Układ okresowy pierwiastków

Materiały pochodzą z Platformy

Edukacyjnej Portalu

www.szkolnictwo.pl

Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu www.szkolnictwo.pl mogą być wykorzystywane przez jego
Użytkowników

wyłącznie

w zakresie własnego użytku osobistego oraz do użytku w szkołach podczas zajęć dydaktycznych. Kopiowanie, wprowadzanie zmian,
przesyłanie,

publiczne

odtwarzanie

i wszelkie wykorzystywanie tych treści do celów komercyjnych jest niedozwolone. Plik można dowolnie modernizować na potrzeby
własne

oraz

wykorzystania

w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.

Myślenie bez intuicji jest puste,

intuicja bez myślenia jest

ślepa.

Albert Einstein

Układ okresowy

pierwiastków

Spis treści

•

Ważne pojęcia

•

Trochę historii

•

O ilu pierwiastkach wiemy

•

Wygląd współczesnego układu okresowego

•

Oznaczenia w układzie okresowym

•

Zmiany właściwości pierwiastków w

układzie okresowym

•

Charakterystyka poszczególnych grup

głównych

•

Przykłady

WAŻNE POJĘCIA

•

Atomowa jednostka masy [u]

Atomowa jednostka masy [u] to 1/12 masy atomu izotopu

węgla

•

Izotopy

Atomy posiadające

tę samą liczbę atomową (liczbę

protonów w jądrze), ale różną liczbę neutronów

•

Liczba atomowa ( Z )

(liczba

porządkowa)

Określa, ile protonów znajduje się w jądrze danego atomu.
Jest także równa liczbie elektronów niezjonizowanego
atomu.

•

Masa atomowa [M

]

Liczba określająca ile razy masa jednego reprezentatywnego
atomu danego pierwiastka chemicznego jest większa od 1/12
masy atomu izotopu

C, przy czym pod pojęciem

„reprezentatywnego atomu” rozumie się atom o średniej masie
wyliczonej proporcjonalnie ze wszystkich stabilnych izotopów
danego pierwiastka, ze względu na ich występowanie na Ziemi.

•

Powłoka walencyjna

Ostatnia, najdalej odsunięta od jądra powłoka elektronowa
atomu.
Elektrony na niej są najsłabiej związane z atomem i mogą
uczestniczyć w tworzeniu wiązań chemicznych.
W przypadku elektronów znajdujących się niżej zazwyczaj nie
jest to możliwe, choć są od tego liczne wyjątki

Liczba masowa (A)

to wartość opisująca liczbę nukleonów (czyli protonów i
neutronów)
w jądrze (w nuklidzie) danego izotopu atomu danego

pierwiastka.
Liczby masowej nie należy mylić z masą atomową
pierwiastka, która wyznaczana jest metodami chemicznymi,
ani też z masą pojedynczego

izotopu.

Nierówności te spowodowane są:

- istnieniem izotopów,
- defektem masy jądra,
- dodatkowym udziałem elektronów w masie

atomowej.

Atomy mające tę samą liczbę masową, ale różną liczbę
protonów, nazywa się izobarami. Oczywiście są to atomy
różnych pierwiastków

Przykłady:

wodór

uran

232

233

234

235

236

238

Obliczanie ilości neutronów w jądrze

Izotop

Ni mający liczbę atomową 28. Chcąc

obliczyć liczbę neutronów, należy odjąć ilość
protonów w jądrze (liczbę atomową) od liczby
masowej (w tym przypadku 64). Liczba
neutronów w izotopie

Ni wynosi 36.

TROCHĘ HISTORII

Prawo triad pierwiastków chemicznych

(ok. 1817

r.)

Zostało sformułowane przez J. W. Doebereinera.
Zauważył on, że w kilku grupach zawierających po trzy

pierwiastki, np.: wapń, stront, bar lub chlor, brom, jod,

właściwości fizyczne i chemiczne są podobne i zmieniają się

regularnie ze wzrostem masy atomowej.

