UNIVERZITET U NOVOM SADU PRIRODNO-MATEMATIČKI ...biolozi.files.wordpress.com/2011/11/pse-kraca1.pdf• 1829. god. J.W. Dobereiner je izvršio pokušaj klasifikacije hemijskih elemenata

UNIVERZITET U NOVOM SADU PRIRODNO-MATEMATIČKI FAKULTET

DEPARTMAN ZA HEMIJU

PERIODNI SISTEM ELEMENATA

• J.A. Newlands je pronašao da se osobine hemijskih elemenata mogu dovesti u vezu sa njihovim atomskim težinama

• Do početka XIX veka nije postojala nikakva sistematizacija.

• 1829. god. J.W. Dobereiner je izvršio pokušaj klasifikacije hemijskih elemenata – tablica “trijada”.

• 1869. god. D.I. Mendeljejev daje tablicu klasifikacije hemijskih elemenata koja je izgledala približno kao tablice koje se danas koriste.

• Glavni princip bio je da su fizičke i hemijske osobine elemenata periodične funkcije njihovih atomskih težina – “Zakon periodičnosti”.

• L. Meyer daje svoju sistematizaciju, nešto drugačije komponovanu, ali sačinjenu po istim principima.

• 1894. god. započinje otkrivanje plemenitih gasova.

• 1922. god. N. Bohr daje objašnjenje Zakona periodičnosti – sa postupnim porastom atomskog broja, postupno se menjaju i periodično ponavljaju slične strukture atoma.

• Savremena koncepcija Zakona periodičnosti je da osobine hemijskih elemenata nisu proizvoljne već da zavise od strukture atoma.

• Zakon periodičnosti: “Fizičke i hemijske osobine elemenata su periodične funkcije njihovih atomskih brojeva”.

• Prva polovina XX veka – Rutherford, Mosley i dr., - za atom jednog elementa karakteristična vrednost je atomski ili redni broj (broj protona u jezgru), a ne atomska težina (srednja vrednost atomskih masa različitih izotopa istog elementa).

Šta čini da se elementi razlikuju jedni od drugih? Šta je uzrok formiranja beskrajno različitih supstanci?

Broj protona u jezgru atoma suštinski odvaja elemente jedne od drugih.

BROJ PROTONA

Atomski broj je takoĎe jednak broju elektrona u njegovom naelektrisanom oblaku.

ATOMSKI BROJ (Z) = BROJ PROTONA

X A

Z

Maseni broj

Broj neutrona N Atomski

broj

Izotopi

H 1

1 0

H 2

1 1

H 3

1 2

Izotoni Izobari

Co 60

27 33

Ni 60

28 32

Be 9

4 5

B 10

5 5

MASENI BROJ = BROJ PROTONA + BROJ NEUTRONA

ATOMSKI BROJ = BROJ PROTONA

Ca 20

40.08

Atomski broj

Simbol elementa

Atomska masa

ATOMSKA MASA = masa protona + masa neutrona

Kvantni brojevi elektrona i atoma

Glavni kvantni broj (n)

Predstavlja pozitivne cele brojeve od 1 do 7 (n=1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) i definiše energetski nivo elektrona (označava se i slovima K, L, M, N, O, P, Q);

Što je veća vrednost n, to je ljuska dalja od jezgra,

Udaljeniji elektroni poseduju veću energiju.

n=1 K-ljuska

n=2 L-ljuska

n=3 M-ljuska

n=4 N-ljuska

n=5 O-ljuska

n=6 P-ljuska

n=7 Q-ljuska

Drugi (azimutni, orbitalni) kvantni broj (l)

Može imati vrednosti l = 0, 1, 2, …n-1, odnosi se na podnivo elektrona (označava se sa s, p, d, f);

l=0 s-orbitala

l=1 p-orbitala

l=2 d-orbitala

l=3 f-orbitala

l=4 g-orbitala Maksimalni broj elektrona u podljusci s = 2 p = 6 d = 10 f = 14

Glavni i sekundarni kvantni broj

• Vrednost l = 0

• Imaju oblik lopte (sfere)

• Prečnik sfere raste sa porastom vrednosti n

s-orbitale

• Vrednost l = 1

• Imaju dva režnja i čvor izmeĎu njih

p-orbitale

d-orbitale

dyz dxz dxy

x2-y2 d z2 d

• Vrednost l = 2

• Četiri od pet orbitala imaju po četiri režnja, a peta podseća na p orbitalu sa Ďevrekom oko centra

Magnetni kvantni broj (m)

