Periodni sistem elemenata

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigaciju, pretragu

Periodni sistem elemenata je tabelarni aranžžman hemijskih elemenata, organizovanih na osnovu njihovih atomskih brojeva (broja protona u jezgru), elektronskoj konfiguraciji i ponavljajućim hemijskim osobinama. Elementi su poređani po rastućem atomskom broju, koji se obično navodi sa hemijskim simbolom u svakom polju. Standarni oblik tabele se sastoji od mreže elemenata poređanih u 18 kolona i 7 redova, sa dva reda elemenata ispod te tabele. Tabela se može podeliti na četiri pravougaona bloka: s-blok nalevo, p-blok nadesno, d-blok u sredini i f-blok ispod njega.

Vrste tabele se nazivaju periode, a kolone se nazivaju grupe, a neke od kolona imaju posebna imena kao što su halogeni elementi ili plemeniti gasovi. Pošto je po definiciji periodni sistem zasnovan na ponavljajućim trendovima, svaka takva tabela se može koristiti da se dobiju veze između osobina elemenata i predvide osobine novih, još neotkrivenih ili sintetizovanih elemenata. Zbog toga periodni sistem elemenata, bez obzira da li je u standarnom obliku ili u nekoj drugoj varijanti, pruža koristan okvir za analizu hemijskog ponašanja i široko se upotrebljava u hemiji i u drugim naukama.

Iako su postojale prethodnice periodnog sistema, Dmitriju Mendeljejevu se uglavnom pripisuju zasluge za objavljivanje prve široko priznatog periodnog sistema elemenata 1869. godine. On je razvio svoj periodni sistem da ilustruje periodične trendove u osobinama tada poznatih elemenata. Mendeljejev je takođe predvideo neke osobine tada nepoznatih elemenata od kojih se očekivalo da popune rupe u njegovoj tabeli. Većina njegovih predviđanja se pokazala tačnom kada su dotični elementi kasnije otkriveni. Mendeljejevljev periodni sistem je od tada proširivan i poboljšan sa otkrićem ili sintetizovanjem novih elemenata i razvojem novim teoretskih modela da objasne hemijske odlike.

Svi elementi od atomskih brojeva 1 (vodonik) do 118 (ununoktijum) su otkriveni ili navodno sintezizovani, dok se elementi 113, 115, 117 i 118 još uvek moraju potvrditi. Prvih 98 elemenata postoje u prirodi, mada se neki mogu pronaći samo u tragovima ili su sintetizovani u laboratorijama pre nego što su pronađeni u prirodi. Elementi sa atomskim brojevima od 99 do 118 su samo sintetizovani ili se tvrdi da su sintetizovani. Dobijanje elemenata koji imaju veće atomske brojeve je izazov, dok se postavlja pitanje koliko se periodni sistem elemenata može modifikovati da se zadovolje bilo kakvi novi dodaci.

grupa → 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
perioda ↓
1 1
H

2
He
2 3
Li
4
Be

5
B
6
C
7
N
8
O
9
F
10
Ne
3 11
Na
12
Mg

13
Al
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar
4 19
K
20
Ca
21
Sc
22
Ti
23
V
24
Cr
25
Mn
26
Fe
27
Co
28
Ni
29
Cu
30
Zn
31
Ga
32
Ge
33
As
34
Se
35
Br
36
Kr
5 37
Rb
38
Sr
39
Y
40
Zr
41
Nb
42
Mo
43
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Pd
47
Ag
48
Cd
49
In
50
Sn
51
Sb
52
Te
53
I
54
Xe
6 55
Cs
56
Ba
*
72
Hf
73
Ta
74
W
75
Re
76
Os
77
Ir
78
Pt
79
Au
80
Hg
81
Tl
82
Pb
83
Bi
84
Po
85
At
86
Rn
7 87
 Fr 
88
Ra
**
104
Rf
105
Db
106
Sg
107
Bh
108
Hs
109
Mt
110
Ds
111
Rg
112
Cn
113
Uut
114
Fl
115
Uup
116
Lv
117
Uus
118
Uuo

* lantanoidi 57
La
58
Ce
59
Pr
60
Nd
61
Pm
62
Sm
63
Eu
64
Gd
65
Tb
66
Dy
67
Ho
68
Er
69
Tm
70
Yb
71
Lu
** aktinoidi 89
Ac
90
Th
91
Pa
92
U
93
Np
94
Pu
95
Am
96
Cm
97
Bk
98
Cf
99
Es
100
Fm
101
Md
102
No
103
Lr
Hemijske serije periodnog sistema elemenata
alkalni metali zemno-alkalni metali lantanoidi aktinoidi prelazni metali
slabi metali metaloidi nemetali halogeni elementi plemeniti gasovi

Značenje boja atomskih brojeva:

  • Elementi numerisani brojem obojenim u plavu boju su u tečnom agregatnom stanju na standardnoj temperaturi i standardnom pritisku (STP).
  • numerisani brojem obojenim u zeleno su gasovitom agregatnom stanju na STP;
  • numerisani brojem obojenim u crno su u čvrstom agregatnom stanju na STP;
  • numerisani brojem obojenim u crveno su veštački (svi su u čvrstom agregatnom stanju na STP).
  • numerisani brojem obojenim u sivo još uvek nisu otkriveni (takođe imaju posvetljenu boju koja prikazuje u koju grupu hemijskih elemenata spadaju).