•

CIEKAWOSTKA

Przy wyznaczaniu mas atomowych pierwiastków

przyjmowano

w pierwszej połowie XIX wieku masę

Prawo oktaw

(1864r.)

Angielski chemik John A.Newlands, układał
szeregi pierwiastków według wzrastającej
masy atomowej i zauważył, że co ósmy
pierwiastek jest rodzajem powtórzenia tak, jak
co ósma nuta jest powtórzeniem oktawy w
muzyce. Tablica ułożona przez Newlandsa
wykazywała jednak niekonsekwencje,
wynikające po części z niekompletności listy
pierwiastków oraz z błędów w wyznaczaniu ich
mas atomowych.

Następnym uczonym zmagającym się z problemem

systematyzacji pierwiastków był francuski geolog

Alexandre E. Beguyer de

Chancourtois.

On również zestawił znane pierwiastki według ich mas

atomowych i przedstawił je na cylindrycznych wykresach.
Podobne pierwiastki ułożyły się w kolumnach pionowych.

Publikując swoją teorię nie podał on wykresów co

spowodowało, że doniesienie to nie zostało dostrzeżone

przez współczesnych badaczy.

W 1870 rosyjski uczony Dymitrij Mendelejew

opracował

prawo okresowości

, którego

wyrazem był układ okresowy (zwany Tablicą

Mendelejewa)

D.I. Mendelejew zastosował następujące założenia

opracowanej przez siebie klasyfikacji pierwiastków;

•

Pierwiastki uszeregowane zgodnie ze

wzrastającą masą atomową wykazują

powtarzalność (periodyczność) swoich

właściwości (prawo okresowości).

• W tabeli układu okresowego przewidziane były miejsca

dla prawdopodobnie istniejących, a nie odkrytych

jeszcze pierwiastków. Medelejew opisał ich właściwości.

• W kilku miejscach układu przestawiono kolejność

pierwiastków, uznając podobieństwo właściwości

pierwiastków w tej samej grupie za ważniejsze od ich

wzrastającej masy atomowej.

Puste miejsca pozostawione były dla
odkrytych później;
skandu (Sc), galu (Ga), germanu (Ge), itru
(Y), technetu (Tc), indu (In), ceru (Ce) i renu
(Re).

Pasjans Mendelejewa

Mendelejew dokonał swego odkrycia usiłując po raz kolejny
„ułożyć pasjansa" kartami, na których wypisał masy
atomowe i inne właściwości znanych wówczas 63
pierwiastków.
Zdobył się on przy tym na śmiały krok, ogłaszając, że
psujące schemat trzy nieregularności znikną, jeśli w
istniejącym układzie pierwiastków pozostawi się trzy wolne
miejsca w których powinny znaleźć się nie odkryte jeszcze
pierwiastki.
Tak więc, Mendelejew nie tylko dokonał systematyzacji
znanych w jego czasach pierwiastków chemicznych, ale
także przewidział odkrycie kolejnych - a co więcej,
przewidział ich właściwości fizyczne i chemiczne.

O ilu pierwiastkach wiemy teraz ?

Do 2008 r. udowodniono istnienie 117 pierwiastków

chemicznych

Pierwiastki o liczbach atomowych od 1 do 111 zostały

oficjalnie uznane przez Międzynarodową Unię Chemii

Czystej i Stosowanej (IUPAC) i nadano im oficjalne

nazwy oraz skróty.

Na temat istnienia pierwiastków o liczbach atomowych

112, 113,

114, 115, 116 i 118 istnieją spory naukowe i

dlatego jak dotąd nie mają one oficjalnych nazw i

skrótów.

Pierwiastek 117 jak dotąd nie został otrzymany.

Oprócz nazw pierwiastków uznanych oficjalnie przez IUPAC

w obiegu są też nazwy nieoficjalne. Dotyczy to głównie

pierwiastków otrzymanych sztucznie przy pomocy

technik rozwiniętych przez fizykę jądrową.

Naturalnie na Ziemi występują 92 pierwiastki.
Pozostałe zostały otrzymane sztucznie.

