Rodziny pierwiastków

KONCEPCJA

Termin „rodzina” jest używany do opisania pierwiastków, które mają pewne wspólne cechy – nie tylko pod względem obserwowalnego zachowania, ale także w odniesieniu do struktury atomowej. Na przykład wszystkie gazy szlachetne są bardzo niereaktywne: tylko kilka z nich łączy się z innymi pierwiastkami, a potem tylko z fluorem, najbardziej reaktywną ze wszystkich substancji. Fluor należy do innej rodziny, fluorowców, które mają tak wiele wspólnych cech, że zostały zgrupowane razem, mimo że dwa z nich są gazami, dwa są ciałami stałymi, a jeden – brom – jest jednym z zaledwie dwóch pierwiastków, które w temperaturze pokojowej występują w postaci stałej. Pomimo tych pozornych różnic, wspólne konfiguracje elektronowe określają halogeny jako rodzinę. Rodziny w układzie okresowym obejmują, oprócz gazów szlachetnych i halogenów, metale alkaliczne, metale ziem alkalicznych, metale przejściowe, lantanowce i aktynowce. Niemetale tworzą luźno zdefiniowaną grupę międzyrodzinną, podobnie jak metaloidy.

JAK TO DZIAŁA

Podstawy układu okresowego

Utworzony w 1869 r., a od tego czasu wielokrotnie modyfikowany, układ okresowy pierwiastków opracowany przez rosyjskiego chemika Dymitra Iwanowicza Mendelejewa (1834-1907) stanowi bardzo użyteczny sposób porządkowania pierwiastków. Z pewnością istnieją inne systemy organizacyjne, ale układ Mendelejewa jest najczęściej stosowany – i to nie bez powodu. Dla jednej rzeczy, to pozwala zobaczyć na pierwszy rzut oka rodzin elementów, z których wiele albo należą do tej samej grupy (kolumna) lub tego samego okresu (wiersz) na stole.

Układ okresowy jest badane w głębi w eseju poświęconego temu tematowi, a wśród specyfiki omówione w tym eseju są różne systemy stosowane do tabeli okresowej w Ameryce Północnej i reszty świata. W szczególności, system północnoamerykański numeruje tylko osiem grup, pozostawiając 10 kolumn nienumerowanych, podczas gdy inny system – zatwierdzony przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) – numeruje wszystkie 18 kolumn. W obu wersjach układu okresowego występuje siedem okresów.

Grupy numerowane w systemie północnoamerykańskim to dwie „wysokie” kolumny po lewej stronie „dipu” na wykresie, a także sześć „wysokich” kolumn na prawo od niego. Grupa 1 w tym systemie składa się z wodoru i metali alkalicznych; Grupa 2, metale ziem alkalicznych; grupy 3 do 6, asortyment metali, niemetali i metaloidów; Grupa 7, halogeny; i Grupa 8, gazy szlachetne. Dip”, który obejmuje 10 kolumn w okresach od 4 do 7, jest regionem, w którym wymienione są metale przejściowe. Północnoamerykański system nie przypisuje numerów grup do nich, lub do dwóch rzędów odłożonych na dole, reprezentujących serie lantanowców i aktynowców metali przejściowych.

System IUPAC, z drugiej strony, oferuje oczywistą wygodę dostarczania numeru dla każdej kolumny. (Zauważ, że podobnie jak jego północnoamerykański odpowiednik, wykres IUPAC nie zawiera numerów kolumn dla lantanowców i aktynowców). Ponadto IUPAC ma za sobą autorytet międzynarodowego organu, założonego w 1919 r., który nadzoruje szereg spraw związanych z układem okresowym: nadawanie nazw pierwiastkom, przypisywanie symboli chemicznych nowym pierwiastkom oraz certyfikację konkretnej osoby lub zespołu badawczego jako odkrywcy danego pierwiastka. Z tych powodów system IUPAC zyskuje coraz większą popularność również wśród chemików północnoamerykańskich.

