טבלה מחזורית: מה זה והסבר כיצד הוא מאורגן

מה הטבלה המחזורית של האלמנטים?

הטבלה המחזורית, או הטבלה המחזורית של האלמנטים, היא א תיעוד מאורגן של יסודות כימיים על פי מספר האטומי, המאפיינים והמאפיינים שלו.

הוא מורכב מ- 118 אלמנטים שאושרו על ידי האיגוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית (IUPAC), מתוכם

• 94 הם אלמנטים שקיימים בטבע, ו
• 24 יסודות הם סינתטיים, כלומר נוצרו באופן מלאכותי.

התפתחותו קשורה קשר הדוק לגילוי אלמנטים חדשים ולחקר תכונותיהם המשותפות. היבטים כמו מושג המסה האטומית והקשרים בין המסה האטומית לתכונות המחזוריות של היסודות היו בסיסיים לתצורת הטבלה המחזורית המודרנית.

הטבלה המחזורית פועלת ככלי בסיסי לחקר הכימיה, שכן היא מאפשרת לזהות באופן קוהרנטי וקל את ההבדלים והדמיון בין היסודות הכימיים.

יצירתו מיוחסת למדען הרוסי דימיטרי מנדלב בשנת 1869. מאז, הטבלה המחזורית שופרה והתעדכנה על ידי מדענים אחרים ככל שמתגלים ונחקרים אלמנטים חדשים.

כיצד מסודרת הטבלה המחזורית?

הטבלה המחזורית מציגה את כל האלמנטים הידועים עד כה, אשר מאורגנים וממוקמים על פי מאפייניהם ויחסם ביניהם בקבוצה, תקופות, בלוקים ומתכות, מטלואידים ולא מתכות.

קבוצות

הטבלה המחזורית מורכבת מ -18 קבוצות של אלמנטים המסודרים בעמודות אנכיות, הממוספרות בין 1 ל -18 משמאל לימין, החל מהמתכות האלקליות וכלה בגזים האצילים.

לאלמנטים השייכים לאותה עמוד מאפיינים כימיים דומים, בהתבסס על האופן שבו האלקטרונים בנויים בשכבה האחרונה של האטום.

לדוגמא, העמודה הראשונה מכילה את האלמנטים שיש להם אלקטרון בקליפה האחרונה של האטום. במקרה זה, לאשלגן יש ארבע קליפות ובאחרון יש לו אלקטרון.

יסודות כימיים מאורגנים בקבוצות כדלקמן:

• קבוצה 1 (I A): מתכות אלקליות.
• קבוצה 2 (II A): מתכות אדמה אלקליין.
• קבוצה 3 (III B): משפחת סקנדיום.
• קבוצה 4 (IV B): משפחת טיטניום.
• קבוצה 5 (V B): משפחת ונדיום.
• קבוצה 6 (VI B): משפחת כרום.
• קבוצה 7 (VII B): משפחת מנגן.
• קבוצה 8 (VIII B): משפחת ברזל.
• קבוצה 9 (VIII B): משפחת קובלט.
• קבוצה 10 (VIII B): משפחת ניקל.
• קבוצה 11 (I B): משפחת נחושת.
• קבוצה 12 (II ב '): משפחת אבץ.
• קבוצה 13 (III A): ארצי.
• קבוצה 14 (IV A): פחמנים.
• קבוצה 15 (V A): חנקן.
• קבוצה 16 (VI A): כלקוגנים או אמפוגנים.
• קבוצה 17 (VII A): הלוגנים.
• קבוצה 18 (VIII A): גזים אצילים.

תקופות

התקופות הן שבע השורות האופקיות שיש בטבלה המחזורית. בשורות אלה מקובצים היסודות שיש להם מספר קליפות האלקטרונים העולה בקנה אחד עם מספר התקופה.

לדוגמא, בשורה הראשונה יש למימן ולהליום קליפה של אלקטרונים. בתקופה השנייה ישנם שמונה אלמנטים שיש להם שני קליפות של אלקטרונים. בשורה השלישית לאלמנטים שלושה קליפות של אלקטרונים, וכן הלאה.

