Periodisk tabell av elementen historia, struktur, element

den Periodisk tabell av elementen är ett verktyg som gör det möjligt att konsultera de kemiska egenskaperna hos de 118 kända elementen hittills. Det är viktigt när du utför stökiometriska beräkningar, förutsäga fysiska egenskaper hos ett element, klassificera dem och hitta periodiska egenskaper mellan dem..

Atomer blir tyngre eftersom deras kärnor adderar protoner och neutroner, vilket också måste åtföljas av nya elektroner. Annars skulle elektroneutralitet inte vara möjligt. Sålunda är vissa atomer väldigt lätta, som väte, och andra, superheavy, som oganneson.

Vem är skyldig ett sådant hjärta i kemi? Vetenskapsmannen Dmitrij Mendelejev, som år 1869 (nästan 150 år) publicerat, efter ett decennium av teoretiska studier och experiment, att den första periodiska systemet i ett försök att organisera de 62 element som är kända vid den tiden.

För detta publicerade Mendeléyev baserat på kemiska egenskaper samtidigt som Lothar Meyer publicerade ett annat periodiskt bord som organiserades enligt elementens fysikaliska egenskaper.

Initialt innehöll tabellen "tomma utrymmen", vars element inte hade varit kända för dessa år. Mendeléyev kunde emellertid med stor noggrannhet förutse flera av sina egenskaper. Några av dessa element var: germanium (som han kallade eka-kisel) och gallium (eka-aluminium).

De första periodiska tabellerna beställde elementen enligt deras atommassor. Detta arrangemang fick glansa viss periodicitet (upprepning och likhet) i elementens kemiska egenskaper; Ändå var övergångselementen inte överens med denna ordning eller de ädla gaserna.

Av detta skäl var det nödvändigt att beställa elementen med tanke på atomnumret (antal protoner), istället för atommassan. Härifrån, tillsammans med det hårda arbetet och bidragen från många författare, var Mendeleevs periodiska bord perfekerat och färdigt..

index

• 1 Det periodiska bordets historia
  • 1.1 Elements
  • 1,2 symbologi
  • 1.3 Utveckling av systemet
  • 1.4 Gardinskruv från Chancourtois (1862)
  • 1,5 Octaves of Newlands (1865)
  • 1.6 Mendeléyvs tabell (1869)
  • 1.7 Moseley Periodic Table (aktuellt periodiskt bord) - 1913
• 2 Hur är det organiserat? (Struktur och organisation)
  • 2.1 Perioder
  • 2,2 grupper
  • 2.3 Antal protoner vs valenselektroner
• 3 Elements av det periodiska bordet
  • 3.1 Block s
  • 3.2 Block p
  • 3.3 Representativa element
  • 3.4 Övergångsmetaller
  • 3.5 Metaller för intern övergång
  • 3.6 Metaller och icke-metaller
  • 3.7 Metallfamiljer
  • 3,8 metalloider
  • 3,9 gaser
• 4 Användningar och applikationer
  • 4.1 Förutsägelse av oxidernas formler
  • 4.2 Valencias av elementen
  • 4.3 Digitala periodiska tabeller
• 5 Betydelsen av det periodiska tabellen
• 6 referenser

Det periodiska bordets historia

element

Användningen av element som grund för att beskriva miljön (mer exakt, till naturen) har använts sedan antiken. Men på den tiden hänvisades de till faser och tillstånd av materia, och inte hur hänvisning görs från medeltiden.

De antika grekerna hade tron ​​att planeten vi beboddes bildades av de fyra grundläggande elementen: eld, jord, vatten och luft.

Å andra sidan var det i antika Kina fem element och i motsats till grekerna uteslutte de luft och inkluderade metall och trä.

Den första vetenskapliga upptäckten gjordes 1669 av det tyska Henning Brand, som upptäckte fosfor; Från och med det datumet registrerades alla efterföljande element.

Det är värt att nämna att vissa element som guld och koppar redan var kända före fosfor; skillnaden är att de aldrig registrerades.

symbolik

Alkemisterna (föregångare till de nuvarande kemisterna) gav namn till elementen i förhållande till konstellationerna, deras upptäckare och de platser där de upptäcktes.

År 1808 föreslog Dalton en serie ritningar (symboler) för att representera elementen. Därefter ersattes det här noteringssystemet med det av Jhon Berzelius (används fram till idag), eftersom Dalton-modellen blev komplicerad när nya element verkade.

Utveckling av systemet

De första försöken att skapa en karta för att organisera informationen om kemiska element inträffade under 1800-talet med triaderna Döbereiner (1817).

Under årens lopp har nya element hittats, vilket ger upphov till nya organisationsmodeller tills de nått används.

Chancurtois tellurisk skruv (1862)

Alexandré-Émile Béguyer de Chancourtois utformade en pappershelikix där han visade en spiralgrafik (tellurisk skruv).

I detta system beställs elementen på ett ökande sätt med avseende på deras atomvikter. Liknande element är inriktade vertikalt.

Octaves of Newlands (1865)

Fortsatt arbete Döbereiner, Storbritanniens John Newlands beordrade grundämnen i stigande ordning om atomvikter, notera att sju element var likheter i deras egenskaper (vätgas ingår ej).

Bord av Mendeléyv (1869)

Mendeléyv beställde de kemiska elementen i ökande ordning med avseende på atomvikt och placerade i samma kolumn de vars egenskaper liknade. Han lämnade luckor i sin periodiska bordsmodell som förutse utseendet av nya element i framtiden (förutom att förutsäga egenskaperna han borde ha).

Ädelgaser är inte listade i Mendeléyvs bord, eftersom de ännu inte har upptäckts. Dessutom ansåg Mendeléiv inte väte.

Moseley periodiskt bord (aktuellt periodiskt bord) - 1913

Henry Gwyn Jeffreys Moseley föreslog att de kemiska elementen i det periodiska bordet beställdes enligt deras atomnummer; det vill säga baserat på deras antal protoner.

Moseley uttalade den "periodiska lagen" 1913: "När elementen läggs i ordning av deras atomtal, visar deras fysiska och kemiska egenskaper periodiska tendenser".

Således visar varje horisontell rad eller period en typ av relation, och varje kolumn eller grupp visar en annan.

Hur är det organiserat? (Struktur och organisation)

Det kan observeras att kakan i det periodiska bordet har flera färger. Varje färg associerar element med liknande kemiska egenskaper. Det finns orange, gul, blå, lila kolumner; gröna rutor och en grön äppel diagonal.

Observera att kvadraterna i mellanskolumnerna är gråaktiga, så alla dessa element måste ha något gemensamt, och det är att de är övergångsmetaller med halvfulla orbitaler..

På liknande sätt är elementen i den lila lådor, även om passerande gasformiga ämnen, av en rödaktig vätska och fast svart till lila (jod) och silvergrått (astat) är deras kemiska egenskaper som gör kongener. Dessa egenskaper styrs av de elektroniska strukturerna hos sina atomer.

Organisation och struktur för det periodiska tabellen är inte godtyckligt, men följer en rad periodiska egenskaper och mönster av värden bestämda för elementen. Om den metalliska karaktären exempelvis minskar från vänster till höger om bordet, kan ett metallelement inte förväntas i övre högra hörnet.

perioder

Elementen är ordnade i rader eller perioder beroende på energinivån i sina orbitaler. Innan perioden 4, när elementen hände i ökande atommassa, var det att åtta av dem kemiska egenskaper inträffar igen (lagen om oktaver av John Newlands).

Övergångsmetallerna inbäddades med andra icke-metalliska element, såsom svavel och fosfor. Av denna anledning var inmatningen av kvantfysik och elektroniska konfigurationer till förståelse för moderna periodiska tabeller avgörande..

Orbitalerna av ett energiskt skikt fylls med elektroner (och kärnorna i protoner och neutroner), när de rör sig över en period. Detta energiska lager går hand i hand med storleken eller atomraden; därför är elementen i de övre perioderna mindre än de som ligger nedanför.