Istorija periodnog sistema hemijskih elemenata[uredi]

Iako je sastavljanje periodnog sistema nešto što se rutinski pripisuje Mendeljejevu, periodizacija i sistematizacija elemenata ima znatno dužu istoriju.[1][2][3]

Već u 17. veku, tačnije 1661. godine, Robert Bojl je poređao tada poznatih 13 elemenata po rastućoj relativnoj atomskoj masi, dok će ovaj sistem proširiti Lavoazje sa dodatnih 11 elemenata.

Za ovo vreme značajna otkrića na polju hemije i fizike, omogućila su otkrivanje i imenovanje novih elemenata, tako da je potreba za klasifikacijom tog rastućeg broja poznatih elemenata postajala sve očiglednija. Johan Debernajer, kao odgovor na ovu potrebu, formira sistem elemenata koji su bili poređani u trijade, po zajedničkim osobinama, i tako da relativna atomska masa srednjeg elementa trijade bude aritmetička sredina gornjeg i donjeg. Sličnu sistematizaciju dao je i francuz de Šakankurtua, koji je došao na ideju da elemente, po rastućoj relativnoj atomskoj masi poređa u spiralu obmotanu oko valjka.

Svakako najozbiljni pomak ka današnjem periodnom sistemu, pre Mendeljeva dao je Džon Njulends koji je prema ugledu na muzičke oktave, dao periodni sistem sa elementima poređanim u oktave, tako da se osobine periodično ponavljaju nakon svakih 7 elemenata. U vertikalnim kolonama, elementi su bili poređani po porastu Ar, dok su horizontalne vrste bile uslovljene sličnošću u osobinama.

Ipak rad Mendeljejeva na periodzaciji elemenata ostao je zapamćen kao najvažniji, nemalo zato što je njegovo rešenje periodnog sistema zaista bilo najadekvatnije. 1869. on daje prvu verziju periodnog sistema sa rasporedom elemenata sličnim onom kod Njulendsa. Ovakav raspored Mendeljejev je uslovio zakonom periodičnosti koji je dao po kome su fizičke i hemijske osobine elemenata periodične funkcije njihove relativne atomske mase.

1871. Mendeljev daje drugu, reformisanu verziju periodnog sistema koja se temeljila na izmeni koju je Mendeljejev napravio u zakonu periodičnosti. Naime, on je primetio da su osobine hemijskih elemenata zapravo periodične funkcije njihovih rednih brojeva. Reformisani periodni sistem imao je elemente podeljene u vertikalne nizove - grupe - koje su sadržale elemente sličnih osobina i horizontalne nizove - periode - koje su imale elemente poređane po rastućem rednom broju, i u kojima su su osobine iz prethodnog niza periodično ponavljale. Grupa je u početku bilo 8, prvih 7 su imale podgrupe dok je osma bila podeljena u trijade. Perioda je bilo sedam, i sistem nije sadržao plemenite gasove. Mendeljejev je takođe predvideo postojanje elemenata sa drugim atomskim masama koji još nisu bili otkriveni, ali je na osnovu zakona periodičnosti za njih ostavio odgovarajuća mesta.

Danas se ova periodičnost objašnjava periodičnošću javljanja sličnih elektronskih konfiguracija u odgovarajućim atomima.

Princip izgradnje elektronskog omotača atoma i Periodni sistem elemenata[uredi]

Princip izgradnje periodnog sistema zasnovan je na sledećim pretpostavkama:

  • elektronska stanja su kvantovana ,
  • elektronska stanja se popunjavaju u skladu sa Paulijevim principom ,
  • osnovno stanje svakog atoma jeste stanje sa najnižom energijom.

Za pravilno predstavljalje elektronskog omotača svakog atoma morase znati broj elektrona u datom atomu. Kod raspoređivanja elektrona po nivoima i podnivoima mora se poštovati, pomenuti, princip težnje sistema ka minimumu energije. Da bi atom postigao najstabilnije stanje, tj. stanje sa najmanjim sadržajem energije, njegovi elektroni se smeštaju u one orbitale koje imaju najnižu energiju. Tako elektroni prvo popunjavaju podnivoe čija je energija niža, bez obzira kom energetskom nivou on pripada. Na primer, prvo se ponjava 4s podnivo, pa tek onda 3d podnivo, iako 4s podnivo pripada višem energetskom nivou.

Poredak orbitala po energijama je sledeći:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

Najveći broj elektrona u datoj orbitali određen je Paulijevim principom isključenja:

s = 2; p = 6; d = 10; f = 14.

Izvori[uredi]

  1. ^ Housecroft C. E., Sharpe A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Prentice Hall. ISBN 978-0131755536. 
  2. ^ Lide David R., ed. (2006). CRC Handbook of Chemistry and Physics (87th ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. 0-8493-0487-3. 
  3. ^ Susan Budavari, ed. (2001). The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals (13th ed.). Merck Publishing. ISBN 0911910131. 

Spoljašnje veze[uredi]