1. Jak klasyfikowano pierwiastki?

XIX wiek to czas, kiedy uczeni znali już kilkadziesiąt pierwiastków chemicznych. Były one przez nich zbadane i opisane. Ówcześni naukowcy zauważyli, że wśród pierwiastków są takie, które wykazują podobne właściwości. Poszukiwali więc klucza, według którego mogliby je uporządkować i sklasyfikować. Zauważyli wtedy, że jeśli ułoży się pierwiastki w szeregu zgodnie ze wzrastającą masą atomową, to na początku co ósmy, a potem co osiemnasty pierwiastek wykazuje podobne cechy. To spostrzeżenie pozwoliło jednemu z uczonych sformułować ogólne prawo, które nazwano prawem okresowości (na cześć twórcy Dymitra MendelejewaDymitr MendelejewDymitra Mendelejewa – prawem okresowości Mendelejewa).

Rg8tp6Qo64GxH1

Długa droga do systematyki pierwiastków

Długa droga do systematyki pierwiastków

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl

Długa droga do systematyki pierwiastków

R1Z3a3wgGRnOk1

Film rozpoczyna tablica z symbolami różnych pierwiastków ułożonych przypadkowo. Na ekranie pojawia się napis: Uporządkowanie pierwiastków według wzrastającej masy atomowej i w tym samym momencie symbole zaczynają się układać w kolejności swoich liczb atomowych: od wodoru po lewej stronie, po mangan po prawej, łącznie 22 pierwiastki. Symbole w tej kolejności zjeżdżają na dół ekranu, a nad nimi pojawia się układ współrzędnych z osią poziomą oznaczoną jako masa atomowa w unitach, a osią pionową oznaczoną: promień atomu w pikometrach. Pojawia się napis Wykres przedstawiający zależność promieni atomowych od masy atomowej pierwiastków i na układ współrzędnych naniesione zostają pozycje dla wszystkich dwudziestu dwóch pierwiastków. Poza wodorem, który odstaje wyraźnie w lewym dolnym rogu wykresu, wszystkie punkty tworzą trzy wyraźne grupy po siedem pierwiastków. Punkty tych grup układają się w krzywe o kształtach zbliżonych do hiperbol. Pojawia się czerwona linia łącząca po kolei ze sobą wszystkie atomy. Okazuje się, że ma regularny, zębaty kształt. Pod wykresem pojawia się napis: Właściwości pierwiastków uporządkowanych według wzrastających mas atomowych zmieniają się okresowo.

Film rozpoczyna tablica z symbolami różnych pierwiastków ułożonych przypadkowo. Na ekranie pojawia się napis: Uporządkowanie pierwiastków według wzrastającej masy atomowej i w tym samym momencie symbole zaczynają się układać w kolejności swoich liczb atomowych: od wodoru po lewej stronie, po mangan po prawej, łącznie 22 pierwiastki. Symbole w tej kolejności zjeżdżają na dół ekranu, a nad nimi pojawia się układ współrzędnych z osią poziomą oznaczoną jako masa atomowa w unitach, a osią pionową oznaczoną: promień atomu w pikometrach. Pojawia się napis Wykres przedstawiający zależność promieni atomowych od masy atomowej pierwiastków i na układ współrzędnych naniesione zostają pozycje dla wszystkich dwudziestu dwóch pierwiastków. Poza wodorem, który odstaje wyraźnie w lewym dolnym rogu wykresu, wszystkie punkty tworzą trzy wyraźne grupy po siedem pierwiastków. Punkty tych grup układają się w krzywe o kształtach zbliżonych do hiperbol. Pojawia się czerwona linia łącząca po kolei ze sobą wszystkie atomy. Okazuje się, że ma regularny, zębaty kształt. Pod wykresem pojawia się napis: Właściwości pierwiastków uporządkowanych według wzrastających mas atomowych zmieniają się okresowo.

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl

Film rozpoczyna tablica z symbolami różnych pierwiastków ułożonych przypadkowo. Na ekranie pojawia się napis: Uporządkowanie pierwiastków według wzrastającej masy atomowej i w tym samym momencie symbole zaczynają się układać w kolejności swoich liczb atomowych: od wodoru po lewej stronie, po mangan po prawej, łącznie 22 pierwiastki. Symbole w tej kolejności zjeżdżają na dół ekranu, a nad nimi pojawia się układ współrzędnych z osią poziomą oznaczoną jako masa atomowa w unitach, a osią pionową oznaczoną: promień atomu w pikometrach. Pojawia się napis Wykres przedstawiający zależność promieni atomowych od masy atomowej pierwiastków i na układ współrzędnych naniesione zostają pozycje dla wszystkich dwudziestu dwóch pierwiastków. Poza wodorem, który odstaje wyraźnie w lewym dolnym rogu wykresu, wszystkie punkty tworzą trzy wyraźne grupy po siedem pierwiastków. Punkty tych grup układają się w krzywe o kształtach zbliżonych do hiperbol. Pojawia się czerwona linia łącząca po kolei ze sobą wszystkie atomy. Okazuje się, że ma regularny, zębaty kształt. Pod wykresem pojawia się napis: Właściwości pierwiastków uporządkowanych według wzrastających mas atomowych zmieniają się okresowo.

2. Jak zbudowany jest układ okresowy pierwiastków?

Układ okresowy pierwiastkówukład okresowy pierwiastkówUkład okresowy pierwiastków to zestawienie w tabeli wszystkich pierwiastków chemicznych, uporządkowanych według rosnącej liczby atomowej. Pierwiastki są pogrupowane według cyklicznie powtarzających się podobieństw ich właściwości. Kolumny określa się mianem grup, a wiersze – mianem okresów. Grupy i okresy są ponumerowane.

R75xF2oehxnmg1

Aplikacja interaktywna zawierająca Układ Okresowy pierwiastków, w którym kliknięcie pola z pierwiastkiem powoduje podanie wszystkich jego podstawowych właściwości fizycznych, a także krótkiej informacji na temat zastosowania. Umożliwia ona też podświetlanie wszystkich pierwiastków z danej grupy lub okresu, a dzięki opcjom zawartym w górnej części okna wyróżnienie podziału na grupy i okresy wraz z krótkim opisem tych podziałów, wyróżnienie sortowania pierwiastków według liczb atomowych lub wyróżnienie symboli pierwiastków oraz wyróżnienie i opis grup specjalnych: Lantanowców i Aktynowców.

Aplikacja interaktywna zawierająca Układ Okresowy pierwiastków, w którym kliknięcie pola z pierwiastkiem powoduje podanie wszystkich jego podstawowych właściwości fizycznych, a także krótkiej informacji na temat zastosowania. Umożliwia ona też podświetlanie wszystkich pierwiastków z danej grupy lub okresu, a dzięki opcjom zawartym w górnej części okna wyróżnienie podziału na grupy i okresy wraz z krótkim opisem tych podziałów, wyróżnienie sortowania pierwiastków według liczb atomowych lub wyróżnienie symboli pierwiastków oraz wyróżnienie i opis grup specjalnych: Lantanowców i Aktynowców.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DRTasMCl1

Jaką formę może przyjąć układ okresowy?

Niektórzy uczeni opracowali układy okresowe o różnych kształtach. Jednak sposób prezentowania pierwiastków w formie tabeli jest najpowszechniej stosowany. Został on zaakceptowany przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej – The International Union of Pure and Applied Chemistry, skrót IUPAC – (czyt. internaszional junion of piure and aplajd kemistry) organizację zajmującą się między innymi ujednolicaniem symboliki, nazewnictwa i wzorów stosowanych przez chemików na całym świecie.

Najprostsza wersja układu okresowego zawiera ponumerowane symbole pierwiastków chemicznych, numery grup i okresów. Istnieją jednak i takie jego wersje, które prezentują inne dodatkowe informacje (np. nazwy pierwiastków i ich właściwości, budowę ich atomów, wielkość atomów itp.). Niezależnie od tego, ile informacji o pierwiastkach zawierają układy okresowe, to zawsze kolejność pierwiastków, liczba grup oraz rodzaj pierwiastków w grupie i okresie w każdym układzie okresowym są identyczne.

3. Co łączy pierwiastki należące do jednej grupy?

Czy grupy mają swoje nazwy?

