementului.
Sinteza viitoare a elementelor și observații despre cercetare
Sinteza elementelor cu un număr atomic peste 118 este planificată. Echipe internaționale, precum Centrul GSI Helmholtz pentru Cercetarea Ionilor Grei, lucrează pentru a produce eventual elementul 119, deși aceste proiecte implică dificultăți semnificative datorate radioactivității și instabilității. Un exemplu de metodă este bombardarea țintelor cu atomi de titaniu cu berkeliu, dar probabilitatea de ciocnire este extrem de mică și rezultatele sunt de obicei în valoare de unități de atomi, care se dezintegrează rapid. În acest context, IUPAC rămâne autoritatea care decide dacă un nou element este descoperit oficial.
Conexiuni interdisciplinare: chimie nucleară și educație
Colorarea conceptelor dintre chimie, fizică atomică și istoria științei poate fi utilă în predare: Tabelul periodic nu este doar o listă de elemente, ci o descriere a legii periodice, ce arată cum proprietățile și structura atomică variază în funcție de numărul atomic. Această legătură între structură electronică, regulile de ocupare a orbitalilor și tendințele periodice este esențială pentru înțelegerea chimiei nucleare, a fizicii atomului și a evoluției științei.
Ilustrații pentru înțelegerea tabelului periodic
Video explicativ
Numere cuantice, orbitali atomici și configurații electronice
Rezumat informativ despre utilizări educaționale
Articolul oferă o vedere de ansamblu asupra tabelului periodic, a rolului numărului atomic, a izotopilor și a regulilor de umplere a orbitalilor, precum și discuții despre plasarea unora dintre elemente în grupele lor corecte și despre cercetările actuale în domeniul elementelor supergrele.
tags: #care #dintre #elementele #prezentate #are #cea
Postări populare:
- Beneficiile principale ale tricicletei multifuncționale Coccolle Alto
- Metodologia predării limbii materne: organizarea procesului de învățare
- Ghid de implementare: caiet de sarcini pentru serviciul de apă și canalizare
- Testul de sarcină digital: principii, utilizare pas cu pas și ce să aștepți
- Ghid complet despre Cartea Funciară a Apartamentului