Analiza układu okresowego na podstawie właściwości pierwiastków chemicznych

Układ okresowy przedstawia pierwiastki chemiczne w formie tabelarycznej. Kolejność pierwiastków chemicznych jest uporządkowana na podstawie kilku czynników, takich jak liczba atomowa, konfiguracja elektronów i właściwości chemiczne.

Układ okresowy składa się ze wszystkich pierwiastków chemicznych, które zostały uznane na arenie międzynarodowej i jest podzielony na 4 bloki, w tym bloki -s, -p, -d i -f. Każdy wiersz w tabeli nazywany jest kropką, a kolumna grupą. Ogólnie rzecz biorąc, w jednym okresie (rzędzie) lewy jest metaliczny, a prawy niemetalowy.

W standardowym układzie okresowym pierwiastki są ułożone zgodnie z ich rosnącą liczbą atomową (liczbą protonów w jądrze atomowym). Nowy rząd (okres) zaczyna się, gdy nowa powłoka elektronowa ma swój pierwszy elektron. Kolumna (grupa) jest określana na podstawie konfiguracji elektronów; elementy, które mają taką samą liczbę elektronów w określonej podpowłoce, znajdują się w tej samej kolumnie. Na przykład tlen i selen znajdują się w tej samej kolumnie, ponieważ oba mają cztery elektrony w swojej zewnętrznej podpowłoce p.

(Przeczytaj także: Układ okresowy pierwiastków chemicznych, wraz z podpisami i zdjęciami)

Pierwiastki o podobnych właściwościach chemicznych są zwykle grupowane w te same grupy w układzie okresowym, chociaż w bloku f, a niektóre znajdują się w bloku d, pierwiastki z tego samego okresu mają zwykle podobne właściwości chemiczne. Dlatego stosunkowo łatwo jest oszacować właściwości chemiczne pierwiastka, znając właściwości otaczających go pierwiastków.

Od 2016 roku co najmniej 118 pierwiastków zostało potwierdzonych w układzie okresowym. Obejmują one pierwiastki od 1 (wodór) do 118 (oganesson), z niedawnymi dodatkami, takimi jak nihon, moskovium, tennessine i oganesson, co zostało potwierdzone przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC).

Spośród wszystkich elementów 94 istnieją naturalnie; Pozostałe 24, od americium do copernicium i flerovium i livermorium, są obecne tylko wtedy, gdy są syntetyzowane w laboratorium. Spośród 94 elementów naturalnych 84 z nich to elementy pierwotne (elementy starożytne). Pozostałe 10 pojawia się, gdy następuje rozpad pierwiastków pierwotnych.

Żaden pierwiastek cięższy niż einstein (pierwiastek 99) nie występuje w dużych ilościach iw czystej postaci. Nawet astat (element 85); francium (pierwiastek 87) jest wykrywalny tylko w postaci mikroskopijnej emisji światła (300 000 atomów).

Grupy pierwiastków chemicznych

Do pierwiastków można szeroko zastosować kilka kategorii, w tym biorąc pod uwagę ich ogólne właściwości fizyczne i chemiczne, stan skupienia w obfitości warunków, ich temperatury topnienia i wrzenia, ich gęstość, strukturę krystaliczną w postaci ciała stałego oraz pochodzenie.

Ogólna charakterystyka

Ze względu na ich właściwości fizyczne i chemiczne pierwiastki, które istnieją, dzieli się na trzy kategorie, a mianowicie metale, metaloidy i niemetale.

Metal ogólnie błyszczące ciała stałe o wysokiej przewodności mogą tworzyć stopy z innymi metalami i tworzyć podobne do soli związki jonowe z niemetalami (innymi niż gazy szlachetne). Większość niemetalowy w postaci bezbarwnego lub bezbarwnego gazu; niemetale, które tworzą związki z innymi niemetalami, są związane kowalencyjnie. Pomiędzy nimi są metale i niemetale półmetal, który ma właściwości pomiędzy metalem i niemetalem lub ich mieszaniną.

(Przeczytaj także: Najłatwiejszy sposób na zapamiętanie układu okresowego, numer 2 jest najfajniejszy)

Bardziej szczegółową klasyfikację często wskazuje reprezentacja kolorów w układzie okresowym. System ten ogranicza terminy „metal” i „niemetal” tylko do określonej liczby metali i niemetali spośród dużej liczby metali i niemetali.

Metale i niemetale można dalej podzielić na podkategorie pokazujące gradację właściwości od metalu do niemetalu, dla pierwiastków w tym samym okresie.

Metale dzieli się na reaktywne metale alkaliczne, metale ziem alkalicznych, które są mniej reaktywne, lantanowce i aktynowce, metale przejściowe i metale przejściowe o najsłabszych właściwościach fizycznych i chemicznych.

