Elemcsaládok

KONCEPT

A “család” kifejezést olyan elemek leírására használják, amelyek bizonyos tulajdonságokkal rendelkeznek – nemcsak a megfigyelhető viselkedés, hanem az atomszerkezet tekintetében is. Az összes nemesgáz például általában nagyon nem reaktív: csak néhányuk kapcsolódik más elemekkel, és akkor is csak a fluorral, a legreaktívabb anyaggal. A fluor egy másik család tagja, a halogéneké, amelyeknek annyi közös tulajdonságuk van, hogy annak ellenére egy csoportba sorolják őket, hogy kettő gáz, kettő szilárd anyag, és az egyik – a bróm – egyike annak a két elemnek, amely szobahőmérsékleten szilárd anyagként jelenik meg. E látszólagos különbségek ellenére a közös elektronkonfigurációk a halogéneket családként azonosítják. A periódusos rendszerben a nemesgázok és a halogének mellett az alkálifémek, az alkáliföldfémek, az átmeneti fémek, a lantanidák és az aktinoidák tartoznak a családok közé. A nemfémek egy lazán meghatározott keresztcsaládos csoportot alkotnak, akárcsak a metalloidok.

HOGYAN MŰKÖDIK

A periódusos rendszer alapjai

A Dmitrij Ivanovics Mendelejev (1834-1907) orosz kémikus által 1869-ben kidolgozott és azóta többször módosított periódusos rendszer rendkívül hasznos eszközt nyújt az elemek rendszerezésére. Természetesen léteznek más rendszerező rendszerek is, de Mendelejev táblázata a legszélesebb körben használt – és jó okkal. Egyrészt lehetővé teszi, hogy egy pillantással lássuk az elemek családjait, amelyek közül sokan vagy ugyanabba a csoportba (oszlop), vagy ugyanabba a periódusba (sor) tartoznak a táblázatban.

A periódusos rendszert a témának szentelt esszében részletesen megvizsgáljuk, és az ott tárgyalt sajátosságok között szerepelnek az Észak-Amerikában és a világ többi részén a periódusos táblázatokhoz használt eltérő rendszerek. Az észak-amerikai rendszer csak nyolc csoportot számoz meg, és 10 oszlopot hagy számozatlanul, míg a másik rendszer – amelyet a Nemzetközi Tiszta és Alkalmazott Kémiai Unió (IUPAC) hagyott jóvá – mind a 18 oszlopot megszámozza. A periódusos rendszer mindkét változata hét periódust mutat.

Az észak-amerikai rendszerben számozott csoportok a táblázatban a “mélyedés” bal oldalán lévő két “magas” oszlop, valamint a tőle jobbra lévő hat “magas” oszlop. Ebben a rendszerben az 1. csoportot a hidrogén és az alkálifémek, a 2. csoportot az alkáliföldfémek, a 3-6. csoportot a fémek, nemfémek és metalloidok válogatása, a 7. csoportot a halogének, a 8. csoportot pedig a nemesgázok alkotják. A 4-től 7-ig terjedő időszakokban 10 oszlopon átívelő “merülés” az a régió, amelyben az átmeneti fémek szerepelnek. Az észak-amerikai rendszer nem rendel csoportszámokat ezekhez, illetve az alul elkülönített két sorhoz, amelyek az átmeneti fémek lantanid és aktinid sorozatát képviselik.

Az IUPAC rendszere ezzel szemben azt a nyilvánvaló kényelmet kínálja, hogy minden oszlophoz egy számot rendel. (Megjegyzendő, hogy észak-amerikai megfelelőjéhez hasonlóan az IUPAC-táblázat sem a lantanidákhoz, sem az aktinidákhoz nem ad oszlopszámokat). Ezenkívül az IUPAC mögött egy 1919-ben alapított nemzetközi testület tekintélye áll, amely számos, a periódusos rendszerrel kapcsolatos ügyet felügyel: az elemek elnevezését, a kémiai jelek hozzárendelését az új elemekhez, valamint egy adott személy vagy kutatócsoport elismerését az adott elem felfedezőjeként. Ezen okok miatt az észak-amerikai kémikusok körében is egyre inkább az IUPAC-rendszer kerül előtérbe.

