Περιοδικός πίνακας: τι είναι και εξήγηση του τρόπου οργάνωσής του

Ποιος είναι ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων;

Ο περιοδικός πίνακας ή ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων είναι α οργανωμένο αρχείο χημικών στοιχείων σύμφωνα με τον ατομικό αριθμό, τις ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά του.

Αποτελείται από 118 στοιχεία που επιβεβαιώθηκαν από τη Διεθνή Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC), εκ των οποίων

• 94 είναι στοιχεία που υπάρχουν στη φύση, και
• 24 στοιχεία είναι συνθετικά, δηλαδή έχουν δημιουργηθεί τεχνητά.

Η ανάπτυξή του συνδέεται στενά με την ανακάλυψη νέων στοιχείων και τη μελέτη των κοινών ιδιοτήτων τους. Πτυχές όπως η έννοια της ατομικής μάζας και οι σχέσεις μεταξύ της ατομικής μάζας και των περιοδικών ιδιοτήτων των στοιχείων ήταν θεμελιώδεις για τη διαμόρφωση του σύγχρονου περιοδικού πίνακα.

Ο περιοδικός πίνακας λειτουργεί ως θεμελιώδες εργαλείο για τη μελέτη της χημείας, καθώς επιτρέπει την αναγνώριση με συνεκτικό και εύκολο τρόπο των διαφορών και των ομοιοτήτων μεταξύ των χημικών στοιχείων.

Η δημιουργία του αποδίδεται στον Ρώσο επιστήμονα Dimitri Mendeleev το 1869. Από τότε, ο περιοδικός πίνακας έχει βελτιωθεί και ενημερωθεί από άλλους επιστήμονες καθώς ανακαλύφθηκαν και μελετηθούν νέα στοιχεία.

Πώς οργανώνεται ο περιοδικός πίνακας;

Ο περιοδικός πίνακας παρουσιάζει όλα τα στοιχεία που είναι γνωστά μέχρι τώρα, τα οποία είναι οργανωμένα και τοποθετημένα σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά τους και τη σχέση μεταξύ τους σε ομάδα, περιόδους, μπλοκ και μέταλλα, μεταλλοειδή και μη μέταλλα.

Ομάδες

Ο περιοδικός πίνακας αποτελείται από 18 ομάδες στοιχείων που οργανώνονται σε κατακόρυφες στήλες, αριθμημένες από 1 έως 18 από αριστερά προς τα δεξιά, ξεκινώντας από τα αλκαλικά μέταλλα και τελειώνοντας με τα ευγενή αέρια.

Τα στοιχεία που ανήκουν στην ίδια στήλη έχουν παρόμοια χημικά χαρακτηριστικά, με βάση τον τρόπο δομής των ηλεκτρονίων στο τελευταίο στρώμα του ατόμου.

Για παράδειγμα, η πρώτη στήλη περιέχει τα στοιχεία που έχουν ένα ηλεκτρόνιο στο τελευταίο κέλυφος του ατόμου. Σε αυτήν την περίπτωση, το κάλιο έχει τέσσερα κελύφη και στο τελευταίο έχει ένα ηλεκτρόνιο.

Τα χημικά στοιχεία οργανώνονται σε ομάδες ως εξής:

• Ομάδα 1 (Ι Α): αλκαλικά μέταλλα.
• Ομάδα 2 (II A): μέταλλα αλκαλικής γαίας.
• Ομάδα 3 (III B): οικογένεια σκάνδιου.
• Ομάδα 4 (IV B): οικογένεια τιτανίου.
• Ομάδα 5 (V B): οικογένεια βαναδίου.
• Ομάδα 6 (VI Β): οικογένεια χρωμίου.
• Ομάδα 7 (VII B): οικογένεια μαγγανίου.
• Ομάδα 8 (VIII B): οικογένεια σιδήρου.
• Ομάδα 9 (VIII B): οικογένεια κοβαλτίου.
• Ομάδα 10 (VIII B): οικογένεια νικελίου.
• Ομάδα 11 (Ι Β): οικογένεια χαλκού.
• Ομάδα 12 (II Β): οικογένεια ψευδαργύρου.
• Ομάδα 13 (III Α): γήινο.
• Ομάδα 14 (IV Α): ανθρακικά.
• Ομάδα 15 (V A): άζωτο.
• Ομάδα 16 (VI Α): χαλκογόνα ή αμφόγονα.
• Ομάδα 17 (VII A): αλογόνα.
• Ομάδα 18 (VIII Α): ευγενή αέρια.

