Περιοδικός πίνακαςΑπό τα μέσα του 19ου αιώνα οι χημικοί είχαν διαπιστώσει ότι οι ιδιότητες των μέχρι τότε γνωστών στοιχείων επαναλαμβάνονταν περιοδικά. Έτσι το 1869 καταρτίσθηκε από τους Mayer και Mendeleev ο πρώτος περιοδικός πίνακας, που περιελάμβανε τα 63 μέχρι τότε γνωστά στοιχεία. Σήμερα είναι γνωστά 113 στοιχεία.

Αυτά κατατάσσονται στον περιοδικό πίνακα κατ’ αύξοντα ατομικό αριθμό. Ο περιοδικός πίνακας αποτελείται από 7 σειρές(περιόδους), 18 στήλες(ομάδες) και είναι χωρισμένος σε 4 τομείς

Ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων

Για να βρούμε την θέση ενός στοιχείου στον Π.Π. (περίοδο, ομάδα, τομέα) εργαζόμαστε ως εξής:Τοποθετούμε τα ηλεκτρόνια του σε στιβάδες και υποστιβάδες σύμφωνα με την αρχή ελάχιστης ενέργειας, χωρίς δηλαδή να λάβουμε υπόψη τις τρεις εξαιρέσεις. Έτσι:Η περίοδος καθορίζεται από την μέγιστη τιμή του n που έχει χρησιμοποιηθεί.Ο τομέας καθορίζεται από την υποστιβάδα που συμπληρώνεται τελευταία, σύμφωνα με την αρχή ελάχιστης ενέργειαςΗ ομάδα με το νέο σύστημα αρίθμησης βρίσκεται από τον αριθμό ηλεκτρονίων στην τελευταία ενεργειακά υποστιβάδα και σύμφωνα με την αντιστοιχία:

Τομέας s

Τομέας d Τομέας p

Αριθμός e

s1 s2 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6

Ομάδα με την νέα αρίθμηση

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Ομάδα με την παλαιά αρίθμηση

IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA

παράδειγμαΝα βρεθεί η περίοδος, η ομάδα και ο τομέας στον οποίο ανήκει το στοιχείο 22Ti.

Σύμφωνα με την αρχή ηλεκτρονιακής δόμησης τα 22 ηλεκτρόνια του τιτανίου

τοποθετούνται σε στιβάδες- υποστιβάδες ως εξής: 1s22s22p63s23p64s23d2

Έχουν τοποθετηθεί ηλεκτρόνια στην 4η στιβάδα, επομένως το Ti ανήκει στην 4η περίοδο.

Η υποστιβάδα που έχει συμπληρωθεί τελευταία είναι η d ,επομένως το Ti ανήκει στον d τομέα.

Στην d υποστιβάδα έχουν τοποθετηθεί 2 ηλεκτρόνια, επομένως το Ti ανήκει στην 4η ομάδα ( ή IVB)

Τομέας s

Τομέας d Τομέας p

Αριθμός e

s1 s2 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6

Ομάδα με την νέα αρίθμηση

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Ομάδα με την παλαιά αρίθμηση

ΙΑ ΙΙΑ ΙΙΙΒ ΙVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA

Τα στοιχεία στα οποία τα τελευταία ηλεκτρόνια τοποθετούνται σε s υποστιβάδες (ns1,ns2) ανήκουν στον s τομέα

Τομέας s

Τομέας d Τομέας p

Αριθμός e

s1 s2 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6

Ομάδα με την νέα αρίθμηση

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Ομάδα με την παλαιά αρίθμηση

ΙΑ ΙΙΑ ΙΙΙΒ ΙVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA

Τα ns1 αποτελούν την 1η ομάδα με το νέο σύστημα αρίθμησης ή την 1η κύρια ομάδα(ΙΑ) με το παλαιό σύστημα και ονομάζονται αλκάλια (Li, Na,K)

Τα ns2 αποτελούν την 2η ομάδα με το νέο σύστημα αρίθμησης ή την 2η κύρια ομάδα(ΙΙΑ) με το παλαιό σύστημα και ονομάζονται αλκαλικές γαίες(Mg,Ca,Ba)

Τομέας s

Τομέας pΤα στοιχεία στα οποία τα τελευταία ηλεκτρόνια τοποθετούνται σε υποστιβάδες p (p1,p2,p3,p4,p5,p6) ανήκουν στον p τομέα και αποτελούν τις ομάδες 13, 14, 15, 16, 17, 18 αντίστοιχα (νέο σύστημα αρίθμησης) ή τις κύριες ομάδες IIIA,IVA,VA,VIA,VIIA,VIIIA με το παλαιό σύστημα

Τομέας s

Τομέας d Τομέας p

Αριθμός e

s1 s2 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6

Ομάδα με την νέα αρίθμηση

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Ομάδα με την παλαιά αρίθμηση

ΙΑ ΙΙΑ ΙΙΙΒ ΙVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA

Τα στοιχεία ns2np7 της 17ης(VIIA) ομάδας ονομάζονται αλογόνα (F,Cl,Br,I).

