Dabartinė periodinė cheminių elementų sistema

Šioje temoje nagrinėjama periodinės elementų sistemos istorija, struktūra ir elementų klasifikacija. Taip pat aptariamos elementų savybės, jų išsidėstymas sistemoje bei lietuvių indėlis į chemijos mokslą, ypač pabrėžiant Andriaus Sniadeckio atradimą. Galiausiai, apžvelgiamas elementų skirstymas pagal orbitalių užpildymą.

Dabartinė periodinė sistema
Mokymosi procese naudojamas ilgasis periodinės cheminių elementų sistemos variantas. Elementai klasifikuojami į metalus, pusmetalius ir nemetalus. Taip pat išskiriamos lantanoidų ir aktinoidų grupės. Šiuo metu patvirtinta 112 iš 118 elementų pavadinimų, 117-asis elementas dar nėra atrastas. Gamtoje randami 89 elementai. Pavyzdys: 112-asis elementas, kopernikis (Cn), pavadintas Mikalojaus Koperniko garbei.
Elementų išdėstymas sistemoje
Cheminiai elementai periodinėje sistemoje išdėstyti pagal didėjantį atominį skaičių. Kiekvienas elementas turi savo langelį su simboliu, atominiu numeriu ir apytiksle santykine atomine mase. Kai kurios sistemos pateikia papildomą informaciją. Yra keletas išimčių, kai elementai išdėstyti ne pagal didėjančią atominę masę (Ar-K, Co-Ni, Te-I, Th-Pa) dėl izotopų paplitimo.
Elementų klasifikacija: metalai, nemetalai, pusmetaliai
Pagal fizikines ir chemines savybes elementai skirstomi į metalus, nemetalus ir pusmetalius. Metalai pasižymi būdingu blizgesiu, geru elektros ir šilumos laidumu, kalumu ir plastiškumu. Cheminėse reakcijose jie linkę atiduoti elektronus, sudarydami teigiamus jonus (katijonus). Nemetalai yra blogi šilumos ir elektros laidininkai, neblizgūs, trapūs (jei kieti). Cheminėse reakcijose jie linkę prisijungti elektronus, sudarydami neigiamus jonus (anijonus). Pusmetaliai (metaloidai) turi tarpinių savybių tarp metalų ir nemetalų.
Elementų klasifikacija: Metalai, nemetalai, pusmetaliai ir blokai
Pagal fizikines ir chemines savybes elementai skirstomi į metalus, nemetalus ir pusmetalius. Metalai yra geri elektros ir šilumos laidininkai, kalūs, blizgūs, linkę atiduoti elektronus. Nemetalai yra blogi laidininkai, nekalūs, linkę prisijungti elektronus. Pusmetaliai (metaloidai) pasižymi tarpinėmis savybėmis. Pagal elektroninę sandarą, t. y., pagal tai, koks pūslynis (orbitalė) pildomas valentiniame arba artimame jam sluoksnyje, elementai skirstomi į blokus: s-elementai (pildosi s pūslynis), p-elementai (pildosi p pūslynis), d-elementai (pildosi d pūslynis) ir f-elementai (pildosi f pūslynis). Šis skirstymas atspindi elemento vietą periodinėje lentelėje.
Elementų skirstymas orbitalėmis
Pagal tai, kurios orbitalės užsipildo elektronais, elementai skirstomi į s, p, d ir f elementus. s elementai (I-IIA grupės, įskaitant He) turi valentinius elektronus s orbitalėse. p elementai (IIIA-VIIIA grupės) – p orbitalėse. d elementai (IIIB-VIIIB grupės) – d orbitalėse. f elementai (lantanoidai ir aktinoidai) – f orbitalėse. Visi s elementai (išskyrus H ir He) ir visi d elementai yra metalai.
Elementų skirstymas pagal orbitales: s, p, d, f blokai
Pagal tai, kurio išorinio ar priešpaskutinio elektronų sluoksnio energijos polygis (orbitalė) yra pildomas elektronais, elementai skirstomi į keturis blokus: s, p, d ir f. s-elementų (1 ir 2 grupės bei Helis \(He\)) atomuose paskutiniai elektronai užpildo s orbitalę. p-elementų (13-18 grupės) atomuose pildomos išorinio sluoksnio p orbitalės. d-elementų (3-12 grupės, pereinamieji metalai) atomuose pildomos priešpaskutinio sluoksnio d orbitalės. f-elementų (lantanoidai ir aktinoidai) atomuose pildomos užpriešpaskutinio sluoksnio f orbitalės.
Lietuvių indėlis: Vestis ir Rutenis
Andrius Sniadeckis 1808 m. aptiko naują elementą, pavadintą vesčiu. Tyrimo rezultatai buvo nusiųsti į Peterburgo mokslų akademiją. Prancūzijos chemikų komisija, vadovaujama Klodo Lui Bertolė, neatkartojo atradimo naudodama kitą rūdą. 1844 m. Karlas Klausas, pakartojęs bandymą, atrado elementą, pavadintą ruteniu. Sniadeckio vestis ir Klauso rutenis yra tas pats cheminis elementas. Sniadeckis įvairiuose šaltiniuose laikomas rutenio atradėju. Taip pat, 1828 m., rutenį atrado Gustavas Osanas.