Pomimo międzynarodowej akceptacji systemu IUPAC, a także jego zalet pod względem wygody, w niniejszej książce na ogół stosuje się system północnoamerykański. Powodem jest częściowo to, że większość amerykańskich szkół nadal używa tego systemu; ponadto, istnieje uzasadnienie dla przypisania liczb tylko do ośmiu grup, jak zostanie to omówione. Tam, gdzie jest to konieczne lub właściwe, podane zostaną również numery grup w systemie IUPAC.

Podstawowe poziomy energetyczne

Numery grup w systemie północnoamerykańskim wskazują liczbę elektronów walencyjnych, lub elektronów, które są zaangażowane w wiązanie chemiczne.Elektrony walencyjne zajmują również najwyższy poziom energetyczny w atomie – co może być uważane za orbitę najbardziej oddaloną od jądra, choć w rzeczywistości termin „orbita” jest mylący, gdy stosuje się go do sposobów poruszania się elektronów.

Elektrony nie poruszają się wokół jądra atomu po regularnych orbitach, jak planety wokół Słońca; raczej ich ścieżki mogą być tylko luźno zdefiniowane w kategoriach orbitali, wzoru prawdopodobieństwa dotyczącego obszarów, przez które elektron może się poruszać. Wzór orbitali jest określony przez główny poziom energetyczny atomu, który wskazuje odległość, na jaką elektron może się oddalić od jądra.

Główny poziom energetyczny jest określony przez liczbę całkowitą, zaczynając od 1 i idąc w górę do 7: im wyższa liczba, tym dalej elektron jest od jądra, a więc tym większa energia w atomie. Zwi±zek pomiędzy głównym poziomem energetycznym a okresem jest stosunkowo łatwy do wykazania. Liczba n okresu w układzie okresowym jest taka sama jak liczba najwyższego głównego poziomu energetycznego dla atomów w tym rzędzie – czyli głównego poziomu energetycznego zajmowanego przez elektrony walencyjne. Tak więc, pierwiastki w okresie 1 mają najwyższy główny poziom energetyczny równy 1, i tak dalej.

Konfiguracje elektronów walencyjnych

Przy omawianiu rodzin pierwiastków, okresy lub rzędy w układzie okresowym nie są tak ważne jak grupy lub kolumny. Są one definiowane przez konfiguracje elektronów walencyjnych, temat bardziej skomplikowany niż główne poziomy energetyczne – chociaż ten ostatni wymaga nieco więcej wyjaśnień, aby wyjaśnić konfiguracje elektronowe.

Każdy główny poziom energetyczny jest podzielony na podpoziomy odpowiadające liczbie n głównego poziomu energetycznego: tak więc główny poziom energetyczny 1 ma jeden podpoziom, główny poziom energetyczny 2 ma dwa, i tak dalej. Jak można się spodziewać, wraz ze wzrostem liczby głównych poziomów energetycznych i podpoziomów, wzrasta złożoność orbitali.

Wzory orbitali.

Cztery podstawowe typy wzorów orbitali są oznaczone jako s, p, d, i f. Kształt s może być opisany jako sferyczny, chociaż kiedy mówimy o elektronach, nic nie jest tak schludne: wzory orbitali, pamiętajmy, tylko identyfikują regiony prawdopodobieństwa dla elektronu. Innymi słowy, w orbitalu s, całkowita chmura elektronów prawdopodobnie będzie mniej więcej jak kula.

Kształt p jest jak ósemka wokół jądra, a d jak dwie ósemki spotykające się w jądrze. Ponownie, te i inne wzory orbit nie wskazują, że elektron będzie koniecznie podążał tą ścieżką. Oznacza to, że gdyby¶ mógł zrobić miliony zdjęć elektronu w ci±gu kilku sekund, to powstałe w ten sposób rozmycie obrazów na orbitalu p opisałoby nieco kształt ósemki.