H och han är i den första (perioden) energinivån; den första raden av grå rutor, i den fjärde perioden; och raden av orange rutor, under den sjätte perioden. Observera att även om den senare verkar vara i den förmodade nionde perioden, tillhör den faktiskt den sjätte, strax efter den gula låda av Ba.

grupper

Under en period finner vi att massan, antalet protoner och elektroner ökar. I samma kolumn eller grupp, även om massan och protonerna varierar, varierar antalet elektroner av valensskiktet det är detsamma.

Till exempel, i den första kolumnen eller gruppen, har H en enstaka elektron i 1s-omloppet¹, precis som Li (2s¹), natrium (3s¹), kalium (4s¹) och så vidare tills francen (7s¹). Det nummer 1 betecknar att dessa element knappt har en valenselektron och hör därför till grupp 1 (IA). Varje element är i olika perioder.

Inte räknar väte, grön lådan, elementen nedanför det är apelsinlådor och kallas alkalimetaller. En ruta till höger i någon period är gruppen eller kolumn 2; det vill säga dess element har två valenselektroner.

Men förflyttning ett steg längre till höger, utan kännedom om d orbitaler, kommer du till borruppen (B) eller grupp 13 (IIIA); istället för grupp 3 (IIIB) eller scandium (Sc). Med hänsyn till fyllningen av d-orbitalerna börjar de grå kvadraternas perioder att täckas: övergångsmetallerna.

Antal protoner vs valenselektroner

När man studerar det periodiska tabellen kan en förvirring uppstå mellan atomnummeret Z eller antalet totala protoner i kärnan och mängden valenselektroner. Till exempel har kol en Z = 6, det vill säga den har sex protoner och därför sex elektroner (annars kan det inte vara en atom med en neutral laddning).

Men av de sex elektronerna, fyra är från valencia. Av den anledningen är dess elektroniska konfiguration [He] 2s²2p². [Han] betecknar de två elektronerna 1s² av det slutna skiktet och teoretiskt deltar inte i bildandet av kemiska bindningar.

Också, eftersom kol har fyra valenselektroner, ligger "bekvämt" i grupp 14 (IVA) i det periodiska bordet.

Elementen under kolet (Si, Ge, Sn, Pb och Fl) har högre atomantal (och atommassor); men alla har gemensamt de fyra valenselektronerna. Detta är nyckeln till att förstå varför ett element tillhör en grupp och inte en annan.

Element i det periodiska bordet

Block s

Som just förklarats kännetecknas grupperna 1 och 2 av att ha en eller två elektroner i s orbitaler. Dessa orbitaler är av sfärisk geometri, och när du faller genom någon av dessa grupper, förvärvar elementen elementen som ökar deras atomer.

Genom att presentera starka tendenser i sina kemiska egenskaper och sätt att reagera, organiseras dessa element som s-blocket. Därför hör alkalimetaller och jordalkalimetaller till detta block. Den elektroniska konfigurationen av elementen i detta block är ns (1s, 2s, etc.).

Även om heliumelementet ligger i tabellernas övre högra hörn är dess elektroniska konfiguration 1s² och hör därför till detta block.

Blockera s

Till skillnad från block s har elementen i detta block helt fyllda orbitaler, medan deras p-orbital fortsätter att fylla med elektroner. De elektroniska konfigurationerna av de element som hör till detta block är av ns-typen²np^1-6 (p-orbital kan ha en eller sex elektroner att fylla).

Så, i vilken del av det periodiska bordet är detta block? Till höger: de gröna, lila och blåa rutorna; det vill säga icke-metalliska element och tungmetaller, såsom vismut (Bi) och bly (Pb).

Börjar med bor, med elektronisk konfiguration ns²np¹, kolet till höger lägger till en annan elektron: 2s²2p². Därefter är de elektroniska konfigurationerna för de andra elementen i period 2 i block p: 2s²2p³ (kväve), 2s²2p⁴ (syre), 2s²2p⁵ (fluor) och 2s²2p⁶ (Neon).

