Legea periodicitatii. Sistemul periodic al elementelorStructura
sistemului periodic al elementelor Proprietatile periodice ale
elementelor
Legea periodicitatiiMendeleev, 1871: propriet ile fizice i
chimice ale elementelor sunt func ii periodice ale maselor lor
atomice. Moseley (1913): Propriet ile elementelor sunt func ii
periodice ale num rului atomic Z . Propriet ile periodice sunt
propriet ile determinate de configura ia electronic periferic
(invelisului electronic exterior) a atomilor. Exemplu: volum
atomic, raze atomice, energie de ionizare, valen , caracter
metalic, caracter nemetalic etc. Propriet ile aperiodice
(neperiodice) sunt propriet ile determinate de nucleu, care variaz
liniar. Exemplu: num r izotopic, mas atomic , spectru raze X.
Structura sistemului periodic Grupe (verticale) Perioade
(orizontale) Cel mai bun sistem de clasificare a elementelor
chimice conform propriet ilor lor.
Informatii din tabelul periodic Numarul atomic (nr. de ordine)
Denumirea elementului Simbolul elementului Masa atomica
Informatii din tabelul periodic Num rul de ordine marcheaz
succesiunea elementelor n sistemul periodic. = nr. de sarcini
nucleare = nr. protonilor din nucleu = nr. de electroni din nveli
ul electronic Perioada - irul orizontal din sistemul periodic.
Exist 7 perioade care se noteaz cu cifre arabe. = nr. de straturi
electronice ocupate = nr. stratului electronic exterior = nr.
perioadei. Grupa coloana cu elementele cu aceea i configura ie
electronic pe ultimul strat. Forma lung a sistemului periodic
cuprinde 18 grupe (8 principale i 10 secundare). nr. grupei
principale = nr.electronilor de pe ultimul strat
Legatura dintre structura atomului si pozitia in sistemul
periodicLeg tura dintreStructura atomului Num rul protonilor = num
rul electronilor Num rul straturilor electronice ocupate = num rul
ultimului strat electronic Num rul electronilor de pe ultimul strat
Pozi ia elementului n sistemul periodic Num rul de ordine Num rul
perioadei Num rul grupei principale
Exemplul atomului de SulfStructura atomului 16 protoni 16
electroni 3 straturi electronice ocupate al 3-lea strat electronic
Pozi ia elementului n sistemul periodic num rul de ordine 16
Perioada a 3-a
6 electroni pe ultimul strat
Grupa a VI-a principal
Forma lunga a sistemului periodic
Exist mai multe forme tabelare pentru a reprezenta sistemul
periodic al elementelor. In prezent este acceptata forma lunga: 7
perioade 18 grupe.
Grupele sistemului periodic al elementelor Coloanele verticale =
grupe sau familii, con in elemente cu propriet i fizice i chimice
asem n toare, care au aceea i configura ie electronic n stratul de
valen . Sunt notate cu cifre arabe de la 1 la 18, conform recomand
rilor IUPAC din 1986, sau cu cifre romane de la I la VIII i litera
A (grupele principale) si cifre romane de la I la VIII i litera B
(grupele secundare). Grupa a-VIII-a B (respectiv grupele 8,9 i 10)
con ine triada fierului (Fe, Co, Ni) i metalele platinice (Ru, Rh,
Pd, Os, Ir, Pt).
Grupele principale
Elementele din grupele principale au electronul distinctiv
ntr-un orbital s (grupele 1 i 2) sau ntr-un orbital p (grupele 13
18) In total sunt 42 de elemente in grupele principale din blocul s
si blocul p
Grupele secundare Elementele au electronul distinctiv ntr-un
orbital d (metalele tranzi ionale din grupele 3 12) sau ntr-un
orbital f (metalele de tranzi ie intern : lantanidele i
actinidele)
Grupe secundare blocul d 30 metale tranzi ionale in total -
blocul d n grupele 3 (IIIB), 4 (IVB), 5 (VB), 6 (VIB), 7 (VIIB), 8
(VIIIB), 9 (VIIIB), 10 (VIIIB), 11 (IB), 12 (IIB) - prima serie de
metale tranzi ionale perioada a patra seria 3d, con ine 10 elemente
: 21Sc - 30Zn 4s23d1 10 - a doua serie de metale tranzi ionale
perioada a cincea seria 4d, con ine 10 elemente : 39Y 48Cd: 5s24d1
10 - a treia serie de metale tranzi ionale perioada a asea seria
5d, con ine 10 elemente : 72Hf 80Hg 6s25d1 10
Grupe secundare blocul f 28 metale de tranzi ie intern in total
- blocul f 14 lantanide: 57La 71Lu configura ia electronic a
stratului de valen : 6s2 (5d1) 4f1 14 14 actinide : 89Ac 103Lr
configura ia electronic a stratului de valen : 7s2(6d1) 5f1 14
Perioadele
PerioadeleSunt sirurile orizontale ale sistemului periodic,
cuprinznd elementele dintre dou gaze rare succesive. Sistemul
periodic con ine 7 7 nivele energetice notate cu cifre arabe de la
1 la 7. Fiecare perioad ncepe cu un metal alcalin i se termin cu un
