Rodziny układu okresowego pierwiastków

Jednym ze sposobów organizacji pierwiastków chemicznych są rodziny, które odpowiadają pionowym sekwencjom układu okresowego.

W 18 kolumn tabeli pogrupuj pierwiastki według podobieństwa właściwości chemicznych.

Porządkowanie pierwiastków chemicznych w rodziny było praktycznym sposobem na uporządkowanie różnych znalezionych informacji i przedstawienie ich w prosty sposób.

Aby ułatwić lokalizację pierwiastka chemicznego, rodziny oznaczono liczbami od 1 do 18, jak pokazano poniżej:

Dzięki wkładowi wielu naukowców i różnym próbom uporządkowania danych układ okresowy ewoluował, ustanawiając porządek uporządkowania pierwiastków.

Nomenklatura rodzin

• Rodziny w tabeli zostały podzielone na A (reprezentatywne) i B (przejściowe), identyfikowane za pomocą liter i cyfr.
• ty Reprezentatywne elementy rodziny 0, 1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A i 7A odpowiadają.
• ty elementy przejściowe rodziny 1B, 2B, 3B, 4B, 5B, 6B, 7B i 8B odpowiadają.
• Zgodnie z ustaleniami Międzynarodowej Unii Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC), rodziny zostały zidentyfikowane w grupy od 1 do 18.

Układ okresowy i dystrybucja elektroniczna

Podobieństwa między elementami tej samej rodziny występują, ponieważ liczba elektronów walencyjnych atomu w stanie podstawowym jest taka sama dla członków pewnej grupy.

Na przykład:

Grupa 1	Dystrybucja elektroniczna
3czytać	2-1
11W	2-8-1
19K	2-8-8-1
37Rb	2-8-18-8-1
55Cs	2-8-18-18-8-1
87Fr	2-8-18-32-18-8-1

Atomy grupy 1 mają swoje elektrony rozmieszczone na więcej niż jednym poziomie energii, ale wszystkie mają elektron walencyjny.

Dzięki temu obserwujemy, że czyniąc dystrybucja elektroniczna atomu w stanie podstawowym znajdujemy jego pozycję w układzie okresowym.

Reprezentatywne elementy

Reprezentatywne pierwiastki wykazują stosunkowo mniej złożone zachowanie chemiczne niż pierwiastki przejściowe i tworzą większość otaczających nas substancji.

Niektórym reprezentatywnym rodzinom elementów nadawane są specjalne nazwy, jak pokazano poniżej:

Grupa	Rodzina	konkretna nazwa	Pochodzenie nazwy	Elementy	elektroniczna Konfiguracja
1	1A	metale alkaliczne	z łaciny alkalia, co oznacza „szary roślin”.	Li, Na, K, Rb, Cs i Fr	nas^1 (z n1)
2	2A	metale ziem alkalicznych	Termin „ziemski” odnosi się do „istniejącego na ziemi”.	Be, Mg, Ca, Sr, Ba i Ra	nas^2 (z n1)
13	3A	rodzina borowa	Nazwa pierwszego elementu rodziny.	B, Al, Ga, In, Tl i Nh.	nas^2np^1
14	4A	rodzina węgla	Nazwa pierwszego elementu rodziny.	C, Si, Ge, Sn, Pb i Fl.	nas^2np^2
15	5A	Rodzina azotowa	Nazwa pierwszego elementu rodziny.	N, P, As, Sb, Bi i Mc.	nas^2np^3
16	6A	Chalkogeny	z greckiego kredy, ponieważ są to pierwiastki występujące w rudach miedzi.	O, S, Se, Te, Po i Poz.	nas^2np^4
17	7A	Halogeny	Greckie wyrażenie oznaczające substancje tworzące sól.	F, Cl, Br, I, At i Ts.	nas^2np^5
18	0	Gazy szlachetne	Uznano, że nie reaguje z innymi substancjami.	He, Ne, Ar, Kr, Xe, Re i Og.	1s^2 (On) lub my^2np^6 (jeśli n>1)

Poprzez tabelę widzimy, że:

• Przedstawione powyżej pierwiastki są klasyfikowane jako reprezentatywne, ponieważ mają najbardziej energetyczny elektron na podpoziomie s lub p.
• Elektrony są rozmieszczone na poziomach energetycznych, a n reprezentuje najbardziej zewnętrzny poziom atomu w stanie podstawowym.
• Reprezentatywne elementy, zgodnie z zaleceniem IUPAC, należą do grup lub rodzin 1,2,13,14,15,16,17 i 18.

