Chemia
Układ okresowy pierwiastków
Wszystkie 118 pierwiastków, z wyszukiwaniem po nazwie, symbolu lub liczbie atomowej. Dotknij kafelka, aby otworzyć pełną kartę: masa, konfiguracja elektronowa, elektroujemność, gęstość, temperatury topnienia i wrzenia, energia jonizacji, promień atomowy, stopnie utlenienia i rok odkrycia.
Jak czytać układ okresowy
Pierwiastki są uporządkowane według rosnącej liczby atomowej, czyli liczby protonów, a nie masy: to porządek, który Moseley wykazał jako poprawny w 1913 roku i który rozstrzyga te nieliczne pary — argon i potas, kobalt i nikiel, tellur i jod — gdzie masa mówiłaby coś przeciwnego. Wiersze nazywają się okresami i liczą zajęte poziomy energetyczne; kolumny nazywają się grupami i skupiają pierwiastki o tych samych elektronach na powłoce zewnętrznej, a więc o tym samym zachowaniu chemicznym.
Z tego układu wynikają wszystkie właściwości okresowe. Schodząc w dół grupy promień atomowy rośnie, bo przybywa powłok, a elektroujemność maleje; idąc wzdłuż okresu od lewej do prawej promień się kurczy, bo ładunek jądra rośnie bez nowej powłoki, a elektroujemność rośnie aż do fluoru, najbardziej elektroujemnego pierwiastka ze wszystkich. Energia jonizacji zachowuje się odwrotnie niż promień: im dalej i lepiej ekranowany jest elektron, tym mniej energii trzeba, by go oderwać.
Dwa odsunięte wiersze na dole to nie kaprys typograficzny: lantanowce i aktynowce zapełniają orbitale f i na swoim miejscu poszerzyłyby tablicę do trzydziestu dwóch kolumn zamiast osiemnastu. Z tego samego powodu nie mają numeru grupy. Ostatnie pierwiastki siódmego wiersza wytworzono po kilka atomów naraz i wielu ich właściwości nigdy nie zmierzono: tam, gdzie danych brak, pole zostaje puste, zamiast przyjmować przewidywanie.
Częste błędy
- Mylenie liczby atomowej z masą atomową: pierwsza liczy protony i jest liczbą całkowitą, druga to średnia ważona po izotopach naturalnych i prawie nigdy całkowita nie jest.
- Zakładanie, że energia jonizacji zawsze maleje w dół grupy: cez jest najłatwiejszym do zjonizowania pierwiastkiem, a stojący pod nim frans znów rośnie, przez efekty relatywistyczne.
- Szukanie wodoru wśród metali alkalicznych, bo stoi w pierwszej kolumnie: ma jeden elektron jak one, ale jest niemetalem i zachowuje się zupełnie inaczej.
- Czytanie gęstości gazów jak gęstości ciał stałych: tutaj mierzy się je w 0 °C i pod jedną atmosferą, a gęstość wodoru jest dziewięćdziesiąt tysięcy razy mniejsza niż złota.
Często zadawane pytania
Dlaczego pierwiastki są uporządkowane według liczby atomowej, a nie masy?
Bo to liczba protonów decyduje o zachowaniu chemicznym. Mendelejew uporządkował według masy i musiał zamienić kilka miejsc, żeby rodziny się zgadzały; Moseley w 1913 roku zmierzył ładunek jądra wprost i pokazał, że te zamiany były właściwym porządkiem. Argon waży więcej niż potas, ale ma o jeden proton mniej i stoi przed nim.
Czym są bloki s, p, d i f?
Mówią, do jakiego typu orbitalu trafia ostatni elektron. Blok s to dwie pierwsze kolumny, blok p sześć ostatnich, blok d metale przejściowe pośrodku, blok f dwa odsunięte wiersze. Miejsce pierwiastka w tablicy i jego konfiguracja elektronowa to ta sama informacja zapisana na dwa sposoby.
Dlaczego lantanowce i aktynowce są pod tablicą?
Wyłącznie ze względów drukarskich. Należą do szóstego i siódmego okresu i powinny wejść między grupę 3 a grupę 4, co poszerzyłoby tablicę do trzydziestu dwóch kolumn. Odsunięcie ich utrzymuje ją czytelną na jednej stronie.
Dlaczego niektóre pola są puste?
Bo tej wielkości nigdy nie zmierzono. Pierwiastki od 104 wzwyż istnieją ułamki sekundy i w ilościach kilku atomów: gęstość czy temperaturę topnienia można przewidzieć rachunkiem, ale przewidywanie nie jest pomiarem i nie jest tu zapisywane tak, jakby nim było.
Ile pierwiastków występuje w przyrodzie?
Dziewięćdziesiąt cztery, do plutonu, choć ostatnie spotyka się tylko w śladowych ilościach. Technet i promet, mimo niskiej liczby atomowej, nie mają trwałych izotopów i w przyrodzie są niezwykle rzadkie. Od 95 wzwyż wszystkie otrzymuje się sztucznie.
Pokazane właściwości i skąd pochodzą
Masy atomowe to umowne masy atomowe IUPAC; dla pierwiastków bez trwałego izotopu jest to liczba masowa najdłużej żyjącego, czyli to, co drukuje podręcznik. Elektroujemność podano w skali Paulinga. Gęstości są w g/cm³, mierzone w temperaturze pokojowej dla ciał stałych i cieczy oraz w 0 °C pod jedną atmosferą dla gazów. Temperatury topnienia i wrzenia są w kelwinach, energia pierwszej jonizacji w kJ/mol, promień atomowy w pikometrach. Konfigurację elektronową zapisano skrótowo, od poprzedzającego gazu szlachetnego.