Acasa » Tehnologii » Ce mare inginerie!Tabelul periodic al elementelor

Tabelul periodic al elementelor

 07 Octombrie 2021, 18:31  |   Rombadconstruct  |   Ce mare inginerie!

La acest articol avem urmatorul cuprins:

  1. Tabelul periodic al elementelor (Tabelul lui Mendeleev)
  2. Structura tabelului periodic al elementelor
  3. Legatura dintre structura atomului si locul ocupat de un element in tabelul periodic
Tabelul periodic al elementelor
Fig. 1 - Tabelul periodic al elementelor (Tabelul lui Mendeleev)

Descoperirea unui numar tot mai mare de elemente chimice a dus la necesitatea sistematizarii acestora in tabelul periodic al elementelor. Prin urmare, la inceputul sectorului al XIX-lea s-a propus prima clasificare a elementelor in metale si nemetale. De exemplu, Fierul (Fe), Aluminiu (Al), Cupru (Cu), Argintul (Ag) apartin primei categorii, iar Sulful (S), Carbonul (C), Oxigenul (O), Hidrogenul H, Azotul (N) apartin celei de-a doua categorii. Ulterior, insa, s-a remarcat ca sunt si elemente care prezinta atat proprietati caracteristice metalelor, cat si nemetalelor. Deci aspectul si proprietatile fizice ale elementelor nu pot constitui un criteriu riguros stiintific de clasificare a acestora.

Tabelul nr. 1 - Tabelul periodic al elementelor (Tabelul lui Mendeleev)

Gr. →
Per. ↓
1
I A
2
II A
3
III B
4
IV B
5
V B
6
VI B
7
VII B
8
VIII B
9
VIII B
10
VIII B
11
I B
12
II B
13
III A
14
IV A
15
V A
16
VI A
17
VII A
18
VIII A
1
1
H
2
He
2
3
Li
4
Be
5
B
6
C
7
N
8
O
9
F
10
Ne
3
11
Na
12
Mg
13
Al
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar
4
19
K
20
Ca
21
Sc
22
Ti
23
V
24
Cr
25
Mn
26
Fe
27
Co
28
Ni
29
Cu
30
Zn
31
Ga
32
Ge
33
As
34
Se
35
Br
36
Kr
5
37
Rb
38
Sr
39
Y
40
Zr
41
Nb
42
Mo
43
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Pd
47
Ag
48
Cd
49
In
50
Sn
51
Sb
52
Te
53
I
54
Xe
6
55
Cs
56
Ba
*
72
Hf
73
Ta
74
W
75
Re
76
Os
77
Ir
78
Pt
79
Au
80
Hg
81
Tl
82
Pb
83
Bi
84
Po
85
At
86
Rn
7
87
Fr
88
Ra
**
104
Rf
105
Bd
106
Sg
107
Bh
108
Hs
109
Mt
110
Ds
111
Rg
112
Cn
113
Nh
114
Fl
115
Mc
116
Lv
117
Ts
118
Og
* Lantanide
57
La
58
Ce
59
Pr
60
Nd
61
Pm
62
Sm
63
Eu
64
Gd
65
Tb
66
Dy
67
Ho
68
Er
69
Tm
70
Yb
71
Lu
** Actinide
89
Ac
90
Th
91
Pa
92
U
93
Np
94
Pu
95
Am
96
Cm
97
Bk
98
Cf
99
Es
100
Fm
101
Md
102
No
103
Lr

Note:

Metale alcaline Metale alcalino-pamantoase
Metale tranzitionale Metale de post-tranzitie
Semimetale Nemetale
Halogeni Gaze nobile
Lantanide Actinide
  • Elementele chimice din tabelul periodic ce au simbolul chimic scris cu culoarea negru sunt elemente solide.
  • Elementele chimice ce au simbolul chimic scris cu culoarea rosu sunt elemente gazoase.
  • Elementele chimice ce au simbolul chimic scris cu culoarea albastru sunt elemente lichide.