O wodór jest klasyfikowany poza innymi elementami. Nawet przy konfiguracji elektronicznej 1s¹, nie należy do grupy 1 za prezentowanie pojedynczego zachowania.

elementy przejściowe

Elementy przejściowe odpowiadają grupom od 3 do 12. Otrzymują tę nazwę, ponieważ mają właściwości pośrednie między grupami 1 i 2 a reprezentatywnymi pierwiastkami niemetalicznymi.

ty metale przejściowe są zdefiniowane przez IUPAC jako:

Element przejściowy ma niepełny podpoziom d lub może tworzyć kationy z niepełnym podpoziomem d.

Kiedy najbardziej energetyczny elektron atomu stanu podstawowego znajduje się na niepełnym podpoziomie d, charakteryzuje się to jako przejście zewnętrzne.

Lantanowce i aktynowce są wewnętrznymi pierwiastkami przejściowymi, ponieważ mają co najmniej jeden niepełny podpoziom f.

Gdy pierwiastki mają elektrony, które wypełniają orbitale d lub f, wykazują podobne właściwości i można je zaklasyfikować do pierwiastków przejście zewnętrzne lub wewnętrzne.

Jak widać na obrazku, rodzina 8B odpowiada 3 kolumnom, są to grupy 8, 9 i 10, które zostały pogrupowane w ten sposób, ponieważ mają podobne cechy.

Główne cechy rodzin

Poniższa tabela przedstawia główne właściwości grup w układzie okresowym:

Grupa	funkcje	substancje złożone bardziej powszechne	zdarzenia
1	Solidny i lśniący w warunkach otoczenia. Bardzo reaktywne, miękkie i dobre przewodniki prądu.	Sole, wodorotlenki i tlenki Np.: NaCl, KOH i Li2O	Reaguj z halogenami i twórz sole.
2	Mniej reaktywny i trudniejszy niż grupa 1. Srebro stałe o dobrej przewodności.	Sole, wodorotlenki i tlenki Np.: sprawa4, Mg(OH)2 i BaO	Tworzenie soli i tlenków.
3 do 12	Tworzą kompleksy. Są to ciała stałe metaliczne, twarde i kruche, z wyjątkiem rtęci, która jest cieczą.	Sole, tlenki i kompleksy. Np.: AgNO3, TiO i [Cr(OH)3(H2O)3]	W minerałach w postaci tlenków.
13	Substancje stałe w warunkach otoczenia, srebro z wyjątkiem boru.	Tlenki Np.: B2O3	W minerałach w postaci tlenków.
14	Solidny w warunkach otoczenia.	Atomy C i Si mogą układać się w łańcuchy i wytwarzać ogromną różnorodność substancji.	W organizmach żywych oraz w postaci krzemianów lub tlenków.
15	Ciała stałe, z wyjątkiem azotu, który w warunkach otoczenia jest gazem.	Tlenki i kwasy Np. NIE2 i H3KURZ4	Atmosfera, organizmy żywe i minerały.
16	Ciała stałe, z wyjątkiem tlenu, który w warunkach otoczenia jest gazem.	Siarczki i tlenki Np.: ZnS i SiO2	Atmosfera, organizmy żywe i minerały.
17	Tworzą cząsteczki dwuatomowe i są bardzo reaktywne. Są złymi przewodnikami elektryczności i ciepła. Są agresywne dla żywych istot i środowiska.	Kwasy i sole. Np.: HCl i KBr	są obecne w substancjach organiczne i mineralne.
18	Są bardzo stabilne i występują w postaci gazów.	Prawie nie tworzą substancji złożonych.	Gazy w atmosferze.

Właściwości chemiczne i fizyczne odróżniają jedną rodzinę od drugiej. Jak widzieliśmy, właściwości chemiczne są związane z elektrony wartościowości, a za ich pośrednictwem atom oddziałuje z innym, będąc odpowiedzialnym za zachowanie chemiczne i wiązania chemiczne utworzone.

