UKŁAD OKRESOWY PIERWIASTKÓW

Układ okresowy pierwiastków to zestawienie wszystkich pierwiastków chemicznych w postaci rozbudowanej tabeli, uporządkowane według ich rosnącej liczby atomowej.
Pierwiastki w układzie zostały pogrupowane według ich cyklicznie powtarzających się podobieństw właściwości.
Układ okresowy jest podzielony na grupy (pionowe kolumny) i okresy (poziome rzędy).
Pierwiastki należące do tej samej grupy mają taką samą liczbę elektronów walencyjnych, a tym samym podobne właściwości chemiczne. Nazwy grup pochodzą od pierwiastka rozpoczynającego grupę ( z wyjątkiem grupy 1 - litowców).
Okresów jest 7. Każdy zaczyna się aktywnym matalem, a kończy nieaktywnym gazem szlachetnym.

CO MOŻEMY ODCZYTAĆ Z UKŁADU OKRESOWEGO PIERWIASTKÓW?

Z - liczba atomowa = liczbie protonów = liczbie elektronów
A - liczba masowa = liczbie nukleonów (protonów i neutronów). Jej wartość jest równa zaokrąglonej liczbie całkowitej masy atomowej pierwiastka.

numer okresu = liczbie powłok elektronowych
numer grupy (cyfra jedności) = liczbie elektronów walencyjnych
numer grupy (cyfra jedności) = maksymalnej wartościowości pierwiastka względem tlenu
wartościowość pierwiastka w związkach z wodorem i innymi niemetalami = numerowi grupy (cyfra jedności), dla grup 1, 2, 13, 14, a dla grup 15 - 17 obliczamy : 18 odjąć nr grupy
charakter chemiczny (metal, niemetal, półmetal)
w każdej grupie, ze wzrostem numeru okresu, wzrasta charakter metaliczny pierwiastka
w każdej grupie, ze wzrostem numeru okresu, wzrasta liczba powłok elektronowych
w każdym okresie, ze wzrostem numeru grupy, wzrasta liczba elektronów walencyjnych
w każdym okresie, ze wzrostem numeru grupy, wzrasta charakter niemetaliczny pierwiastka
własności kwasowe pierwiastków wzrastają od lewej strony ku prawej, własności zasadowe - w kierunku przeciwnym
w poszczególnych grupach (licząc w kierunku pionowym ku dołowi), maleje moc kwasów tlenowych, ale wzrasta moc zasad.
Jeśli rozważać tylko rodziny główne i nie brać pod uwagę helowców, można stwierdzić, że w górnym, prawym rogu tablicy Mendelejewa znajdują się pierwiastki o najsilniej zaznaczonym charakterze kwasotwórczym - a w dolnym, lewym rogu - pierwiastki tworzące najsilniejsze zasady.

Dwa pierwiastki w układzie okresowym pierwiastów są cieczami - rtęć i brom.
W stanie gazowym występuje 11 pierwiastków: wodór, azot, tlen, fluor, chlor, hel, neon, argon, krypton, ksenon, radon.
Pozostałe pierwiastki w układzie okresowym są ciałami stałymi.

SZEREG AKTYWNOŚCI METALI
Aktywność chemiczna metali, określa możliwość wyparcia wodoru z roztworu kwasu przez dany metal.
Metale umieszczone z lewej strony wodoru są od niego aktywniejsze - wypierają wodór z kwasu np.: sód, magnez, wapń.
Metale znajdujące się w szeregu po prawej stronie wodoru, są od niego mniej aktywne i nie wypierają go z kwasu - metale szlachetne.
Na podstawie szeregu można stwierdzić, który z metali jest aktywnieszy.

spadek aktywności chemicznej
------------------------------------------>
K, Na, Ca, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H₂ Bi, Sb, Cu, Hg, Ag, Pt, Au
<------------------------------------------
wzrost aktywności chemicznej

WARTOŚCIOWOŚĆ PIERWIASTKÓW - liczba wiązań chemicznych, jakie może utworzyć dany atom lub jon z innymi atomami lub jonami.
Inne określenie wartościowości pierwiastka podał Frankland (1852r.):
Wartościowość to liczba atomów wodoru, z którymi może się połączyć atom danego pierwiastka.

