Blok (periodická tabulka) - Block (periodic table) - Wikipedia

Dlouhá periodická tabulka zobrazující zleva doprava: bloky s-, d-, f- a p. F-blok, obvykle zobrazený jako poznámka pod čarou, zde rozdělí d-blok na dva. I když je toto rozdělení v literatuře běžnější formou, menšina se zasazuje o umístění f-bloku mezi s- a d-bloky.[1]

A blok z periodická tabulka je sada prvků sjednocených orbitaly, v nichž leží jejich valenční elektrony nebo volná místa.[1] Zdá se, že tento termín poprvé použil Charles Janet.[2] Každý blok je pojmenován po svém charakteristickém orbitálu: s-blok, p-blok, d-blok a f-blok.

Názvy bloků (s, p, d a f) jsou odvozeny od spektroskopická notace pro hodnotu elektronu azimutální kvantové číslo: tvar (0), hlavní (1), difuzní (2) nebo základní (3). Následující zápisy probíhají v abecedním pořadí, například g, h atd.

Vlastnosti

Rozdělení do bloků je odůvodněno jejich charakteristickou povahou: s je, s výjimkou H a He, charakterizováno vysoce elektropozitivními kovy; p řadou velmi charakteristických kovů a nekovů, z nichž mnohé jsou nezbytné pro život; d kovy s více oxidačními stavy; f kovy tak podobné, že jejich oddělení je problematické. Užitečné výroky o prvcích lze učinit na základě bloku, do kterého patří, a jejich polohy v něm, například nejvyšší oxidační stav, hustota, teplota tání… Elektronegativita je poměrně systematicky distribuována napříč a mezi bloky.

PJ Stewart
v Základy chemie, 2017[3]

Tady je přibližný korespondence mezi touto nomenklaturou bloků na základě elektronická konfigurace a sady prvků na základě chemických vlastností. Obvykle se uvažuje s-blok a p-blok společně prvky hlavní skupiny, d-blok odpovídá přechodné kovy a f-blok zahrnuje téměř všechny lanthanoidy (jako lanthan ) a aktinidy (jako aktinium Ne každý souhlasí s přesným členstvím každé sady prvků. Například skupina 12 prvků zinek, kadmium, a rtuť jsou často považovány za hlavní skupinu spíše než za přechodovou skupinu, protože jsou chemicky a fyzicky více podobné prvkům p-bloku než ostatní prvky d-bloku. The skupina 3 prvky jsou někdy považovány za prvky hlavní skupiny kvůli jejich podobnosti s prvky s-bloku. Skupiny (sloupce) v bloku f (mezi skupinami 3 a 4) nejsou očíslovány.

Hélium je z s-blok, s vnějšími (a jedinými) elektrony za 1 s atomová oběžná dráha, i když jeho chemické vlastnosti jsou více podobné p-bloku vzácné plyny ve skupině 18 kvůli jeho plné skořápce.

Někdy je f-blok považován za skupinu mezi 2 a 3 místo 3 a 4, což znamená, že lanthan a aktinium jsou prvky f-bloku a lutetium a lawrencium jsou prvky d-bloku místo toho umístěny pod yttrium.

Bloky v periodická tabulka
Skupina  →123456789101112131415161718
↓ Doba
11
H
2
On
23
Li		4
Být
5
B		6
C		7
N		8
Ó		9
F		10
Ne
311
Na		12
Mg
13
Al		14
Si		15
P		16
S		17
Cl		18
Ar
419
K.		20
Ca.		21
Sc		22
Ti		23
PROTI		24
Cr		25
Mn		26
Fe		27
Spol		28
Ni		29
Cu		30
Zn		31
Ga		32
Ge		33
Tak jako		34
Se		35
Br		36
Kr
537
Rb		38
Sr		39
Y		40
Zr		41
Pozn		42
Mo		43
Tc		44
Ru		45
Rh		46
Pd		47
Ag		48
CD		49
v		50
Sn		51
Sb		52
Te		53
Já		54
Xe
655
Čs		56
Ba		57
Los Angeles		1 hvězdička72
Hf		73
Ta		74
Ž		75
Re		76
Os		77
Ir		78
Pt		79
Au		80
Hg		81
Tl		82
Pb		83
Bi		84
Po		85
Na		86
Rn
787
Fr.		88
Ra		89
Ac		1 hvězdička104
Rf		105
Db		106
Sg		107
Bh		108
Hs		109
Mt.		110
Ds		111
Rg		112
Cn		113
Nh		114
Fl		115
Mc		116
Lv		117
Ts		118
Og

