Periódusos rendszer [szerkesztés] Megtekintett lap   (+/-)

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából.

Ugrás: navigáció, keresés

Dmitrij Mengyelejev (Repin festményén)

A kémiai elemek periódusos rendszere a kémiai elemek egy táblázatos megjelenítése, melyet elsőként 1869-ben az orosz kémikus Dmitrij Mengyelejev alkalmazott. Olyan táblázatot szándékozott készíteni, amely jól mutatja az elemek tulajdonságai között fellelhető visszatérő jellegzetességeket („periódusokat”). Az idők folyamán a periódusos rendszert többször módosították és bővítették, ezen kívül Mengyelejev ideje óta számos új elemet fedeztek fel, új elméleti modelleket dolgoztak ki, melyek magyarázattal szolgálnak a kémiai sajátosságok hátterét illetően. A táblázatnak létezik az elemek viselkedésének különböző szempontjait hangsúlyozó más elrendezése is de a leggyakrabban használt forma még ma is nagyon hasonlít Mengyelejev eredeti ábrájára.

A kémia oktatásában ma általánosan elterjedt a periódusos rendszer használata, a kémiai sajátosságok különböző formáinak az osztályozásához, rendszerezéséhez és összahasonlításához hasznos segédeszköz. A táblázatot széleskörűen használják a kémiában, fizikában, biológiában és az iparban. A periódusos rendszer 2006. október 16-án 117 elemet tartalmaz (a 118-as elemet előállították, de a 117-eset még nem).

Tartalomjegyzék

[elrejtés] 1 A periódusos rendszer ábrázolása

2 A periódusos rendszer felépítése 3 A periódusos rendszer főcsoportjainak tulajdonságai 4 A periódusos rendszer története 5 Az elemek és adataik

6 Külső hivatkozások

A periódusos rendszer ábrázolása [szerkesztés]

Csoport →

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

I A

II A

III B

IV B

V B

VI B

VII B

<-- VIII B -->

I B

II B

III A

IV A

V A

VI A

VII A

VIII A

↓ Periódus

11H

2He

23Li

4Be

5B

6C

7N

8O

9F

10Ne

311Na

12Mg

13Al

14Si

15P

16S

17Cl

18Ar

419K

20Ca

21Sc

22Ti

23V

24Cr

25Mn

26Fe

27Co

28Ni

29Cu

30Zn

31Ga

32Ge

33As

34Se

35Br

36Kr

537Rb

38Sr

39Y

40Zr

41Nb

42Mo

43Tc

44Ru

45Rh

46Pd

47Ag

48Cd

49In

50Sn

51Sb

52Te

53I

54Xe

655Cs

56Ba

57La

*72Hf

73Ta

74W

75Re

76Os

77Ir

78Pt

79Au

80Hg

81Tl

82Pb

83Bi

84Po

85At

86Rn

787 Fr 

88Ra

89Ac

**104Rf

105Db

106

Sg

107

Bh

108

Hs

109

Mt

110

Ds

111

Rg

112

Uub

113Uut

114

Uuq

115

Uup

116

Uuh

117

Uus

118

Uuo

8119 ? 

120?

121?

* Lantanidák58 Ce 

59Pr

60Nd

61Pm

62Sm

63Eu

64Gd

65Tb

66Dy

67Ho

68Er

69Tm

70Yb

71Lu

** Aktinidák90Th

91Pa

92U

93Np

94Pu

95Am

96Cm

97Bk

98Cf

99Es

100Fm

101Md

102

No

103Lr

Elemi sorozatok a periódusos rendszerben

Alkálifémek Alkáliföldfémek Lantanidák Aktinidák ÁtmenetifémekMásodfajú fémek Félfémek Nemfémek Halogének Nemesgázok

A rendszámok színkódolása:

A kék színűek standard körülmények között folyékonyak; A zöld színűek standard körülmények között gázneműek; A fekete színnel írtak ugyanekkor szilárdak; Azon elemek, melyeket piros színnel jelöltünk, mesterségesek, a természetben nem

találhatók meg (mind szilárd halmazállapotú szobahőmérsékleten). A szürke színűeket még nem fedezték fel, a táblabeli háttérszínüket is kifakítottuk.