Wzór orbitalu f jest tak złożony, że większo¶ć podstawowych podręczników chemii nawet nie próbuje go wyja¶nić, a poza f s± inne, jeszcze bardziej skomplikowane wzory, oznaczone w porz±dku alfabetycznym: g, h, i tak dalej. W poniższej dyskusji nie będziemy się nimi zajmować, ponieważ nawet dla lantanowców i aktynowców, atom w stanie podstawowym nie wypełnia wzorców orbitalnych poza f.

SUBLEWELE I WYPEŁNIANIE ORBITALI.

Pierwotny poziom energetyczny 1 ma tylko podpoziom s; 2 ma s i p, ten ostatni z trzema możliwymi orientacjami w przestrzeni; 3 ma s, p i d (pięć możliwych orientacji przestrzennych); i 4 ma s, p, d i f (siedem możliwych orientacji przestrzennych.)

Zgodnie z zasadą wykluczenia Pauliego, tylko dwa elektrony mogą zajmować jeden wzór orbitalny – to jest podpoziom s lub dowolną z orientacji przestrzennych w p, d i f – i te dwa elektrony muszą wirować w przeciwnych kierunkach. Tak więc, dwa elektrony mogą poruszać się we wzorze orbitalnym s lub powłoce, sześć w p, 10 w d, i 14 w wzorze orbitalnym f lub powłoce. Konfiguracje powłok walencyjnych są zatem przedstawiane z liczbami w indeksie górnym wskazującymi liczbę elektronów w danym wzorze orbitali – na przykład, s 1 dla jednego elektronu w orbitalu s, lub d 10, wskazując orbital d, który został całkowicie wypełniony.

ZASTOSOWANIA W ŻYCIU

Przedstawiające pierwiastki

Wodór (liczba atomowa 1), z najprostszą strukturą atomową, ma tylko jeden elektron na głównym poziomie energetycznym 1, więc w efekcie jego elektron walencyjny jest również elektronem jądra. Konfiguracja walencyjna dla wodoru jest więc zapisana jako 1s 1. Należy zauważyć, jak opisano w eseju o elektronach, że jeżeli atom wodoru (lub jakikolwiek inny atom) jest w stanie wzbudzonym, może osiągnąć poziomy energetyczne poza swoim normalnym, lub podstawowym, stanem.

Przewijając się w dół układu okresowego do wapnia (liczba atomowa 87), który znajduje się w tej samej kolumnie co wodór, okazuje się, że ma on konfigurację elektronów walencyjnych 7s 1. Tak więc, mimo że wapń jest znacznie bardziej złożony i wypełniony energią niż wodór, te dwa pierwiastki mają taką samą konfigurację powłoki walencyjnej; różny jest tylko numer głównego poziomu energetycznego. Wszystkie pierwiastki wymienione poniżej wodoru w grupie 1 są zatem klasyfikowane razem jako metale alkaliczne. Oczywiście, wodór – gaz – nie jest częścią rodziny metali alkalicznych, ani nie należy do żadnej innej rodziny: jest „samotnym wilkiem” układu okresowego.

Spójrzmy teraz na dwa pierwiastki w grupie 2, z berylem (liczba atomowa 4) i radem (88) odpowiednio na górze i na dole. Beryl ma konfigurację powłoki walencyjnej 2s 2. Oznacza to, że jego powłoka walencyjna jest na głównym poziomie energetycznym 2, gdzie są dwa elektrony na orbitalu s wzór. Rad, choć jest na okres 7, niemniej jednak ma taką samą konfigurację powłoki walencyjnej: 7s 2. To definiuje rodzinę metali ziem alkalicznych pod względem konfiguracji powłoki walencyjnej.

