Periodick soustava prvk Mendlejevova periodick soustava prvk Dimitrij

Periodická soustava prvků

Mendělejevova periodická soustava prvků Dimitrij Ivanovič Mendělejev (1834 – 1907) § zařadil tehdy 63 známých prvků do přirozené řady podle stoupajících atomových hmotností § postupným obsazováním elektronů do jednotlivých energetických hladin elektronového obalu atomu lze vytvořit řadu, v níž od prvku k prvku stoupá atomové číslo Z vždy o jednotku, mluvíme o přirozené řadě prvků, kde se fyzikální a chemické vlastnosti pravidelně opakují (obdobné uspořádání valenčních elektronových podhladin) § periodičnost vlastností prvků vyjádřil již Mendělejev (1869) „periodockým zákonem“ § svůj periodický zákon formuloval slovy: „Fyzikální a chemické vlastnosti prvků jsou periodickou funkcí jejich atomových vah (hmotností)“ § definice základního zákona periodické soustavy prvky = „Periodická soustava je založena na skutečnosti, že chemické a většina fyzikálních vlastností prvků jsou periodickou funkcí počtu kladných nábojů v jádře atomů. “ Atomové (protonové) číslo (počet kladných nábojů v jádře) určuje postavení prvku v periodické soustavě

- poč. 19. stol první pokusy o uspořádání prvků - před vybudováním periodické soustavy prvků známa skutečnost podobných chem. a fyzikálních vlastností, chybící kritérium zařazení - D. I. Mendělejev upravil tabulku tak, že ve vodorovných řadách stoupala atomová hmotnost zleva doprava, přičemž prvky podobných vlastností stály nad sebou - dnes nikoli atomová hmotnost (která závisí na poměru izotopů v prvku), ale atomové (protonové) číslo, udávající počet kladných nábojů v jádře, určuje postavení prvku v periodické soustavě - na místo vykázané lanthanu v 6. periodě je spolu s ním zařazeno 14 prvků (lanthanoidů atomové číslo 58 – 71), velmi podobných chem. a fyz. vlastností - 7. perioda má pouze šest přirozených prvků, za něž se řadí uměle připravené prvky transurany – určitou obdobou lanthanoidů, pokud se týče uspořádání elektronů, spolu s thoriem, protaktinem a uranem se označují jako aktinoidy

§ 7 vodorovných řad § 8 sloupců period skupin § pod tabulkou: lanthanoidy a aktinoidy § v kolmých sloupcích jsou pod sebou uspořádány prvky, které mají podobné fyzikální a chemické vlastnosti, proto se tyto sloupce nazývají přirozené skupiny (krátce jen skupiny) § prvky ve skupinách jsou dále rozděleny na hlavní (a) a vedlejší (b) podskupiny na základě různé stavby elektronových hladin § prvky hlavních podskupin (a) mají valenční (poslední) elektrony pouze na hladinách s a p. Oxidační číslo je rovno počtu těchto elektronů a určuje zároveň číslo skupiny § prvky vedlejších podskupin (b) mají své valenční elektrony (ty, které mohou používat k tvorbě vazeb) na hladinách s, p, ale i d označujeme jako prvky přechodné, začínají u 4. periody scandiem a končí zinkem, v páté periodě pokračují ytriem až kadmiem, 6. perioda obsahuje 10 přechodných prvků (lanthan až rtuť) a 14 lanthanoidů, 7. perioda čtyři (actinium až uran) a transurany.

§ prvky některých podskupin mají typické názvy: Ia – alkalické kovy IIa – kovy alkalických zemin IIIa – zeminy VIIa – halogeny VIa – chalkogeny VIII vzácné plyny někdy VIII. skup. zařazení vodíku nejednotné, pro jeho kovové vlastnosti buď do čela halogenů, nebo pro jeho silně elektropozitivní povahu do I. skupiny (nejlépe volné zařazení od I do VII) § ostatní podskupiny se nazývají podle prvních prvků v jednotlivých podskupinách § skupiny v periodické soustavě se obvykle značí římskými číslicemi, jednotlivé periody číslicemi arabskými § prvky, které mají valenční elektrony pouze v podhladině S, se nazývají s-prvky. Prvky, u kterých se valenčními elektrony zaplňují podhladiny P (mají tedy valenční elektrony na podhladinách S a P), se nazývají p-prvky. § prvky, kde se elektrony zaplňují podhladiny D jsou d-prvky. Jako f-prvky označujeme lanthanoidy a aktinoidy. § prvky S a P patří mezi prvky nepřechodné. Jsou umístěny na začátku a na konci jednotlivých period. Prvky D jsou prvky přechodné, jsou umístěny ve středu jednotlivých period, prvky F jsou prvky vnitřně přechodné.