In 1869, marele chimist rus Dimitrie Ivanovici Mendeleev, dupa un studiu indelungat, a aranjat elementele in ordinea crescanda a maselor lor atomice, intr-un tabel, in care elementele cu proprietati asemanatoare se gaseau unele sub altele (in aceeasi coloana verticala).

Cercetand cu atentie relatia dintre masele atomice si proprietatile elementelor, Mendeleev ajunge la concluzia ca proprietatile fizice si chimice, dupa un anumit numar de elemente, se repeta in mod periodic. Astfel, el descopera legea periodicitatii, care sta la baza clasificarii elementelor. Proprietatile fizice si chimice ale elementelor se repeta in mod periodic in functie de masele lor atomice.

Dupa stabilirea structurii atomului, s-a constatat ca proprietatile elementelor depind de structura invelisului electronic. Dar, numarul de electroni al unui element este egal cu numarul de protoni din nucleu, deci cu numarul atomic Z. In consecinta, se poate deduce ca proprietatile fizice si chimice ale elementelor depind de numarul atomic Z (sarcina nucleara a elementelor).

Tabelul nr. 2 - Tabel elemente chimice: denumire, simbol, numar atomic si masa atomica

Numar atomic Z Simbol Numar electroni pe ultimul strat
1
H
1
2
He
2
3
Li
1
4
Be
2
5
B
3
6
C
4
7
N
5
8
O
6
9
F
7
10
Ne
8
11
Na
1
12
Mg
2
13
Al
3
14
Si
4
15
P
5
16
S
6
17
Cl
7
18
Ar
8
19
K
1
20
Ca
2

In Tabelul nr. 2 se observa ca elementele cu numarul atomic Z = 3 Li; Z = 11 Na si Z = 19 K au un singur electron pe ultimul strat.

Elementele cu numarul atomic Z = 4 Be; Z = 12 Mg si Z = 20 Ca au pe ultimul strat doi electroni, iar perechile de elemente cu Z = 5; Z = 6; Z = 7; Z = 8; Z = 9; Z = 10; si Z = 13; Z = 14; Z = 15; Z = 16; Z = 17; Z = 18 au 3, 4, 5, 6, 7 si respectiv 8 electroni pe ultimul strat.

Aranjand unele sub altele elementele cu acelasi numar de electroni pe ultimul strat, sirul din Tabelul 2 se restrange in 8 coloane verticale.

Hidrogenul si heliul, avand structuri electronice care le imprima proprietati diferite fata de celelalte elemente, sunt situate separat, inaintea acestora.

Continuand aranjarea elementelor, in ordinea crescatoare a numarului atomic, astfel incat elementele cu aceeasi configuratie electronica pe ultimul strat sa se gaseasca unele sub altele, toate elementele cunoscute pana astazi (de la Z = 1 Hidrogenul, pana la Z = 118 Oganeson) pot fi cuprinse intr-un tabel, denumit Tabelul periodic al elementelor sau Sistemul periodic al elementelor (vedeti Tabelul nr. 1 sau Figura nr. 1).

S-a dovedit experimental ca lementele cu aceeasi configuratie electronica pe ultimul strat prezinta proprietati asemanatoare. Deoarece in sistemul periodic al elementelor, configuratia electronica se repeta in mod periodic, urmeaza ca si proprietatile variaza periodic. Deci, se impune o usoara modificare a legii periodicitatii, si anume: Proprietatile fizice si chimice ale elementelor sunt functii periodice ale sarcinii nucleare Z.

Structura tabelului periodic al elementelor

Tabelul periodic al elementelor este alcatuit din siruri orizontale, numite perioade, si coloane verticale, numite grupe (vedeti Tabelul nr. 1). Sirul de elemente cuprinse intre dou gaze rare succesive se numeste perioada.

Peroadele se noteaza cu cifre arabe si sunt in numar de 7 (sapte). Perioada intai cuprinde doar doua elemente, Hidrogen (H) si Heliu (He). Perioadele a doua si a treia cuprind cate 8 elemente, perioadele a patra si a cincea, cate 18 elemente, perioada a sasea 32 elemente, iar perioada a saptea este incompleta.