Om du går ner till de lägre perioderna får du energinivån 3: 3s²3p^1-6, och så vidare till slutet av block p.

Observera att det viktigaste med det här blocket är att från och med period 4 har elementen helt fyllda orbitaler (blå lådor till höger). Sammanfattningsvis: block s är till vänster om det periodiska bordet och blockera p, till höger.

Representativa element

Vilka är de representativa elementen? De är de som å ena sidan lätt förlorar elektroner, eller å andra sidan får de dem att slutföra valensoktetet. Med andra ord: de är elementen i blocken s och p.

Deras grupper skilde sig från andra med ett brev A i slutet. Således var det åtta grupper: från IA till VIIIA. Men för närvarande är nummersystemet som används i moderna periodiska tabeller arabiskt, från 1 till 18, inklusive övergångsmetaller.

Av den anledningen kan borgruppen vara IIIA eller 13 (3 + 10); kolgruppen, moms eller 14; och de ädla gasernas, den sista till höger om bordet, VIIIA eller 18.

Övergångsmetaller

Övergångsmetallerna är alla element i de grå rutorna. Under sina perioder fyller de sina orbitaler d, vilka är fem och kan därför ha tio elektroner. Eftersom de måste ha tio elektroner för att fylla dessa orbitaler måste det finnas tio grupper eller kolumner.

Var och en av dessa grupper i det gamla numreringssystemet betecknades med romerska siffror och ett brev B i slutet. Den första gruppen, den för scandium, var IIIB (3), järn, kobolt och nickel VIIIB för att ha mycket liknande reaktiviteter (8, 9 och 10) och zink IIB (12).

Som det kan ses är det mycket lättare att känna igen grupper med arabiska siffror än att använda romerska siffror.

Interna övergångsmetaller

Från period 6 i det periodiska systemet börjar f-orbitalerna vara energiskt tillgängliga. Dessa måste fyllas först än d orbitalerna; och därför är dess element vanligen placerade ihop för att inte förlänga bordet för mycket.

De två sista perioderna, orange och grå, är de interna övergångsmetallerna, även kallade lantanider (sällsynta jordartsmetaller) och aktinider. Det finns sju f orbitaler, som behöver fjorton elektroner att fylla, och därför måste det finnas fjorton grupper.

Om dessa grupper läggs till i periodiska tabellen kommer det att finnas totalt 32 (18 + 14) och det kommer att finnas en "långsträckt" version:

Den ljusrosa rad motsvarar lantanoiderna, medan den mörkrosa rad motsvarar aktinoiderna. Lanan, La med Z = 57, aktinium, Ac med Z = 89, och allt block f tillhör samma grupp av scandium. Varför? Eftersom scandium har en orbital nd¹, som är närvarande i resten av lantanoiderna och actinoiderna.

La och Ac har 5d valens konfigurationer¹6s² och 6d¹7s². När den rör sig till höger genom båda raderna börjar 4f och 5f-orbitalerna att fylla. När du är full, når du elementen Lutecio, Lu och Laurencio, Lr.

Metaller och icke-metaller

Att lämna sig bakom det periodiska bordets tårta är det bekvämare att tillgripa den övre bilden, även i sin långsträckta form. För närvarande har de allra flesta av de nämnda elementen varit metaller.

Vid rumstemperatur är alla metaller fasta ämnen (förutom kvicksilver, som är flytande) av silvergrå färg (förutom koppar och guld). Dessutom är de vanligtvis svåra och ljusa; även om de i blocket är mjuka och bräckliga. Dessa element kännetecknas av deras förmåga att förlora elektroner och bilda M-katjoner⁺.

I fallet med lantanoider förlorar de de tre 5d-elektronerna¹6s² att bli trivalenta katjoner M³⁺ (som La³⁺). Cerium, å andra sidan, kan förlora fyra elektroner (Ce⁴⁺).

Å andra sidan utgör icke-metalliska element den minsta delen av det periodiska bordet. De är gaser eller fastämnen med kovalent bundna atomer (såsom svavel och fosfor). Alla ligger i block p; Närmare bestämt ökar den metalliska karaktären (Bi, Pb, Po).

Dessutom vinner icke-metaller istället för att förlora elektroner. Således bildar de X anjoner^- med olika negativa laddningar: -1 för halogener (grupp 17) och -2 för chalkogener (grupp 16, syre).

Metallfamiljer

Inom metaller finns en intern klassificering som skiljer mellan dem:

-Metallerna i grupp 1 är alkaliska

-Grupp 2, jordalkalimetaller (Mr Becambara)

-Grupp 3 (IIIB) Scandium-familjen. Denna familj överensstämmer med scandium, gruppens huvud, yttrium Y, lantan, actinium och alla lantanoider och aktinoider.

-Grupp 4 (IVB), titanfamilj: Ti, Zr (zirkonium), Hf (hafnium) och Rf (rutherfordio). Hur många valenselektroner har de? Svaret finns i din grupp.

-Grupp 5 (VB), vanadinfamilj. Grupp 6 (VIB), kromfamilj. Och så vidare tills zinkfamiljen, grupp 12 (IIB).

metalloid

Metallisk karaktär ökar från höger till vänster och från topp till botten. Men vad är gränsen mellan dessa två typer av kemiska element? Denna gräns består av element som kallas metalloider, vilka har egenskaper hos både metaller och icke-metaller.

Metalloiderna kan ses i det periodiska bordet i "trappan" som börjar med bor och slutar i det radioaktiva elementet astatin. Dessa element är:

-B: bor

-Silikon: Ja

-Ge: germanium

-Som: arsenik

-Sb: antimon

-Te: Tellurium

-Vid: astatin

Var och en av dessa sju element uppvisar mellanliggande egenskaper, vilka varierar beroende på den kemiska miljön eller temperaturen. En av dessa egenskaper är halvledare, det vill säga metalloider är halvledare.

gaser

Vid markförhållanden är de gasformiga elementen de icke-lätta metallerna, såsom kväve, syre och fluor. Klor, väte och ädelgaser faller också i denna klassificering. Av dem alla är de mest emblematiska de ädla gaserna, på grund av deras låga tendens att reagera och uppträda som fria atomer.

Den senare är i grupp 18 i det periodiska bordet och är:

-Helio, He

-Neon, Ne

-Argon, Ar

-krypton, Kr

-Xenon, Xe

-Radon, Rn

-Och den allra senaste, den syntetiska ädelgasen oganneson, Og.

Alla ädelgaser har gemensamt valens konfiguration ns²np⁶; det vill säga, de har slutfört valv oktet.

Stater för aggregering av elementen vid andra temperaturer

Elementen är i fast, flytande eller gasformigt tillstånd beroende på temperaturen och styrkan i deras växelverkan. Om jordens temperatur skulle svalna tills den nådde absolut noll (0K), skulle alla element frysa; med undantag av helium, vilket skulle kondensera.

Vid denna extrema temperatur skulle resten av gaserna vara i form av is.

Vid den andra extremen, om temperaturen var ca 6000K, "alla" skulle elementen vara i gasformigt tillstånd. Under dessa förhållanden kunde bokstavligen moln av guld, silver, bly och andra metaller observeras.

Användningar och applikationer

Det periodiska tabellen ensam har alltid varit och kommer att vara ett verktyg för att konsultera symbolerna, atommassorna, strukturerna och andra egenskaper hos elementen. Det är mycket användbart vid utförande av stökiometriska beräkningar, vilka är dagens ordning i många uppgifter inom och utanför laboratoriet.

Inte bara det, men även det periodiska tabellen tillåter att jämföra elementen i samma grupp eller period. Så, du kan förutsäga hur vissa komponenter av elementen kommer att vara.

Förutsägelse av oxidernas formler

Exempelvis oxider av alkalimetaller, som har en enda valenselektron och därför en valens av 1, förväntas det att formeln av deras oxider är av typ M₂O. Detta kontrolleras med väteoxid, vatten, H₂O. Också med natriumoxider, Na₂O och kalium, K₂O.

För de andra grupperna måste deras oxider ha en generell formel M₂O_n, där n är lika med gruppnumret (om elementet är från block p, beräknas n-10). Kol, som tillhör gruppen 14, bildar således CO₂ (C₂O₄/ 2); Svavel, från grupp 16, SO₃ (S₂O₆/ 2); och kväve, från grupp 15, N₂O₅.

Detta gäller emellertid inte för övergångsmetaller. Detta beror på, järn, om tillhör grupp 8, 8 inte kan förlora elektroner men 2 eller 3 I stället för att memorera formlerna, är viktigare att ta itu med de valenser hos varje element.

Valencias av elementen

De periodiska tabellerna (vissa) visar de möjliga valenserna för varje element. Att veta dessa kan man i förväg beräkna nomenklaturen för en förening och dess kemiska formel. Valenserna, som nämnts ovan, är relaterade till gruppnumret; även om det inte gäller för alla grupper.

Valenserna beror mer på atomernas elektroniska struktur och vilka elektroner kan verkligen förlora eller vinna.

Genom att känna till antalet valenselektroner kan man också börja med Lewis-strukturen hos en förening från denna information. Det periodiska tabellen gör det möjligt för elever och proffs att skissa strukturer och göra plats för en undersökning av möjliga geometrier och molekylära strukturer.

Periodiska digitala tabeller

Idag har tekniken tillåtit periodiska tabeller att vara mer mångsidiga och ge mer information tillgänglig för alla. Flera av dem ger slående illustrationer av varje element, liksom en kort sammanfattning av dess huvudsakliga användningsområden.

Det sätt på vilket det interagerar med dem ökar deras förståelse och studier. Det periodiska tabellen ska vara ett verktyg som är behagligt för ögat, lätt att utforska och den mest effektiva metoden att veta att dess kemiska element är att resa från perioder till grupper.

Betydelsen av det periodiska tabellen

För tillfället är det periodiska tabellen det viktigaste organisatoriska instrumentet för kemi på grund av de detaljerade relationerna mellan dess element. Användningen är nödvändig för studenter och lärare samt forskare och många yrkesverksamma som är specialiserade på kemi och teknik.

Titta bara på det periodiska bordet, du får en stor mängd och information snabbt och effektivt, till exempel:

- Litium (Li), beryllium (Be) och bor (B) leder elektricitet.

- Litium är en alkalimetall, beryllium är en jordalkalimetall och bor är icke-metall.

- Litium är den bästa ledaren av de tre namnen, följt av beryllium och slutligen bor (halvledare).

Således kan man genom att lokalisera dessa element i det periodiska bordet direkt avgöra deras tendens till elektrisk ledningsförmåga.

referenser

1. Scerri, E. (2007). Det periodiska tabellen: dess historia och dess betydelse. Oxford New York: Oxford University Press.
2. Scerri, E. (2011). Periodisk tabell: en mycket kort introduktion. Oxford New York: Oxford University Press.
3. Moore, J. (2003). Kemi för dummies. New York, NY: Wiley Pub.
4. Venable, F.P ... (1896). Utvecklingen av den periodiska lagen. Easton, Pennsylvania: Chemical Publishing Company.
5. Ball, P. (2002). Ingredienserna: En guidad rundtur av elementen. Oxford New York: Oxford University Press.
6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
7. Royal Society of Chemistry. (2018). Periodiskt bord. Hämtad från: rsc.org
8. Richard C. Banks. (Januari 2001). Det periodiska systemet. Hämtad från: chemistry.boisestate.edu
9. Physics 2000. (s.f.). Ursprunget av det periodiska systemet. Hämtad från: physics.bk.psu.edu
10. King K. & Nazarewicz W. (7 juni 2018). Finns det ett slut på det periodiska bordet? Hämtad från: msutoday.msu.edu
11. Dr Doug Stewart. (2018). Det periodiska systemet. Hämtad från: chemicool.com
12. Mendez A. (16 april 2010). Mendeleev periodiskt bord. Hämtad från: quimica.laguia2000.com