Magnetni kvantni broj m vrednosti od –l do +l, uključujući i nulu, definiše nagib ravni oblaka elektrona, npr. za n = 2 i l = 2 dobija se ml = -1, 0, +1,

s-orbitala d-orbitale p-orbitale

• Orbitale sa istom vrednošću n pripadaju istom energetskom nivou (ljusci)

• Orbitale sa istom vrednošću l pripadaju istom podnivou (podljusci)

Orbitale, ljuske i podljuske

Spinski kvantni broj (ms)

Dirak i Pauli kasnije uvode i četvrti kvantni broj – spinski kvantni broj

Spinski kvantni broj ms, vrednosti -1/2 do +1/2 definiše smer obrtanja elektrona oko sopstvene ose (- u levo i + u desno).

+

Elektronske konfiguracije • Opis energetskih stanja elektrona pomoću kvantnih brojeva

naziva se elektronska konfiguracija atoma, a njen šematski prikaz naziva se orbitalni dijagram.

• Paulijev princip isključivosti (Wolfgang Pauli) glasi da dva elementa ne mogu da imati ista četiri kvantna broja. Ako dva elektrona pripadaju istoj orbitali (n, l, ml su isti), oni se meĎusobno moraju razlikovati po smeru spina (ms= +1/2 i ms = - ½)

• Hundovo pravilo – elektroni se razmeštaju unutar istovrsnih degenerisanih orbitala tako da broj nesparenih elektrona sa paralelnim spinovima bude maximalan. Drugim rečima, elektroni degenerisanih orbitala zauzimaju što je moguće veći prostor u atomu, tako da su meĎusobno na što većem rastojanju. Na taj način odbijanje izmeĎu elektrona je manje, a energija atoma niža.

Redosled popunjavanja orbitala • Popunjavanje se vrši sukcesivno.

• Prvo se popunjavaju one najniže energije (Princip izgraĎivanja)

• Izuzetak: 4s orbitala se popunjava pre 3d orbitale jer ima niži sadržaj energije (“efekat prodiranja”). Za 4s orbitalu n+l=4+0, a za 3d orbitalu n+l=3+2.

Pisanje izraza za konfiguraciju elektrona

• Orbitalni dijagrami

• Svaki kvadrat predstavlja jednu orbitalu

• Strelice predstavljaju elektrone

• Smer strelice predstavlja spin elektrona

1 s1 Vrednost n Podnivo (l)

Broj elektrona u podnivou

Li 1s 2s

2p

NE

DA

H 1s

Atomska struktura azota

Pisanje elektronskih konfiguracija

1s2 2s2 2p3

Prikaz e po ljuskama Grupni prikaz e Prikaz e po ljuskama i podljuskama

Elektronska konfiguracija azota

Na je 11-i elemenat u PS i taj poslednji elektron se smešta u M-ljusku

M ljuska (n=3)

L ljuska (n=2)

K ljuska (n=1)

Atomska struktura natrijuma

Pisanje elektronskih konfiguracija

1s2 2s2 2p6 3s1

UNUTRAŠNJI ELEKTRONI

VALENTNI ELEKTRONI

Primer - Magnezijum

Mg Z=12

Broj elektrona=12

Ispunjena 1s orbitala

Preostao broj elektrona = 10



Ispunjena 2p orbitala




Mg 1s2 2s2 2p6 3s2

UNUTRAŠNJI ELEKTRONI

VALENTNI ELEKTRONI

Primer - Hlor Cl Z=17

Broj elektrona=17









Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Počelo popunjavanje 3p orbitala


Cl Z=17

Broj elektrona=17








Preostao broj elektrona =

Počelo popunjavanje 3p orbitala


VALENTNI ELEKTRONI

PSE I ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA ATOMA

Orbitalni dijagrami osnovnih stanja atoma od Z=1 do Z=10

Vodonik

Helijum

Litijum

Berilijum

Bor

Ugljenik

Azot

Kiseonik

Fluor

Neon

Konfiguracija Atom Z

Inertni gas – elektronska konfiguracija je stabilna

Stabilne elektronske konfiguracije (plemeniti gasovi)

STRUKTURA PERIODNOG SISTEMA

Grupa

s, p, d i f blokovi u PSE

Svi elementi jedne grupe u PSE imaju istu elektronsku konfiguraciju

Metalni karakter

Metalni karakter opada

Meta

lni kara

kte

r ra

ste

Promene Ej u PSE

Ej opada u

gru

pi Ej raste duž periode

Energija potrebna da se iz izolovanog atoma u gasovitom stanju izdvoji elektron naziva se energija jonizacije (kJ/mol ili eV).