Az IUPAC-rendszer nemzetközi elfogadottsága, valamint kényelmi szempontból való előnyei ellenére ebben a könyvben általában az észak-amerikai rendszert használjuk. Ennek részben az az oka, hogy a legtöbb amerikai iskola még mindig ezt a rendszert használja; továbbá a számok csak nyolc csoporthoz való hozzárendelése mögött is megvan az indoklás, amint azt majd tárgyalni fogjuk. Ahol azonban szükséges vagy helyénvaló, ott az IUPAC-rendszer szerinti csoportszámokat is megadjuk.

Fő energiaszintek

A csoportszámok az észak-amerikai rendszerben a valenciaelektronok, vagyis a kémiai kötésben részt vevő elektronok számát jelzik.A valenciaelektronok az atom legmagasabb energiaszintjét is elfoglalják – amit úgy is elképzelhetünk, mint az atommagtól legtávolabbi pályát, bár a “pálya” kifejezés valójában félrevezető, ha az elektronok mozgási módjaira alkalmazzuk.

Az elektronok nem szabályos pályákon mozognak az atommag körül, mint a bolygók a Nap körül; pályájuk inkább csak lazán meghatározható a pályák szempontjából, amelyek valószínűségi mintázatot jelentenek azokra a területekre vonatkozóan, amelyeken egy elektron valószínűleg áthalad. A pályák mintázatát az atom fő energiaszintje határozza meg, amely azt jelzi, hogy az elektron milyen távolságra mozoghat az atommagtól.

A fő energiaszintet egy egész számmal jelöljük, amely 1-től 7-ig terjed: minél nagyobb a szám, annál távolabb van az elektron az atommagtól, és ennélfogva annál nagyobb az atom energiája. A fő energiaszint és a periódus közötti kapcsolat viszonylag könnyen kimutatható. A periódus n száma a periódusos rendszerben megegyezik az adott sorban lévő atomok legmagasabb fő energiaszintjének számával – vagyis a valenciaelektronok által elfoglalt fő energiaszint számával. Így az 1. periódusban lévő elemek legmagasabb fő energiaszintje 1, és így tovább.

Valenciaelektron-konfigurációk

Az elemcsaládok tárgyalásakor azonban a periódusok vagy sorok a periódusos rendszerben nem olyan fontosak, mint a csoportok vagy oszlopok. Ezeket a valenciaelektron-konfigurációk határozzák meg, ami bonyolultabb téma, mint a fő energiaszintek – bár az utóbbi egy kicsit több magyarázatot igényel az elektronkonfigurációk magyarázatához.

Minden fő energiaszint a fő energiaszint n számának megfelelő alszintekre oszlik: így az 1-es fő energiaszintnek egy alszintje van, a 2-es fő energiaszintnek kettő, és így tovább. Amint az várható volt, a fő energiaszintek és az alszintek számának növekedésével az orbitálok bonyolultsága is növekszik.

ORBITÁLIS MINTÁK.

A négy alapvető orbitális mintát s, p, d és f alakúnak nevezzük. Az s alakot gömb alakúnak is nevezhetnénk, bár amikor elektronokról beszélünk, semmi sem ilyen szép: az orbitális minták, ne feledjük, csak az elektron valószínűségi területeit jelölik. Más szóval, egy s pályán a teljes elektronfelhő valószínűleg nagyjából gömb alakú lesz.

A p alak olyan, mint egy nyolcas az atommag körül, a d pedig olyan, mint két nyolcas, amelyek az atommagnál találkoznak. Ismétlem, ezek és más pályaminták nem azt jelzik, hogy az elektron szükségszerűen ezt az utat fogja követni. Azt jelenti, hogy ha néhány másodperc alatt milliónyi fényképet készítenénk az elektronról, akkor a p orbitálisban keletkező képek elmosódása valamelyest egy nyolcas alakját írná le.

A f orbitális mintázat olyan bonyolult, hogy a legtöbb alapvető kémiai tankönyv meg sem próbálja megmagyarázni, és az f-en túl vannak más, még bonyolultabb mintázatok, amelyeket betűrendben jelölünk: g, h, és így tovább. Az alábbiakban ezekkel nem foglalkozunk, mivel még a lantanidák és az aktinoidák esetében is az alapállapotban lévő atom nem tölt ki f-en túli orbitális mintázatokat.

SUBLEVELLUMOK ÉS ORBITÁLTÖLTÉS.

Az 1-es fő energiaszintnek csak egy s alszintje van; a 2-esnek egy s és egy p alszintje van, ez utóbbi három lehetséges térbeli orientációval; a 3-asnak egy s, p és d (öt lehetséges térbeli orientáció); a 4-esnek pedig egy s, p, d és f (hét lehetséges térbeli orientáció.)

A Pauli-féle kizárási elv szerint csak két elektron foglalhat el egyetlen orbitális mintázatot – azaz az s részszintet vagy a p, d és f térbeli orientációk bármelyikét -, és ennek a két elektronnak ellentétes irányban kell forognia. Így egy s orbitális mintázatban vagy héjban két elektron mozoghat, egy p orbitális mintázatban vagy héjban hat, egy d orbitális mintázatban vagy héjban 10, egy f orbitális mintázatban vagy héjban pedig 14 elektron. A valenciahéj-konfigurációkat ezért az adott orbitális mintázatban lévő elektronok számát mutató feliratos számokkal ábrázoljuk – például s 1 az s orbitálisban lévő egy elektronra, vagy d 10 a teljesen kitöltött d orbitálisra utal.

VALENCIAI ALKALMAZÁSOK

Reprezentatív elemek

A legegyszerűbb atomszerkezetű hidrogénnek (1. atomi szám) csak egy elektronja van az 1. fő energiaszinten, így a valenciaelektronja tulajdonképpen egy magelektron is. A hidrogén valencia konfigurációja tehát 1s 1. Meg kell jegyezni, amint azt az Elektronok dolgozatban leírtuk, hogy ha egy hidrogénatom (vagy bármely más atom) gerjesztett állapotban van, akkor elérheti a normál vagy alapállapoton túli energiaszinteket.

A periódusos rendszerben egyenesen lefelé haladva a franciumhoz (87-es atomi szám), amely a hidrogénnel egy oszlopban van, azt találjuk, hogy 7s 1 valenciaelektron-konfigurációval rendelkezik. Így, bár a francium sokkal összetettebb és energiateljesebb, mint a hidrogén, a két elemnek ugyanaz a valenciahéj-konfigurációja; csak a fő energiaszint száma különbözik. Az 1. csoportban a hidrogén alatt felsorolt összes elemet ezért együttesen az alkálifémek közé soroljuk. Nyilvánvaló, hogy a hidrogén – egy gáz – nem tartozik az alkálifémek családjába, és egyértelműen nem is tartozik más családba: ő a periódusos rendszer “magányos farkasa”.

Nézzünk most két elemet a 2. csoportban, a berilliumot (4-es atomi szám) és a rádiumot (88) a csoport tetején, illetve alján. A berillium 2s 2 valencia héjkonfigurációval rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy a valenciahéja a 2. fő energiaszinten van, ahol két elektron van egy s pályamintán. A rádium, bár a 7. periódusban van, mégis ugyanezzel a valenciahéj-konfigurációval rendelkezik: 7s 2. Ez határozza meg az alkáliföldfémek családját a valenciahéj-konfiguráció szempontjából.

Előre hagyjuk figyelmen kívül a 3-6. csoportokat – nem is beszélve a 2. és 3. csoport közötti, az észak-amerikai rendszerben számozatlan oszlopokról -, és ugorjunk át a 7. csoportba. Az ebben az oszlopban lévő összes elem, az úgynevezett halogének, valenciahéj-konfigurációja ns 2np 5. A halogéneket a 7. csoportba soroljuk. A 7. csoporton túl van a 8. csoport, a nemesgázok, amelyek egy kivételével mindegyike ns 2np 6-os valenciahéj-konfigurációval rendelkezik. Kivételt képez a hélium, amelynek s 2 valenciahéja van. Ez az alkáliföldfémek közé sorolja, de a hélium természetesen nem fém. Tényleges viselkedését tekintve egyértelműen a nemesgázok családjába tartozik.

A valenciahéjak konfigurációi hatással vannak az elemek kötési módjaira, amit a Kémiai kötés című esszében hosszasan kifejtünk. Itt csak futólag foglalkozunk vele, hogy tisztázzuk azt a tényt, hogy az elektronkonfiguráció megfigyelhető eredményeket eredményez. Ez a legnyilvánvalóbb a nemesgázok esetében, amelyek hajlamosak ellenállni a legtöbb más elemmel való kötésnek, mert már nyolc elektron van a valenciahéjukban – ugyanannyi valenciaelektron, amennyit a legtöbb más atom csak a kötés után ér el.

A reprezentatív elemektől az átmeneti elemekig

A 3-6. csoport a hidrogénnel és az eddig azonosított négy családdal együtt alkotja a 44 reprezentatív vagy főcsoportba tartozó elemet. E 44-ből 43-ban a valenciahéj elektronjainak száma megegyezik a csoport számával az észak-amerikai rendszerben. (A hélium, amely a 8. csoportba tartozik, de két valenciaelektronja van, a magányos kivétel). Ezzel szemben a táblázat közepén lévő “mélyedésben” felsorolt 40 elem – az átmeneti fémek – kevésbé könnyen meghatározható mintát követnek. Részben ez az oka annak, hogy az észak-amerikai rendszer nem csoportszám szerint sorolja fel őket, és annak is, hogy egyik rendszer sem sorolja fel az átmeneti elemeken belül a másik két családot, a lantanidákat és az aktinoidákat.

Mielőtt azonban az átmeneti fémekkel foglalkoznánk, nézzük meg a pályatöltés mintázatát, amely szintén megkülönbözteti a reprezentatív elemeket az átmeneti elemektől. Minden egyes egymást követő reprezentatív elem kitölti az őt megelőző elemek összes orbitálját (néhány kivételtől eltekintve, amelyeket majd megmagyarázunk), majd egy újabb lehetséges elektronkonfigurációval bővül. The total number of electrons—not just valence shell electrons—is the same as the atomic number. Thus fluorine, with an atomic number of 9, has a complete configuration of 1s 22s 22p 5. Neon, directly following it with an atomic number of 10, has a total configuration of 1s 22s 22p 6. (Again, this is not the same as the valence shell configuration, which is contained in the last two sub-levels represented: for example, 2s 22p 6 for neon.)

The chart that follows shows the pattern by which orbitals are filled. Note that in several places, the pattern of filling becomes “out of order,” something that will be explained below.

Orbital Filling by Principal Energy Level

• 1s (2)
• 2s (2)
• 2p (6)
• 3s (2)
• 3p (6)
• 4s (2)
• 3d (10)
• 4p (6)
• 5s (2)
• 4d (10)
• 5p (6)
• 6s (2)
• 4f (14)
• 5d (10)
• 6p (6)
• 7s (2)
• 5f (14)
• 6d (10)

PATTEREK ORBITÁLIS TÖLTÉS.

Általában a 44 reprezentatív elem a pályatöltés szabályos mintázatát követi, és ez különösen igaz az első 18 elemre. Képzeljünk el egy kúp alakú kis amfiteátrumot, elöl kisebb üléssorokkal. Ezeket a sorokat is szekciónként jelölik, a szekció száma megegyezik az adott szekcióban lévő sorok számával.

Az első sorban lévő két szék az 1-es vagy 1s feliratú szekciót alkotja, és ez teljesen megtelik, miután a hélium (2-es atomi szám) belép a nézőtérre. Most az elemek kezdik megtölteni a 2. szekciót, amely két sort tartalmaz. A 2. szekció első, 2s feliratú sorában szintén két hely van, és a berillium (4) után ez is megtelt. A 2p sorban 6 ülőhely van, és végül a neon (10) belépésével ez is megtelik. Most már az egész 2. szekciót betöltöttük, ezért a tizenegyedik elem, a nátrium a 3. szekció első három sorában kezdi meg a 3. szekció betöltését. Ez a sor a 3s – amelynek, mint minden s sornak, csak két helye van. Így amikor a 13. elem, az alumínium belép a színházba, a 3p sorban foglal helyet, és végül az argon (18) tölti ki ezt a hatüléses sort.