In perioadele 6 si 7 se gasesc doua serii de elemente cu proprietati foarte asemanatoare intre ele, cunoscute sub numele de lantanide si actinide, dupa numele primului element dinaintea seriei (Lantanul si Actiniul). Simbolurile acestor elemente sunt scrise pe fondurile roz si violet sub tabelul periodic din Tabelul 1.

Deoarece fiecare perioada se incheie cu un gaz rar, numarul de elemente dintr-o perioada se poate determina facand diferenta dintre numarul atomic al gazului rar ce incheie perioada si numarul atomic al gazului rar din perioada precedenta. Acest calcul se poate urmari in Tabelul 3.

Tabelul nr. 3 - Diferenta intre numerele atomice ale gazelor rare

Gaz rar Numarul atomic Diferenta intre numerele atomice Perioada Numarul de elemente din perioada
Heliu
2
2 - 0 = 2
1
2
Neon
10
10 - 2 = 8
2
8
Argon
18
18 - 10 = 8
3
8
Kripton
36
36 - 18 = 18
4
18
Xenon
54
54 - 36 = 18
5
18
Radon
86
86 - 54 = 32
6
32

Aranjarea elementelor in perioade conduce totodata si la aparitia a 18 coloane verticale, numite grupe, dintre care 8 grupe principale si 10 grupe secundare.

In aceeasi grupa se gasesc elemente cu proprietati asemanatoare. Grupele se noteaza cu cifre romane, cu exponentul a pentru grupele principale si b pentru grupele secundare. In conformitate insa cu recomandarile IUPAC (Uniunea Internationala de Chimie Pura si Aplicata/International Union of Pure and Applied Chemistry), desemnarea grupelor sistemului periodic se face prin cifre arabe, de la stanga la dreapta, de la 1 la 18 (vedeti Tabelul periodic al elementelor din Tabelul 1).

In grupele I si II principale, precum si in toate grupele secundare se gasesc elemente care prezinta o serie de proprietati comune:

  • sunt solide, cu exceptia Mercurului (Hg);
  • prezinta luciu caracteristic;
  • sunt bune conducatoare de caldura si electricitate;
  • pot fi trase in foi subtiri (sunt maleabile);
  • pot fi trase in fire subtiri (sunt ductile);
  • sunt rezistente la tractiune.

Elementele cu proprietatile enumerate mai sus se numesc metale.

In grupele principale III, IV, V si VI, elementele care se gasesc sub linia franta ingrosata au deci si ele caracter metalic.

Elementele din grupele principale III, IV, V, VI si VII, situate deasupra liniei ingrosate, prezinta proprietati diferite fata de metale:

  • se gasesc in toate starile de agregare;
  • nu au luciu caracteristic;
  • sunt izolatori termici si electrici;
  • sunt sfaramicioase.

Elementele cu proprietatile enuntate mai sus se cunosc sub denumirea de nemetale.

Grupa a VIII-a principala cuprinde gazele rare: Neon (Ne), Argon (Ar), Kripton (Kr), Xenon (Xe) si Radon (Rn).

Din intersectiile liniilor care delimiteaza grupele si perioadele sistemului, rezulta mici casute in care se noteaza simbolul elementului, numarul atomic Z si, uneori, masa atomica (Figura 2).

Heliu din tabelul periodic
Fig. 2 - Casuta heliului din tabelul periodic; Z - numarul atomic; A - masa atomica.

Legatura dintre structura atomului si locul ocupat de un element in tabelul periodic

Mai inainte spuneam ca numarul electronilor de pe ultimul strat a determinat pozitia elementului in sistemul periodic. Deducem ca intre structura atomului unui element si locul ocupat de acesta in sistemul periodic exista o stransa legatura.

