bg‑gold

Jaki wkład w układ okresowy pierwiastków miał Dmitrij Mendelejew?

Ułożenie pierwiastków chemicznych w logiczny ciąg było celem wielu naukowców. Za czasów Mendelejewa znane było nieco ponad 90 pierwiastków chemicznych. Mendelejew próbował je ułożyć zgodnie z rosnącą masą atomową oraz w oparciu o zmieniające się właściwości. Jeśli pomiędzy pierwiastkami następowały znaczące zmiany tych właściwości, to wówczas pozostawiał wolne miejsce w skonstruowanym przez siebie układzie. Przewidział w ten sposób istnienie jeszcze ośmiu pierwiastków chemicznych, które z czasem zostały odkryte i zajęły te puste miejsca. To właśnie Mendelejew zauważył jako pierwszy, że pewne właściwości pierwiastków regularnie się powtarzają, co dało początek tzw. prawu okresowości, które obecnie przyjmuje następującą postać: właściwości pierwiastków chemicznych, uporządkowanych zgodnie ze wzrastającą liczbą atomową, powtarzają się okresowo.

W czasach Mendelejewa nie było logicznego uzasadnienia dla prawa okresowości. Dopiero takie odkrycia, jak budowa wewnętrzna atomu, wyznaczenie liczb atomowych, które określają liczbę elektronów tworzących chmurę elektronową i protonów w jądrze atomowym, oraz zastosowanie teorii kwantowej, wyjaśniającej budowę powłok elektronowych, wpłynęły na wyjaśnienie prawa okresowości.

bg‑gold

Jak jest zbudowany obecnie używany układ okresowy pierwiastków?

Obecnie stosowany układ okresowy pierwiastków zbudowany jest z czterech bloków energetycznych: s, p, d oraz f, a pierwiastki uszeregowane są zgodnie ze swoimi konfiguracjami elektronowymi.

RT7NfYB0XUxQC1
Bloki energetyczne układu okresowego
Źródło: GroMar Sp. z o.o., na podstawie https://pl.wikipedia.org/wiki/Uk%C5%82ad_okresowy_pierwiastk%C3%B3w#/media/Plik:Periodic_Table_2.svg, licencja: CC BY-SA 3.0. na podstawie https://pl.wikipedia.org/wiki/Uk%C5%82ad_okresowy_pierwiastk%C3%B3w#/media/Plik:Periodic_Table_2.svg.

Analizując wygląd układu okresowego, w okresach i grupach, można zauważyć, że liczby atomowe pierwiastków rosną w okresie od lewej do prawej oraz w dół grup.

RddqFDjmioR8W1
Współczesny wygląd okresowego układu pierwiastków
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑gold

Konfiguracje elektronowe

W każdej z tzw. grup głównych konfiguracje powłoki walencyjnej są skonstruowane w ten sam sposób.

W bloku s powłoki walencyjne atomów pierwiastków przyjmują postać ns1 (grupa 1.) oraz ns2 (grupa 2.), gdzie „n” to numer okresu, w którym leży dany pierwiastek. W bloku p elektrony walencyjne atomów pierwiastków są rozmieszczone na podpowłokach, zgodnie ze schematem ns2npx („x” oznacza numer grupy pomniejszony o 12). Blok d zawiera pierwiastki, których atomy mają elektrony walencyjne, rozmieszczone zazwyczaj na podpowłokach nsn-1d. Jednak w tym bloku pojawiają się już pewne anomalie w rozmieszczeniu elektronów – tzn. elektrony zajmują nie te orbitale, które, zgodnie z przyjętymi już informacjami, powinny zajmować (np. promocja elektronowa dla Cr czy Cu). Pojawienie się nieprawidłowości wynika z bardzo zbliżonej energii poziomów nsn-1d. Odchylenia od przyjętego schematu stają się jeszcze bardziej widoczne w przypadku konfiguracji elektronowej atomów pierwiastków bloku f.