Li(g) Li+(g) + e- Ej1= 5,4 eV

Li+(g) Li2+(g) + e- Ej2= 75,6 eV

Li2+(g) Li3+

(g) + e- Ej3= 121,8 eV

Promene Ej u PSE

Atomski broj

Ej (k

J/m

ol)

Plemeniti gasovi

Alkalni metali

Promene afiniteta prema elektronu

Grupa

Afinitet

pre

ma e

lektr

onu

(kJ/

mol)

Energija koja se oslobaĎa kada neutralni atom u gasovitom stanju prima jedan elektron naziva se afinitet prema elektronu (kJ/mol).

To je egzoterman proces.

Veličina atoma – radijus atoma

Svaki atom se može smatrati kao sfera sa odreĎenim radijusom. Radijus atomske sfere nije konstantan, već zavisi u izvesnom stepenu od njegove okoline.

Veličina atoma je značajna pri proučavanju difuzije atoma u metalnim legurama.

Promena veličine atoma

Atomski broj

Radijus

(pm

)

Elektronegativnost Elektronegativnost se definiše kao stepen kojim atom privlači elektron ka sebi.

Kreće se u granicama od 0.7 do 4.0.

Veće vrednosti: tendencija ka preuzimanju elektrona.

Manja elektronegativnost Veća elektronegativnost

Afinitet prema elektronu

Energija jonizacije

Energ

ija joniz

aci

je

Afinitet

pre

ma e

lektr

onu

Radijus

ato

ma

Radijus atoma

1. Maksimalan broj elektrona po podnivoima je:

a) s2 p6 d10 f7 b) s1 p6 d10 f14 c) s2 p6 d10 f14

d) s2 p6 d5 f14 e) s1 p3 d5 f7

2. Ako element X ima Z=27 i A=60 onda ima:

a) 33 protona i 27 neutrona b) 27 protona i 27 neutrona

c) 27 protona i 33 elektrona d) 27 protona i 33 neutrona

e) 33 protona i 27 elektrona

Z = ATOMSKI BROJ (BROJ PROTONA)

A = MASENI BROJ (BROJ PROTONA + BROJ NEUTRONA)

3. Element sa atomskim brojem 38 i masenim brojem 90 sadrži:

a) 52 protona, 52 elektrona i 38 neutrona

b) 38 protona, 38 elektrona i 52 neutrona

c) 52 protona, 38 elektrona i 52 neutrona

d) 38 protona, 52 elektrona i 38 neutrona

e) 52 protona, 38 elektrona i 38 neutrona

4. Element sa rednim brojem 17 ima elektronsku konfiguraciju 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5. Nalazi se u:

a) 3 periodi i V grupi periodnog sistema

b) 2 periodi i III grupi periodnog sistema

c) 3 periodi i II grupi periodnog sistema

d) 7 periodi i III grupi periodnog sistema

e) 3 periodi i VII grupi periodnog sistema

5. Atomi nekog hemijskog elementa imaju sledeću elektronsku konfiguraciju 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3. U periodnom sistemu, ovaj element se nalazi u:

a) 4 periodi i II grupi periodnog sistema

b) 3 periodi i III grupi periodnog sistema

c) 3 periodi i IV grupi periodnog sistema

d) 4 periodi i V grupi periodnog sistema

e) 5 periodi i IV grupi periodnog sistema

6. Koji od atoma elemenata sa datom elektronskom konfiguracijom ima najjače izražena svojstva nemetala?

a) 1s22s22p63s23p5 b) 1s22s22p3

c) 1s22s22p63s1 d) 1s22s22p63s2

e) 1s22s22p4

7. Koji od atoma elemenata sa datom elektronskom konfiguracijom ima najjače izražena svojstva metala?

a) 1s22s22p63s23p5 b) 1s22s22p3

c) 1s22s22p63s1 d) 1s22s22p63s2

e) 1s22s22p4

8. Energija jonizacije i koeficijent elektronegativnosti opadaju u nizu:

a) Pb, Sn, Ge, Si, C b) C, Si, Ge, Sn, Pb

c) Si, C, Ge, Sn, Pb d) C, Pb, Sn, Ge, Si

e) Pb, Si, Ge, Sn, C

Documents

UNIVERZITET U NOVOM SADU PRIRODNO-MATEMATIČKI ...biolozi.files.wordpress.com/2011/11/pse-kraca1.pdf• 1829. god. J.W. Dobereiner je izvršio pokušaj klasifikacije hemijskih elemenata