Numarul atomic, notat in fiecare casuta, indica:

  • numarul de protoni din nucleul atomului;
  • numarul de electroni din invelisul de electroni;
  • ordinea in care se succed elementele in sistem (numarul de ordine).

De exemplu, Litiul, cu Z = 3, are in nucleul atomului sau 3 protoni, iar in invelisul de electroni, 3 electroni si ocupa locul al 3-lea in tabelul periodic al elementelor.

Bromul, cu Z = 35, are 35 de protoni in nucleu, 35 electroni in invelisul de electroni si ocupa locul al 35-lea in sistemul periodic.

Astfel, Litiul, Sodiul, Potasiul, care au cate un electron pe ultimul strat, sunt situate in grupa I principala. Fluorul, Clorul, Bromul si Iodul, care au 7 electroni pe ultimul strat, sunt situate in grupa a VII-a principala, iar gazele rare, care au 8 electroni pe ultimul strat, sunt situate in grupa a VIII-a principala.

Grupele secundare cuprind numai metale, dar cu structuri electrice si proprietati diferite fata de cele ale metalelor din grupele principale.

De exemplu, Carbonul, Azotul, Oxigenul au in curs de completare stratul L (al doilea), deci aceste elemente sunt situate in perioada a 2-a. Sodiul, Magneziul, Aluminiul au in curs de completare stratul M (al treilea), deci ele vor fi situate in perioada a 3-a.

Legatura stransa intre locul ocupat de un element in aceasta clasificare si structura lui atomica a permis ca tabelul periodic al elementelor sa devina un instrument de lucru in studiul chimiei. Cu ajutorul numarului atomic Z si al numarului de masa A se pot determina: numarul protonilor Z, numarul neutronilor A-Z, numarul electronilor Z si pozitia in tabelul periodic.

De exemplu, Carbonul are Z = 6 si A = 12, deci atomul de carbon cuprinde in nucleu 6 protoni si 6 neutroni, iar in invelisul electronic 6 electroni. Avand 4 electroni pe stratul al doilea, strat in curs de completare, carbonul se gaseste in grupa a IV-a principala, perioada a doua.

In acelasi timp, cunoscand numai pozitia elementului in tabelul periodic (numarul grupei si numarul perioadei), se pot obtine informatii cu privire la structura atomului.

De exemplu, Sulful se gaseste in tabelul periodic in peroada a 3-a, grupa a VI-a. Folosind numai aceste date, se pot deduce urmatoarele:

  • invelisul electronic al atomilor de sulf are trei straturi: primele doua complet ocupate cu electroni (2 si respectiv 8), iar al treilea, in curs de completare;
  • pe ultimul strat se gasesc 6 electroni;
  • totalul electronilor (16) indica valoarea numarului atomic Z, deci si a sarcinii nucleare (16 protoni).
Bibliografie
  1. Alexandrescu E. si Zaharia V., "Chimie", Editura LVS Crepuscul, Ploiesti;
  2. Didactica Publishing House, "Plansa - Tabelul periodic al elementelor", Editura DPH, Bucuresti;
  3. Fatu S., Stroe F. si Stroe C., "Chimie", Editura Corint, Bucuresti;
  4. Gheorghiu C. si Panait C., "Chimia", Editura All, Bucuresti 1998;
  5. Wikipedia.org, "Tabelul periodic al elementelor", https://bit.ly/2YFzUdU, vizitat la data de 07 octombrie, 2021;
  6. Wikipedia.org, "Periodic table", https://bit.ly/3oKgFdS, vizitat la data de 07 octombrie, 2021.
Alte articole

    De ce plutesc obiectele

De ce plutesc obiectele pe apa?

Obiectele, indiferent de natura lor, sunt elemente de […]

Mai mult…

    Functionare alternator

Principiul de functionare al alternatorului

La bornele unei bobine fixe in fata careia se […]

Mai mult…

    Teoria campului electromagnetic

Teoria campului electromagnetic

Experienta lui Oersted, Ampere, Henry si Faraday au […]

Mai mult…
Categorii
Comentati cu profilul de Facebook