Blok (periodická tabulka) - Block (periodic table)
Část série o |
Periodická tabulka |
---|
Blok z periodické tabulky je sada prvků sjednocuje atomových orbitalů jejich valenční elektrony nebo volná místa leží v. Termín Zdá se, že byl nejprve použitý Charles Janet . Každý blok je pojmenován podle svého charakteristického orbitálu: s-blok, p-blok, d-blok a f-blok.
Názvy bloků (s, p, d af) jsou odvozeny ze spektroskopického zápisu hodnoty azimutálního kvantového čísla elektronu : ostrý (0), hlavní (1), difúzní (2) nebo základní (3). Následné zápisy probíhají v abecedním pořadí jako g, h atd.
Charakteristika
Rozdělení do bloků je odůvodněno jejich charakteristickou povahou: s je charakterizováno, kromě H a He, 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 podobnými, že jejich separace je problematická. Užitečná prohlášení o prvcích mohou být učiněna na základě bloku, ke kterému patří, a jejich polohy v něm, například nejvyšší oxidační stav, hustota, bod tání ... Elektronegativita je poměrně systematicky distribuována mezi bloky a mezi nimi.
PJ Stewart
In Foundations of Chemistry, 2017
Mezi touto nomenklaturou bloků na základě elektronické konfigurace a sadami prvků založených na chemických vlastnostech existuje přibližná shoda . S-blok a p-blok společně jsou obvykle považovány za prvky hlavní skupiny , d-blok odpovídá přechodovým kovům a f-blok zahrnuje téměř všechny lanthanoidy (jako lanthan ) a aktinidy (jako aktinium ). Ne každý souhlasí s přesným členstvím každé sady prvků. Například prvky skupiny 12 zinek , kadmium a rtuť jsou často považovány za hlavní skupinu, nikoli za přechodovou skupinu, protože jsou chemicky a fyzikálně podobnější prvkům p-bloku než ostatním prvkům d-bloku. Prvky skupiny 3 jsou někdy považovány za hlavní prvky skupiny kvůli jejich podobnosti s prvky s-bloku. Skupiny (sloupce) v bloku f (mezi skupinami 2 a 3) nejsou očíslovány.
Hélium je s-blokový prvek s vnějšími (a pouze) elektrony v atomovém orbitálu 1 s , přestože jeho chemické vlastnosti jsou díky svému úplnému obalu více podobné vzácným plynům ze skupiny p-bloků .
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 menší, ale užitečné kontaminanty v biominerálech Ca, např. Sr… Tyto kovy vykazují pouze jeden stabilní oxidační stav [+1 nebo +2]. To umožňuje [jejich]… ionům 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, s. 1
Blok s je na levé straně konvenční periodické tabulky a skládá se z prvků z prvních dvou sloupců plus jednoho prvku v pravém sloupci, nekovů vodíku a hélia a alkalických kovů (ve skupině 1) a kovů alkalických zemin (skupina 2). Jejich obecná valenční konfigurace je n s 1–2 . Helium je s-prvek, ale téměř vždy najde své místo zcela vpravo ve skupině 18 , nad neonem p-prvku . Každý řádek tabulky má dva prvky s.
Kovy s-bloku (od druhého období dále) jsou většinou měkké a mají obecně nízké teploty tání a varu. Většina dodává plameni barvu.
Chemicky jsou všechny s-prvky kromě hélia vysoce reaktivní. Kovy s-bloku jsou vysoce elektropozitivní a často tvoří v podstatě iontové sloučeniny s nekovy, zejména s vysoce elektronegativními halogenovými nekovy.
p-blok
P-blok je na pravé straně standardní periodické tabulky a zahrnuje prvky ve skupinách 13 až 18. Jejich obecná elektronická konfigurace je n s 2 n p 1–6 . Helium , ačkoli je prvním prvkem ve skupině 18, není zahrnuto v p-bloku. Každý řádek tabulky má místo pro šest prvků p kromě prvního řádku (který žádný nemá).
Tento blok je jediný, který má všechny tři typy prvků: kovy , nekovy a metaloidy . Prvky p-bloku lze popsat na bázi skupin po skupinách jako: skupina 13, icosageny ; 14, krystalogeny ; 15, pniktogeny ; 16, chalkogeny ; 17, halogeny ; a 18, skupina helia , složená z vzácných plynů (kromě helia) a oganesson . Alternativně lze p-blok popsat jako obsahující post-přechodové kovy ; metaloidy; reaktivní nekovy včetně halogenů ; a vzácné plyny (kromě helia).
Prvky p-bloku jsou sjednoceny skutečností, že jejich valenční (nejvzdálenější) elektrony jsou v orbitálu p. P orbitál se skládá ze šesti laločnatých tvarů vycházejících z centrálního bodu v rovnoměrně rozmístěných úhlech. P orbitál pojme maximálně šest elektronů, proto je v bloku p 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. Tento trend pokračuje tímto způsobem až do sloupce 18, který má šest p-orbitálních elektronů.