Az eddig megállapított séma szerint a 19. elemnek (kálium) a 3d sor kitöltését a 10 hely közül az elsőn kell kezdenie. Ehelyett a 4. szakaszba lép, amely négy sorból áll, és elfoglalja az első helyet az első ilyen sorban, a 4s-ben. A kalcium (20) követi, és betölti a 4s sort. Amikor azonban a következő elem, a szkandium (21) belép a színházba, a 3d. sorba megy, ahová a káliumnak “kellett volna” mennie, ha továbbra is sorrendben töltötte volna be a szekciókat. A szkandiumot kilenc társa követi (az átmeneti elemek első sora), mielőtt egy másik reprezentatív elem, a gallium (31) színre lépne. (Olyan okokból, amelyeket itt nem tárgyalunk, a króm és a réz, a 24., illetve a 29. elemeknek 4s-ben van a valenciaelektronjuk – ami kissé eltávolítja őket az átmeneti fémek sémájától.)

A helyek betöltésének “helyes” sorrendje szerint most, hogy a 3d (és így az egész 3. szakasz) betelt, a galliumnak a 4s-ben kellene helyet foglalnia. De ezeket a helyeket már elfoglalta a két előző reprezentatív elem, így a gallium a 4p hat helyéből az elsőt foglalja el. Miután a kripton (36) betölti ezt a sort, a következő reprezentatív elemnek, a rubídiumnak (37) ismét a 4d-ben kell helyet foglalnia. Ehelyett, ahogy a kálium kihagyta a 3d-t, a rubídium is kihagyja a 4d-t, és az 5s-ben elfoglalt első két helyével megnyitja az 5. szekciót.

Mint korábban, a következő átmeneti elem – az ittrium (39) – kezdi meg a 4d szekció kitöltését, és további kilenc átmeneti elem követi, amíg a kadmium (48) ki nem tölti ezt a szekciót. Ezután a reprezentatív elemek az indiummal (49) folytatódnak, amely a galliumhoz hasonlóan az 5p szakaszig ugrik előre. És így megy ez végig a periódusos rendszer hátralévő részében, amely két reprezentatív elemmel végződik, amelyeket az utolsó 10 átmeneti fém követ.

Átmeneti fémek

Azzal a ténnyel, hogy valójában a reprezentatív elemek azok, amelyek kihagyják a d alsíkokat, és az átmeneti fémek azok, amelyek visszamennek és kitöltik azokat, felmerülhet a kérdés, hogy a “reprezentatív” és az “átmeneti” (megszakításra utaló) elnevezéseket meg kellene-e fordítani. Emlékezzünk azonban a reprezentatív elemek esetében a valenciahéj elektronjainak száma és a csoportszám közötti összefüggésre. Ráadásul az átmeneti fémek az egyetlen elemek, amelyek kitöltik a d-orbitálisokat.

Ez elvezet minket ahhoz az okhoz, amiért a lantanidákat és az aktinidákat még az átmeneti fémektől is elkülönítjük. A periódusos rendszer legtöbb változatában a lantán (57) után a hafnium (72) következik az átmeneti fémek között. Hasonlóképpen az aktíniumot (89) a rutherfordium (104) követi. A “hiányzó” fémek – a lantanidák és az aktinoidák – a táblázat alján szerepelnek. Ennek, valamint e csoportok nevének is megvan az oka.