A periódusos rendszer felépítése [szerkesztés]

Az elemek rendszerezésére tett korábbi kísérletek legtöbbször az atomtömeg alapján történő sorrendbe állítással állt valamilyen módon összefüggésben. Mengyelejev legnagyobb újítása a periódusos rendszer megalkotásánál az volt, hogy az elemeket úgy rendezte el, hogy az illusztrálja az elemek ismétlődő („periódusos”) kémiai tulajdonságait (még ha ez azt is jelentette, hogy nem voltak atomtömeg szerint sorrendben), és kihagyta a helyét a „hiányzó” (akkoriban még ismeretlen) elemeknek. Mengyelejev a táblázat alapján megjósolta ezeknek a „hiányzó” elemeknek a tulajdonságait, és később ezek közül sokat valóban felfedeztek, és a leírás illett rájuk.

Ahogy az atomok szerkezetének elmélete továbbfejlődött (például Henry Moseley által), nyilvánvalóvá vált, hogy Mengyelejev az elemeket növekvő rendszám (azaz az atommagban levő protonok száma) alapján rakta sorrendbe. Ez a sorrend majdnem megegyezik az atomtömegből adódó sorrenddel.

Annak érdekében, hogy az ismétlődő tulajdonságokat szemléltesse, Mengyelejev mindig új sort kezdett a táblázatban, úgy hogy a hasonló tulajdonságú elemek egymás alá, egy oszlopba kerüljenek. A periódusos rendszer függőleges oszlopjait csoportnak nevezzük, I-től VIII-ig számozzuk. A csoporton belüli elemek vegyértékhéján lévő elektronok száma és elrendeződése azonos. Megkülönböztetjük a főcsoportokat (a táblázatban „A”-val jelöltük.) és a mellékcsoportokat (a táblázatban „B”-vel jelöltük).

A periódusos rendszer vízszintes sorait periódusnak nevezzük, 1-től kezdve számozzuk. Egy perióduson belül az elemek alapállapotú atomján a legkülső héj főkvantumszáma megegyezik és egyenlő a periódus számával.

Mengyelejev eredeti táblázatában mindegyik periódus ugyanolyan hosszú volt. A modern táblázatokban a táblázat alján egyre hoszabb periódusok találhatóak, melyek s-, p-, d-, és f-mezőkre osztják az elemeket. A periódusos rendszeren belül azonos mezőkbe soroljuk azokat az oszlopokat, ahol azonos alhéj töltődik fel, a mezőket a feltöltődő alhéjakról nevezzük el (s-héj, p-héj, d-héj stb.)

Nyomtatott táblázatokban az elemeket rendszerint az elem vegyjelével és rendszámával sorolják fel; sokszor szerepeltetik a táblázatban még az elem atomtömegét és más információkat, például az elektronkonfigurációt jelző rövidítéseket, elektronegativitást és a vegyértéket. 2006-ban 117 igazoltan felfedezett kémiai elemet tartalmaz a rendszer.

Kilencven ezek közül természetes körülmények között is megtalálható a a Földön, a többieket csak mesterségesen, részecskegyorsítókban sikerült előállítani. A 43-as technécium és a 61-es promécium mesterségesek (habár rendszámuk kisebb, mint a temészetesen is előforduló 92-es urán); míg a 93-as neptúnium és 94-es plutónium ugyan mesterségesként szerepel, de nyomokban már megtalálták őket természetes körülmények között is.

A periódusos rendszer főcsoportjainak tulajdonságai [szerkesztés]

Az egyazon főcsoportba tartozó elemeknek, a vegyértékelektronjainak száma megegyezik. A vegyérték elektronok számát a főcsoport sorszáma adja meg. Ez alapján az ugyanabban a főcsoportban lévő elemeknek a kémiai tulajdonságai nagyban megegyeznek. Ez azzal magyarázható, hogy a vegyértékelektronok száma, meghatározza, hogy az adott elem a kötésekben hány elektronnal tud részt venni. (Emellett a kötés milyenségében szerepet játszik az elektronegativitás is). Az elektronszerkezet felépítése (amely szintén hasonló a főcsoport béli elemek között) pedig meghatározza az elem reakciókészségét. Így belátható, hogy egy ugyanolyan reakcióban a főcsoport különféle elemei legtöbbször ugyanúgy vesznek részt, csak a reakció hatásfokában van eltérés.