Pierwiastki o liczbie atomowej powyżej 82 są niestabilne.

Ulegają rozpadowi promieniotwórczemu w zauważalnym

eksperymentalnie tempie. Oprócz tego niestabilne są

także pierwiastki 43 (technet) i 61 (promet), które

zostały otrzymane sztucznie.

Wszystkie pierwiastki o liczbie atomowej powyżej 94 nie

występują naturalnie.

Współczesny układ okresowy

Współczesny układ okresowy zbudowany jest:

- z kolumn pionowych, zwanych grupami ( 18 grup)

( 8 głównych IA – VIII A ( 0) )
- szeregów poziomych, tzw. okresów ( 7 okresów)

Najnowsze zalecenia Komisji Nomenklatury IUPAC każą

numerować grupy kolejnymi liczbami arabskimi od 1 do

18.

Nazwę grupy tworzy się od nazwy pierwiastka, który

znajduje się na początku grupy (pierwsza grupa

przyjmuje swoją nazwę od litu, a nie od wodoru i zwana

jest litowcami, druga grupa to berylowce itd.).

Pierwiastki uszeregowane są według wzrastających liczb

atomowych (Z)

Każdy następny od poprzedniego różni się o jeden

proton w jądrze atomu

Pierwiastki danej grupy stanowią niejako wspólną

rodzinę, bowiem posiadają podobne właściwości

fizyczne i chemiczne

Numer okresu, w którym leży dany pierwiastek

odpowiada liczbie powłok elektronowych w jego atomie.

W atomach pierwiastków grup głównych liczba

elektronów na ostatniej powłoce jest równa liczbie

jedności w numerze grupy

Atomy pierwiastków grup pobocznych, czyli od 3 do 12,

mają na ostatniej powłoce 1 lub 2 elektrony

Oznaczenia w układzie okresowym



Numery wierszy od 1 – 7 określają numer okresu



Numery kolumn od 1 – 18 określają numer grupy

Symbol
pierwiast
ka

Liczba

atomowa

Masa

atomowa

Grupy główne

IIA

IIIA

IVA

VIA

VIIA

VIII A

Grupy poboczne

IIIB

IVB

VIB

VIIB VIIIB VIIIB VIIIB

IIB

Zmiany właściwości pierwiastków i ich

związków

w układzie okresowym

Wzrost właściwości kwasowych

Wzrost właściwości zasadowych

Charakterystyka poszczególnych grup

głównych

LITOWCE

Do pierwszej grupy układu okresowego, tzw. litowców,

zaliczane są następujące pierwiastki:

lit (Li), sód (Na), potas (K), rubid (Rb), cez (Cs) oraz

nietrwały promieniotwórczy frans (Fr).

Litowce występują w przyrodzie jedynie w stanie

związanym. Wszystkie litowce są metalami.
Sód i potas są dość powszechnymi składnikami litosfery,

ale ze względu na dużą reaktywność chemiczną

pierwiastki tej grupy nie występują w przyrodzie w

stanie wolnym lecz wyłącznie w postaci związków

najczęściej jako chlorki, siarczany, węglany, rzadziej

azotany i fosforany
W związkach wykazują zawsze wartościowość „1” równą

numerowi grupy IA

BERYLOWCE

Do metali drugiej grupy układu okresowego berylowców

należą: beryl (Be), magnez (Mg), wapń (Ca), stront (Sr),

bar (Ba) i promieniotwórczy rad (Ra).

Metale grupy IIA spotykane są w przyrodzie wyłącznie w

związkach, w których są dwuwartościowe

BOROWCE

Do grupy borowców zalicza się następujące pierwiastki:

glin (Al), gal (Ga), ind (In), tal (Tl).

Do grupy 13 należy również bor, który jest niemetalem,

a ściślej mówiąc półmetalem

W przyrodzie w stanie wolnym nie występują. Max

wartościowość wynosi 3

WĘGLOWCE

Do pierwiastków czternastej grupy układu okresowego

należą: węgiel (C), krzem (Si), german (Ge), cyna (Sn),

ołów (Pb).