Niemetale są podzielone na poliatomowe niemetale, niemetale, które są bardziej podobne do metaloidów; niemetale dwuatomowe, niemetale podstawowe; oraz jednoatomowe gazy szlachetne, które są niemetalowe i prawie całkowicie obojętne.

Metal

  • 78% wszystkich znanych pierwiastków to metale
  • Umieszczony po lewej stronie układu okresowego
  • Zwykle ciało stałe w temperaturze pokojowej
  • Zwykle mają wysoką temperaturę topnienia i wrzenia
  • Dobry przewodnik ciepła i elektryczności
  • Może być wbijany i rozciągany

Niemetal

  • Znajduje się w prawym górnym rogu układu okresowego
  • W sumie jest 22 niemetali
  • Zwykle ciało stałe lub gaz w temperaturze pokojowej
  • Niska temperatura topnienia i wrzenia
  • Słaby przewodnik ciepła i elektryczności

Półmetal

  • Wykazuje właściwości metaliczne i niemetaliczne

    Przykłady: krzem, german, arsen i antymon

Stan skupienia

Inną podstawową rzeczą, która jest powszechnie używana do rozróżniania pierwiastków chemicznych, jest stan materii (fazy), która jest stała, ciekła lub gazowa, w standardowej temperaturze i ciśnieniu (STP).

Większość pierwiastków jest stała w konwencjonalnych temperaturach i ciśnieniu atmosferycznym, a niektóre to gazy. Jedynie brom i rtęć są ciekłe w temperaturze 0 ° C (32 ° F) i przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym; Cez i gal są stałe w tej temperaturze, ale topią się w temperaturach odpowiednio 28,4 ° C (83,1 ° F) i 29,8 ° C (85,6 ° F).

Temperatura topnienia i wrzenia

Temperatury topnienia i wrzenia, zwykle wyrażane w stopniach Celsjusza przy ciśnieniu jednej atmosfery, są na ogół używane do określenia charakteru różnych pierwiastków. Te właściwości większości pierwiastków są znane, jednak w przypadku niektórych pierwiastków promieniotwórczych dostępnych w bardzo małych ilościach nie są znane. Hel pozostaje w stanie ciekłym nawet przy zera absolutnego pod ciśnieniem atmosferycznym, tak że ma on tylko temperaturę wrzenia, a nie topnienia w konwencjonalnej prezentacji.

Gęstość

Gęstość w określonej standardowej temperaturze i ciśnieniu (STP) jest często używana do określania charakteru elementów. Gęstość jest często wyrażana w gramach na centymetr sześcienny (g / cm3).

Niektóre gazy, które w mierzonej temperaturze są gazowe, ich gęstość zwykle wyraża się stanem gazowym; po skropleniu lub zestaleniu pierwiastki gazowe mają taką samą gęstość jak inne pierwiastki.

Gdy pierwiastek ma odmiany alotropowe o różnej gęstości, jeden z reprezentatywnych allotropów jest zwykle wybierany w prezentacji wniosków, podczas gdy gęstość dla każdego alotropu można określić w sekcji szczegółów. Na przykład trzy dobrze znane alotropy węgla (węgiel amorficzny, grafit i diament) mają gęstość 1,8–2,1 każdy; 2267; i 3,515 g / cm3.

Struktura krystaliczna

Pierwiastki badane do tej pory jako próbki stałe mają osiem typów struktur krystalicznych: sześcienną, sześcienną ze środkiem ciała, sześcienną centrowaną na powierzchni, sześciokątną, jednoskośną, rombową, romboedryczną i tetragonalną.

W przypadku niektórych syntetycznych pierwiastków transuranowych dostępnych jest bardzo niewiele próbek do określenia struktury kryształu.

Jego początki sięgają ziemi

Na podstawie ich pochodzenia wiadomo, że pierwsze 94 pierwiastki występują naturalnie, podczas gdy pozostałe 24 są otrzymywane sztucznie jako produkty syntetyczne poprzez sztuczne reakcje jądrowe.

Z 94 naturalnie występujących pierwiastków 83 są uważane za pierwotne i są stabilne lub słabo radioaktywne. Pozostała część, mianowicie 11, nazywana jest elementem efemerycznym, ponieważ ma okresy półtrwania, które są zbyt krótkie, aby występować na początku Układu Słonecznego.

Spośród 11 pierwiastków przejściowych 5 pierwiastków, takich jak polon, radon, rad, aktyn i protaktyn, to produkty rozpadu toru i uranu. Pozostałe 6 śmiertelnych pierwiastków, a mianowicie technet, promet, astat, frans, neptun i pluton, są wytwarzane w rzadkich reakcjach jądrowych z udziałem uranu lub ciężkich pierwiastków.

Najnowsze posty