A periódusos rendszer története [szerkesztés]

Az eredeti táblázatot a szubatomi részecskék felfedezése és az atomszerkezetről alkotott jelenlegi kvantummechanikai elméletek kidolgozása előtt állították össze. Ha az elemeket atomtömegük szerint sorrendbe állítjuk és bizonyos tulajdonságokat megvizsgáljuk, feledezhető ismétődés, „periodicitás” a növekvő atomtömeg mentén. Az első tudós, aki ezt felismerte a német kémikus, Johann Wolfgang Döbereiner volt, aki 1828-ban felfedezett egy pár, hasonló elemekből álló triádot:

Triádok

Elem Atomtömeg(g/mol)

Sűrűség(g/cm³)

Hányados(cm³/mol)

klór 35,45 0,003214 11030

bróm 79,90 3,12 25,6

jód 126,90 4,93 25,7

 

kalcium 40,08 1,55 26,0

stroncium 87,62 2,54 33,2

bárium 137,33 3,59 38,2

1829-ben Dobereiner felállította a triádok törvényét: a triád középső elemének atomtömege a két másik számtani közepe volt. Újabb tudósok a triádokon túlmutató kémiai összefüggéseket fedeztek fel: a fluor bekerült a klór, bróm és jód mellé; a kén, oxigén, szelén és tellúr egy családba kerültek; a nitrogén, foszfor, arzén, antimon és bizmut pedig egy újabb csoportot alkotott.

John Newlands angol kémikus 1865-ben észrevette, hogy ha az elemeket növekvő atomtömeg szerint sorrendbe állítja, minden nyolcadik hasonló fizikai és kémiai sajátosságokat mutat, amit a zenei oktávokhoz hasonlított. Bár néhány elem esetén jól működött, Newland oktávjai két ok miatt bizonyultak hibásnak:

A kalciumnál nagyobb atomtömegű elemekre nem volt igaz Miután több elemet (például a héliumot, neont, argont) felfedeztek, az új elemek nem

fértek bele a táblázatba

Végül 1869-ben az orosz kémia professzor, Mengyelejev, és négy hónappal később a német Julius Lothar Meyer egymástól függetlenül készítették el az első periódusos rendszert, melyben az elemeket tömegük szerint rakták sorba. Azonban Mengyelejev néhány elemet a sorrendtől eltérően helyezett el, hogy a tulajdonságaik jobban igazodjanak a szomszédaikhoz, kijavította néhány elem atomtömegét, és megjósolta a táblázat még akkor üres helyeire kerülő elemek felfedezését, és azok tulajdonságait. A rendszer helyességét megerősítette 1875-ben a gallium felfedezése, mert ez az elem a megjósolt tulajdonságokat mutatta. Mengyelejevet a 19. század végén, 20. század elején az elemek elektronszerkezetének felfedezése igazolta.

Az elemek és adataik [szerkesztés]

