Układ okresowy pierwiastków to tabelaryczne uporządkowanie pierwiastków chemicznych według wzrastającej liczby atomowej. Konfiguracja elektronowa opisuje rozmieszczenie elektronów w atomie pierwiastka. Elektrony w atomie są rozmieszczone na powłokach, a elektrony na ostatniej powłoce są nazywane elektronami walencyjnymi.
Możemy nauczyć się określać liczbę elektronów walencyjnych w atomach pierwiastków leżących w grupach: 1., 2. i 13.–18., a także wyznaczać liczbę powłok w atomach pierwiastków na podstawie numeru okresu.
W układzie okresowym można dostrzec, że w obrębie niektórych grup pierwiastki mają jednakową liczbę elektronów na ostatniej powłoce. To spostrzeżenie dotyczy grup: 1., 2., 4., 13., 14., 15., 16., 17. i częściowo 18. W grupach: 3. i od 5. do 12. liczba tych elektronów w atomach pierwiastków jest różna. Pierwiastki należące do jednej grupy mają podobne właściwości, a pierwiastki z tego samego okresu nie wykazują charakterystycznych podobieństw.
Na podstawie numeru grupy, do której należy pierwiastek, możemy wnioskować na temat jego budowy atomu. Możemy także wyszukać w układzie okresowym zbiory pierwiastków, których atomy mają jednakową liczbę elektronów walencyjnych i zastanowić się, czy można znaleźć prawidłowość między liczbą elektronów walencyjnych a położeniem pierwiastka w układzie okresowym.
Liczba elektronów walencyjnych w atomie
Elektrony walencyjne
Elektrony walencyjne to elektrony znajdujące się na ostatniej powłoce atomu. Pełnią one szczególną funkcję we wzajemnych oddziaływaniach atomów i dlatego wiedza na ich temat jest istotna.
Okresowy układ pierwiastków
W przypadku atomów pierwiastków z grup: 1., 2. oraz 13.–18., elektronami walencyjnymi są elektrony znajdujące się na ostatniej powłoce. Informacje na temat ich liczby można uzyskać z układu okresowego.
Grupy 1 i 2
Liczba elektronów walencyjnych w grupie 1. i 2. jest równa numerowi grupy.
Grupy 13–18
W grupach od 13. do 18. liczbę elektronów walencyjnych można otrzymać poprzez odjęcie liczby od numeru grupy. W grupie 18. powyższa zasada nie dotyczy helu – jego atomy mają tylko 2 elektrony, które są jednocześnie elektronami walencyjnymi.
Jaka jest liczba elektronów walencyjnych w atomie bromu?
Film rozpoczyna ujęcie planszy z napisem „Jaka jest liczba elektronów walencyjnych w atomie bromu?”. Pojawia się obraz układu okresowego w którym wyróżnione zostaje pole zawierające informacje o bromie, siedemnasta grupa i czwarty okres, gdzie pierwiastek ten się znajduje. Następnie po lewej stronie pojawia się czarne pole, na którym znajduje się kwadrat z informacjami o bromie wycięty z układu okresowego, zawierający nazwę i symbol pierwiastka, liczbę atomową 35 i liczbę masową 79,9, a także strzałkę poziomą z liczbą 17 symbolizującą grupę. Układ okresowy z prawej stronie znika, a pojawia się stopniowo napis „Liczba elektronów walencyjnych = numer grupy – 10”, z podłożonymi wszystkimi wartościami liczbowymi.
O czym świadczy numer okresu w układzie okresowym pierwiastków?
Numer okresu w układzie okresowym pierwiastków świadczy o tym, ile powłok elektronowych ma atom danego pierwiastka. Konfiguracja elektronowa pierwiastka pozwala na określenie liczby powłok, z których zbudowany jest jego atom. Na przykład, zapis [2, 8, 18, 18, 9, 2] informuje, że atom lantanu składa się z sześciu powłok.
Wyszukiwanie pierwiastków o jednakowej liczbie powłok
Można wyszukać w układzie okresowym pierwiastki, których atomy mają jednakową liczbę powłok elektronowych. W tym celu należy poszukać pierwiastków, które znajdują się w tej samej kolumnie pionowej, ponieważ mają one taką samą liczbę elektronów walencyjnych i podobną reaktywność chemiczną.