Na razie zignorujmy grupy od 3 do 6 – nie wspominając o kolumnach pomiędzy grupami 2 i 3, nienumerowanych w systemie północnoamerykańskim – i przejdźmy do grupy 7. Wszystkie pierwiastki w tej kolumnie, znane jako fluorowce, mają konfiguracje powłoki walencyjnej ns 2np 5. Poza grupą 7 jest grupa 8, gazów szlachetnych, z których wszystkie z wyjątkiem jednego mają konfiguracje powłoki walencyjnej ns 2np 6. Wyjątkiem jest hel, który ma s 2 powłoki walencyjnej. To wydaje się, aby umieścić go z metali ziem alkalicznych, ale oczywiście hel nie jest metalem. Pod względem jego rzeczywistego zachowania, to wyraźnie należy do rodziny gazów szlachetnych.

Konfiguracje tych powłok walencyjnych mają implikacje w odniesieniu do sposobów, w jaki elementy wiązania, temat opracowany w pewnym stopniu długości w eseju wiązania chemicznego. Tutaj rozważymy to tylko na marginesie, aby wyjaśnić fakt, że konfiguracja elektronów daje obserwowalne wyniki. Jest to najbardziej oczywiste w przypadku gazów szlachetnych, które mają tendencję do opierania się wiązaniu z większością innych pierwiastków, ponieważ mają już osiem elektronów w swojej powłoce walencyjnej – tę samą liczbę elektronów walencyjnych, którą większość innych atomów osiąga dopiero po związaniu.

Od pierwiastków reprezentatywnych do pierwiastków przejściowych

Grupy 3 do 6, wraz z wodorem i czterema rodzinami dotychczas zidentyfikowanymi, stanowią 44 pierwiastki reprezentatywne lub pierwiastki grupy głównej. W 43 z tych 44, liczba elektronów powłoki walencyjnej jest taka sama jak numer grupy w systemie północnoamerykańskim. (Hel, który jest w grupie 8, ale ma dwa elektrony walencyjne, jest samotnym wyjątkiem). Dla kontrastu, 40 pierwiastków wymienionych w „dipie” na środku wykresu – metale przejściowe – podążają za mniej łatwym do zdefiniowania wzorcem. Jest to część powodu, dlaczego system północnoamerykański nie wymienia ich według numerów grup, a także dlaczego żaden z systemów nie wymienia dwóch innych rodzin w obrębie pierwiastków przejściowych – lantanowców i aktynowców.

Zanim jednak zajmiemy się metalami przejściowymi, rozważmy wzory wypełnienia orbitali, które również odróżniają pierwiastki reprezentatywne od pierwiastków przejściowych. Każdy kolejny pierwiastek reprezentatywny wypełnia wszystkie orbitale pierwiastków, które go poprzedzają (z pewnymi wyjątkami, które zostaną wyjaśnione), a następnie dodaje jeszcze jedną możliwą konfigurację elektronową. 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)

PATTERNY WYPEŁNIENIA ORBITALNEGO.

Ogólnie rzecz biorąc, 44 reprezentatywne elementy mają regularny wzór wypełnienia orbitali, a szczególnie dotyczy to pierwszych 18 elementów. Wyobraźmy sobie mały amfiteatr, w kształcie stożka, z mniejszymi rzędami siedzeń z przodu. Rzędy te są również oznaczone według sekcji, przy czym numer sekcji jest taki sam jak liczba rzędów w tej sekcji.

Dwa miejsca w pierwszym rzędzie tworzą sekcję oznaczoną jako 1 lub 1s, i jest ona całkowicie wypełniona po wejściu helu (liczba atomowa 2) na widownię. Teraz pierwiastki zaczynają wypełniać sekcję 2, która zawiera dwa rzędy. Pierwszy rząd sekcji 2, oznaczony jako 2s, również ma dwa miejsca i po wejściu berylu (4) również zostaje zapełniony. Rząd 2p ma 6 miejsc i zostaje ostatecznie wypełniony wraz z wejściem neonu (10). Teraz, cała sekcja 2 została wypełniona; zatem jedenasty pierwiastek, sód, zaczyna wypełniać sekcję 3 w pierwszym z jej trzech rzędów. Tym rzędem jest 3s – który, jak wszystkie rzędy s, ma tylko dwa miejsca. Tak więc, gdy element 13, aluminium, wchodzi do teatru, zajmuje miejsce w rzędzie 3p, a ostatecznie argon (18), uzupełnia ten sześciomiejscowy rząd.