R169ZvyAuJcAe1
Główne grupy układu okresowego oraz konfiguracje elektronowe wybranych pierwiastków, które do nich należą.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Odczytując po kolei konfiguracje elektronowe dla wybranych atomów pierwiastków grup 1., 2., i od 13. do 18., można zauważyć korelację między rozkładem elektronów w atomach a budową układu okresowego pierwiastków. Ta zbieżność występuje i w grupach, i w okresach. W przypadku grup, tyczy się to ostatniej powłoki (zwanej powłoką walencyjną), a w okresach jest to zazwyczaj ta sama liczba powłok elektronowych. Przykładowo: atomy pierwiastków 1. okresu rozmieszczają elektrony tylko na jednej powłoce, atomy pierwiastków 2. okresu na dwóch powłokach, a atomy pierwiastków 3. okresu na trzech powłokach itd.

R1CT8cl2SxLu91
Wybrane konfiguracje elektronowe pierwiastków bloku d
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ta prawidłowość jest również widoczna dla pierwiastków w bloku energetycznym d. Należy jednak pamiętać, że występuje tam szereg wyjątków, które obraz ten mogą nieco zniekształcić.

Wyjątki te to m.in. chrom, miedź, srebro oraz molibden. Ich konfiguracja elektronowa nie wynika z kolejności tych pierwiastków w układzie okresowym, lecz wiąże się z konfiguracją orbitali, która jest korzystniejsza energetycznie, trwalsza i posiada dużą symetrię przestrzenną.

Spróbuj swoich sił w poniższych grach dotyczących wpływu konfiguracji elektronowej na położenie pierwiastka w układzie okresowym.

Wpływ konfiguracji elektronowej na kształt obecnego układu okresowego pierwiastków15480Brawo! Poziom został zaliczony!Niestety, poziom nie został zaliczony.1
Test

Wpływ konfiguracji elektronowej na kształt obecnego układu okresowego pierwiastków

Czy wiesz, że konfiguracja elektronowa ma wpływ na kształt obecnego układu okresowego pierwiastków? Rozwiąż quiz sprawdzający – zanim zaczniesz, przygotuj układ okresowy, który jest dostępny poniżej. Gra składa się z trzech poziomów z limitem czasowym. Aby przejść do następnego etapu, najpierw musisz rozwiązać poprzedni. Powodzenia!

Liczba pytań:
15
Limit czasu:
4 min
Twój ostatni wynik:
-
Ćwiczenie 1

W tabeli przedstawiono pełne podpowłokowe konfiguracje elektronowe atomów 10 pierwiastków w stanie podstawowym. Dopasuj symbol pierwiastka do danej konfiguracji, a następnie określ, w jakim bloku układu okresowego (s, p, d czy f) znajduje się dany pierwiastek.

RnPmiozWNkp1R
Wymyśl pytanie na kartkówkę związane z tematem materiału.
RnHhG0D9wsgAd
Gra edukacyjna pt. Co wspólnego mają ze sobą pierwiastki w blokach s, p, d, f?
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
1
Polecenie 1

Czy wiesz, co wspólnego mają ze sobą pierwiastki w blokach s, p, d i f? Na podstawie konfiguracji elektronowej przyporządkuj pierwiastki do odpowiednich bloków energetycznych, grup oraz okresów.

