Budowa atomu
Układ okresowy a budowa elektronowa
Struktura układu okresowego pierwiastków
Układ okresowy (Mendelejew, 1869) porządkuje pierwiastki według rosnącej liczby atomowej Z. Współczesny układ odzwierciedla konfigurację elektronową pierwiastków.
Periody (poziome rzędy) — odpowiadają kolejnym zapełnianym powłokom. Grupy (kolumny) — pierwiastki o podobnej konfiguracji walencyjnej i podobnych właściwościach.
- 18 grup (kolumn), 7 periodów (rzędów)
- Grupy 1–18 (nowa numeracja IUPAC)
- Grupy 1-2: blok s; Grupy 3-12: blok d; Grupy 13-18: blok p
- Lantanowce i aktynowce: blok f (osobno)
Blok s układu okresowego
Blok s obejmuje pierwiastki, w których ostatni elektron trafia na orbital s. Obejmuje grupy 1 i 2.
- Grupa 1 (metale alkaliczne): konfiguracja ns¹ — H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
- Grupa 2 (metale ziem alkalicznych): konfiguracja ns² — Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
- Właściwości: reaktywne metale (oprócz H), oddają 1-2 elektrony
- Typowe stopnie utlenienia: +1 (gr. 1) i +2 (gr. 2)
- He (Z=2): konfiguracja 1s² — technicznie blok s, ale umieszczony z gazami szlachetnymi (gr. 18)
Blok p układu okresowego
Blok p obejmuje pierwiastki, w których ostatni elektron trafia na orbital p. Grupy 13-18.
- Gr. 13 (np. Al, B): konfiguracja ns² np¹
- Gr. 14 (np. C, Si): ns² np²
- Gr. 15 (np. N, P): ns² np³
- Gr. 16 (np. O, S): ns² np⁴
- Gr. 17 (halogeny, np. F, Cl): ns² np⁵ — 1 elektron do pełnej powłoki
- Gr. 18 (gazy szlachetne, np. Ne, Ar): ns² np₆ — pełna powłoka
- Blok p zawiera niemetale, metaloidy i niektóre metale
Blok d układu okresowego
Blok d (metale przejściowe) obejmuje grupy 3-12, gdzie zapełniana jest podpowłoka (n-1)d przy wypełnionej ns.
- Okresy 4-7: 3d, 4d, 5d, 6d odpowiednio
- Przykłady: Sc-Zn (blok 3d), Y-Cd (4d), Hf-Hg (5d)
- Zmienne stopnie utlenienia (np. Fe: +2, +3; Mn: +2, +4, +7)
- Tworzenie kompleksów, barwne jony, właściwości katalityczne
- Typowe metale przejściowe: Fe, Cu, Zn, Cr, Ni, Co, Mn, Ti
Najczęstsze błędy
„Każda właściwość zmienia się idealnie monotonicznie”
Poprawnie: Trendy są ogólne, a konfiguracje pół- i całkowicie zapełnione oraz ekranowanie powodują wyjątki.
„Recykling zawsze ma zerowy koszt środowiskowy”
Poprawnie: Wymaga zbiórki, transportu, energii i często powoduje straty jakości.
Zadania z odpowiedziami
1. Szereg izoelektronowy
Ułóż O²⁻, F⁻, Na⁺, Mg²⁺ według malejącego promienia.
- 1.Zauważ, że wszystkie mają 10 elektronów.
- 2.Porównaj liczbę protonów.
- 3.Większy Z oznacza silniejsze przyciąganie i mniejszy promień.
Odpowiedź
O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺.
2. Zadanie: Struktura układu okresowego pierwiastków
Rozwiąż zadanie lub uzasadnij właściwość związaną z częścią „Struktura układu okresowego pierwiastków”.
- 1.Zapisz cząstki, wzór albo równanie.
- 2.Uwzględnij warunki i bilans.
- 3.Podaj wynik lub wniosek wraz z uzasadnieniem.
Odpowiedź
Układ okresowy (Mendelejew, 1869) porządkuje pierwiastki według rosnącej liczby atomowej Z. Współczesny układ odzwierciedla konfigurację elektronową pierwiastków. Periody (poziome rzędy) — odpowiadają kolejnym zapełnianym powłokom. Grupy (kolumny) — pierwiastki o podobnej konfiguracji walencyjnej i podobnych właściwościach. 18 grup (kolumn), 7 periodów (rzędów) Grupy 1–18 (nowa numeracja IUPAC)
Podsumowanie
- 18 grup (kolumn), 7 periodów (rzędów)
- Grupy 1–18 (nowa numeracja IUPAC)
- Układ okresowy (Mendelejew, 1869) porządkuje pierwiastki według rosnącej liczby atomowej Z. Współczesny układ odzwierciedla konfigurację elektronową pierwiastków.
- Grupa 1 (metale alkaliczne): konfiguracja ns¹ — H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
- Grupa 2 (metale ziem alkalicznych): konfiguracja ns² — Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
- Blok s obejmuje pierwiastki, w których ostatni elektron trafia na orbital s. Obejmuje grupy 1 i 2.
- Gr. 13 (np. Al, B): konfiguracja ns² np¹
Słownik pojęć
- Efektywny ładunek jądra
- Wypadkowe przyciąganie elektronu po uwzględnieniu ekranowania.
- Efektywność atomowa
- Udział atomów substratów trafiających do pożądanego produktu.