Periodicita fyzikálních vlastností prvků a) Periodická závislost velikostí atomů na protonovém čísle - atomový poloměr je jednou z významných charakteristik atomu, poloměrem se rozumí poloviční vzdálenost mezi centry dvou dotýkajících se atomů. - atomové poloměry prvků závisí na protonovém čísle prvku 1. Atomové poloměry se zvětšují ve skupinách nepřechodných prvků s rostoucím číslem periody 2. Velikost atomů nepřechodných prvků klesá se stoupajícím protonovým číslem, tj. pohybujeme-li se v dané periodě zleva doprava. Je to důsledek stále většího přitahování elektronů, přibývajících v jedné vrstvě, rostoucím nábojem jádra. Obdobný trend vykazují i kovové vlastnosti prvků, a to jejich nárůst ve skupinách s rostoucím protonovým číslem a v periodách jejich pokles zleva doprava (tedy s rostoucím protonovým číslem).

Závislost atomových poloměrů r na protonovém čísle Z Atomové poloměry prvků hlavních skupin periodické soustavy

b) Ionizační energie a její periodicita Ionizační energie: energie potřebná k odtržení jednoho nebo více elektronů za vzniku kladně nabitých iontů. Ionizační energie má nejmenší hodnotu při odštěpení prvního elektronu určitého prvku, při odštěpování dalších elektronů se její hodnota zvyšuje. Závislost ionizační energie na protonovém čísle V jednotlivých skupinách periodické soustavy (svislý sloupec) hodnoty první ionizační energie klesají se stoupajícím protonovým číslem (projevuje se klesající vliv kladného náboje jádra v důsledku nárůstu atomového poloměru). V periodách (vodorovné řady) z podobných důvodů (odstínění narůstajícím elektronovým oblakem) ionizační energie se stoupajícím protonovým číslem roste (nárůst však není plynulý).

Periodicita chemických vlastností prvků Oxidační číslo prvků stoupá od prvé do osmé skupiny, nepřekročí však číslo skupiny, v níž se nachází! Pro kyslík, fluor, brom a netečné plyny toto pravidlo však neplatí! - oxidační číslo VIII mají pouze tyto prvky osmé skupiny: Fe, Ru, Os (u železa jsou známy sloučeniny s oxidačním číslem VI). - výjimku také tvoří přechodné prvky první skupiny (Ib), které tvoří kysličníky RIIO a R 2 IIIO 3 - prvky hlavních podskupin mají poměrně stálé oxidační číslo, mění-li je, potom většinou o dvě jednotky najednou (PIII na PV, CII na CIV) - u prvků zařazených do podskupin b se tvoří velmi často sloučeniny s nižším oxidačním číslem než je číslo skupiny - kladné oxidační číslo stoupá od I. až k osmé skupině, záporné oxidační číslo klesá od IV. skupiny k sedmé (IV. – 4, V. – 3, VII. – 1). Toto pravidlo platí pro prvky hlavních podskupin, u čtvrté až sedmé skupiny souhlasí se záporným oxidačním číslem.

Elektronová afinita prvků - rozdělení prvků v periodické soustavě na kovy, nekovy a amfotery určujeme dnes podle elktronové afinity prvků, jejich elektropozitivnosti a elektronegativity - elektropozitivní prvky jsou takové, které mají schopnost odštěpovat valenční elektrony (afinita k elektronům je malá) a vytvářet tak kladně nabité elementární ionty - jako elektronegativní označujeme ty prvky, které mají velkou afinitu k elektronům, poutají elektrony a nabývají záporného náboje - v periodách nejsilněji elektropozitivní prvky jsou prvky první skupiny (alkalické kovy), směrem doprava elektropozitivnost klesá, elektronegativita zároveň stoupá. Nejelektronegativnější jsou prvky sedmé skupiny (halogeny). U prvků hlavních podskupin rychle ubývá elektropozitivního charakteru prvků a zvětšuje se jejich elektronegativní charakter. U přechodných prvků (zvláště pak lanthanoidů a transuranů) je pokles elektronegativity velmi pozvolný. - ve skupinách vzrůstá elektropozitivnost shora dolů, elektronegativity ubývá ve stejném smyslu. Nejsilnější elektropozitivní prvky stojí v periodické soustavě vlevo dole (cesium, francium), nejsilněji elektronegativní prvky vpravo nahoře (fluor).