Εμμηνα

Οι τελείες είναι οι επτά οριζόντιες γραμμές που έχει ο περιοδικός πίνακας. Σε αυτές τις σειρές ομαδοποιούνται τα στοιχεία που έχουν τον αριθμό κελυφών ηλεκτρονίων που συμπίπτει με τον αριθμό της περιόδου.

Για παράδειγμα, στην πρώτη σειρά το υδρογόνο και το ήλιο έχουν ένα κέλυφος ηλεκτρονίων. Στη δεύτερη περίοδο υπάρχουν οκτώ στοιχεία που έχουν δύο κελύφη ηλεκτρονίων. Στην τρίτη σειρά τα στοιχεία έχουν τρία κελύφη ηλεκτρονίων, και ούτω καθεξής.

Στην περίοδο έξι είναι τα στοιχεία που έχουν έξι κελύφη ηλεκτρονίων, καθώς και την κάτω σειρά των λανθανιδών. Στην περίοδο επτά είναι τα στοιχεία που έχουν επτά κελύφη ηλεκτρονίων, καθώς και την τελευταία σειρά ακτινιδίων.

Μέταλλα, μεταλλοειδή και μη μέταλλα

Τρεις κατηγορίες στοιχείων που αποτελούν τον περιοδικό πίνακα μπορούν να διακριθούν από τις χημικές και φυσικές τους ιδιότητες, που είναι: μέταλλα, μεταλλοειδή και μη μέταλλα.

• Μέταλλα: είναι στερεά στοιχεία σε θερμοκρασία δωματίου, μείον τον υδράργυρο που βρίσκεται σε υγρή κατάσταση. Είναι εύκαμπτοι και όλκιμοι και είναι καλοί αγωγοί θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας. Βρίσκονται στην αριστερή πλευρά του τραπεζιού.
• Χωρίς μέταλλα: Αυτά είναι κυρίως αέρια, αν και υπάρχουν επίσης υγρά. Αυτά τα στοιχεία δεν είναι καλοί αγωγοί ηλεκτρικής ενέργειας. Βρίσκονται στη δεξιά πλευρά του τραπεζιού.
• Μεταλλοειδή ή ημι-μέταλλα: έχουν ιδιότητες και των δύο μετάλλων και των μη μετάλλων. Μπορούν να είναι γυαλιστερά, αδιαφανή και όχι πολύ όλκιμα. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του είναι χαμηλότερη από τα μέταλλα, αλλά υψηλότερη από τα μη μέταλλα. Βρίσκονται στη δεξιά πλευρά του πίνακα, μεταξύ μετάλλων και μη μετάλλων.

Μπλοκ

Ο περιοδικός πίνακας μπορεί επίσης να χωριστεί σε τέσσερα τετράγωνα με βάση την αλληλουχία κελύφους ηλεκτρονίων κάθε στοιχείου. Το όνομα κάθε μπλοκ προέρχεται σύμφωνα με την τροχιά στην οποία βρίσκεται το τελευταίο ηλεκτρόνιο.

• Πεδίο s: ομάδες 1 και 2 των αλκαλικών μετάλλων, αλκαλικών γαιών, υδρογόνου και ηλίου.
• Το μπλοκ p: περιλαμβάνει ομάδες 13 έως 18 και μεταλλοειδή.
• Πεδίο d: αποτελούμενο από ομάδες 3 έως 12 και μέταλλα μετάβασης.
• Το μπλοκ στ: δεν έχει αριθμό ομάδας και αντιστοιχεί σε λανθανίδες και ακτινίδες. Γενικά, τοποθετούνται κάτω από τον περιοδικό πίνακα.