Metalai, nemetalai, pusmetaliai
Cheminiai elementai skirstomi į metalus, nemetalus ir pusmetalius. Metalai pasižymi aukšta lydymosi temperatūra, elektriniu laidumu, blizgesiu. Nemetalai – mažu elektriniu laidumu, neblizga. Pusmetaliai turi tarpinių savybių. Metalai cheminėse reakcijose atiduoda elektronus, o nemetalai – prisijungia.
Periodai ir grupės
Periodinė sistema suskirstyta į horizontalias eiles – periodus – ir vertikalius stulpelius – grupes. Periodo numeris nurodo elektronų lygmenų skaičių. Grupės numeris (1-18 arba I-VIII) nurodo valentingų elektronų skaičių išoriniame lygmenyje. Vieno periodo elementai turi vienodą elektronų lygmenų skaičių. Vienos grupės elementai turi panašias chemines savybes. Periode, iš kairės į dešinę, silpnėja metališkosios ir stiprėja nemetališkosios savybės. IUPAC rekomenduoja ilgąjį periodinės sistemos variantą su 18 grupių.
Periodai ir grupės periodinėje sistemoje
Periodai yra horizontalios periodinės lentelės eilės. Periodo numeris (nuo 1 iki 7) nurodo elemento atomo elektronų sluoksnių (energijos lygmenų) skaičių. Vieno periodo elementų atomai turi vienodą elektronų sluoksnių skaičių. Judant periodu iš kairės į dešinę, elementų metališkosios savybės silpnėja, o nemetališkosios stiprėja. Grupės yra vertikalūs stulpeliai. Šiuolaikinėje sistemoje yra 18 grupių (žymimos arabiškais skaitmenimis 1-18) arba 8 pagrindinės (A) ir 8 šalutinės (B) grupės (žymimos romėniškais skaitmenimis). Tos pačios grupės elementai turi panašias chemines savybes, nes jų atomų išoriniame elektronų sluoksnyje yra vienodas valentinių elektronų skaičius. Pagrindinių (A) grupių numeris rodo valentinių elektronų skaičių.
Periodinės lentelės struktūra: Periodai ir grupės
Periodinė lentelė yra sudaryta iš horizontalių eilučių – periodų – ir vertikalių stulpelių – grupių. Periodo numeris rodo, kiek elektronų sluoksnių turi to periodo elementų atomai. Vieno periodo elementų atomai turi vienodą sluoksnių skaičių. Perioduose elementų savybės kinta dėsningai: iš kairės į dešinę metališkumas mažėja, nemetališkumas didėja. Grupės jungia elementus su panašiomis cheminėmis savybėmis, kurias lemia panaši išorinio elektronų sluoksnio sandara. Pagrindinių (A) grupių elementų grupės numeris nurodo valentinių elektronų skaičių. Šalutinių (B) grupių elementai yra pereinamieji metalai. Pagal IUPAC rekomendacijas, grupės numeruojamos nuo 1 iki 18.
Periodinio dėsnio raida
Periodinis dėsnis, apibūdinantis cheminių elementų ir jų junginių savybių periodiškumą, buvo papildytas inertinių dujų atradimu (Viljamas Ramzis, Džonas Viljamas Reilis, Maiklas Viljamas Traversas), įtraukiant nulinę elementų grupę. Vėliau, ištyrus atomo sandarą, periodiškumas buvo susietas su atomo branduolio krūviu ir elektronų apvalkalo struktūra, kur atominis numeris atspindi branduolio krūvį.
Periodinis dėsnis ir periodinė elementų sistema
Periodinis dėsnis formuluojamas taip: cheminių elementų ir jų junginių savybės yra periodinė jų atomų branduolių krūvių funkcija. Branduolio krūvis lygus elemento atominiam skaičiui (protonų skaičiui). Šiuolaikinė periodinė elementų lentelė išdėsto elementus pagal didėjantį atominį skaičių, o ne pagal atominę masę, kaip buvo siūlyta iš pradžių. Tai tiksliau atspindi periodiškai pasikartojančias elektronų apvalkalo struktūras, kurios lemia chemines savybes. Atominė masė yra gamtinių izotopų masių svertinis vidurkis, todėl kartais elementų tvarka pagal masę neatitinka tvarkos pagal atominį skaičių.
Periodinis dėsnis ir sistemos sandara
Šiuolaikinis periodinis dėsnis formuluojamas taip: cheminių elementų ir jų junginių savybės periodiškai kinta didėjant jų atomų branduolių krūviui. Branduolio krūvis lygus elemento atominiam numeriui. Šis dėsningumas atvaizduojamas periodinėje elementų lentelėje, kurioje elementai išdėstyti pagal didėjantį atominį numerį. Dažniausiai naudojamas ilgasis periodinės sistemos variantas.
Žmogaus cheminė sudėtis
Žmogaus kūnas sudarytas iš įvairių cheminių elementų. Pagrindiniai elementai yra deguonis (O), anglis (C), vandenilis (H), azotas (N) ir siera (S). Makro mineralai apima kalcį (Ca), fosforą (P), kalį (K), chlorą (Cl), natrį (Na) ir magnį (Mg). Pėdsekiniai elementai, tokie kaip geležis (Fe), manganas (Mn) ir kiti, yra būtini gyvybinėms funkcijoms, nors jų kiekis yra labai mažas.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com