1 hvězdička58
Ce		59
Pr		60
Nd		61
Odpoledne		62
Sm		63
Eu		64
Gd		65
Tb		66
Dy		67
Ho		68
Er		69
Tm		70
Yb		71
Lu
1 hvězdička90
Čt		91
Pa		92
U		93
Np		94
Pu		95
Dopoledne		96
Cm		97
Bk		98
Srov		99
Es		100
Fm		101
Md		102
Ne		103
Lr

s-blok

… Na, K, Mg a Ca jsou v biologických systémech zásadní. Některé… další prvky s-bloku se používají v medicíně (např. Li a Ba) a / nebo se vyskytují jako drobné, ale užitečné kontaminanty v Ca minerálech, např. Sr… Tyto kovy vykazují pouze jeden stabilní oxidační stav [+1 nebo +2]. To umožňuje [jejich]… iontům pohybovat se po buňce bez… nebezpečí oxidace nebo redukce.

Wilkins RG a Wilkins PC (2003)
Role vápníku a srovnatelných kationtů v chování zvířat, RSC, Cambridge, str. 1

S-blok je na levé straně konvenční periodické tabulky a skládá se z prvků z prvních dvou sloupců, nekovů vodík a hélium a alkalické kovy (ve skupině 1) a kovy alkalických zemin (skupina 2). Jejich obecná valenční konfigurace je ns1–2. Hélium je s-element, ale téměř vždy si najde své místo zcela vpravo skupina 18, nad p-prvkem neon. Každý řádek tabulky má dva s-prvky.

Kovy s-bloku (z druhé období dále) jsou většinou měkké a mají obecně nízkou teplotu tání a teplotu varu. Většina dodává plamenům barvu.

Chemicky všechny s-prvky kromě hélium jsou vysoce reaktivní. Kovy s-bloku jsou vysoce elektropozitivní a často tvoří v zásadě iontové sloučeniny s nekovy, zejména s vysoce elektronegativními halogenovými nekovy.

p-blok

Blok p je na pravé straně standardní periodické tabulky a zahrnuje prvky ve skupinách 13 až 18. Jejich obecná elektronická konfigurace je ns2 np1–6. Hélium, ačkoli je prvním prvkem ve skupině 18, není do p-bloku zahrnut. Každý řádek tabulky má místo pro šest p-prvků kromě první řádek (který žádný nemá).

Hliník (kov), atomové číslo 13
Křemík (metaloid), atomové číslo 14
Fosfor (nekovový), atomové číslo 15

Tento blok je jediný, který má všechny tři typy prvků: kovy, nekovy, a metaloidy. Prvky p-bloku lze popsat po jednotlivých skupinách jako: skupina 13, ikosageny; 14, krystalogeny; 15 pnictogeny; 16, chalkogeny; 17, halogeny; a 18 let heliová skupina, složený z vzácné plyny (kromě hélia) a oganesson. Alternativně lze p-blok popsat jako obsahující post-přechodové kovy; metaloidy; reaktivní nekovy včetně halogeny; a vzácné plyny (kromě helia).

