Блок на периодичната система

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене

Блок на периодичната система се нарича съвкупността от химични елементи със сходно разположение на валентните електрони в атома. Сходството се основава на това, че валентните електрони с най-голяма енергия заемат атомни орбитали от един и същи тип. Терминът се появява за първи път в трудовете на френския физик Шарл Жане.[1] В един и същи блок на периодичната таблица влизат съседни групи. Наименованията на блоковете съвпада с наименованието на характеристичната орбитала, заемана от валентните електрони, както следва:

  • s-блок
  • p-блок
  • d-блок
  • f-блок
  • g-блок (хипотетичен)

Наименованията на блоковете и орбиталите (s, p, d, f и g) на свой ред е свързано с качествените характеристики на свързаните с тях спектрални линии: sharp (остра), principal (главна), diffuse (дифузна) и fundamental (фундаментална). Следващите наименования се дават по азбучен ред. Блоковете с елементи понякога се наричат семейства.

Редът на запълване на подслоевете в орбиталите се определя с правилото на Клечковски, което определя и линейния порядък на блоковете (според нарастването на атомния номер) в таблицата на Менделеев:

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, …

В периодичната система[редактиране | редактиране на кода]

Съществува приблизителна съвместимост, между номенклатурата на блоковете въз основа на електронната конфигурация и групирането на елементите въз основа на химичните им свойства. S-блокът и p-блокът отговарят на главните групи елементи – 1, 2, 13 до 18, а d-блокът и f-блокът са второстепенните групи – от 3 до 12. Не винаги, обаче, това правило се смята за универсално. Някои учени поставят 12 група към главните групи, а не към второстепенните, докато други, заключават, че 3 група трябва да се смята за главна, поради сходството на свойствата на елементите в тази група, с тези на съседната 2 група. Групите (колоните) в f-блока (от 3 до 4 група) не са номерирани, като те често биват смятани за представители само на една група – група 3.

Теоретично е изчислено наличието и на g-блок, който не е показан в таблицата.

Блокове на периодичната система
Група 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Период
1 1
H
  2
He
2 3
Li
4
Be
  5
B
6
C
7
N
8
O
9
F
10
Ne
3 11
Na
12
Mg
  13
Al
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar
4 19
K
20
Ca
21
Sc
22
Ti
23
V
24
Cr
25
Mn
26
Fe
27
Co
28
Ni
29
Cu
30
Zn
31
Ga
32
Ge
33
As
34
Se
35
Br
36
Kr
5 37
Rb
38
Sr
39
Y
40
Zr
41
Nb
42
Mo
43
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Pd
47
Ag
48
Cd
49
In
50
Sn
51
Sb
52
Te
53
I
54
Xe
6 55
Cs
56
Ba
71
Lu
72
Hf
73
Ta
74
W
75
Re
76
Os
77
Ir
78
Pt
79
Au
80
Hg
81
Tl
82
Pb
83
Bi
84
Po
85
At
86
Rn
7 87
Fr
88
Ra
103
Lr
104
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
 
Лантаниди 57
La
58
Ce
59
Pr
60
Nd
61
Pm
62
Sm
63
Eu
64
Gd
65
Tb
66
Dy
67
Ho
68
Er
69
Tm
70
Yb
Актиниди 89
Ac
90
Th
91
Pa
92
U
93
Np
94
Pu
95
Am
96
Cm
97
Bk
98
Cf
99
Es
100
Fm
101
Md
102
No
Фоновият цвят показва блока
s-блок p-блок d-блок f-блок
Цветът на атомния номер показва агрегатното състояние на елемента (0 oC, 1 atm)
Твърдо вещество Течност Газ Неизвестна фаза
Очертанието показва начина на възникване на елемента
Естествен При разпад Синтетичен

s-блок[редактиране | редактиране на кода]

S-блокът е разположен от лявата страна на периодичната система и включва елементите от 1 и 2 групи, както и хелия. Хелият не е типичен представител на s-блока. Неговите свойства наподобяват тези на елементите от p-блока, поради завършената 1s2 орбитала и затова той е поставян, като представител на p-блока – групата на благородните газове.

Повечето елементи от s-блока са силно реагиращи метали. Това свойство се дължи на електроните в техните най-външни орбитали. Първият период, обаче е съставен от неметали. Водородът, като останалите представители на 1 група, е силно реактивоспособен, докато хелият е благороден газ и не встъпва в никакви реакции.

Елементите от s-блока са обединени от това, че техните валентни електрони са в s-орбиталата. Тази орбитала представлява сферичен облак, който може да съдържа само 1 двойка електрони – затова и s-блокът се състои от 2 групи (колони) в периодичната система. Елементите от група 1 са с 1 електрон в най-външната си орбитала и затова са по-силно реактивни от елементите във група 2, които са със запълнена външна орбитала.

p-блок[редактиране | редактиране на кода]

P-блокът е разположен от дясната страна на периодичната система и включва елементите от група 13 до група 18.

P-блокът е мястото в периодичната система, където се среща най-голямото разнообразие от химични свойства. В p-блока се срещат елементи от трите типа – метали, металоиди и неметали. Обикновено, елементите от р-блока са най-добре описани в отношение от типовете елементи или елементи на дадена група.