Według ustalonego do tej pory schematu, element 19 (potas) powinien rozpocząć wypełnianie rzędu 3d, zajmując pierwsze z jego 10 miejsc. Zamiast tego, przechodzi do sekcji 4, która ma cztery rzędy, i zajmuje pierwsze miejsce w pierwszym z tych rzędów, 4s. Wapń (20) podąża za nim, wypełniając rząd 4s. Ale kiedy następny pierwiastek, skand (21), wchodzi do teatru, idzie do rzędu 3d, gdzie potas „powinien” iść, gdyby kontynuował zapełnianie sekcji w kolejności. Za skandem podąża dziewięciu towarzyszy (pierwszy rząd pierwiastków przejściowych), zanim kolejny reprezentatywny pierwiastek, gal (31), wejdzie do teatru. (Z powodów, które nie będą tu omawiane, chrom i miedź, odpowiednio pierwiastki 24 i 29, mają elektrony walencyjne w 4s – co stawia je nieco poza schematem metali przejściowych.)

Zgodnie z „właściwą” kolejnością obsadzania miejsc, teraz, gdy 3d (a więc cała sekcja 3) jest obsadzona, gal powinien zająć miejsce w 4s. Ale te miejsca zostały już zajęte przez dwa poprzednie reprezentatywne elementy, więc gal zajmuje pierwsze z sześciu miejsc w 4p. Po zapełnieniu się tego rzędu kryptonem (36), znów „wypada”, aby kolejny pierwiastek reprezentatywny, rubid (37), zajął miejsce w 4d. Zamiast tego, tak jak potas pominął 3d, rubid pomija 4d i otwiera sekcję 5 zajmując pierwsze z dwóch miejsc w 5s.

Tak jak poprzednio, kolejny pierwiastek przejściowy – itr (39)- rozpoczyna zapełnianie sekcji 4d, a za nim podąża dziewięć kolejnych pierwiastków przejściowych, aż do zapełnienia tej sekcji przez kadm (48). Następnie pierwiastki reprezentatywne wznawiają swoją pracę od indu (49), który, podobnie jak gal, przeskakuje do sekcji 5p. I tak się dzieje przez resztę układu okresowego, który kończy się dwoma pierwiastkami reprezentatywnymi, po których następuje ostatnie 10 metali przejściowych.

Metale przejściowe

Zważywszy na fakt, że to właściwie pierwiastki reprezentatywne pomijają podpoziomy d, a metale przejściowe wracają i je wypełniają, można by się zastanawiać, czy nazwy „reprezentatywne” i „przejściowe” (sugerujące przerwę) nie powinny być odwrócone. Należy jednak pamiętać o korelacji pomiędzy liczbą elektronów powłoki walencyjnej a numerem grupy dla pierwiastków reprezentatywnych. Co więcej, metale przejściowe są jedynymi pierwiastkami, które wypełniają orbitale d.

To prowadzi nas do powodu, dla którego lantanowce i aktynowce są rozróżniane nawet od metali przejściowych. W większości wersji układu okresowego, lantan (57) jest po hafnu (72) w sekcji metali przejściowych tabeli. Podobnie, aktyn (89) jest następnie rutherfordium (104). Brakujące” metale -lanthanides i aktynowców, odpowiednio – są wymienione na dole tabeli. Istnieją ku temu powody, jak również dla nazw tych grup.