Jaka jest liczba powłok elektronowych i liczba elektronów walencyjnych w atomie ołowiu?
Liczba elektronów walencyjnych
Liczba elektronów walencyjnych w atomie pierwiastka wynosi numer grupy minus 10, z wyjątkiem helu, który posiada 2 elektrony walencyjne. Dla grupy 3.-12. nie istnieje żadna stała reguła.
Liczba powłok elektronowych
Liczba powłok elektronowych w atomie pierwiastka jest równa numerowi okresu, na którym znajduje się pierwiastek w układzie okresowym. Rozważania na temat konfiguracji elektronowej atomów pierwiastków grup od 3. do 12. będą przedmiotem nauki w szkole ponadgimnazjalnej w zakresie rozszerzonym.
Liczby powłok i elektronów ołowiu
Atom ołowiu znajduje się w czternastej grupie i szóstym okresie układu okresowego. Liczba atomowa pierwiastka to 82, a liczba masowa wynosi 207,2.
Liczba powłok
Liczba powłok elektronowych w atomie ołowiu wynosi 6.
Liczba elektronów walencyjnych
Liczba elektronów walencyjnych w grupach od 13 do 18 wynosi numer grupy minus 10, czyli dla ołowiu wynosi 4.
Zmiany właściwości pierwiastków w grupie i okresie
Podobieństwo właściwości pierwiastków w grupie
Pierwiastki z jednej grupy układu okresowego mają podobne właściwości, ponieważ mają identyczną liczbę elektronów walencyjnych. Na przykład, litowce, berylowce, fluorowce i helowce mają podobne właściwości, pomimo różnic w liczbie protonów i elektronów. Pierwiastki z grupy 1. i 2. to aktywne metale, a fluorowce, które znajdują się na końcu okresu, są aktywnymi niemetalami. Helowce to najmniej aktywne pierwiastki w całym układzie okresowym. Podobieństwo we właściwościach objawia się tym, że pierwiastki z tej samej grupy tworzą z innymi pierwiastkami podobne związki chemiczne.
Reakcje litowców z wodą
Problem badawczy
Czy pierwiastki należące do tej samej grupy układu okresowego wykazują podobne właściwości? Czy litowce reagują z wodą?
Hipoteza
Metale z 1. grupy układu okresowego reagują z wodą.
Co będzie potrzebne
- lit,
- sód,
- potas,
- metalowe szczypce,
- bibuła filtracyjna,
- nóż,
- trzy wysokie zlewki (500 cm^3).
Instrukcja
- Wlej do trzech zlewek po 150-250 cm^3 wody destylowanej i ustaw zlewki obok siebie.
- Wyjmij kawałek metalu z pojemnika i połóż go na suchej bibule. Odetnij suchym nożem kawałek metalu wielkości dwóch ziarenek ryżu. Postępuj tak samo z litem, sodem i potasem.
- Wrzuć każdy kawałek metalu do innej zlewki z wodą. Jeśli to możliwe, zrób to jednocześnie.
- Obserwuj, jak przebiegają reakcje poszczególnych metali z wodą.
Podsumowanie
Wszystkie badane metale reagują z wodą. Najgwałtowniej reaguje potas, który zapala się natychmiast po wrzuceniu do wody. Spośród badanych metali najwolniej reaguje lit. Litowce reagują z wodą. Potas wykazuje największą aktywność, najmniejszą zaś – lit.
Zmienność właściwości pierwiastków w okresie
Pierwiastki należące do różnych okresów mają zróżnicowane właściwo
Układ okresowy pierwiastków
Charakter pierwiastków
W układzie okresowym pierwiastki są ułożone w kolejności rosnącej liczby elektronów w powłokach elektronowych. Wraz z przesuwaniem się po okresie zmienia się charakter pierwiastków – od aktywnych metali (1. i 2. grupy) poprzez aktywne niemetale do biernych chemicznie helowców (gazów szlachetnych).