Wszystkim grupom nadano nazwy, które pochodzą od nazw pierwiastków znajdujących się na początku grupy. Pierwiastki należące do tej samej grupy mają podobne właściwości. Wyjątkiem jest wodór. Chociaż jest położony w grupie metali, to w rzeczywistości nie należy do żadnej z grup.

R1dE4VSvRuacu1

Nazwy grup pierwiastków w układzie okresowym

Nazwy grup pierwiastków w układzie okresowym

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DRTasMCl1

4. Jak układ okresowy odzwierciedla podział pierwiastków na metale i niemetale?

Układ okresowy można umownie podzielić na dwie części. Pierwiastki na lewo od tej linii (oprócz wodoru) są metalami, na prawo zaś znajdują się niemetale.

R4sGUJXUFxDTg1

Aplikacja interaktywna zawierająca Układ Okresowy pierwiastków, w którym kliknięcie pola z pierwiastkiem powoduje podanie wszystkich jego podstawowych właściwości fizycznych, a także krótkiej informacji na temat zastosowania. Umożliwia ona też podświetlanie wszystkich pierwiastków z danej grupy lub okresu, a ponadto zawiera barwne rozróżnienie substancji metalicznych i niemetalicznych. Metale są oznaczone na niebiesko, a niemetale, których jest zdecydowana mniejszość, na zielono.

Aplikacja interaktywna zawierająca Układ Okresowy pierwiastków, w którym kliknięcie pola z pierwiastkiem powoduje podanie wszystkich jego podstawowych właściwości fizycznych, a także krótkiej informacji na temat zastosowania. Umożliwia ona też podświetlanie wszystkich pierwiastków z danej grupy lub okresu, a ponadto zawiera barwne rozróżnienie substancji metalicznych i niemetalicznych. Metale są oznaczone na niebiesko, a niemetale, których jest zdecydowana mniejszość, na zielono.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DRTasMCl1

R1DtH6NXScOFk1

Prezentację rozpoczyna plansza z napisem: Jakie informacje o tlenie można uzyskać z układu okresowego? Pojawia się obraz układu okresowego w którym wyróżnione zostaje pole zawierające informacje o tlenie. Wyróżnione zostają również szesnasta grupa i drugi okres, gdzie pierwiastek ten się znajduje. Po lewej stronie pojawia się czarne pole, na którym znajduje się kwadrat z informacjami o tlenie wycięty z układu okresowego, zawierający nazwę i symbol pierwiastka, liczbę atomową 8 i liczbę masową 16, a także strzałki pozioma i pionowa z liczbami odpowiednio 16 i 2 symbolizujące grupę i okres pierwiastka. Układ okresowy z prawej stronie znika, a pojawia się stopniowo lista właściwości możliwych do odczytania z układu okresowego: okres 2, grupa 16, z 8, masa atomowa 16 oraz to, że tlen jest niemetalem.

Prezentację rozpoczyna plansza z napisem: Jakie informacje o tlenie można uzyskać z układu okresowego? Pojawia się obraz układu okresowego w którym wyróżnione zostaje pole zawierające informacje o tlenie. Wyróżnione zostają również szesnasta grupa i drugi okres, gdzie pierwiastek ten się znajduje. Po lewej stronie pojawia się czarne pole, na którym znajduje się kwadrat z informacjami o tlenie wycięty z układu okresowego, zawierający nazwę i symbol pierwiastka, liczbę atomową 8 i liczbę masową 16, a także strzałki pozioma i pionowa z liczbami odpowiednio 16 i 2 symbolizujące grupę i okres pierwiastka. Układ okresowy z prawej stronie znika, a pojawia się stopniowo lista właściwości możliwych do odczytania z układu okresowego: okres 2, grupa 16, z 8, masa atomowa 16 oraz to, że tlen jest niemetalem.

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl

Prezentację rozpoczyna plansza z napisem: Jakie informacje o tlenie można uzyskać z układu okresowego? Pojawia się obraz układu okresowego w którym wyróżnione zostaje pole zawierające informacje o tlenie. Wyróżnione zostają również szesnasta grupa i drugi okres, gdzie pierwiastek ten się znajduje. Po lewej stronie pojawia się czarne pole, na którym znajduje się kwadrat z informacjami o tlenie wycięty z układu okresowego, zawierający nazwę i symbol pierwiastka, liczbę atomową 8 i liczbę masową 16, a także strzałki pozioma i pionowa z liczbami odpowiednio 16 i 2 symbolizujące grupę i okres pierwiastka. Układ okresowy z prawej stronie znika, a pojawia się stopniowo lista właściwości możliwych do odczytania z układu okresowego: okres 2, grupa 16, z 8, masa atomowa 16 oraz to, że tlen jest niemetalem.