Po 6s orbital wypełnia z reprezentatywnym elementem baru (56), lantan robi to, co metal przejściowy robi – zaczyna wypełniać orbital 5d. Ale po lantan, coś dziwnego się dzieje: cer (58) rezygnuje z wypełnienia 5d, i przenosi się do wypełnienia 4f orbitalu. Wypełnianie tego orbitalu trwa przez całą serię lantanowców, aż do lutetu (71). Tak więc, lantanowce mogą być zdefiniowane jako te metale, które wypełniają orbital 4f; jednak, ponieważ lantan wykazuje podobne właściwości, jest on zwykle włączony do lantanowców. Czasami termin „seria lantanowców” jest używany do odróżnienia pozostałych 14 lantanowców od samego lantanu.

Podobny schemat występuje w przypadku aktynowców. Orbital 7s wypełnia rad (88), po czym aktyn (89) zaczyna wypełniać orbital 6d. Następnie pojawia się tor, pierwszy z aktynowców, który rozpoczyna zapełnianie orbitalu 5f. Dopełnieniem tego procesu jest pierwiastek 103, lawrencium. Aktynowce można więc zdefiniować jako te metale, które wypełniają orbitale 5f; ale ponieważ aktynowce wykazują podobne właściwości, są zwykle zaliczane do aktynowców.

Metale, niemetale i metaloidy

Czytelnik zauważy, że w przypadku siedmiu rodzin, które do tej pory zidentyfikowaliśmy, na ogół nie omawialiśmy ich pod kątem właściwości, które można łatwiej rozróżnić – takich jak barwa, faza materii, właściwości wiązań itp. Zamiast tego, zostały one zbadane głównie z punktu widzenia wypełnienia orbitali, co zapewnia solidną chemiczną podstawę do identyfikacji rodzin. Właściwości makroskopowe, jak również sposoby, że różne elementy znajdują zastosowanie w życiu codziennym, są omówione w esejach poświęconych różnych grup.

Zauważ również, że rodziny dotychczas zidentyfikowane stanowią tylko 92 elementy z całkowitej liczby 112 wymienionych w układzie okresowym: wodór; sześć metali alkalicznych; sześć metali ziem alkalicznych; pięć chlorowców; sześć gazów szlachetnych; 40 metali przejściowych; 14 lantanowców i 14 aktynowców. A co z pozostałymi 20? Niektóre dyskusje na temat rodzin pierwiastków przypisują te pierwiastki, z których wszystkie znajdują się w grupach od 3 do 6, do własnych rodzin, o których będzie jeszcze krótko mowa. Jednakże, ponieważ te „rodziny” nie są uznawane przez wszystkich chemików, w tej książce 20 pierwiastków z grup 3 do 6 jest opisanych ogólnie jako metale, niemetale i metaloidy.

METALE I NIEMETALE.

Metale są błyszczące lub lśniące w wyglądzie i ciągliwe, co oznacza, że mogą być formowane w różne kształty bez łamania. Są one doskonałymi przewodnikami ciepła i elektryczności, i mają tendencję do tworzenia jonów dodatnich poprzez utratę elektronów. Na układzie okresowym, metale wypełniają lewą, środkową i część prawej strony wykresu. Nie powinno więc dziwić, że większość pierwiastków (w rzeczywistości 87) to metale. Lista ta obejmuje metale alkaliczne, metale ziem alkalicznych, metale przejściowe, lantanowce i aktynowce, jak również siedem elementów w grupach od 3 do 6 – aluminium, gal, ind, tal, cyna, ołów i bizmut.