Περιοδικές τάσεις πίνακα

Οι περιοδικές τάσεις αναφέρονται στις κύριες φυσικές και χημικές ιδιότητες που έχουν τα στοιχεία και που επιτρέπουν την οργάνωσή τους στον περιοδικό πίνακα. Αυτές οι τάσεις σχετίζονται με τις αλλαγές που συμβαίνουν στην ατομική δομή κάθε στοιχείου ανάλογα με την περίοδο ή την ομάδα στην οποία ανήκει.

Μεταξύ των περιοδικών τάσεων είναι:

• Ατομικό ραδιόφωνο: Είναι η απόσταση μεταξύ του πυρήνα του ατόμου και της εξόχως τροχιακής του, που μας επιτρέπει να υπολογίσουμε το μέγεθος του ατόμου. Αυξάνεται από δεξιά προς τα αριστερά στις περιόδους, καθώς και από πάνω προς τα κάτω στις ομάδες.
• Ηλεκτρονική συγγένεια: περιγράφεται ως η ενέργεια που απελευθερώνει ένα άτομο όταν προστίθεται ένα ηλεκτρόνιο ή αντίστροφα. Αυξάνεται στις περιόδους από αριστερά προς τα δεξιά και στις ομάδες αυξάνεται προς τα πάνω.
• Ηλεκτρόνια σθένους: αναφέρεται στα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στο εξώτατο κέλυφος του ατόμου. Αυξάνονται καθώς τα στοιχεία βρίσκονται από αριστερά προς τα δεξιά και καθορίζονται από την ομάδα του περιοδικού πίνακα στον οποίο ανήκει το στοιχείο.
• Ενέργεια ιονισμού: ενέργεια που απαιτείται για το διαχωρισμό ενός ηλεκτρονίου από το άτομο. Σε μια περίοδο αυτή η ενέργεια αυξάνεται προς τα δεξιά και σε μια ομάδα αυξάνεται προς τα πάνω.
• Ηλεκτροπαραγωγικότητα: ικανότητα ενός ατόμου να προσελκύει ηλεκτρόνια στον εαυτό του. Αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά για μια χρονική περίοδο.
• Χωρίς μέταλλα: οι ιδιότητες των μη μετάλλων αυξάνονται καθώς τα στοιχεία βρίσκονται στην επάνω δεξιά γωνία του πίνακα.
• Μέταλλα: οι ιδιότητες των μετάλλων είναι μεγαλύτερες καθώς τα στοιχεία βρίσκονται στο κάτω αριστερό μέρος του πίνακα.

Βασικά δεδομένα των χημικών στοιχείων

Οι περιοδικοί πίνακες συνήθως περιέχουν θεμελιώδη δεδομένα καθενός από τα υπάρχοντα στοιχεία σε αυτό, το οποίο επιτρέπει τη δημιουργία μιας συνεκτικής οργάνωσης με βάση τα χαρακτηριστικά της, όπως το σύμβολο, το όνομα, τον ατομικό αριθμό και την ατομική μάζα, για τον προσδιορισμό της χρήσης του.

