3.maturitná téma

Periodická sústava prvkov

Periodická tabuľka prvkov je tabulárna metóda zobrazenia chemických prvkov do systému. Riadi sa periodickým zákonom, ktorý v roku 1869 publikoval Dmitrij Ivanovič Mendelejev. Zobrazuje pravidelne sa vyskytujúce vlastnosti prvkov v závislosti od ich protónového čísla.

Dimitrij Ivanovič Mendelejev, periodický zákon

Dimitrij Ivanovič Mendelejev	Mendelejevov pamätník v Petrohrade

Bol to ruský chemik, jeden z dvoch vedcov, ktorí vytvorili prvú verziu periodickej tabuľky chemických prvkov. Tvrdil, že prvky sú usporiadané do určitého vzoru, ktorý mu umožnil predpovedať vlastnosti prvkov, ktoré ešte neboli objavené. D.I. Mendelejev sa začal zaoberať triedením prvkov v súvislosti s tým , že pracoval na svojej učebnici s názvom " Základy chémie". Zistil , že chemické prvky môžeme zaradiť a usporiadať do určitého systému na základe ich relatívnych atómových hmotností. Po tom ako prvky usporiadal do sústavy podľa ich relatívnych atómových hmotností zistil, že sa po určitých intervaloch – periódach, opakujú prvky s podobnými vlastnosťami.

Z tohto odvodil periodický zákon: "Vlastnosti prvkov sú periodickou funkciou ich relatívnych atómových hmotností." Bolo to v roku 1869.

Neskôr, po objasnení atómovej štruktúry, bol periodický zákon preformulovaný:"Vlastnosti prvkov sú periodickou funkciou ich atómových (protónových) čísel“.

Keďže v tej dobe neboli známe všetky prvky tak ako dnes, Mendelejev dosiahol uznanie predovšetkým tým, že predpovedal s presnosťou vlastnosti prvkov, ktoré v tej dobe ešte neboli objavené, napríklad Sc - skandium, Ga - gálium, Ge - germánium.

Periodická tabuľka (sústava) prvkov (PSP)

• 1. Prvky v PSP sú usporiadané podľa stúpajúceho protónového čísla do 7 vodorovných radov , ktoré nazývame periódy, z gr. peri - okolo az gr. hodos - cesta.

• Prvky v PSP sú zhrnuté a umiestnené pod seba do 16. skupín (A a B). Skupiny sa označujú rímskymi číslicami I - VIII,teda I.A - VIII.A a I.B - VIII.B.

• Periodická tabuľka má vyčlenené zvláštne riadky zo 6. a 7. periódy. Zo 6. periódy sú vyčlenenélantanoidy. Lantanoidov je 14 t.j. Ce - Lu. Zo 7. periódy je tak isto vyčlenených 14 prvkov, nazývame ich aktinoidy t.j. Th - Lr. Tieto skupiny prvkov sa uvádzajú na dolnom okraji periodickej tabuľky prvkov.

• Niektoré skupiny majú svoje zaužívané názvy, napríklad I.A skupina - alkalické kovy, II.A. skupina - kovy alkalických zemín, VII.A skupina - halogény, VIII.A skupina - vzácne plyny a podobne.

Prvky, ktoré sú v PSP umiestnené v jednej skupine, majú podobné vlastnosti aj podobnú konfiguráciu vonkajšej elektrónovej vrstvy. Prvky, ktoré sa nachádzajú v skupine A s rovnakým číslom, majú rovnaký počet elektrónov na valenčnej vrstve. Toto platí pre prvky s a p. Rozdiel je len v hodnote hlavného kvantového čísla. Prvky s majú valenčné elektróny v stave s, ich najvyššia obsadená hladina je hladina s a prvky p majú valenčné elektróny v stave p, teda ich najvyššia obsadená hladina je hladina p. Prvky skupín A sa nazývajú aj neprechodné prvky, ich počet valenčných elektrónov sa zhoduje s číslom skupiny, v ktorej sa nachádzajú.