- prvky s vysokou hodnotou elektronové afinity, jako např. halogeny, snadno tvoří stabilní anionty -závislost elektronové afinity A na protonovém čísle Z Fyzikální a chemické vlastnosti prvků se mírně mění (jak ve skupinách odshora dolů, tak i v periodách zleva doprava). Známe-li vlastnosti sousedních prvků, můžeme odhadnout vlastnosti prvku „neznámého“. Totéž se týká jejich obdobných sloučenin. Kovový charakter prvků roste ve skupinách s rostoucím atomovým číslem (tedy odshora dolů), v periodách ubývá zleva doprava. V pravém horním rohu periodické tabulky jsou nekovy (celkem 17 prvků, z nichž 11 je plynných za normální teploty a tlaku – vzácné plyny a H 2, F 2, Cl 2, O 2 a N 2. Brom je kapalný (bod varu 59°C), ostatní jsou tuhé látky a až na C mají nízké body tání. Osm prvků na diagonále (silně orámované) tvoří prvky, které nevykazují ani typicky kovové, ani typicky nekovové vlastnosti, nazýváme je polokovovými nebo metaloidy.

Obecné názvoslovné principy základním pojmem oxidační číslo prvku Oxidační číslo prvku v jakémkoliv chemickém stavu je elektrický náboj, který by byl přítomen na atomu prvku, kdybychom elektrony v každé vazbě vycházející z tohoto atomu přidělili atomu elektronegativnějšímu. § název složky se tvoří ze základu názvu složky a názvoslovných afixů § základ názvu složky se odvozuje od názvu prvku nebo sloučeniny § názvoslovné afixy jsou názvoslovné předpony a zakončení Názvoslovné předpony (řadíme je vždy před základ názvu složky) a) Číslovkové (numerické) b) Strukturní

Číslovkové předpony § latinské názvy číslovek k vyjádření stechiometrických poměru ve sloučenině Jednoduché: určují počet atomů ve sloučenině, rozsah substituce a počet ligandů v koordinačních sloučeninách - „mono“ se vynechává - jednoduché číslovkové předpony se píší dohromady se základem názvu složky, na kterou jsou aplikovány a nezkracují se - u hydrárů se používají i zlomky ½ - hemi- a 3/2 –seskvi. Násobné: používáme k vyznačení počtu větších atomových skupin a tam, kde by použití jednoduchých mohlo vést k nejednoznačnosti. - název složky, k níž náleží násobná číslovková předpona, dáváme do kulatých závorek bis, tris …

Strukturní názvoslovné předpony § vyjadřují stechiometrické informace – prostorové uspořádání molekuly, způsob interakce složek atd. § od názvu se oddělují pomlčkou cis-, trans-, cyklo- … Názvoslovné zakončení § pomocí koncovek vyjadřujeme klané oxidační číslo prvku. Pro záporná oxidační čísla je jednotná koncovka –id bez ohledu na jeho velikost. § některé skupiny a radikály mají charakteristické zakončení, např. –onium, -yl … § řazení složek se provádí dle abecedního pořádku (dle české abecedy) § určujícím znakem je první písmeno (v případě rovnosti následující) § při určování pořadí se považuje základ názvu složky § pomocí předpon lze do značné míry upřesnit složení sloučeniny

Názvosloví sloučenin § v českém názvosloví je název velké většiny sloučenin složen z podstatného jména a přídavného jména § substantivum udává druh sloučeniny a je odvozeno od jména její elektronegativní části (oxid, hydroxid, kyselina, fosforečnan …) § adjektivum charakterizuje elektropozitivní část sloučeniny a má zakončení vyjadřující její oxidační číslo I - ný II - natý III - itý IV - ičitý V - ičný, - ečný VI - ový VII - istý VIII - ičelý