gaz rar Num rul perioadei n care se afl un element este egal cu num
rul de nivele energetice (straturi) ocupate cu electroni. Primele 3
perioade sunt scurte, iar urm toarele 4 sunt lungi: perioada 1 2
elemente perioada a 2-a 8 elemente perioada a 3-a 8 elemente
perioada a 4-a 18 elemente perioada a 5-a 18 elemente perioada a
6-a 32 elemente perioada a 7-a incomplet
Clasificarea elementelor in functie de configuratia
electronicaReprezentative (principale): electronul distinctiv pe un
orbital s sau p Gaze nobile: toti orbitalii s si p sunt completati
cu e Tranzitionale: electronul distinctiv pe un orbital d De
tranzitie interna (lantanide si actinide): electronul distinctiv pe
un orbital f
Clasificarea elementelor dup configura ia electronic
Clasificarea elementelor in blocuri
Folosirea tabelului periodic pentru aflarea subnivelelor
REPREZENTAREA SCHEMATIC A SISTEMULUI PERIODIC AL ELEMENTELOR pe
blocuri de elemente, num rul elementelor dintr-o perioad i num rul
atomic al gazului rar care termin fiecare perioad
Completarea orbitalilor atomici cu electroni
Regula octetului Atomii au cea mai mare stabilitate daca au
ultimul strat electronic complet ocupat sau liber Cu exceptia H si
He, un strat electronic complet ocupat contine 8 electroni, un
octet. Atomii castiga, pierd sau pun in comun electroni pentru a-si
forma un ultim strat electronic complet ocupat sau gol. Atomi
castiga, pierd sau pun in comun electroni in functie de ce este mai
usor.
Configuratia electronica a Mg
Configuratia electronica a S
Configuratia electronica a As
Configuratia electronica a Fe
Componenta tabelului periodic In prezent se cunosc 113 elemente.
90 metale 29 sunt radioactive 19 sunt artificiale (toate
radioactive) 11 gaze la temperatura camerei. 2 lichide la
temperatura camerei.
Metale
Proprietati ale metalelor Lucioase, maleabile si ductile.
Conductori de caldura si electricitate. Solide la temperatura
camerei, cu exceptia Hg Cedeaza electroni cand reactioneaza cu
nemetalele
Nemetale
Proprietati ale nemetalelor Se gasesc in toate starile de
agregare, la temperatura camerei. Exemple: Cl2 - gaz, Br2 - lichid,
I2 - solid Sunt slabi conductori de caldura si electricitate. Multe
dintre ele exista sub forma de molecule diatomice Accepta electroni
in reactiile cu metale, dar in reactiile cu alte nemetale pun in
comun electroni
Metaloide
Proprietati ale metaloidelor Au proprietati chimice variabile Se
comporta ca nemetalele cand reactioneaza cu metale. Se comporta ca
metalele cand reactioneaza cu nemetale. Au proprietati de
semi-conductor .
Starile de agregare ale elementelor la 250C
Proprietati periodice ale elementelor Proprietati fizice:
Volumul atomic Energia de ionizare Afinitatea pentru electroni
Punctele de topire i de fierbere Proprietati chimice Starea de
oxidare Electronegativitatea Caracterul acido-bazic
Volumul atomic
Volumul atomic Creste de sus in jos in grupa se adauga un nou
strat. Scade de la stanga la dreapta in perioada: sunt mai multi
protoni in nucleu, sarcina pozitiva a nucleului atrage mai puternic
electronii, micsorandu-se astfel dimensiunea atomului.
Energia de ionizare Este energia necesara unui atom izolat i
aflat n stare fundamental , pentru a pierde un electron. Se mai
nume te poten ial de ionizare. Energia de ionizare se exprim de
obicei n eV
Energia de ionizare
.
Energia de ionizare Metalele alcaline ionizare cele mai mici
energii de
Explicatie: ele pot pierde cel mai u or electronul de pe ultimul
strat. Tendin a general = cre terea energiei de ionizare paralel cu
cre terea lui Z, pentru elementele din aceea i perioad .
Explicatie: cre terea puterii de atrac ie a electronilor de c tre
nucleu.
Afinitatea pentru electroni Este energia pe care o elibereaz un
atom izolat i n stare fundamental cnd fixeaz un electron n
plus.
Afinitatea pentru electroni
Afinitatea pentru electroni Atomul neutru poate s accepte
electroni nucleul nu are cmpul electric complet saturat i atomul
tinde spre o saturare formnd ioni negativi prin acceptare de
electroni. Stabilitatea ionului negativ astfel format este mult mai
mare dect a atomului neutru.
Punctele de topire i de fierbere Punctele de topire variaz n
func ie de num rul atomic Z. n grupele principale I-IV: p.t scade
cu cre terea lui Z. n grupele principale V-VII p.t cre te cu cre
terea lui Z. n perioad p.t cre te pn la grupa a IV-a A, apoi scade.
n acela i mod variaz i temperatura de fierbere.