בתקופה שש הם האלמנטים שיש להם שש קליפות של אלקטרונים, כמו גם השורה התחתונה של הלנטנידים. בתקופה שבע הם האלמנטים שיש להם שבעה קליפות של אלקטרונים, כמו גם השורה האחרונה של אקטינידים.

מתכות, מטאלואידים ולא מתכות

ניתן להבדיל בין שלוש קטגוריות של היסודות המרכיבים את הטבלה המחזורית לבין תכונותיהם הכימיות והפיזיקליות, כלומר: מתכות, מטלואידים ולא מתכות.

• מתכות: הם יסודות מוצקים בטמפרטורת החדר, פחות הכספית שנמצאת במצב נוזלי. הם ניתנים וגמישים, והם מוליכים טובים של חום וחשמל. הם נמצאים בצד שמאל של השולחן.
• ללא מתכות: מדובר בעיקר בגזים, אם כי יש גם נוזלים. אלמנטים אלה אינם מוליכים חשמליים טובים. הם נמצאים בצד ימין של השולחן.
• מטאלואידים או מתכות למחצה: יש להם תכונות של מתכות ולא מתכות. הם יכולים להיות מבריקים, אטומים ולא מאוד משיניים. מוליכותו החשמלית נמוכה יותר ממתכות, אך גבוהה יותר ממתכות שאינן מתכות. הם נמצאים בצד ימין של הטבלה, בין מתכות ללא מתכות.

בלוקים

ניתן לחלק את הטבלה המחזורית לארבעה בלוקים על בסיס רצף מעטפת האלקטרונים של כל יסוד. השם של כל בלוק נגזר על פי המסלול בו נמצא האלקטרון האחרון.

• בלוק s: קבוצות 1 ו -2 של מתכות אלקליות, מתכות אדמה אלקליין, מימן והליום.
• בלוק p: כולל קבוצות 13 עד 18 ומתכות.
• גוש d: מורכב מקבוצות 3 עד 12 ומתכות מעבר.
• לחסימה f: אין מספר קבוצה ומתאים ללנתנידים ו אקטינידים. בדרך כלל, הם ממוקמים מתחת לטבלה המחזורית.

מגמות טבלה תקופתית

מגמות תקופתיות מתייחסות לתכונות הפיזיקליות והכימיות העיקריות שיש לאלמנטים ומאפשרות לארגונן בטבלה המחזורית. מגמות אלה קשורות לשינויים המתרחשים במבנה האטומי של כל יסוד בהתאם לתקופה או לקבוצה אליה הוא שייך.

בין המגמות התקופתיות:

• רדיו אטומי: זהו המרחק בין גרעין האטום למסלולו החיצוני ביותר, המאפשר לנו לחשב את גודל האטום. זה עולה מימין לשמאל בתקופות, כמו גם מלמעלה למטה בקבוצות.
• זיקה אלקטרונית: הוא מתואר כאנרגיה שמשחרר אטום כאשר מתווסף אליו אלקטרון או להיפך. הוא גדל בתקופות משמאל לימין, ובקבוצות הוא עולה כלפי מעלה.
• אלקטרוני ערכיות: מתייחס לאלקטרונים שנמצאים בקליפה החיצונית ביותר של האטום. הם גדלים ככל שהאלמנטים ממוקמים משמאל לימין, והם נקבעים מקבוצת הטבלה המחזורית אליה שייך האלמנט.
• אנרגיית יינון: אנרגיה הנדרשת להפרדת אלקטרון מהאטום. בתקופה אחת אנרגיה זו עולה ימינה ובקבוצה היא עולה כלפי מעלה.
• שליליות אלקטרונית: יכולתו של אטום למשוך אלקטרונים לעצמו. זה גדל משמאל לימין לאורך תקופה מסוימת.
• ללא מתכות: המאפיינים של מתכות לא גדלים ככל שהאלמנטים נמצאים בפינה הימנית העליונה של הטבלה.
• מתכות: תכונות המתכות גדולות יותר מכיוון שהאלמנטים ממוקמים בחלק השמאלי התחתון של הטבלה.