Niemetale mają matowy wygląd, nie są kowalne, są słabymi przewodnikami ciepła i elektryczności i mają tendencję do zdobywania elektronów w celu utworzenia jonów ujemnych. Są więc przeciwieństwem metali w większości aspektów, jak przystało na ich nazwę. Niemetale, które zajmują prawą górną część układu okresowego, obejmują gazy szlachetne, fluorowce i siedem pierwiastków z grup od 3 do 5. Te niemetalowe „sieroty” to bor, węgiel, azot, tlen, fosfor, siarka i selen. Do tych siedmiu sierot można by dodać jeszcze ósmą, z grupy 1: wodór. Podobnie jak w przypadku metali, osobny esej – ze szczególnym uwzględnieniem „sierot” – poświęcony jest niemetalom.

METALOIDY I INNE „RODZINNE” OZNACZENIA.

Obejmując przekątną regionu pomiędzy metalami i niemetalami są metaloidy, pierwiastki, które wykazują cechy zarówno metali jak i niemetali. Wszystkie są ciałami stałymi, ale nie mają połysku i umiarkowanie dobrze przewodzą ciepło i elektryczność. Sześć metaloidów to krzem, german, arsen, antymon, tellur i polon. Astat jest czasami identyfikowany jako siódmy metaloid; jednak w tej książce jest on traktowany jako członek rodziny halogenów.

Niektóre źródła wymieniają „rodziny”, a nie kolekcje „sierocych” metali, metaloidów i niemetali, w grupach od 3 do 6. Te oznaczenia nie są używane w tej książce, ale powinny być krótko wspomniane. Grupa 3 jest czasami nazywana rodziną boru; Grupa 4 – rodziną węgla; Grupa 5 – rodziną azotu; Grupa 6 – rodziną tlenu. Czasami Grupa 5 jest określana jako pnictogeny, a Grupa 6 jako chalcogeny.

GDZIE DOWIEDZIEĆ SIĘ WIĘCEJ

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

Challoner, Jack. The Visual Dictionary of Chemistry. New York: DK Publishing, 1996.

„Elementistory” (strona internetowa). <http://smallfry.dmu.ac.uk/chem/periodic/elementi.html> (May 22, 2001).

„Rodziny pierwiastków” (Web site). <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. Ponieważ aktynowce – które nie wypełniają orbitali 5f – wykazują właściwości podobne do aktynowców, są zwykle uważane za część rodziny aktynowców.

metale alkaliczne:

Wszystkie z wyjątkiem wodoru, należące do grupy 1 w układzie okresowym pierwiastków, o konfiguracji elektronów walencyjnych ns 1.

metale ziem alkalicznych:

Grupa 2 w układzie okresowym pierwiastków, z konfiguracjami elektronów walencyjnych ns 2.

KLUB ELEKTRONOWY:

Termin używany do opisania wzoru utworzonego przez orbitale.

FAMILIE ELEMENTÓW:

Pierwiastki pokrewne, w tym gazy szlachetne, halogeny, metale alkaliczne, metale ziem alkalicznych, metale przejściowe, lantanowce i aktynowce. Ponadto, metale, niemetale i metaloidy tworzą luźno zdefiniowane rodziny. Czasami używa się innych oznaczeń rodzin, takich jak rodzina węgla.

Stan podstawowy:

Termin opisujący stan atomu na jego zwykłym poziomie energetycznym.

Grupy:

Kolumny w układzie okresowym pierwiastków. Są one uporządkowane według liczby elektronów walencyjnych w zewnętrznych powłokach atomów dla reprezentowanych pierwiastków.

HALOGENY:

Grupa 7 układu okresowego pierwiastków, o konfiguracji elektronów walencyjnych ns 2np 5.

JON:

Atom lub atomy, które utraciły lub zyskały jeden lub więcej elektronów, a więc mają ładunek elektryczny netto.

LANTANIDY:

Metale przejściowe, które wypełniają orbitale 4f. Ponieważ lantan – który nie wypełnia orbitalu 4f – wykazuje właściwości podobne do lantanowców, jest zwykle uważany za część rodziny lantanowców.