Wartościowość jest liczbą niemianowaną, przyjmującą wartości całkowite od I do VIII.
Oznacza się ją cyfrą rzymską, jako indeks górny przy symbolu pierwiastka np.: H^I₂O^II, Al^III₂O^II₃.
Wartościowość zależy głównie od konfiguracji elektronowej atomów pierwiastka, a w szczególości ilości elektronów walencyjnych - ilość elektronów walencyjnych określa maksymalną wartościowość pierwiastka w związkach chemicznych.
Część pierwiastków przyjmuje tylko jedną wartościowość, ale znaczna część pierwiastków posiada je różne,
w zależności od związku jaki tworzy.
Maksymalna wartościowość atomów pierwiastków grup 1, 2 i od 13 do 18 wobec tlenu, odpowiada numerowi grupy,
w której pierwiastek się znajduje.
Dla grup z numerem większym niż 10, wartościowość pierwiastka obliczamy odejmując od numeru grupy liczbę 10, np.: węglowce - 14 grupa - wartościowość wynosi 14 - 10 = 4;(wyjątkiem są tlen, fluor i większość pierwiastków grupy 18)
Wartościowość atomów pierwiastków grup 1 i 2 wobec wodoru, odpowiada numerwi grupy, a w grupach 13 - 18 różnicy między liczbą 18, a numerem grupy.
Przykłady wzorów tlenków pierwiastków każdej grupy układu okresowego i ich wartościowości.

Znajomość wartościowości pierwiastka pomaga ustalić wzór cząsteczki zwiazku chemicznego.
Sposób ustalania wzorów sumarycznych cząsteczki związku chemicznego, na przykładzie tlenku żelaza (III):
1. Zapisujemy symbole atomów, zgodnie z zasadami ustalonymi dla tlenków: Fe O
2. Dopisujemy wartościowości: Fe^III O^II
3. Liczby odpowiadające wartościowości każdego z pierwiastków zapisujemy "na krzyż", tzn. wartościowość atomu żelaza - III dopisujemy atomowi tlenu jako indeks dolny, a wartościowość tlenu - II, dopisujemy atomowi żelaza również jako indeks dolny, używając cyfr arabskich: Fe^III₂ O^II₃
4. Upraszczona postać wzoru cząsteczki tlenku żelaza (III): Fe₂ O₃
Należy pamiętać, że w nazewnictwie zwiazków chcemicznych, jeżeli pierwiastek posiada więcej niż jedną wartościowość, uwzględniamy ją zapisując w nawiasie zwykłym po nazwie pierwiastka, którego dotyczy.

Warto wiedzieć, że:
wodór ma zawsze wartościowość równą I;
tlen ma zawsze wartościowość równa II (z wyjątkiem nadtlenków, w których przyjmuje wartościowość równą I);
litowce mają wartościowość równą I (pierwsza grupa układu okresowego), a berylowce II (druga grupa układu okresowego);
wartościowość pierwiastków w stanie wolnym wynosi zero, niezależnie od liczby wiązań, jakie tworzą między sobą atomy;
wartościowość gazów szlachetnych wynosi 0.

Wartościowość informuje o liczbie wiązań, a więc o liczbie elektronów biorących udział w ich tworzeniu.
W celu określenia funkcji jaką spełniają elektrony w momencie tworzenia cząsteczki, wprowadza się pojęcie
stopnia utlenienia. Do liczby określającej wartościowość dodaje się plus lub minus, co umożliwia określenie rodzaju powstającego wiązania.
Pierwiastek w formie substancji prostej ma stopień utlenienia równy 0.
Suma stopni utlenienia w cząsteczce musi być równa zeru (np.: H₂S: +1+1-2=0), a w jonie złożonym musi być równa ładunkowi jonu (np.: SO₄^-II: +6+4(-2)= -2).
Fluor we wszystkich związkach przyjmuje stopień utlenienia równy -I (fluor jest najbardziej elektroujemnym pierwiastkiem);
Stopień utlenienia tlenu wynosi -II, (wyjątek fluorek tlenu OF₂, gdzie O^+II i nadtlenki np.:wodoru - H₂O₂, gdzie O^-I
Wodór ma stopień utlenienia równy +I, z wyjątkiem wodorków pierwiastków mniej od niego elektroujemnych, w których przyjmuje stopień utleniania równy -I;
stopień utlenienia litowców wynosi +I, a berylowców +II;
stopień utlenienia pierwiastków w stanie wolnym wynosi zero, niezależnie od liczby wiązań, jakie tworzą między sobą atomy (np.: O₂, Cl₂).