Układ okresowy pierwiastków – bezdenna kopalnia informacji
Chemia od wielu stuleci uchodzi za jedną z najdynamiczniej rozwijających się dziedzin nauki. Szereg interesujących eksperymentów i odkryć – szczególnie kolejnych pierwiastków – już w dziewiętnastym wieku zaszczepił w głowach ówczesnych uczonych chęć uporządkowania ich według pewnego schematu.
Za pracojca obecnie nam znanego układu okresowego uznajemy Rosjanina Dmitrija Mendelejewa. Warto wiedzieć jednak, że nie był on pierwszym, który zaobserwował powtarzalność pewnych właściwości elementów, choć to jego propozycja okazała się najtrafniejsza względem swoich czasów i obecnej wiedzy.
Skąd nazwa? Powszechnie nazywany „tablicą Mendelejewa” zbiór opiera się na prawie okresowości sformułowanym przez tego chemika, które stanowi, że właściwości uporządkowanych zgodnie ze wzrastającą liczbą atomową pierwiastków powtarzają się okresowo.
Układ okresowy – perfekcyjna układanka
Układ okresowy pierwiastków w uogólnieniu możemy potraktować jak puzzle – każdy element pasuje tylko w jedno miejsce. Co więcej – tak jak sam twórca – na podstawie tej kompozycji jesteśmy w stanie przewidzieć ułożenie kolejnych, jeszcze niewyodrębnionych pierwiastków. Tablica składa się z 18 grup – kolumn oraz 7 okresów – wierszy, przy czym kolejne, teoretycznie istniejące pierwiastki utworzyłyby ósmy okres. Dodatkowo cały układ tworzy cztery bloki – s, p, d, f – opisujące wygląd przestrzenny orbitali atomowych. Wcielając się w rolę detektywa możemy oszacować przybliżone właściwości każdego z nich. Układ okresowy to również opowieści o odkryciach i fascynujących postaciach, które poświęciły swoje życie na poszukiwanie nowych pierwiastków i zrozumienie tajemnic mikroświata.
Liczba atomowa pierwiastka (od 1 do 118)– oprócz funkcji porządkowej reprezentuje przede wszystkim liczbę protonów (ładunków dodatnich) znajdujących się w jądrze atomu. Równa się także liczbie elektronów krążących na orbitalach atomu w stanie podstawowym. Z kolei liczba masowa opisuje sumę nukleonów (protonów i neutronów) czyli wszystkich cząstek wchodzących w skład jądra). W uproszczeniu podana przy każdej pozycji zaokrąglona masa atomowa odpowiada liczbie masowej najpopularniejszych izotopów (odmian) danego pierwiastka. Czytany więc układ okresowy od strony lewej do prawej wskazuje na coraz cięższe elementy. Analogicznie taka sama tendencja utrzymuje się w kierunku z góry w dół.
Im dalej w głąb, tym więcej odkryć
Wszystkie pierwiastki, od tajemniczego wodoru po potężny uran, mają swoje historie do opowiedzenia. Układ okresowy jako narzędzie do ich zgłębiania, dostarcza również wiedzy o:
- wielkości promienia atomowego – jak zmienia się jego wartość w zależności od kierunku „czytania”
- tendencji do przyciągania elektronów przez atom (elektroujemności),
- energii koniecznej do oderwania jednego elektronu od atomu (jonizacji),
- zdolności atomu do tworzenia jonów ujemnych (powinowactwie elektronowym),
- charakterze metalicznym lub niemetalicznym pierwiastka,
- temperaturze wrzenia oraz topnienia grup pierwiastków – np. metali,
- ilości orbitali elektronowych pierwiastka (wynikającej z numeru okresu),
- ilości elektronów występujących na ostatniej powłoce (walencyjnych) elementu,
- liczby tworzonych wiązań w związkach (wartościowości) oraz wartości ładunków w tych związkach (stopnia utlenienia).
- zdolności do wchodzenia w różne związki chemiczne, w tym charakteru tych związków (kwasowego, zasadowego, amfoterycznego itd.)
- gęstości, jak również innych fizycznych właściwościach pierwiastka,
- poziomach energii – wykorzystywanych w mechanice kwantowej.
Dzięki układowi okresowemu możemy przewidzieć, jakie substancje będą reagować ze sobą, jakie związki będą stabilne, a, które nietrwałe. To klucz, który odblokowuje możliwości tworzenia nowych materiałów, leków czy rozwoju technologii.
Zgłębianie tajemnic układu okresowego jest niezwykle interesujące bez względu na posiadany cel, a jej znajomość to podstawa wiedzy chemicznej, z którą spotyka się każdy z nas.
Grupa PCC opracowała autorski, Interaktywny układ okresowy pierwiastków, zawierający informację o ich właściwościach oraz budowie atomu prezentowanej na modelu 3D. Przejrzysta szata graficzna dostarcza kompleksowych informacji w interesujący, angażujący sposób.