Prvky p-bloku jsou sjednoceny skutečností, že jejich valenční (nejvzdálenější) elektrony jsou v orbitálu. Orbitál sestává ze šesti laloků vycházejících z centrálního bodu v rovnoměrně rozmístěných úhlech. P orbitál může obsahovat maximálně šest elektronů, proto je v p-bloku šest sloupců. Prvky ve sloupci 13, prvním sloupci p-bloku, mají jeden p-orbitální elektron. Prvky ve sloupci 14, druhém sloupci p-bloku, mají dva p-orbitální elektrony. Trend pokračuje tímto způsobem až do sloupce 18, který má šest p-orbitálních elektronů.

Blok je pevností oktetové pravidlo v jeho prvním řádku, ale prvky v následujících řádcích se často zobrazují hypervalence. Prvky p-bloku vykazují různé oxidační stavy, které se obvykle liší násobky dvou. Reaktivita prvků ve skupině obecně klesá směrem dolů. To není případ skupiny 18, kde se reaktivita zvyšuje v následující sekvenci: Ne

Kyslík a halogeny mají tendenci tvořit více iontových sloučenin s kovy; zbývající reaktivní nekovy mají tendenci tvořit více kovalentní sloučeniny, i když ionicita je možná, když je rozdíl elektronegativity dostatečně vysoký (např. Li3N ). Metaloidy mají tendenci tvořit buď kovalentní sloučeniny nebo slitiny s kovy.

d-blok

… Prvky vykazují horizontální podobnost ve svých fyzikálních a chemických vlastnostech i obvyklý vertikální vztah. Tato horizontální podobnost je natolik výrazná, že chemie první… série… je často diskutována odděleně od chemie druhé a třetí série, které jsou si navzájem více podobné než první sérii.

Kneen WR, Rogers MJW a Simpson P 1972
Chemie: Fakta, vzorce a principy, Addison-Wesley, Londýn, s. 487-489

D-blok je uprostřed periodické tabulky a zahrnuje prvky ze skupin 3 až 12; začíná v 4. období. Většina nebo všechny tyto prvky jsou také známé jako přechodné kovy protože zaujímají přechodnou zónu ve vlastnostech mezi silně elektropozitivními kovy skupin 1 a 2 a slabě elektropozitivními kovy skupin 13 až 16. Skupina 3 nebo skupina 12, přestože se stále počítají jako d-blokové kovy, se někdy nepočítají jako přechodné kovy, protože nevykazují chemické vlastnosti charakteristické pro přechodné kovy, například mnohonásobné oxidační stavy a barevné sloučeniny.

Prvky d-bloku jsou všechny kovy a většina z nich má jeden nebo více chemicky aktivních d-orbitálních elektronů. Protože existuje relativně malý rozdíl v energii různých d-orbitálních elektronů, počet elektronů účastnících se chemické vazby se může lišit. Prvky d-bloku mají tendenci vykazovat dva nebo více oxidačních stavů, které se liší násobky jednoho. Nejvíc běžné oxidační stavy jsou +2 a +3. Chrom, žehlička, molybden, ruthenium, wolfram, a osmium může mít oxidační čísla až −4; iridium má jedinečný rozdíl v schopnosti dosáhnout oxidačního stavu +9.

D-orbitaly (čtyři ve tvaru čtyřlístek a pátý jako a činka s prstencem kolem) může obsahovat až pět párů elektronů.

f-blok

Díky své složité elektronické struktuře, významným elektronovým korelačním účinkům a velkým relativistickým příspěvkům jsou prvky f-bloku pravděpodobně nejnáročnější skupinou prvků pro teorii elektronické struktury.

Dolg M 2015 (ed.)
Výpočetní metody v chemii lanthanidů a aktinidů, John Wiley & Sons, Chichester, str. xvii

F-blok se objeví jako poznámka pod čarou ve standardní 18sloupcové tabulce, ale je umístěn uprostřed vlevo od 32sloupcové tabulky s plnou šířkou. I když tyto prvky obecně nejsou považovány za součást žádného skupina, někteří autoři je považují za součást skupiny 3. Někdy se jim říká vnitřní přechodové kovy protože poskytují přechod mezi s-blokem a d-blokem v 6. a 7. řádek (tečka), stejným způsobem jako d-blok přechodné kovy poskytnout přechodový můstek mezi s-blokem a p-blokem ve 4. a 5. řadě.