Właściwości fizyczne pierwiastków z tej samej grupy mogą się różnić w zależności od liczby atomowej i masy.

Ćwiczenia

Teraz, gdy wiesz trochę więcej o rodzinach układu okresowego pierwiastków, sprawdź swoją wiedzę i zobacz, czego się nauczyłeś.

1) Rozważ następujący wyciąg z układu okresowego.

a) Wymień dwa pierwiastki, które mają dwa elektrony walencyjne.
b) Wskazać pierwiastek, który gwałtownie reaguje z wodą, wytwarzając wodorotlenek metalu.
c) Wskaż element niereaktywny.
d) Wskaż dwa pierwiastki, które łączą się z metalami alkalicznymi, tworząc sole.

Zobacz odpowiedź

Odpowiadać:

a) B i J
Dwa elektrony walencyjne odpowiadają grupie 2, która ma konfigurację elektronów ns² i są reprezentowane w ćwiczeniu przez B i J.

b) A, B, I lub J.
A i I reprezentują elementy rodziny 1; B i J pochodzą z rodziny 2. Jak widzieliśmy w tabeli właściwości pierwiastki z grupy 1 i 2 są bardzo reaktywne i mogą tworzyć wodorotlenki, jak w podanych przykładach: KOH i Mg (OH)₂.

c) G
Gazy szlachetne są bardzo stabilne i dlatego mało reaktywne. Litera G jest wstawiana do tabeli jako element tej rodziny.

d) F i K
Halogeny reagują z metalami alkalicznymi tworząc sole. Najczęstszym tego przykładem jest sól kuchenna, NaCl.

2) Poniższy rysunek przedstawia trzy pierwiastki chemiczne, od lewej do prawej, lit, sód i potas.

Wybierz opcję, która poprawnie uzupełnia każdą z poniższych instrukcji.

1.1) "Możemy powiedzieć, że lit, sód i potas...

(A) … należą do tego samego okresu.”
(B) … ma taką samą liczbę atomową.”
(C) … należą do tej samej grupy.”
(D) …ma taką samą liczbę masową.”

1.2) "Pierwiastki lit, sód i potas...
(A) …ma bardzo podobne właściwości chemiczne.”
(B) … ma bardzo różne właściwości chemiczne.”
(C) … są niemetalami.”
(D) … reagują z wodą, tworząc kwaśne roztwory.”

Zobacz odpowiedź

Odpowiedzi:

1.1) (C) należą do tej samej grupy.

1.2) (A) ma bardzo podobne właściwości chemiczne.

Informacje te możemy uzyskać, konsultując układ okresowy pierwiastków lub dokonując elektronicznego rozmieszczenia pierwiastków litu, sodu i potasu. Zobaczymy, że te trzy mają elektron w powłoce walencyjnej, a ponieważ należą do tej samej grupy, właściwości chemiczne są bardzo podobne.

3) Rozważ poniższą tabelę, w której przedstawione są liczby atomowe i rozkłady elektronowe niektórych pierwiastków chemicznych.

Element	symbol chemiczny	Liczba atomowa	Dystrybucja elektroniczna
Lit	czytać	3	2,1
Beryl	być	4	2,2
Fluor	fa	9	2,7
neon	Huhu	10	2,8
chlor	Cl	17	2,8,7
argon	Powietrze	18	2,8,8
Potas	K	19	2,8,8,1
Wapń	Tutaj	20	2,8,8,2

Wskaż grupę każdego elementu.

Zobacz odpowiedź

Odpowiadać:

Lit i potas: grupa 1. (Mają elektron w powłoce walencyjnej).
Beryl i wapń: grupa 2. (Mają dwa elektrony w powłoce walencyjnej).
Fluor i chlor: grupa 17. (Mają siedem elektronów w powłoce walencyjnej).
Neon i argon: grupa 18. (Mają osiem elektronów w powłoce walencyjnej).

Zrozum układ okresowy w 10 minut

Sprawdź pytania egzaminacyjne z komentowanym rozwiązaniem w Ćwiczenia z układu okresowego pierwiastków oraz niepublikowane pytania na ten temat w Ćwiczenia z organizacji układu okresowego pierwiastków.