A 6s orbitál kitöltése után a reprezentatív elem, a bárium (56) esetében a lantán azt teszi, amit egy átmeneti fém tesz – elkezdi kitölteni az 5d orbitált. A lantán után azonban valami furcsa dolog történik: a cérium (58) abbahagyja az 5d kitöltését, és a 4f orbitális kitöltésére tér át. Ennek az orbitálisnak a kitöltése az egész lantanidsorozatban folytatódik, egészen a lutéciumig (71). Így a lantanidákat úgy lehet definiálni, mint azokat a fémeket, amelyek a 4f orbitált töltik ki; mivel azonban a lantán hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, általában a lantanidák közé sorolják. Néha a “lantanidsorozat” kifejezést használják a másik 14 lantanidának magától a lantántól való megkülönböztetésére.

Az aktinidák esetében is hasonló a helyzet. A 7s orbitális a rádiummal (88) töltődik ki, majd az aktínium (89) kezdi kitölteni a 6d orbitálisát. Ezután következik a tórium, az aktinoidák közül elsőként, amely megkezdi az 5f orbitális kitöltését. Ezt fejezi be a 103-as elem, a lawrencium. Az aktinidákat tehát úgy határozhatjuk meg, mint azokat a fémeket, amelyek az 5f orbitális kitöltésével rendelkeznek; de mivel az aktínium is hasonló tulajdonságokat mutat, általában az aktinidák közé sorolják.

Fémek, nemfémek és metalloidok

Az olvasó észreveszi, hogy az eddig azonosított hét család esetében általában nem a könnyebben megkülönböztethető tulajdonságok – mint például a szín, az anyagfázis, a kötési jellemzők stb. Ehelyett elsősorban az orbitális kitöltés szempontjából vizsgáltuk őket, ami szilárd kémiai alapot nyújt a családok azonosításához. A makroszkopikus jellemzőket, valamint a különböző elemek mindennapi életben való alkalmazásának módjait a különböző csoportoknak szentelt esszékben tárgyaljuk.

Megjegyezzük továbbá, hogy az eddig azonosított családok a periódusos rendszerben szereplő 112 elemből mindössze 92-t képviselnek: hidrogén; hat alkálifém; hat alkáliföldfém; öt halogén; hat nemesgáz; 40 átmeneti fém; 14 lantanid; és 14 aktinid. Mi a helyzet a maradék 20-zal? Az elemcsaládokról szóló egyes értekezések ezeket az elemeket, amelyek mind a 3-6. csoportba tartoznak, saját családokba sorolják, amelyeket röviden megemlítünk. Mivel azonban ezeket a “családokat” nem minden vegyész ismeri el, ebben a könyvben a 3-6. csoport 20 elemét általában fémek, nemfémek és metalloidok néven írjuk le.

FÉMEK ÉS NEMFÉMEK.

A fémek csillogó vagy fényes megjelenésűek, és képlékenyek, ami azt jelenti, hogy törés nélkül különböző formákba önthetők. Kiválóan vezetik a hőt és az elektromosságot, és az elektronok elvesztésével hajlamosak pozitív ionokat képezni. A periódusos rendszerben a fémek töltik ki a táblázat bal, középső és részben jobb oldali részét. Így nem meglepő, hogy a legtöbb elem (valójában 87) fém. Ez a lista tartalmazza az alkálifémeket, alkáliföldfémeket, átmeneti fémeket, lantanidákat és aktinoidákat, valamint a 3-6. csoportba tartozó hét elemet – alumínium, gallium, indium, tallium, ón, ólom és bizmut.

A nemfémek tompa megjelenésűek, nem alakíthatók, rossz hő- és elektromos vezetők, és hajlamosak elektronokat nyerni, hogy negatív ionokat képezzenek. A legtöbb tekintetben tehát a fémek ellentétei, ahogyan az a nevükhöz is illik. A periódusos rendszer jobb felső részén található nemfémek közé tartoznak a nemesgázok, a halogének és a 3-5. csoportba tartozó hét elem. Ezek a nemfém “árvák” a bór, a szén, a nitrogén, az oxigén, a foszfor, a kén és a szelén. Ehhez a hét árvához hozzáadható egy nyolcadik, az 1. csoportból: a hidrogén. A fémekhez hasonlóan a nemfémeknek is külön esszét szentelünk – különös tekintettel az “árvákra”.