נתונים בסיסיים של היסודות הכימיים

הטבלאות המחזוריות מכילות בדרך כלל נתונים בסיסיים של כל אחד מהיסודות הקיימים בו, המאפשרים להקים ארגון קוהרנטי על סמך מאפייניו כגון הסמל, השם, מספר האטום ומסת האטום, כדי לקבוע את השימוש בו.

• מסה אטומית: מתייחס למסת האטום, המורכבת מפרוטונים ונויטרונים.
• אנרגיית יינון: היא האנרגיה הדרושה להפרדת אלקטרון מהאטום.
• סמל כימי: קיצורים לזיהוי היסוד הכימי.
• שֵׁם: השם שניתן לאלמנט הכימי יכול להיות נגזר מלטינית, אנגלית, צרפתית, גרמנית או רוסית.
• תצורה אלקטרונית: האופן שבו אלקטרונים בנויים או מאורגנים באטום.
• מספר אטומי: מתייחס למספר הכולל של פרוטונים שיש לאטום.
• שליליות אלקטרונית: זו היכולת של אטום למשוך אליו אלקטרונים.
• חמצון קובע: אינדיקטור למידת החמצון של אטום המהווה חלק מאלמנט כימי מורכב.

לשם מה נועדה הטבלה המחזורית?

הטבלה המחזורית שימושית מאוד ללימודי מדע בהתחשב בתפקידים השונים שיש לה.

• זה מאפשר לזהות את ההבדלים והדמיון בין האלמנטים השונים. לדוגמא, הוא מכיל מידע רב ערך כגון המסה האטומית של כל יסוד.
• זה מאפשר לנתח את ההתנהגות הכימית של היסודות. לדוגמא, כאשר מבדילים את האלקטרוני שלילי ואת התצורה האלקטרונית של האלמנט.
• הוא משמש כלי בסיסי לחקר הכימיה, כולל ביולוגיה וענפי מדע אחרים, מכיוון שהוא מזהה את המאפיינים העיקריים של יסודות כימיים.
• זה מקל על הבחנה בין היסודות למספר האטומי שלהם. הסיבה לכך היא שהיסודות מורכבים מאטומים, המקבלים את שמם ומובחנים על ידי מספר הפרוטונים, האלקטרונים והניטרונים שהם מכילים.
• ניתן להשתמש בו כדי לחזות את התכונות הכימיות של יסודות חדשים שייכללו בטבלה, תוך התחשבות במאפייני היסודות שכבר הוגדרו.

היסטוריית הטבלה המחזורית

יצירת הטבלה המחזורית מיוחסת למדען הרוסי דמיטרי מנדלייב, שבשנת 1869 חיבר בטבלה את 63 האלמנטים הידועים עד כה למדע.

מנדלב ארגן את היסודות בסדר הולך וגדל לפי המונים האטומיים שלהם, ודאג למקם באותה טור את אלו שתכונותיהם הפיזיקליות דומות. הוא אף השאיר חללים ריקים בציפייה לקיומם של אלמנטים אחרים שטרם התגלו באותה תקופה, ואשר צריכים להיכלל בטבלה.

זמן קצר לאחר מכן הזמין הכימאי הגרמני יוליוס לותר מאייר את היסודות על סמך התכונות הפיזיקליות של אטומים. לבסוף, המבנה הנוכחי שלו חייב למדען השוויצרי אלפרד ורנר.

השינויים הגדולים האחרונים בטבלה המחזורית הם עבודתו של חתן פרס נובל בכימיה גלן סיבורג, שבין היתר הזמין את סדרת האקטינידים מתחת לסדרת הלנטניד.

• יסוד כימי.
• סמל כימי.
• אָטוֹם