• Ατομική μάζα: αναφέρεται στη μάζα του ατόμου, που αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια.
• Ενέργεια ιονισμού: είναι η ενέργεια που χρειάζεται για να διαχωριστεί ένα ηλεκτρόνιο από το άτομο.
• Χημικό σύμβολο: συντομογραφίες για τον προσδιορισμό του χημικού στοιχείου.
• Ονομα: Το όνομα που δίνεται στο χημικό στοιχείο μπορεί να προέρχεται από λατινικά, αγγλικά, γαλλικά, γερμανικά ή ρωσικά.
• Ηλεκτρονική διαμόρφωση: ο τρόπος με τον οποίο τα ηλεκτρόνια είναι δομημένα ή οργανωμένα σε ένα άτομο.
• Ατομικός αριθμός: αναφέρεται στον συνολικό αριθμό πρωτονίων που έχει ένα άτομο.
• Ηλεκτροπαραγωγικότητα: Είναι η ικανότητα ενός ατόμου να προσελκύει ηλεκτρόνια στον εαυτό του.
• Η οξείδωση δηλώνει: Δείκτης του βαθμού οξείδωσης ενός ατόμου που αποτελεί μέρος ενός σύνθετου χημικού στοιχείου.

Σε τι χρησιμεύει ο περιοδικός πίνακας;

Ο περιοδικός πίνακας είναι πολύ χρήσιμος για τις επιστημονικές μελέτες δεδομένης των διαφορετικών λειτουργιών που έχει.

• Επιτρέπει τον εντοπισμό των διαφορών και των ομοιοτήτων μεταξύ των διαφόρων στοιχείων. Για παράδειγμα, περιέχει πολύτιμες πληροφορίες, όπως η ατομική μάζα κάθε στοιχείου.
• Καθιστά δυνατή την ανάλυση της χημικής συμπεριφοράς των στοιχείων. Για παράδειγμα, κατά τη διάκριση της ηλεκτροαρνητικότητας και της ηλεκτρονικής διαμόρφωσης του στοιχείου.
• Χρησιμεύει ως θεμελιώδες εργαλείο για τη μελέτη της χημείας, συμπεριλαμβανομένης της βιολογίας και άλλων κλάδων της επιστήμης, καθώς προσδιορίζει τα κύρια χαρακτηριστικά των χημικών στοιχείων.
• Διευκολύνει τη διάκριση των στοιχείων από τον ατομικό αριθμό τους. Αυτό συμβαίνει επειδή τα στοιχεία αποτελούνται από άτομα, τα οποία λαμβάνουν το όνομά τους και διαφοροποιούνται από τον αριθμό των πρωτονίων, των ηλεκτρονίων και των νετρονίων που περιέχουν.
• Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη των χημικών ιδιοτήτων των νέων στοιχείων που θα περιληφθούν στον πίνακα, λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά των στοιχείων που έχουν ήδη καθοριστεί.

Ιστορικό του περιοδικού πίνακα

Η δημιουργία του περιοδικού πίνακα αποδίδεται στον Ρώσο επιστήμονα Ντμίτρι Μεντελέγιεφ, ο οποίος το 1869 συγκέντρωσε μέχρι στιγμής τα 63 στοιχεία που είναι γνωστά στην επιστήμη.

Ο Mendeleev οργάνωσε τα στοιχεία σε αυξανόμενη σειρά από τις ατομικές τους μάζες, φροντίζοντας να τοποθετήσει στην ίδια στήλη εκείνα των οποίων οι φυσικές ιδιότητες είναι παρόμοιες. Άφησε ακόμη και κενά διαστήματα αναμένοντας την ύπαρξη άλλων στοιχείων που δεν είχαν ακόμη ανακαλυφθεί εκείνη τη στιγμή, και τα οποία θα έπρεπε να συμπεριληφθούν στον πίνακα.

Λίγο αργότερα, ο Γερμανός χημικός Julius Lothar Meyer διέταξε τα στοιχεία με βάση τις φυσικές ιδιότητες των ατόμων. Τέλος, η τρέχουσα δομή του οφείλεται στον Ελβετό επιστήμονα Alfred Werner.

Οι τελευταίες σημαντικές αλλαγές στον περιοδικό πίνακα είναι το έργο του νικητή του βραβείου Νόμπελ στη Χημεία Glenn Seaborg, ο οποίος, μεταξύ άλλων, διέταξε τη σειρά ακτινίδης κάτω από τη σειρά lanthanide.

• Χημικό στοιχείο.
• Χημικό σύμβολο.
• Ατομο