Valenčné elektróny sú elektróny , ktoré sa nachádzajú na valenčnej sfére, teda na sfére ktorá je posledná obsadená elektrónmi. Voláme ju aj vonkajšia vrstva. Valenčné - vonkajšie elektróny určujú schopnosť atómu zlučovať sa s inými prvkami.

V štvrtej, piatej a v šiestej perióde PSP sa nachádzajú prechodné prvky. Prechodné prvky majú elektrónmi obsadené aj hladiny d a preto sa súhrnne nazývajú aj d - prvky. Prvky d patria do skupiny B. K valenčným elektrónom prechodných prvkov s počítajú elektróny hladiny ns a elektróny , ktoré sa nachádzajú na hladine (n-1)d, n je totožné s číslom periódy, v ktorej sa prvok nachádza.

Lantanoidy a aktinoidy nazývame aj f - prvky, pretože u lantanoidov sa elektrónmi zapĺňa hladina 4f a u aktinoidov hladina 5f. Lantanoidy a aktinoidy sa nazývajú aj vnútorne prechodné prvky. Zapĺňanie hladiny d a f nie je celkom pravidelné.

Po zhrnutí, teda prvky v PSP delíme na:

• Neprechodné prvky – k neprechodným prvkom patria s- prvky a p – prvky.

  • S- prvky – prvky I.A a II.A skupiny, majú elektrónovú konfiguráciu valenčnej vrstvy ns, kde n je číslo periódy.

  • P- prvky – prvky III.A – VIII.A skupiny. Elektrónová konfigurácia valenčnej vrstvy je ns np, kde n je číslo periódy

• Prechodné prvky – k prechodným prvkom patria d – prvky, ktorých valenčné elektróny obsadzujú hladiny ns (n-1)d, kde n je číslo periódy, v ktorej sa prvok nachádza.

• Vnútorne prechodné prvky – do tejto skupiny prvkov patria f - prvky, ktoré majú konfiguráciu valenčnej vrstvy ns (n-2)f prípadne (n - 1)d – nazývame ich lantanoidy a aktinoidy.

Podľa fyzikálnych vlastností môžeme prvky deliť:

• Nekovy – sem patria prvky s veľkou elektrónovou afinitou, napríklad halogény, vzácne plyny, vodík

• Polokovy – sem patria prvky , ktoré majú niektoré vlastnosti kovov a niektoré vlastnosti nekovov. Napríklad kremík, telúr, bór, arzén atď.

• Kovy – sem patria prvky s nízkou ionizačnou energiou – ľahko tvoria katióny, s kovovým leskom, elektrickou i tepelnou vodivosťou, prvky, ktoré sú kujné, ťažné. Napríklad alkalické kovy, kovy alkalických zemín.

Vlastnosti prvkov periodickej sústavy závisia od ich protónového čísla a preto vieme, že:

• eľkosť atómového polomeru neprechodných prvkov rastie s rastúcim protónovým číslom (teda v PSP zľava doprava)

• hodnoty ionizačnej energie s rastúcim protónovým číslom v jednotlivých skupinách klesajú (teda klesajú zhora nadol v rámci PSP) a v jednotlivých periódach rastú (teda rastú z ľava do prava v rámci PSP)

• elektronegativita prvkov v PSP rastie zľava doprava v rámci periód

Zopakujte si:

1. Definujte periodický zákon.

2. Ako rozdeľujeme prvky podľa fyzikálnych vlastností?

3. Prvky, ktorých skupín označujeme ako neprechodné?

4. Podľa periodickej tabuľky určte prvok, ktorý sa nachádza:

a.) V 1. Perióde a v I.A skupine

b.) V 2. Perióde a v II.A skupine

c.) V 5. Perióde a v VIII.A skupine

d.) V 4. Perióde a v III.B skupine.