Prvky f-bloku přicházejí ve dvou sériích, v obdobích 6 a 7. Všechny jsou kovy. F-orbitální elektrony jsou méně aktivní v chemii prvků f-bloku období 6, i když do jisté míry přispívají:[4] jsou si navzájem velmi podobné. Jsou aktivnější v počátečním období 7 prvků f-bloku, kde jsou energie skořápek 5f, 7s a 6d docela podobné; v důsledku toho tyto prvky mají tendenci vykazovat stejnou chemickou variabilitu jako jejich analogy přechodných kovů. Pozdější prvky f-bloku se chovají spíše jako jejich obdobné obdoby 6.

Prvky f-bloku jsou sjednoceny většinou tím, že mají jeden nebo více elektronů ve vnitřním f-orbitálu. Z f-orbitalů má šest po šesti lalocích a sedmý vypadá jako činka s koblihou se dvěma kroužky. Mohou obsahovat až sedm párů elektronů, proto blok zaujímá čtrnáct sloupců v periodické tabulce. Nejsou jim přiřazena čísla skupin, protože vertikální periodické trendy nelze rozeznat ve „skupině“ dvou prvků.

Dvě 14členné řady prvků f-bloku jsou někdy zaměňovány s lanthanoidy a aktinidy, což jsou názvy sad prvků na základě chemických vlastností více než u elektronových konfigurací. Lanthanoidy jsou 15 prvky, z nichž vychází lanthan (La) do lutetium (Lu); aktinidy jsou 15 prvky, z nichž vychází aktinium (Ac) do lawrencium (Lr).

g-blok

Předpokládá se, že g-blok začne v blízkosti prvek 121. Ačkoli se neočekává, že g-orbitaly začnou vyplňovat základní stav až kolem prvku 125 (viz rozšířená periodická tabulka ), mohou mít dostatečně nízkou energii na to, aby se dříve účastnili chemie, podobně jako situace na orbitálech 4f a 5f.

Symetrie

Čtyři bloky lze přeskupit tak, aby se vešly do rovnoměrně rozmístěného uvnitř regulárního bloku čtyřstěn.[5]

Viz také

Reference

  1. ^ A b Jensen, William B. (21. března 2015). "Pozice lanthanu (aktinium) a lutecia (lawrencium) v periodické tabulce: aktualizace". Základy chemie. 17: 23–31. doi:10.1007 / s10698-015-9216-1.
  2. ^ Charles Janet, La klasifikace hélicoïdale des éléments chimiques, Beauvais, 1928
  3. ^ Stewart, P. J. (7. listopadu 2017). „Čtyřboká a sférická reprezentace periodického systému“. Základy chemie. 20 (2): 111–120. doi:10.1007 / s10698-017-9299-r.
  4. ^ Gschneidner Jr., Karl A. (2016). "282. Systematika". In Jean-Claude G. Bünzli; Vitalij K. Pecharsky (eds.). Příručka o fyzice a chemii vzácných zemin. 50. p. 12–16. ISBN  978-0-444-63851-9.
  5. ^ Stewart, P. (2018). "Amatéři a profesionálové v chemii: Případ periodické tabulky". In Scerri, E .; Restrepo, G. (eds.). Od Mendělejeva po Oganessona: Multidisciplinární pohled na periodickou tabulku. New York: Oxford University Press. str. 66–79 (76–77). ISBN  978-0-190-66853-2.

externí odkazy

Čtyřboká periodická tabulka prvků. Animace ukazující přechod z konvenční tabulky na čtyřstěn.