Cum sunt grupate elementele în tabelul periodic?

La sfârșitul secolului 19, chimistul rus Dmitri Mendeleev a publicat prima sa încercare de a grupa elemente chimice în funcție de greutățile lor atomice. Au fost cunoscute doar aproximativ 60 de elemente la acea vreme, dar Mendeleev și-a dat seama că atunci când elementele au fost organizate în greutate, anumite tipuri de elemente au apărut la intervale regulate sau perioade.

Astăzi, 150 de ani mai târziu, chimiștii recunosc oficial 118 elemente (după adăugarea a patru nou-veniți în 2016) și încă folosesc tabelul periodic al elementelor lui Mendeleev pentru a le organiza. Tabelul începe cu cel mai simplu atom, hidrogen și apoi organizează restul elementelor după numărul atomic, care este numărul protonilor conținând fiecare. Cu o mână de excepții, ordinea elementelor corespunde masei în creștere a fiecărui atom.

Tabelul are șapte rânduri și 18 coloane. Fiecare rând reprezintă o perioadă; numărul perioadei unui element indică câte dintre nivelurile sale de energie casează electroni. Sodiul, de exemplu, se află în a treia perioadă, ceea ce înseamnă că un atom de sodiu are de obicei electroni în primele trei niveluri de energie. Mergând în josul mesei, perioadele sunt mai lungi, deoarece necesită mai mulți electroni pentru a umple nivelurile exterioare mai mari și mai complexe.

Coloanele tabelului reprezintă grupuri sau familii de elemente. Elementele dintr-un grup arată adesea și se comportă în mod similar, deoarece au același număr de electroni în carcasa lor cea mai exterioară - fața pe care o arată lumii. Elementele din grupul 18, în partea extremă dreaptă a tabelului, de exemplu, au învelișuri exterioare complet pline și participă rar la reacții chimice.

Elementele sunt clasificate în mod obișnuit ca metal sau nemetal, dar linia de împărțire între cele două este confuză. Elementele metalice sunt de obicei bune conductoare de electricitate și căldură. Subgrupurile din metale se bazează pe caracteristicile și proprietățile chimice similare ale acestor colecții. Descrierea noastră a tabelului periodic folosește grupări de elemente acceptate în mod obișnuit, conform Laboratorului Național Los Alamos.

Metale alcaline: Metalele alcaline alcătuiesc cea mai mare parte a grupului 1, prima coloană a tabelului. Destul de lucioase și moi pentru a tăia cu un cuțit, aceste metale încep cu litiu (Li) și se termină cu franciu (Fr). De asemenea, sunt extrem de reactivi și vor izbucni în flacără sau chiar vor exploda la contactul cu apa, astfel încât chimiștii le depozitează în uleiuri sau gaze inerte. Hidrogenul, cu un singur electron, locuiește și el în grupa 1, dar gazul este considerat un nemetal.

Metalele alcalino-pământești: Metalele alcalino-pământene formează grupa 2 a tabelului periodic, de la beriliu (Be) până la radiu (Ra). Fiecare dintre aceste elemente are doi electroni în nivelul său de energie ultraperiferică, ceea ce face ca pământurile alcaline să fie suficient de reactive încât rareori se găsesc singure în natură. Dar nu sunt la fel de reactive ca metalele alcaline. Reacțiile lor chimice apar de obicei mai lent și produc mai puțină căldură în comparație cu metalele alcaline.

lantanidelor: Cel de-al treilea grup este mult prea lung pentru a se încadra în a treia coloană, astfel încât este dezgropat și aruncat în lateral pentru a deveni rândul de sus al insulei care plutește în partea de jos a mesei. Este vorba despre lantanide, elementele 57 - 71 - lantanum (La) până lutetiu (Lu). Elementele din acest grup au o culoare alb argintie și nuanțează la contactul cu aerul.

actinide: Actinidele aliniază rândul de jos al insulei și cuprind elemente 89, actinium (Ac), prin 103, lawrencium (Lr). Dintre aceste elemente, numai torul (Th) și uraniul (U) apar în mod natural pe Pământ în cantități substanțiale. Toate sunt radioactive. Actinidele și lantanidele formează împreună un grup numit metale de tranziție interioară.

Metale de tranziție: Revenind la corpul principal al tabelului, restul grupurilor 3 până la 12 reprezintă restul metalelor de tranziție. Dure, dar maleabile, strălucitoare și care posedă o conductivitate bună, aceste elemente sunt ceea ce credeți de obicei când auziți cuvântul metal. Multe dintre cele mai mari hituri ale lumii metalelor - inclusiv aurul, argintul, fierul și platina - locuiesc aici.

Metale post-tranziție: Înainte de saltul în lumea nemetală, caracteristicile partajate nu sunt împărțite în mod clar pe linii de grup verticale. Metalele post-tranziție sunt aluminiu (Al), galiu (Ga), indiu (In), taliu (Tl), staniu (Sn), plumb (Pb) și bismut (Bi) și se întind pe Grupul 13 până la Grupul 17. Aceste elemente au unele caracteristici clasice ale metalelor de tranziție, dar tind să fie mai moi și să conducă mai slab decât alte metale de tranziție. Multe tabele periodice vor avea o linie „scara” îndrăzneață sub boronul de legătură diagonală cu astatina. Clusterul de metale post-tranziție în partea stângă jos a acestei linii.

metaloizi: Metaloidele sunt borul (B), siliconul (Si), germaniul (Ge), arsenul (As), antimoniu (Sb), telurul (Te) și poloniul (Po). Ele formează scara care reprezintă trecerea treptată de la metale la nemetale. Aceste elemente se comportă uneori ca semiconductori (B, Si, Ge) și nu ca conductori. Metalloidele mai sunt numite „semimetale” sau „metale sărace”.

nemetale: Orice altceva din partea dreaptă superioară a scării - plus hidrogenul (H), retras înapoi în Grupa 1 - este un nemetal. Acestea includ carbon (C), azot (N), fosfor (P), oxigen (O), sulf (S) și seleniu (Se).

Halogenii: Primele patru elemente ale grupului 17, de la fluor (F) până la astatină (At), reprezintă una dintre cele două subseturi ale nemetalelor. Halogenii sunt destul de reactivi din punct de vedere chimic și tind să se asocieze cu metale alcaline pentru a produce diverse tipuri de sare. Sarea de masă din bucătăria ta, de exemplu, este o căsătorie între sodiu metal alcalin și clor halogen.

Gaze nobile: Gazele inerte sau nereacționale, incolore, inodore și aproape complet nereactive, rotunjesc tabelul din grupa 18. Mulți chimiști se așteaptă ca oganesson, unul dintre cele patru elemente recent numite, să împărtășească aceste caracteristici; cu toate acestea, deoarece acest element are o perioadă de înjumătățire de măsurare în milisecunde, nimeni nu a fost în măsură să-l testeze direct. Oganesson completează a șaptea perioadă a tabelului periodic, așa că dacă cineva reușește să sintetizeze elementul 119 (iar cursa în acest sens este deja în curs), se va bucla în jurul pentru a începe rândul opt în coloana de metal alcalin.

Datorită naturii ciclice create de periodicitatea care dă numele tabelului, unii chimiști preferă să vizualizeze masa lui Mendeleev ca un cerc.

Adiţional resurse:

• Urmăriți acest scurt videoclip despre tabelul periodic și grupurile de elemente, de la Crash Course.
• Treceți prin acest tabel periodic interactiv de elemente.
• Consultați această resursă educațională gratuită online pentru înțelegerea grupurilor elementare din CK-12.