Blok je baštou pravidla oktetu v jeho prvním řádku, ale prvky v následujících řádcích často vykazují hypervalenci . Prvky bloku p vykazují různé oxidační stavy, které se obvykle liší násobky dvou. Reaktivita prvků ve skupině obecně klesá směrem dolů. To není případ ve skupině 18, kde se reaktivita zvyšuje v následující sekvenci: Ne <He <Ar <Kr <Xe <Rn <Og (ačkoli helium, které narušuje trend, není součástí bloku p; proto část bloku p skupiny 18 je v souladu s trendem).
Kyslík a halogeny mají tendenci tvořit s kovy více iontových sloučenin; zbývající reaktivní nekovy mají tendenci tvořit kovalentnější sloučeniny, i když ionicita je možná, když je rozdíl elektronegativity dostatečně vysoký (např. Li 3 N ). Metaloidy mají tendenci tvořit s kovy buď kovalentní sloučeniny nebo slitiny.
d-blok
Prvky ... vykazují horizontální podobnost ve svých fyzikálních a chemických vlastnostech a také obvyklý vertikální vztah. Tato horizontální podobnost je tak výrazná, že chemie první ... řady ... je často diskutována odděleně od druhé a třetí řady, které jsou si navzájem více podobné než v první řadě.
Kneen WR, Rogers MJW a Simpson P 1972
Chemie: Fakta, vzorce a principy, Addison-Wesley, London, s. 487-489
Blok d je uprostřed periodické tabulky a zahrnuje prvky ze skupin 3 až 12; začíná ve 4. třetině . Většina nebo všechny tyto prvky jsou také známé jako přechodové kovy, protože zaujímají přechodovou zónu vlastností, mezi silně elektropozitivními kovy skupin 1 a 2 a slabě elektropozitivními kovy skupin 13 až 16. Skupina 3 nebo skupina 12, zatímco stále počítané jako kovy d-bloku, někdy se nepočítají jako přechodné kovy, protože nevykazují chemické vlastnosti charakteristické pro přechodné kovy, například vícenásobné 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 je v energii různých d-orbitálních elektronů relativně malý rozdíl, může se počet elektronů účastnících se chemické vazby lišit. Prvky d-bloku mají tendenci vykazovat dva nebo více oxidačních stavů, které se liší násobky jednoho. Nejvíce obyčejné oxidační stavy jsou 2 a 3. Chrom , železo , molybden , ruthenium , wolfram a osmium mohou mít oxidační čísla až -4; iridium má jedinečné vyznamenání za schopnost dosáhnout oxidačního stavu +9.
D-orbitaly (čtyři ve tvaru čtyřlístku a pátý jako činka s prstencem kolem) mohou obsahovat až pět párů elektronů.
f-blok
Vzhledem ke své složité elektronické struktuře, významným elektronovým korelačním efektům a velkým relativistickým příspěvkům jsou prvky f-bloku pravděpodobně nejnáročnější skupinou prvků pro teorii elektronické struktury.
Dolg M 2015 (ed.)
Computational methods in lanthanide and actinide chemistry, John Wiley & Sons, Chichester, p. xvii
F-blok se ve standardní tabulce s 18 sloupci jeví jako poznámka pod čarou, ale nachází se vlevo nahoře v tabulce s plnou šířkou 32 sloupců. I když tyto prvky obecně nejsou považovány za součást žádné skupiny , 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. řadě (tečka), stejným způsobem, že přechodové kovy d-bloku poskytují přechodový most mezi s-blokem a p-blokem ve 4. a 5. řadě.
Prvky f-bloku se dodávají ve dvou řadách, v obdobích 6 a 7. Všechny jsou kovy. F-orbitální elektrony jsou méně aktivní v chemii prvků f-bloků období 6, i když přispívají: jsou si navzájem velmi podobné. Jsou aktivnější v počátečním období 7 f-blokových prvků, kde jsou energie skořepin 5f, 7s a 6d dost podobné; následně tyto prvky mají tendenci vykazovat stejnou chemickou variabilitu jako jejich analogy přechodných kovů. Pozdější prvky f-bloku se chovají spíše jako jejich obdoby z období 6.
Prvky f-bloku jsou sjednoceny většinou tím, že mají jeden nebo více elektronů ve vnitřním f-orbitálu. Z f-orbitálů má šest po šesti lalocích a sedmý vypadá jako činka s koblihou se dvěma kroužky. Mohou obsahovat až sedm párů elektronů, takže blok zabírá 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 pro sady prvků založené na chemických vlastnostech více než na elektronových konfiguracích. Lanthanoidy jsou 15 prvků probíhajících od lanthanu (La) po lutetium (Lu); aktinidy jsou 15 prvků od aktinia (Ac) po lawrencium (Lr).
g-blok
Předpovídá se, že g-blok začne v blízkosti prvku 121 . Ačkoli se neočekává, že by se g-orbitaly začaly plnit v základním stavu, dokud nebudou kolem prvku 124–126 (viz rozšířená periodická tabulka ), pravděpodobně již mají dostatečně nízkou energii na to, aby se začaly chemicky účastnit v prvku 121, podobně jako v případě 4f a 5f orbitály.
Symetrie
Čtyři bloky lze přeskupit tak, aby se vešly v rovnoměrné vzdálenosti uvnitř pravidelného čtyřstěnu .
Viz také
Reference
externí odkazy
Tetrahedrální periodická tabulka prvků . Animace ukazující přechod z konvenčního stolu na čtyřstěn.