METALLOIDOK ÉS EGYÉB “CSALÁD”

A fémek és a nemfémek közötti átlós területet foglalják el a metalloidok, vagyis azok az elemek, amelyek a fémek és a nemfémek tulajdonságait egyaránt mutatják. Ezek mind szilárd testek, de nem fényesek, és mérsékelten jól vezetik a hőt és az elektromosságot. A hat metalloid a szilícium, a germánium, az arzén, az antimon, a tellúr és a polónium. Az asztatint néha hetedik metalloidként azonosítják; ebben a könyvben azonban a halogéncsalád tagjaként kezelik.

Egyes források a 3-6. csoportban nem az “árva” fémek, metalloidok és nemfémek gyűjteményeit, hanem a “családokat” sorolják fel. Ezeket a megnevezéseket ebben a könyvben nem használjuk, azonban röviden meg kell említeni őket. A 3. csoportot néha bórcsaládnak, a 4. csoportot széncsaládnak, az 5. csoportot nitrogéncsaládnak, a 6. csoportot pedig oxigéncsaládnak nevezik. Néha az 5. csoportot pniktogéneknek, a 6. csoportot pedig kalcogéneknek nevezik.

HOL TANULHATOK TOVÁBB

Bankston, Sandy. “Explore the Periodic Table and Families of Elements” The Rice School Science Department (weboldal). <http://www.ruf.rice.edu/~sandyb/Lessons/chem.html> (2001. május 23.).

Challoner, Jack. A kémia vizuális szótára. New York: DK Publishing, 1996.

“Elementistory” (Web site). <http://smallfry.dmu.ac.uk/chem/periodic/elementi.html> (2001. május 22.).

“Az elemek családjai” (Weboldal). <http://homepages.stuy.edu/~bucherd/ch23/families.html> (May 23, 2001).

Knapp, Brian J. and David Woodroffe. The Periodic Table. Danbury, CT: Grolier Educational, 1998.

Maton, Anthea. Exploring Physical Science. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 1997.

Oxlade, Chris. Elements and Compounds. Chicago: Heinemann Library, 2001.

“The Pictorial Periodic Table” (Web site). <http://chemlab.pc.maricopa.edu/periodic/periodic.html> (May 22, 2001).

Stwertka, Albert. A Guide to the Elements. New York: Oxford University Press, 1998.

“Visual Elements” (Web site). <http://www.chemsoc.org/viselements/> (May 22, 2001).

KEY TERMS

ACTINIDES:

Those transition metalsthat fill the 5f orbital. Mivel az aktínium – amely nem tölti ki az 5f orbitálisát – az aktinoidákhoz hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, általában az aktinoidák családjába tartozónak tekintik.

ALKALI FÉMEK:

Az elemek periódusos rendszerének 1. csoportjába tartozó, ns 1 valenciaelektron-konfigurációjú fémek, a hidrogén kivételével.

ALKALIN FÖLDI FÉMEK:

Az elemek periódusos rendszerének 2. csoportja, amelynek valenciaelektron-konfigurációja ns 2.

ELEKTRONHEGY:

A pályák által alkotott mintázat leírására használt kifejezés.

ELEMCSALÁDOK:

A nemesgázok, halogének, alkálifémek, alkáliföldfémek, átmeneti fémek, lantanidák és aktinoidák. Ezen kívül a fémek, a nemfémek és a metalloidok lazán meghatározott családokat alkotnak. Néha más családmegnevezések – például széncsalád – is használatosak.

FÖLDÁLLAPOT:

Az atomnak a közönséges energiaszinten lévő állapotát leíró kifejezés.

CSOPORTOK:

Az elemek periódusos rendszerének oszlopai. Ezek az ábrázolt elemeknél az atomok külső héjában lévő valenciaelektronok száma szerint vannak rendezve.

HALOGÉN:

Elemek periódusos rendszerének 7. csoportja, amelynek valenciaelektron-konfigurációja ns 2np 5.

ION:

Az atom vagy atomok, amelyek egy vagy több elektront veszítettek vagy nyertek, és így nettó elektromos töltéssel rendelkeznek.

LANTHANIDOK:

A 4f orbitált betöltő átmeneti fémek. Mivel a lantán – amely nem tölti ki a 4f orbitálisát – a lantanidákéhoz hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, általában a lantanidák családjába tartozónak tekintik.

