Eszkola

Układ okresowy – zasady tworzenia

Przydatne kalkulatory i narzędzia

Układ okresowy pierwiastków jest tablicą przedstawiającą wszystkie znane pierwiastki chemiczne. Uporządkowanie pierwiastków w układzie jest ściśle związane z ich właściwościami fizyko-chemicznymi. Podobieństwa pomiędzy poszczególnymi grupami pierwiastków na przestrzeni lat zauważało wielu naukowców, natomiast pierwszym, który ułożył je na kształt współczesnego układu okresowego był Dmitrij Mendelejew.

Rozmieszczenie pierwiastków w układzie okresowym opiera się na sformułowanym przez Mendelejewa prawie okresowości, które brzmi: 

Właściwości pierwiastków chemicznych uporządkowanych zgodnie ze wzrastająca liczbą atomową powtarzają się okresowo.

Tak więc podstawą uporządkowania pierwiastków jest ich liczba atomowa, która określa liczbę protonów znajdujących się w jądrze, a tym samym liczbę elektronów rozlokowanych na powłokach elektronowych niezjonizowanego atomu. I to właśnie liczba elektronów oraz ich rozmieszczenie, decyduje o właściwościach chemicznych poszczególnych pierwiastków. 

Elektrony są umiejscowione na powłokach wokół jądra pierwiastka. Każda z powłok ma swoją pojemność tj. maksymalną liczbę elektronów, jaka może się na niej znajdować. Jest to uwarunkowane wartością głównej liczny kwantowej poszczególnych powłok. Co więcej, każda z powłok dzieli się na podpowłoki (a te na orbitale), które również posiadają swoją pojemność, ta z kolei określana jest przez wartość pobocznej liczny kwantowej. Oznaczenia oraz pojemności poszczególnych powłok i podpowłok obrazują poniższe tabele:
 

Symbol powłoki Główna liczba kwantowa n Maksymalna liczna elektronów na powłoce (2n2) Podpowłoki
K 1 2 s
L 2 8 s, p
M 3 18 s, p, d
M 4 32 s, p, d, f
O 5 50 s, p, d, f, g
P 6 72 s, p, d, f, g, h
Q 7 98 s, p, d, f, g, h, i

 

 

Symbol podpowłoki Poboczna liczba kwantowa l Maksymalna liczba elektronów na podpowłoce (4l+2)
s 0 2
p 1 6
d 2 10
f 3 14
g 4 18
h 5 22
i 6 26

 

Rozmieszczanie elektronów na  kolejnych powłokach następuje w momencie, gdy poprzednie są całkowicie zapełnione. Najbardziej zewnętrzna, ostatnia powłoka atomu nazywana jest powłoką walencyjną, a zlokalizowane na niej elektrony uczestniczą w tworzeniu wiązań chemicznych (kowalencyjnych, jonowych itp.).

Wracając do wyglądu samego układu okresowego, można w nim wyróżnić 7 okresów (wierszy) oraz 18 grup (kolumn). Długość każdego z okresów jest uzależniona od konfiguracji elektronowej atomów, a dokładniej od liczny elektronów, jaką może pomieścić powłoka walencyjna. W skrócie: pierwiastki leżące w jednym okresie posiadają tyle samo powłok elektronowych, natomiast te znajdujące się w jednej grupie mają taką samą liczbę elektronów walencyjnych. 

Grupy układu okresowego dzielone są dodatkowo na grupy główne (1,2 13-18) oraz poboczne (3-12). Podział oparty jest na rodzajach orbitali, na jakich rozmieszczone są elektrony walencyjne. Elektrony walencyjne pierwiastków grup głównych znajdują się na podpowłokach s i p, pierwiastków grup pobocznych na podpowłokach s i d, natomiast lantanowców i aktynowców na podpowłokach s, d i f. Z tego też względu poza wyróżnieniem dwóch rodzajów grup, układ okresowy został podzielony na bloki s (grupy 1 i 2), p (grupy 13-18), d (grupy 3-12) oraz f (lantanowce i aktynowce).

Tak jak już wspomniano liczba i rozmieszczenie elektronów, szczególnie walencyjnych, ma decydujący wpływ na właściwości pierwiastków i poza wzrastającą liczbą atomową, można zauważyć szereg innych cech „uporządkowanych” w układzie okresowym, co przedstawia uproszczony schemat: