Що таке періодична таблиця?
Періодична таблиця — це схема, що розташовує всі 118 відомих хімічних елементів за атомним номером, тобто кількістю протонів в ядрі кожного атома. Елементи розміщені в рядках, які називаються періодами, і стовпцях, які називаються групами, тож елементи зі схожими хімічними властивостями опиняються в одному стовпці. Ця закономірність дозволяє багато чого передбачити про елемент за його місцем у таблиці.
Упорядкована за атомним номером
Кожен елемент має власний атомний номер. Водень має 1 протон, тож його атомний номер 1; гелій має 2, вуглець має 6, залізо має 26, а оганесон, найважчий з названих досі елементів, має 118. Якщо читати кожен рядок зліва направо, атомний номер зростає на одиницю від клітинки до клітинки, окрім місць, де лантаноїди й актиноїди винесено в рядки внизу.
Нейтральний атом має стільки ж електронів, скільки протонів, тож атомний номер також показує кількість електронів. Саме ці електрони, особливо зовнішні, визначають, як елемент реагує, тому впорядкування за атомним номером спричиняє періодичне повторення властивостей через певні проміжки. Ця повторюваність і є змістом слова «періодична».
Хто створив періодичну таблицю?
У 1800-х роках кілька хіміків намагалися впорядкувати елементи, але версію, яка зробила таблицю знаменитою, 1869 року опублікував російський хімік Дмитро Менделєєв. Він розташував 63 відомі на той час елементи за атомною масою й згрупував елементи зі схожими властивостями.
Менделєєв залишив прогалини там, де за його закономірністю мав існувати елемент, і передбачив властивості цих відсутніх елементів. Галій (відкритий 1875 року), скандій (1879) і германій (1886) згодом заповнили три прогалини з властивостями, близькими до його передбачень.
1913 року англійський фізик Генрі Мозлі показав, що справжньою основою порядку є атомний номер, а не атомна маса. Це пояснило, чому кілька пар, наприклад телур (атомна маса 127,6) та йод (126,9), доводиться ставити не за порядком мас, щоб вони потрапили у правильні групи.
Як читати клітинку елемента
Кожен квадрат у таблиці описує один елемент. Більшість таблиць показують принаймні чотири речі: атомний номер, хімічний символ з однієї чи двох літер, назву елемента та його атомну масу.
Візьмімо залізо: атомний номер 26, символ Fe, атомна маса 55,845. Атомна маса — це середнє зважене значення мас природних ізотопів елемента, тож зазвичай вона не є цілим числом. Те саме число дає масу одного моля елемента в грамах, тому молярна маса заліза становить 55,845 g/mol.
Символ завжди починається з великої літери, а друга літера, якщо вона є, — мала. Co — це кобальт, а CO — монооксид вуглецю, сполука вуглецю й кисню.
Групи та періоди
18 вертикальних стовпців називаються групами. Елементи однієї групи зазвичай мають однакову кількість зовнішніх електронів, тож реагують схоже: лужні метали 1-ї групи всі реагують з водою, а благородні гази 18-ї групи майже ні з чим не реагують.
7 горизонтальних рядків називаються періодами. Номер періоду показує, скільки електронних оболонок використовує атом; натрій, що в 3-му періоді, має електрони на трьох оболонках. Під час руху вздовж періоду кожен елемент має на один протон і один електрон більше, ніж попередній, а елементи поступово змінюються від металів ліворуч до неметалів праворуч.
Метали, неметали та два рядки внизу
Зигзагоподібна лінія-«сходинки» з правого боку таблиці відокремлює метали від неметалів. Понад 80 елементів є металами, і вони займають ліву частину та середину. Неметали, як-от вуглець, азот, кисень, галогени й благородні гази, розташовані вгорі праворуч; водень також є неметалом, хоча стоїть угорі 1-ї групи. Напівметали, наприклад кремній, лежать уздовж сходинок і поєднують властивості обох.
Два окремі рядки під основною таблицею — це лантаноїди (елементи 57–71) й актиноїди (елементи 89–103). Вони належать до 6-го та 7-го періодів, але надруковані внизу, щоб таблиця мала зручну ширину.
Чим корисна періодична таблиця
Знаючи положення елемента, можна передбачити, як він поводиться. Натрій перебуває в 1-й групі, тож віддає один електрон, утворюючи Na⁺; хлор — у 17-й групі, тож приєднує один, утворюючи Cl⁻. Один і один компенсують одне одного, тому кухонна сіль — це NaCl. Таке саме міркування допомагає передбачати формули, заряди й типи зв’язків, не запам’ятовуючи кожного факту.
Головне
- Періодична таблиця розташовує всі 118 елементів за атомним номером — кількістю протонів в ядрі.
- Стовпці — це групи (1–18), а рядки — періоди (1–7); елементи однієї групи поводяться схоже.
- Дмитро Менделєєв опублікував першу широко визнану періодичну таблицю 1869 року.
- Кожна клітинка показує атомний номер, символ, назву та атомну масу елемента.
- Метали займають ліву частину та центр, неметали — верхній правий кут, а напівметали лежать уздовж сходинок між ними.
Перевірте себе
Три швидкі запитання за цим уроком.
1. Що визначає порядок елементів у сучасній періодичній таблиці?
Показати відповідь
Атомний номер — Елементи впорядковано за атомним номером — кількістю протонів в ядрі, як показав Генрі Мозлі 1913 року.2. Хто 1869 року опублікував версію періодичної таблиці, яка зробила її знаменитою?
Показати відповідь
Дмитро Менделєєв — Дмитро Менделєєв опублікував свою таблицю 1869 року й залишив прогалини для елементів, які ще не були відкриті.3. Що показує число 55,845 у клітинці заліза?