FŐCSOPORTI ELEMEK:

Az elemek periódusos rendszerének 1-8. csoportjába tartozó 44 elem, amelyeknél a valenciaelektronok száma megegyezik a csoportszámmal. (Az egyetlen kivétel a hélium.) A főcsoport elemei, más néven reprezentatív elemek közé tartoznak az alkálifémek, alkáliföldfémek, halogének és nemesgázok családjai, valamint más fémek, nemfémek és metalloidok.

METALLOIDOK:

A fémek és nemfémek tulajdonságait egyaránt mutató elemek. A metalloidok mind szilárd testek, de nem csillogóak vagy fényesek, és mérsékelten jól vezetik a hőt és az elektromosságot. A hat metalloid a periódusos rendszer jobb oldalán a fémek és a nemfémek közötti átlós területet foglalja el. Néha az asztatint a metalloidok közé sorolják, de ebben a könyvben a halogéncsaládon belül tárgyalják.

METÁLOK:

A 87 elemet tartalmazó gyűjtemény, amely számos családot foglal magában – az alkálifémeket, az alkáliföldfémeket, az átmeneti fémeket, a lantanidákat és az aktinidákat, valamint a 3-5. csoport hét elemét. A fémek, amelyek a periódusos rendszer bal, középső és részben jobb oldali részét foglalják el, csillogó vagy fényes megjelenésűek, és képlékenyek, ami azt jelenti, hogy törés nélkül különböző formákba önthetők. Kiváló hő- és elektromosságvezetők, és az elektronok elvesztésével hajlamosak pozitív ionokat képezni.

NORMÁLIS GÁZOK:

A periódusos rendszer elemeinek 8. csoportja, amelyek (a hélium kivételével) mindegyike ns 2np 6 valenciaelektron-konfigurációval rendelkezik.

NEMMETÁLISOK:

Elemek, amelyek tompa megjelenésűek; nem alakíthatók; rossz hő- és elektromosságvezetők; és hajlamosak elektronokat nyerni, hogy negatív ionokat képezzenek. A legtöbb tekintetben tehát a fémek ellentétei, ahogyan az a nevükhöz illik. A hidrogénen kívül a többi 18 nemfém a periódusos rendszer jobb felső részét foglalja el, ide tartoznak a nemesgázok, a halogének és a 3-6. csoportba tartozó hét elem.

ORBITÁL:

Egy adott energiaállapotban lévő atom elektronjának helyzetére vonatkozó valószínűségi mintázat. Minél magasabb a fő energiaszint, annál összetettebb az orbitálisok mintázata. A négyféle orbitális mintázatot s, p, d és f alakúnak nevezzük – mindegyik bonyolultabb az előzőnél.

ELEMEK PERIODIKUS TÁBLÁJA:

A táblázat, amely az elemeket az atomszám szerinti sorrendben mutatja, a kémiai szimbólummal és az adott elem átlagos atomtömegével (atomi tömegegységben) együtt.

PERIODOK:

Az elemek periódusos rendszerének sorai. Ezek az érintett elemek atomjainak egymást követő energiaszintjeit jelölik.

PRINCIPÁLIS ENERGIASZINT:

Azt az értéket jelzi, hogy egy elektron milyen távolságra távolodhat el egy atom atommagjától. Ezt egy egész számmal jelölik, amely 1-gyel kezdődik és felfelé halad. Minél magasabb a fő energiaszint, annál nagyobb az atom energiája, és annál bonyolultabb a pályamintázat.

Főcsoportelemek:

Vö. főcsoportelemek.

Átmeneti fémek:

A periódusos rendszer észak-amerikai változatában 40 elemet tartalmazó csoport, amelyekhez nem rendelnek csoportszámot. Csak ezek az elemek töltik ki a d-orbitálisokat.

VALENCIAELEKTRONOK:

Azok az elektronok, amelyek az anatómában a legmagasabb energiaszinteket foglalják el. Ezek az elektronok vesznek részt a kémiai kötésben.