Елементите от p-блока се обединяват от факта, че техните валентни електрони (най-външни електрони) са в p-орбиталната зона. P-орбиталите се състоят от шест изпъкнали състояния, излизащи от централната точка при равномерно разположени ъгли. P-орбиталата може да има максимум шест електрона, поради което в p-блока има шест групи. Елементите в група 13, първата от групите на р-блока, има един р-орбитален електрон. Елементите в група 14, втората група на р-блока, имат два р-орбитални електрона. Тенденцията продължава така, докато се стигне до група 18, която има шест p-орбитални електрони.

Слаби метали[редактиране | редактиране на кода]

Металите от р-блока имат типичните характерни черти на останалите метали – те са бляскави, добри проводници на топлина и елекричество и отдават лесно своите електрони. Обикновено, тези метали имат високи точки на топене и лесно реагират с неметалите до образуване на йонни съединения. Йонните съединения се образуват, когато положителен метален йон свързва с отрицателен неметален йон.

От металите на p-блока, някои имат необикновени свойства. Галият е метал, който може да се стопи в дланта на ръката. Калаят е гъвкав и изключително полезен метал. Той е важен компонент на някои метални сплави, като бронз и бабит, както и при спояването и производство на станиол.

Металоиди[редактиране | редактиране на кода]

Металоидите притежават свойства както на метали, така и на неметали, но терминът „металоид“ няма строго определение. Всички елементи, които обикновено се признават като металоиди, са в р-блока: бор, силиций, германий, арсен, антимон и телур. Металоидите имат тенденция да имат по-ниска електрическа проводимост от металите, но по-висока от тази на неметалите. Те могат да образуват химически връзки, подобно на неметалите, но могат да се разтварят в метални сплави без ковалентно или йонно свързване. Металоидните добавки могат да подобрят свойствата на металните сплави, понякога парадоксално на собствените си металоидни свойства. Някои могат да дадат по-добра електрическа проводимост, по-висока устойчивост на корозия, пластичност или течливост в разтопено състояние и т.н. към съответната сплав.

Борът е с доста подобни на въглерода свойства, но е много рядък. Има много приложения, като например добавка към р-тип полупроводник.

Силицият е може би най-известният металоид. Това е вторият най-изобилен елемент в земната кора и една от основните съставки в стъклото. Използва се за производство на полупроводници – от превключватели на захранване или диоди, до микрочипове за компютри и други електронни устройства. Използва се също и в определени метални сплави – подобряване на свойствата на леене на алуминий. Силицият е толкова ценен в технологичната индустрия, че Силициевата долина в Калифорния, е наречена на него.

Германият има свойства, подобни на силиция, но този елемент е много по-рядък. Бил е използван поради своите полупроводникови свойства, почти като силиция, като германият дори е имал и някои превъзходства над свойства на силиция, но сега е рядко използван материал в индустрията.

Арсенът е токсичен металоид, който се използва през цялата история като добавка към метални сплави, бои и дори грим.

Антимонът се използва, като съставка при леенето на сплави.

Телурът, подобно на арсена, германия и силиция се използва в производството на сплави и елементи от електрониката.

Полоният е радиоактивен металоид, който не намира особено приложение.

Неметали[редактиране | редактиране на кода]

Повечето неметали са от p-блока – въглерод, азот, фосфор, кислород, сяра, селен, както и всички елементи от групата на халогените и на благородните газове.

d-блок[редактиране | редактиране на кода]

D-блокът е разположен по средата на периодичната система и включва всички елементи от група 3 до група 12. Тези елементи са известни, като преходни метали, поради това, че показват бавна преходност в техните свойства.

Елементите от d-блока са метали, които проявяват два или повече начина за образуване на химически връзки. Тъй като, има относително малка разлика в енергията на различните d-орбитални електрони, броят на електроните, участващи в химично взаимодействие, може да варира. Това води до един и същи елемент, проявяващ две или повече окислителни състояния.

Елементите от d-блока се обединяват от факта, че всичките техните валентни електрони (най-външни електрони) са в d-орбиталната зона, но нямат p-орбитални електрони. D-орбиталата може да има максимум десет електрона, поради което d-блокът се състой от десет групи.

f-блок[редактиране | редактиране на кода]

F-блокът е ляво-центриран в 32-колонната периодична система, но често се отбелязва с прибавянето на редици в 18 колонната периодична система. Тези елементи често се наричат вътрешни преходни метали, тъй като те осигуряват преход между s-блока и d-блока в шестия и седмия период, по същия начин, по който d-блока осигурява преход между s-блока и p-блока в четвъртия и петия период.

Познатите елементи от f-блока са в две серии – лантанидите за период 6 и радиоактивните актиниди за период 7. Всички те са метали. Тъй като f-орбиталните електрони са по-малко активни при определяне на химията на тези елементи, техните химични свойства се определят предимно от външните s-орбитални електрони. Следователно, има много по-малка химическа променливост в рамките на f-блока, отколкото в рамките на p- или d-блоковете.

Елементите от f-блока се обединяват от факта, че всичките техните валентни електрони (най-външни електрони) са в f-орбиталната зона, но нямат p- и d-орбитални електрони. F-орбиталата може да има максимум 14 електрона, поради което f-блокът се състой от 14 колони в периодичната система.

g-блок[редактиране | редактиране на кода]

G-блокът е хипотетичен блок от елементи, в разширената периодична система, чиито външни електронни орбитали са позиционирани да имат от един до осемнадесет електрона в g-орбиталата, но нямат f-, d- или p-орбитални електрони.

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. Charles Janet, La classification helicoidal des elements chimiques, Beauvais, 1928

Вижте също[редактиране | редактиране на кода]