Powiązanie numeru okresu z liczbą powłok elektronowych
Numer okresu, do którego należy dany pierwiastek, odpowiada liczbie powłok elektronowych w jego atomie.
Powiązanie numeru grupy z liczbą elektronów walencyjnych
Liczba elektronów walencyjnych w atomach pierwiastków należących do grupy 1. i 2. jest równa numerowi grupy. Liczbę elektronów walencyjnych w atomach pierwiastków grup 13.–18. otrzymuje się po odjęciu liczby od numeru grupy.
Podobne właściwości pierwiastków
Pierwiastki należące do tej samej grupy wykazują podobne właściwości. Jednak pierwiastki przypisane do jednego okresu nie mają jednakowych właściwości.
Parametry pierwiastków w układzie okresowym
Gęstość
Gęstość pierwiastków w układzie okresowym może być zmienna. Zwykle gęstość rośnie wraz ze wzrostem liczby atomowej, ale są wyjątki. W grupach pierwiastków, gęstość zwykle wzrasta wraz z rosnącą masą atomową, a maleje wraz z rosnącą odległością od jądra atomowego.
Wielkość promieni atomowych
Wielkość promieni atomowych pierwiastków w układzie okresowym również jest zmienna. Wraz z przesuwaniem się po okresie, promienie atomowe maleją, ze względu na zwiększenie siły przyciągania elektronów do jądra atomowego. W grupach pierwiastków, promienie atomowe zwykle rosną wraz z rosnącą masą atomową i maleją wraz z rosnącą liczbą atomową.
Regularność zmian w grupie
W grupie pierwiastków można zauważyć pewną regularność w zmianach parametrów. Wraz ze wzrostem masy atomowej, zwykle zwiększa się gęstość i maleje wielkość promieni atomowych.
Ćwiczenia z układu okresowego pierwiastków
Ćwiczenie 2: Właściwości atomów pierwiastka
W tym ćwiczeniu należy wybrać właściwości atomów pierwiastka, które można określić na podstawie jego położenia w układzie okresowym. Oto podane właściwości do wyboru:
- Liczba neutronów w jądrze atomowym.
- Stan skupienia pierwiastka.
- Temperatura topnienia.
- Liczba elektronów walencyjnych w atomach pierwiastków grup o numerach 1, 2 i 13-18.
- Liczba powłok elektronowych w atomie pierwiastka.
- Promień atomu.
Ćwiczenie 3: Liczba powłok elektronowych
W tym zadaniu należy określić liczbę powłok elektronowych w atomach trzech różnych pierwiastków: miedzi, węgla i magnezu. Oto symbole pierwiastków, których liczby powłok należy określić:
- miedź – Cu
- węgiel – C
- magnez – Mg
Ćwiczenie 4: Liczba elektronów walencyjnych
W tym zadaniu należy podać liczbę elektronów walencyjnych w atomach trzech różnych pierwiastków: wapnia, fosforu i kryptonu. Oto symbole pierwiastków, których liczby elektronów walencyjnych należy określić:
- wapń – Ca
- fosfor – P
- krypton – Kr
Ćwiczenie 5: Pogrupowanie pierwiastków według liczby powłok
W tym zadaniu należy pogrupować podane pierwiastki według liczby powłok elektronowych w ich atomach. Oto symbole pierwiastków do pogrupowania:
- glin – Al
- złoto – Au
- chlor – Cl
- brom – Br
- rtęć – Hg
- bar – Ba
- sód – Na
- potas – K
- cynk – Zn
Ćwiczenie 6: Zadanie interaktywne
Brak informacji o treści zadania.
Ćwiczenie 7: Podobieństwo właściwości pierwiastków
W tym zadaniu należy wskazać grupy pierwiastków, które mają podobne właściwości i tworzą podobny typ
Witamy w artykule „Budowa atomu a położenie pierwiastka w układzie okresowym„. W tym artykule zapewnimy Państwu szczegółowe informacje na temat budowy atomu i jak położenie pierwiastka w układzie okresowym wpływa na jego właściwości. Z pewnością artykuł ten dostarczy Państwu niezbędnej wiedzy w tej dziedzinie.