Pierwiastki grupy głównej:

44 pierwiastki z grup od 1 do 8 w układzie okresowym pierwiastków, dla których liczba elektronów walencyjnych jest równa numerowi grupy. (Jedynym wyjątkiem jest hel.) Do pierwiastków grupy głównej, zwanych również pierwiastkami reprezentatywnymi, należą rodziny metali alkalicznych, metali ziem alkalicznych, fluorowców i gazów szlachetnych, a także inne metale, niemetale i metaloidy.

METALOWCE:

Pierwiastki, które wykazują cechy zarówno metali, jak i niemetali. Metaloidy są ciałami stałymi, ale nie są błyszczące i nie mają połysku, umiarkowanie dobrze przewodzą ciepło i elektryczność. Sześć metaloidów zajmuje przekątną regionu pomiędzy metalami i niemetalami po prawej stronie układu okresowego. Czasami astat jest zaliczany do metaloidów, ale w tej książce jest traktowany w kontekście rodziny chlorowców.

METALE:

Zbiór 87 pierwiastków, który obejmuje liczne rodziny – metale alkaliczne, metale ziem alkalicznych, metale przejściowe, lantanowce i aktynowce, jak również siedem pierwiastków w grupach od 3 do 5. Metale, które zajmują lewą, środkową i część prawej strony układu okresowego, są lśniące lub błyszczące w wyglądzie i plastyczne, co oznacza, że mogą być formowane w różne kształty bez łamania. Są doskonałymi przewodnikami ciepła i elektryczności, i mają tendencję do tworzenia jonów dodatnich przez utratę elektronów.

Gazy szlachetne:

Grupa 8 układu okresowego pierwiastków, z których wszystkie (z wyjątkiem helu) mają konfiguracje elektronów walencyjnych ns 2np 6.

NIEMETALE:

Pierwiastki, które mają matowy wygląd; nie są kowalne; są słabymi przewodnikami ciepła i elektryczności; i mają tendencję do zdobywania elektronów w celu utworzenia jonów ujemnych. Są one zatem przeciwieństwem metali w większości aspektów, jak przystało na ich nazwę. Poza wodorem, pozostałe 18 niemetali zajmuje prawą górną stronę układu okresowego i obejmuje gazy szlachetne, chlorowce i siedem pierwiastków z grup od 3 do 6.

WORBITAL:

Wzorzec prawdopodobieństwa dotyczący pozycji elektronu dla anatomu w określonym stanie energetycznym. Im wyższy główny poziom energetyczny, tym bardziej złożony wzór orbitali. Cztery rodzaje wzorów orbitali są oznaczone jako s, p, d i f – każdy z nich jest bardziej złożony od poprzedniego.

PERIODYCZNA TABLICA ELEMENTÓW:

Szablon, który przedstawia pierwiastki ułożone w kolejności liczby atomowej, wraz z symbolem chemicznym i średnią masą atomową (w jednostkach masy atomowej) dla danego pierwiastka.

PERIODY:

Rzędy okresowej tablicy pierwiastków. Reprezentują one kolejne poziomy energetyczne w atomach danych pierwiastków.

PRINCIPAL ENERGY LEVEL:

Wartość wskazująca odległość, na jaką może oddalić się elektron od jądra atomu. Oznacza się go liczbą całkowitą, zaczynając od 1 i idąc w górę. Im wyższy główny poziom energetyczny, tym większa energia w atomie i tym bardziej złożony układ orbitali.

PIERWIASTKI REPRESENTACYJNE:

Patrz pierwiastki grupy głównej.

METALE PRZEJŚCIOWE:

Grupa 40 pierwiastków, które nie mają przypisanego numeru grupy w północnoamerykańskiej wersji układu okresowego. Są to jedyne pierwiastki, które wypełniają orbitale d.

ELEKTONY WALENCYJNE:

Elektrony, które zajmują najwyższe poziomy energetyczne w anatomie. Są to elektrony uczestniczące w wiązaniu chemicznym.