Τα στοιχεία ns2np8 της 18ης(VIIIA) ομάδας ονομάζονται ευγενή αέρια

Τομέας f

6η περίοδος(ακτινίδες) : από 58Ce έως και 71Lu

7η περίοδος(λανθανίδες):από 90Th έως και 103Lr

animation

Τομείς s,p: κύριες ομάδες (ΙΑ-VIIIA)

Τομείς d,f: δευτερεύουσες ομάδες (IB-VIIIB)

Ποιες είναι οι κύριες και ποιες οι δευτερεύουσες ομάδες με το νέο σύστημα αρίθμησης;

Τομέας dΤα στοιχεία στα οποία τα τελευταία ηλεκτρόνια τοποθετούνται σε υποστιβάδες d (d1,d2,d3,d4,d5,d6, d7,d8,d9,d10 )ανήκουν στον d τομέα και αποτελούν τις ομάδες 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 αντίστοιχα (νέο σύστημα αρίθμησης) ή τις δευτερεύουσες ομάδες IIIΒ,IVΒ,VΒ,VIΒ,VIIΒ,VIIIΒ,IB,IIB με το παλαιό σύστημα

Τομέας s

Τομέας d Τομέας p

Αριθμός e

s1 s2 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6

Ομάδα με την νέα αρίθμηση

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Ομάδα με την παλαιά αρίθμηση

ΙΑ ΙΙΑ ΙΙΙΒ ΙVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA

Παρατήρηση: Η VIIIB αποτελείται από τρεις ομάδες τις 8,9,10

Ηλεκτρονιακή δομή της 1ης σειράς των

στοιχείων μεταπτώσεως

Τα στοιχεία που ανήκουν στον τομέα d έχουν «κατά την δόμηση» την κατανομή ns2 n-1d1, ns2 n-1d2, ns2 n-1d3, ns2 n-1d4, ….. κλπ

Παρατηρήστε ότι τα τελευταία ηλεκτρόνια των στοιχείων του τομέα d εισέρχονται σε εσωτερικές στιβάδες(n-1), ενώ όλα τα στοιχεία του d τομέα έχουν συμπληρωμένη την υποστιβάδα s της τελευταίας τους στιβάδας(n)

Επειδή τα ηλεκτρόνια σθένους, δηλαδή τα ηλεκτρόνια της τελευταίας στιβάδας είναι αυτά που καθορίζουν την χημική συμπεριφορά ενός στοιχείου, γι’ αυτό και τα στοιχεία του τομέα d έχουν παρόμοια χημική συμπεριφορά

Τα στοιχεία του τομέα d ονομάζονται στοιχεία μεταπτώσεως

Κοινές ιδιότητες των στοιχείων μεταπτώσεως

•Μεταλλικός χαρακτήρας

•Πολλοί αριθμοί οξείδωσης

•Είναι παραμαγνητικά

•Σχηματίζουν σύμπλοκα ιόντα

•Σχηματίζουν έγχρωμες ενώσεις

•Είναι καταλύτες

Τι σημαίνει όμως η λέξη παραμαγνητικό ;

Παραμαγνητικά είναι τα άτομα ή ιόντα που περιέχουν ένα ή περισσότερα μονήρη ηλεκτρόνια.

Έτσι η ηλεκτρονιακή δομή του 26Fe είναι: 1s22s22p63s23p6 3d6 4s2. Στον σίδηρο υπάρχουν 6 ηλεκτρόνια σε 3d τροχιακά.

d τροχιακά

Επομένως ο Fe, αφού διαθέτει 4 μονήρη ηλεκτρόνια, είναι παραμαγνητικό στοιχείο.

Τα στοιχεία του τομέα d διαθέτουν στην d υποστιβάδα από 1 έως και 10 ηλεκτρόνια. Με εξαίρεση λοιπόν τα d10=12η ομάδα , όλα τα υπόλοιπα στοιχεία του τομέα d είναι παραμαγνητικά