Периодична таблица на химичните елементи — строеж, групи и свойства

Пълно ръководство за периодичната таблица: строеж, периоди, групи и свойства на елементите с примери, модели и историята на Менделеев.

Периодичната таблица на химичните елементи е списък на известните химични елементи. В таблицата елементите са подредени по реда на атомните си номера, като се започне от най-малкия номер едно - водорода. Атомният номер на даден елемент е същият като броя на протоните в конкретното ядро на атома. В периодичната таблица елементите са подредени в периоди и групи. Един ред от елементи в таблицата се нарича период. Всеки период има номер; от 1 до 8. В период 1 има само 2 елемента: водород и хелий. Период 2 и период 3 имат по 8 елемента. Другите периоди са по-дълги. Елементите в един период имат последователни атомни номера.

Една колона от елементи надолу по таблицата се нарича група. В стандартната периодична таблица има 18 групи. Всяка група има номер: от 1 до 18. Елементите в една група имат електрони, подредени по сходен начин, според броя на валентните електрони, което им дава сходни химични свойства (държат се по сходен начин). Например група 18 е известна като благородни газове, защото всички те са газове и не се комбинират с други атоми.

Съществуват две системи за номерата на групите: едната използва арабски цифри (1,2,3), а другата - римски цифри (I, II, III). Названията с римски цифри се използват през по-голямата част от 20-ти век. През 1990 г. Международният съюз по чиста и приложна химия (IUPAC) решава да използва новата система с арабски цифри, която да замени двете стари системи за групи, използващи римски цифри.

Периодичната таблица се използва от химиците за наблюдение на моделите и връзките между елементите. Периодичната таблица има три основни групи: метали, металоиди и неметали. Например, елементите в долната и крайната лява част на таблицата са най-металните, а елементите в горната дясна част са най-малко металните. (напр. цезият е много по-метален от хелия). Съществуват и много други закономерности и връзки.

Периодичната таблица е изобретена от руския химик Дмитрий ИвановичМенделеев (1834-1907). В негова чест елемент 101 е наречен на негово име - менделеев.

Строеж на таблицата и електронни конфигурации

Всеки елемент в таблицата се определя от своя атомен номер (броя протони). Разположението по периоди отразява попълването на електронните обвивки — основният квантов номер (n) определя периода, а вида на попълващата се орбитална подобласт (s, p, d, f) определя блока на таблицата. Така говорим за:

• s-блок (групи 1–2 и водород/хелий) — тук се попълва s-орбиталата;
• p-блок (групи 13–18) — пълнене на p-обвивката;
• d-блок (переходни метали, групи 3–12) — пълнене на d-орбиталата;
• f-блок (лантаниди и актиниди) — пълнене на f-орбиталите; тези елементи често се поставят отделно в долната част на таблицата.

Електронната конфигурация определя химичните свойства — броят и разположението на валентните електрони (външните електрони) влияят върху способността на атома да свързва електрони и да образува химични връзки.

Групи с характерни свойства (примери)

• Група 1 — алкални метали: силно реактивни, един валентен електрон, лесно губят електрон и образуват +1 йони.
• Група 2 — алкалоземни метали: по-малко реактивни от алкалните, имат два валентни електрона и образуват +2 йони.
• Група 17 — халогени: неметали с 7 валентни електрона, силно предпочитат да приемат един електрон и образуват −1 йони; включват флуор, хлор и др.
• Група 18 — благородни газове: почти инертни при стандартни условия поради запълнени валентни обвивки (изключения: някои ксенонови съединения могат да се образуват при специални условия).
• Преходни метали: характерни с променливи оксидационни състояния, добри проводници на топлина и електричество, често използвани в индустрията и катализата.

Периодични тенденции

Някои от най-важните закономерности, които наблюдаваме в таблицата:

• Атомен радиус: нараства надолу в група (повече електронни обвивки) и намалява отляво надясно в период (по-голям ядрен заряд притегля електроните по-силно).
• Енергия на йонизация: енергията, нужна за отнемане на електрон; намалява надолу по група и нараства отляво надясно.
• Електроотрицателност: склонността да привличаш електрони в химична връзка; общо взето нараства отляво надясно и нагоре.
• Металност: нараства надолу и наляво; елементите в долния ляв ъгъл са най-метални.

Лантаниди, актиниди и синтетични елементи

Лантанидите и актинидите образуват f-блока и често са отделени в таблицата. Елементите с атомни номера над 92 (уран) са главно синтетични и радиоактивни; някои се получават само в лабораторни условия. Към момента са потвърдени елементи до атомен номер 118 (Oganesson), а изследванията продължават.

История и значение

Периодичният закон — че свойствата на елементите са периодична функция на техните атомни номера — е формулиран и илюстриран от руския химик Дмитрий ИвановичМенделеев (1834-1907). Менделеев наредил елементите по маса и оставил празни места за още неизвестни елементи, предсказвайки техните свойства; по-късно много от тези елементи били открити и съответствали на прогнозите му. Мodерната таблица се основава на атомни номера и електронни конфигурации.

Номенклатура и варианти на таблицата

Съществуват малки вариации в начина на представяне (например различни графични оформления, таблици с цветово кодиране по категории, и др.). IUPAC утвърждава стандартната нумерация на групите (1–18), но старите системи с римски цифри и A/B означения все още се срещат в учебници и публикации.

Практически приложения

Периодичната таблица е инструмент, който позволява да се предвидят химични реакции, стабилност на съединения, видове връзки и оксидационни състояния. Тя е основен справочник за химиците, физиците, биолозите, инженерите и всички, които работят с материали и реактиви.

Кратко обобщение: Периодичната таблица обединява огромно количество информация за елементите по подреден и предвидим начин — чрез атомния номер, електронната конфигурация и закономерностите в свойствата им. Разбирането ѝ улеснява изучаването и приложението на химията във всички нейни области.

Въпроси и отговори

Въпрос: Какво представлява периодичната таблица?

В: Колко периода и групи има в стандартната периодична таблица?

В: Какво е общото между елементите в един период?

В: Какво е общото между елементите в група?

В: Кой е измислил периодичната таблица?

В: Кои са трите основни групи в периодичната таблица?

В: Как могат да се наблюдават закономерности и връзки между елементите, като се използва Периодичната таблица?

Търсене по буква