Rendszám Név Vegyjel Atomtömeg Halmazállapot

1. hidrogén H 1,007 94 gáz

2. hélium He 4,002 602 gáz

3. lítium Li 6,941 szilárd

4. berillium Be 9,012 182 szilárd

5. bór B 10,811 szilárd

6. szén C 12,0107 szilárd

7. nitrogén N 14,0067 gáz

8. oxigén O 15,9994 gáz

9. fluor F 18,998 403 2 gáz

10. neon Ne 20,1797 gáz

11. nátrium Na 22,989 769 28 szilárd

12. magnézium Mg 24,3050 szilárd

13. alumínium Al 26,981 538 6 szilárd

14. szilícium Si 28,0855 szilárd

15. foszfor P 30,973 762 szilárd

16. kén S 32,065 szilárd

17. klór Cl 35,453 gáz

18. argon Ar 39,948 gáz

19. kálium K 39,0983 szilárd

20. kalcium Ca 40,078 szilárd

21. szkandium Sc 44,955 912 szilárd

22. titán Ti 47,867 szilárd

23. vanádium V 50,9415 szilárd

24. króm Cr 51,9961 szilárd

25. mangán Mn 54,938 045 szilárd

26. vas Fe 55,845 szilárd

27. kobalt Co 58,933 195 szilárd

28. nikkel Ni 58,6934 szilárd

29. réz Cu 63,546 szilárd

30. cink Zn 65,38 szilárd

31. gallium Ga 69,723 szilárd

32. germánium Ge 72,64 szilárd

33. arzén As 74,921 60 szilárd

34. szelén Se 78,96 szilárd

35. bróm Br 79,904 folyadék

36. kripton Kr 83,798 gáz

37. rubídium Rb 85,4678 szilárd

38. stroncium Sr 87,62 szilárd

39. ittrium Y 88,905 85 szilárd

40. cirkónium Zr 91,224 szilárd

41. nióbium Nb 92,906 38 szilárd

42. molibdén Mo 95,96 szilárd

43. technécium Tc (98) szilárd

44. ruténium Ru 101,07 szilárd

45. ródium Rh 102,905 50 szilárd

46. palládium Pd 106,42 szilárd

47. ezüst Ag 107,8682 szilárd

48. kadmium Cd 112,411 szilárd

49. indium In 114,818 szilárd

50. ón Sn 118,710 szilárd

51. antimon Sb 121.760 szilárd

52. tellúr Te 127,60 szilárd

53. jód I 126,904 47 szilárd

54. xenon Xe 131,293 gáz

55. cézium Cs 132,905 451 9 szilárd

56. bárium Ba 137,327 szilárd

57. lantán La 138,905 47 szilárd

58. cérium Ce 140,116 szilárd

59. prazeodímium Pr 140,907 65 szilárd

60. neodímium Nd 144,242 szilárd

61. prométium Pm (145) szilárd

62. szamárium Sm 150,36 szilárd

63. európium Eu 151,964 szilárd

64. gadolínium Gd 157,25 szilárd

65. terbium Tb 158,925 35 szilárd

66. diszprózium Dy 162,500 szilárd

67. holmium Ho 164,930 32 szilárd

68. erbium Er 167,259 szilárd

69. túlium Tm 168,934 21 szilárd

70. itterbium Yb 173,054 szilárd

71. lutécium Lu 174,9668 szilárd

72. hafnium Hf 178,49 szilárd

73. tantál Ta 180,947 88 szilárd

74. volfrám W 183,84 szilárd

75. rénium Re 186,207 szilárd

76. ozmium Os 190,23 szilárd

77. irídium Ir 192,217 szilárd

78. platina Pt 195,084 szilárd

79. arany Au 196,966 569 szilárd

80. higany Hg 200,59 folyadék

81. tallium Tl 204,3833 szilárd

82. ólom Pb 207,2 szilárd

83. bizmut Bi 208,980 40 szilárd

84. polónium Po (210) szilárd

85. asztácium At (210) szilárd

86. radon Rn (222) gáz

87. francium Fr (223) szilárd

88. rádium Ra (226) szilárd

89. aktínium Ac (227) szilárd

90. tórium Th 232,038 06 szilárd

91. protaktínium Pa 231,035 88 szilárd

92. urán U 238,028 91 szilárd

93. neptúnium Np (237) szilárd

94. plutónium Pu (244) szilárd

95. amerícium Am (243) szilárd

96. kűrium Cm (247) szilárd

97. berkélium Bk (247) szilárd

98. kalifornium Cf (251) szilárd

99. einsteinium Es (252) szilárd

100. fermium Fm (257) szilárd

101. mendelévium Md (258 szilárd

102. nobélium No (259) szilárd

103. laurencium Lr (262) szilárd

104. radzerfordium Rf (261) szilárd

105. dubnium Db (262) szilárd

106. szíborgium Sg (266) szilárd

107. borium Bh (264) szilárd

108. hasszium Hs (269) szilárd

109. meitnerium Mt (268) szilárd

110. darmstadtium Ds (269) szilárd

111. roentgenium Rg (272) szilárd

112. ununbium Uub (277) folyékony

113. ununtrium Uut (284) Szilárd

114. ununquadium Uuq (289) Szilárd

115. ununpentium Uup (288) Szilárd

116. ununhexium Uuh (292) Szilárd

117. ?(ununseptium) ?(Uus) ?(291) ?

118. ununoctium Uuo (293) gáz

119. ? ? (?) ?