Starea de oxidare Num r de oxidare (treapt de oxidare) = o
sarcin electric formal , pozitiv sau negativ ce se atribuie unui
element n combina iile sale. St rile de oxidare ale elementelor din
perioada a treia sunt:
Na2O Starea de oxidare 1+
MgO 2+
Al2O3 3+
SiO2 4+
P2O5 5+
SO3 6+
Cl2O7 7+
Starea de oxidare Pozitiv sau negativ n func ie de caracterul
electropozitiv sau electronegativ a partenerului. Exemple - n SO2 i
SO3, starea de oxidare a sulfului este 4+, respectiv 6+, deoarece
oxigenul este mai electronegativ dect sulful; - n H2S i Na2S,
starea de oxidare a sulfului este 2-, deoarece sulful este mai
electronegativ dect hidrogenul i sodiul. Regul n combina iile cu
elemente mai electronegative dect ele, st rile de oxidare maxime
ale elementelor sunt pozitive i egale cu num rul grupei principale
din sistemul periodic; n combina iile lor cu elemente mai
electropozitive dect ele, st rile de oxidare sunt negative i egale
cu 8 minus num rul grupei principale n care se g se te
elementul.
Valen a elementelorValen a elementelor ntr-o perioad cre te de
la stnga la dreapta de la 1 la 4 i apoi scade din nou la 1.
Explicatie Starea de oxidare a hidrogenului n primele trei hidruri
este 1i 1+ n ultimele trei hidruri. Starea de oxidare (num rul de
oxidare) nlocuie te no iunea mai veche de valen , fiind mai precis
definit .LiH Starea de oxidare BeH2 2+ BH3 3+ NH3 3H2O 2HF 1-
1+
Stabilirea num rului de oxidare Reguli: Substan ele elementare
au starea de oxidare 0; Num rul de oxidare al unui ion monoatomic
dintr-o substan preponderent ionic este egal cu sarcina lui
electric ; Num rul de oxidare al unui element dintr-o combina ie
preponderent covalent este egal cu sarcina electric pe care ar
avea-o dac electronii de leg tur se atribuie elementului cu
electronegativitate mai mare; Atomul de fluor este cel mai
electronegativ element i are n combina ii num rul de oxidare 1-;
Atomul de oxigen urmeaz dup fluor n scara electronegativit ii i are
n comina ii num rul de oxidare 2- (excep ie F2O, unde num rul de
oxidare este 2+ i H2O2 unde starea de oxidare este 1-); Hidrogenul
are n hidrurile ionice num rul de oxidare 1- i n hidrurile
covalente 1+; Num rul de oxidare maxim pozitiv al unui element este
dat de num rul grupei din care face parte elementul; Elementele
grupei a IV-a A pot avea num rul de oxidare 4+ sau 4- n func ie de
electronegativitatea lor.
Exceptii de la regulile de stabilire a numarului de oxidare La
gazele nobile, num rul de oxidare egal cu num rul grupei (VIII)
este semnalat numai la Xe, celelalte sunt nereactive sau au numere
de oxidare inferioare; La grupa VII A, nu toate elementele ating
num rul maxim de oxidare (F are numai 1- i bromul maxim 5+); La
grupa a VI-a A, oxigenul are num rul de oxidare 2+ fa de fluor, 1n
apa oxigenat i 2- n ceilal i compu i; La grupa IB, elementele au i
numere de oxidare mai mari dect num rul grupei (Cu are i 2+, Au are
i 3+); c pentru acela i element numerele de oxidare pozitive pot
lua mai multe valori, iar num rul de oxidare negativ numai o
valoare; Cu ct un element are num rul de oxidare mai mare, cu att
are un caracter electronegativ i oxidant mai pronun at.
n general se constat
n grupele din mijlocul sistemului periodic se g sesc elemente
care nu au un caracter electropozitiv sau electronegativ pronun at,
ele sunt practic electroneutre.
Electronegativitatea
Caracterul acido-bazic Exist un paralelism ntre
electronegativitate i caracterul acid sau bazic al elementelor.
Elementele electropozitive (sau cu electronegativitate redus )
formeaz oxizi cu caracter bazic iar elementele electronegative (sau
cu electronegativitate mare) formeaz oxizi cu caracter acid.
Caracterul acid cre te n grup de jos n sus iar n perioad de la
stnga la dreapta. Cel mai puternic caracter acid se ntlne te la
elementele situate n col ul din dreapta sus a sistemului periodic.
Caracterul bazic cre te n perioad de la dreapta la stnga iar n grup
de sus n jos. Elementele cu caracterul bazic cel mai pronun at sunt
situate n col ul din stnga jos al sistemului periodic. Elementele
din grupele secundare nu se supun regulilor de mai sus. Majoritatea
elementelor din grupele secundare apar n mai multe st ri de
oxidare. St rile de oxidare inferioare corespund unui caracter
bazic iar cele superioare corespund unui caracter acid.