Ciekawostka

Najmniejszy układ okresowy świata – wyczyn wpisany do Księgi rekordów Guinnessa (czyt. ginesa)
Naukowcy w Wielkiej Brytanii zapisali na ludzkim włosie cały układ okresowy pierwiastków. Użyli do tego bardzo precyzyjnych narzędzi (m.in. specjalnego rodzaju mikroskopu) i otrzymali układ o wymiarach 89,67 na 46,39 mikrometrów. Jak wiemy, 1 mikrometr odpowiada jednej tysięcznej milimetra. Tego układu okresowego nie bylibyśmy w stanie zobaczyć nieuzbrojonym w odpowiedni sprzęt okiem.

R1WvYvk0BlFL11

Ilustracja przedstawia obraz uzyskany za pomocą specjalnego typu mikroskopu. Na zdjęciu tym znajduje się czarna, poprzecinana białymi pęknięciami powierzchnia, na której naniesione są dosyć słabo widoczne, ale nadal czytelne symbole pierwiastków chemicznych ułożone w porządku typowym dla układu okresowego w najbardziej rozpowszechnionej postaci.

Podsumowanie

• Układ okresowy pierwiastków jest uniwersalnym sposobem prezentacji pierwiastków chemicznych.

• W układzie okresowym pierwiastki (ich symbole) są umieszczone kolejno w tabeli zgodnie z rosnącą liczbą atomową.

• Pionowe kolumny tabeli nazywa się grupami, zaś poziome rzędy – okresami. Wszystkie grupy i okresy są ponumerowane.

• Pierwiastki należące do jednej grupy mają zbliżone właściwości (wyjątkiem jest wodór).

Słowniczek

Dymitr Mendelejew

RUm5s1gshoTZK1

Fotografia czarno-biała przedstawiająca rosyjskiego chemika Dymitra Mendelejewa z okresu późnej starości. Uczony siedzi przy biurku otoczony książkami i spogląda z zamyśleniem w prawo. Ręce ma złożone na blacie.

Dymitr Mendelejew

1834–1907

Rosyjski chemik. Sformułował prawo okresowości pierwiastków, nazywane także na jego cześć prawem okresowości pierwiastków Mendelejewa. Korzystając z tego prawa, sklasyfikował ówcześnie znane pierwiastki chemiczne i stworzył  tablicę zwaną układem okresowym pierwiastków. Podczas prac nad systematyką pierwiastków przewidział istnienie i trafnie określił właściwości nieznanych jeszcze wtedy pierwiastków.

Zadania

Wstaw w odpowiednie miejsca tabeli symbole pierwiastków należących do 15. grupy układu okresowego, uwzględniając ich podział na metale i niemetale.

Ćwiczenie 6.1

R1SyALUoGlDuY1

Testowa aplikacja interaktywna. Po lewej stronie znajduje się fragment układu okresowego zawierający pięć pierwiastków grupy piętnastej: azot, fosfor, arsen, antymon i bizmut. Po prawej znajdują się dwa pola: niebieskie podpisane słowem Metale i zielone podpisane słowem Niemetale. Zadaniem wykonującego test jest przeciągnięcie kwadratów z pierwiastkami do odpowiednich pól. Kliknięcie przycisku Sprawdź w prawym dolnym rogu okna aplikacji pozwala zweryfikować wynik zadania.

Testowa aplikacja interaktywna. Po lewej stronie znajduje się fragment układu okresowego zawierający pięć pierwiastków grupy piętnastej: azot, fosfor, arsen, antymon i bizmut. Po prawej znajdują się dwa pola: niebieskie podpisane słowem Metale i zielone podpisane słowem Niemetale. Zadaniem wykonującego test jest przeciągnięcie kwadratów z pierwiastkami do odpowiednich pól. Kliknięcie przycisku Sprawdź w prawym dolnym rogu okna aplikacji pozwala zweryfikować wynik zadania.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DRTasMCl1