R17z9X8vJy445
Ćwiczenie 2
Przyporządkuj konfiguracje elektronowe do bloków układu okresowego pierwiastków. blok s Możliwe odpowiedzi: 1. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, pięć d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, 2. nawias kwadratowy, K r, zamknięcie nawiasu kwadratowego, pięć s indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, cztery d indeks górny, pięć, koniec indeksu górnego, 3. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, pięć d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, sześć p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, 4. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, pięć f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, siedem p indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, 5. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 6. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, pięć f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, sześć d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, 7. nawias kwadratowy, A r, zamknięcie nawiasu kwadratowego, cztery s indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, 8. nawias kwadratowy, H e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, dwa s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa p indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, 9. jeden s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, 10. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 11. jeden s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 12. nawias kwadratowy, N e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, trzy s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 13. nawias kwadratowy, N e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, trzy s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy p indeks górny, pięć, koniec indeksu górnego, 14. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, sześć d indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 15. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, cztery, koniec indeksu górnego, 16. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, pięć d indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 17. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, sześć d indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, pięć f indeks górny, trzy, koniec indeksu górnego, 18. nawias kwadratowy, A r, zamknięcie nawiasu kwadratowego, cztery s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy d indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, 19. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, siedem, koniec indeksu górnego, 20. nawias kwadratowy, A r, zamknięcie nawiasu kwadratowego, cztery s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, cztery p indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego blok p Możliwe odpowiedzi: 1. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, pięć d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, 2. nawias kwadratowy, K r, zamknięcie nawiasu kwadratowego, pięć s indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, cztery d indeks górny, pięć, koniec indeksu górnego, 3. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, pięć d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, sześć p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, 4. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, pięć f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, siedem p indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, 5. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 6. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, pięć f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, sześć d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, 7. nawias kwadratowy, A r, zamknięcie nawiasu kwadratowego, cztery s indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, 8. nawias kwadratowy, H e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, dwa s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa p indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, 9. jeden s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, 10. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 11. jeden s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 12. nawias kwadratowy, N e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, trzy s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 13. nawias kwadratowy, N e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, trzy s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy p indeks górny, pięć, koniec indeksu górnego, 14. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, sześć d indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 15. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, cztery, koniec indeksu górnego, 16. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, pięć d indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 17. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, sześć d indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, pięć f indeks górny, trzy, koniec indeksu górnego, 18. nawias kwadratowy, A r, zamknięcie nawiasu kwadratowego, cztery s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy d indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, 19. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, siedem, koniec indeksu górnego, 20. nawias kwadratowy, A r, zamknięcie nawiasu kwadratowego, cztery s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, cztery p indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego blok d Możliwe odpowiedzi: 1. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, pięć d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, 2. nawias kwadratowy, K r, zamknięcie nawiasu kwadratowego, pięć s indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, cztery d indeks górny, pięć, koniec indeksu górnego, 3. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, pięć d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, sześć p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, 4. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, pięć f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, siedem p indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, 5. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 6. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, pięć f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, sześć d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, 7. nawias kwadratowy, A r, zamknięcie nawiasu kwadratowego, cztery s indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, 8. nawias kwadratowy, H e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, dwa s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa p indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, 9. jeden s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, 10. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 11. jeden s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 12. nawias kwadratowy, N e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, trzy s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 13. nawias kwadratowy, N e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, trzy s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy p indeks górny, pięć, koniec indeksu górnego, 14. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, sześć d indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 15. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, cztery, koniec indeksu górnego, 16. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, pięć d indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 17. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, sześć d indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, pięć f indeks górny, trzy, koniec indeksu górnego, 18. nawias kwadratowy, A r, zamknięcie nawiasu kwadratowego, cztery s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy d indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, 19. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, siedem, koniec indeksu górnego, 20. nawias kwadratowy, A r, zamknięcie nawiasu kwadratowego, cztery s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, cztery p indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego blok f Możliwe odpowiedzi: 1. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, pięć d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, 2. nawias kwadratowy, K r, zamknięcie nawiasu kwadratowego, pięć s indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, cztery d indeks górny, pięć, koniec indeksu górnego, 3. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, pięć d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, sześć p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, 4. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, pięć f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, siedem p indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, 5. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 6. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, pięć f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, sześć d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, 7. nawias kwadratowy, A r, zamknięcie nawiasu kwadratowego, cztery s indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, 8. nawias kwadratowy, H e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, dwa s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa p indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, 9. jeden s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, 10. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 11. jeden s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 12. nawias kwadratowy, N e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, trzy s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 13. nawias kwadratowy, N e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, trzy s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy p indeks górny, pięć, koniec indeksu górnego, 14. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, sześć d indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 15. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, cztery, koniec indeksu górnego, 16. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, pięć d indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 17. nawias kwadratowy, R n, zamknięcie nawiasu kwadratowego, siedem s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, sześć d indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, pięć f indeks górny, trzy, koniec indeksu górnego, 18. nawias kwadratowy, A r, zamknięcie nawiasu kwadratowego, cztery s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy d indeks górny, jeden, koniec indeksu górnego, 19. nawias kwadratowy, X e, zamknięcie nawiasu kwadratowego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, siedem, koniec indeksu górnego, 20. nawias kwadratowy, A r, zamknięcie nawiasu kwadratowego, cztery s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, cztery p indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego
bg‑blue

Notatnik

R17TY7A3VUjRk
(Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.