Wszystkie węglowce mogą tworzyć wiązania

kowalencyjne. W grupie ze wzrostem masy atomowej

zmienia się charakter pierwiastków.
Węgiel jest typowym niemetalem, natomiast cyna i ołów

są typowymi metalami. W przyrodzie w stanie wolnym

występuje tylko węgiel.

Maksymalna wartościowość wynosi IV

AZOTOWCE

Do 15 grupy układu okresowego, tzw. azotowców należą:

azot (N), fosfor (P), arsen (As), antymon (Sb) i bizmut (Bi).

W przyrodzie występują w stanie wolnym (oprócz fosforu).
Azot i fosfor są typowymi niemetalami, gdyż tworzą tylko

tlenki kwasowe. Arsen i antymon są pierwiastkami

półmetalicznymi, natomiast bizmut jest typowym metalem

i tworzy tylko tlenki zasadowe.

TLENOWCE

Do 16 grupy układu okresowego tzw. grupy tlenowców

należą: tlen (O), siarka (S), selen (Se), tellur (Te) oraz

polon (Po).
Wszystkie występują w przyrodzie w stanie wolnym i w

związkach, w ilościach malejących wraz ze wzrostem

masy atomowej. Są dość silnymi utleniaczami,

najsilniejszym jest oczywiście tlen

FLUOROWCE

Wszystkie fluorowce są niemetalami. Fluor i chlor są w

zwykłych warunkach żółto zielonymi gazami o

charakterystycznej, ostrej woni; brom jest

ciemnobrunatną lotną cieczą, a jod ciałem stałym o

metalicznym połysku.

Żaden z fluorowców nie występuje w stanie wolnym

Astat nie występuje w przyrodzie; jest pierwiastkiem

promieniotwórczym o krótkim okresie półtrwania.

HELOWCE

Gazy szlachetne (helowce) leżą w 18 grupie układu

okresowego pierwiastków. Należą do niej: hel (He), neon

(Ne), argon (Ar), krypton (Kr), ksenon (Xe), oraz radon

(Ra)
Helowce są bezbarwnymi, bezwonnymi i biernymi

chemicznie gazami. W odróżnieniu od innych

pierwiastków gazowych występują w cząsteczkach

jednoatomowych (ich atomy nie łączą się w cząsteczki)

Numer grupy głównej informuje o maksymalnej
wartościowości pierwiastków wchodzących w różne
związki chemiczne. Pierwiastki tych grup najczęściej
przyjmują wartościowość równą nr A lub (8 – nr A)

Pierwiastki zapisane w grupach, oznaczone liczbą
parzystą, przyjmują w związkach wartościowość
parzystą, natomiast pierwiastki znajdujące się w grupach
o liczbach nieparzystych mają wartościowość
nieparzystą. Istnieje jednak kilka wyjątków od tej reguły

• Symbol Zn – nazwa polska cynk, nazwa łacińska zincum
• Liczba atomowa (porządkowa) - 30, więc jest 30

pierwiastkiem w UO

• Masa atomowa - 65,37( występują izotopy tego

pierwiastka)

• Znajdujemy w tablicy i odczytujemy:
• Grupa – IIB ( 12) pierwiastek należący do grupy

pobocznej (cynkowce), wartościowość II, metal

• Okres- 4

65,37

Korzystając z układu okresowego omów

pierwiastek o liczbie atomowej Z = 35

Z = 35, więc jest to 35 pierwiastek w UO. Atom tego

pierwiastka posiada 35 protonów w jądrze.

Odczytujmy z tablicy
Symbol: Br
Nazwa: brom (pl) bromum (łacińska)

Masa atomowa: 79,9 [u] ( istnieją izotopy – liczba ułamkowa)

Grupa: VIIA (17) , rodzina fluorowców, niemetal, ilość

elektronów na ostatniej powłoce 7,

wartościowość – 7, 8 – VII = 1

Okres: 4; ma więc 4 powłoki elektronowe

Document Outline