Tabel periodik unsur kimia dan strukturnya. Tabel periodikD

Ahli kimia Rusia yang brilian D.I. Mendeleev sepanjang hidupnya dibedakan oleh keinginannya untuk memahami hal yang tidak diketahui. Keinginan ini, serta pengetahuan terdalam dan terluas, dikombinasikan dengan intuisi ilmiah yang jelas, memungkinkan Dmitry Ivanovich mengembangkan klasifikasi ilmiah unsur kimia - Sistem Periodik dalam bentuk tabelnya yang terkenal.

Sistem periodik unsur kimia D.I. Mendeleev dapat dibayangkan sebagai sebuah rumah besar di mana semua unsur kimia yang dikenal manusia “hidup bersama”. Untuk dapat menggunakan Tabel Periodik, Anda perlu mempelajari alfabet kimia, yaitu tanda-tanda unsur kimia.

Dengan bantuan mereka, Anda akan belajar menulis kata - rumus kimia, dan berdasarkan kata tersebut Anda akan dapat menulis kalimat - persamaan reaksi kimia. Setiap unsur kimia ditandai dengan tanda atau simbol kimianya masing-masing, yang bersama dengan nama unsur kimianya, ditulis dalam tabel D.I. Atas saran ahli kimia Swedia J. Berzelius, huruf awal nama Latin unsur kimia dalam banyak kasus digunakan sebagai simbol. Jadi, hidrogen (nama latin Hydrogenium - hydrogenium) dilambangkan dengan huruf H (dibaca "abu"), oksigen (nama latin Oxygenium - oksigenium) - dengan huruf O (dibaca "o"), karbon (nama latin Сarboneum - carboneum ) - dengan huruf C ( baca "tse").

Nama latin beberapa unsur kimia lagi diawali dengan huruf C: kalsium (

Kalsium), tembaga (Cuprum), kobalt (Cobaltum), dll. Untuk membedakannya, I. Berzelius mengusulkan untuk menambahkan salah satu huruf berikutnya dari nama tersebut ke huruf awal nama latin. Jadi, tanda kimia kalsium ditulis dengan simbol Ca (dibaca “kalsium”), tembaga - Cu (dibaca “tembaga”), kobalt - Co (dibaca “kobalt”).

Nama beberapa unsur kimia mencerminkan sifat terpenting unsur tersebut, misalnya hidrogen - yang menghasilkan air, oksigen - yang menghasilkan asam, fosfor - yang membawa cahaya (Gbr. 20), dll.

Beras. 20.
Etimologi nama unsur No. 15 Tabel Periodik D. I. Mendeleev

Unsur-unsur lain diberi nama berdasarkan benda langit atau planet di tata surya - selenium dan telurium (Gbr. 21) (dari bahasa Yunani Selene - Bulan dan Telluris - Bumi), uranium, neptunium, plutonium.

Beras. 21.
Etimologi nama unsur No. 52 Tabel Periodik D. I. Mendeleev

Beberapa nama dipinjam dari mitologi (Gbr. 22). Misalnya tantalum. Ini adalah nama putra kesayangan Zeus. Untuk kejahatan terhadap para dewa, Tantalus dihukum berat. Dia berdiri setinggi lehernya di dalam air, dan dahan-dahan dengan buah-buahan yang berair dan harum menggantung di atasnya. Namun, begitu dia ingin minum, air mengalir menjauh darinya; begitu dia ingin memuaskan rasa laparnya, dia mengulurkan tangannya ke buah-buahan - dahannya menyimpang ke samping. Saat mencoba mengisolasi tantalum dari bijih, ahli kimia mengalami siksaan yang tidak kalah pentingnya.

Beras. 22.
Etimologi nama unsur No. 61 Tabel Periodik D. I. Mendeleev

Beberapa elemen diberi nama berdasarkan negara bagian atau bagian dunia yang berbeda. Misalnya germanium, gallium (Gaul adalah nama kuno Perancis), polonium (untuk menghormati Polandia), skandium (untuk menghormati Skandinavia), fransium, ruthenium (Ruthenium adalah nama latin untuk Rusia), europium dan americium. Berikut unsur-unsur yang diberi nama kota: hafnium (untuk menghormati Kopenhagen), lutetium (di masa lalu Paris disebut Lutetium), berkelium (untuk menghormati kota Berkeley di AS), yttrium, terbium, erbium, ytterbium ( nama unsur-unsur ini berasal dari Ytterby - kota kecil di Swedia tempat mineral yang mengandung unsur-unsur ini pertama kali ditemukan), dubnium (Gbr. 23).

Beras. 23.
Etimologi nama unsur No. 105 Tabel Periodik D. I. Mendeleev

Terakhir, nama-nama unsur mengabadikan nama-nama ilmuwan besar: curium, fermium, einsteinium, mendelevium (Gbr. 24), lawrencium.

Beras. 24.
Etimologi nama unsur No. 101 Tabel Periodik D. I. Mendeleev

Setiap unsur kimia ditempatkan dalam tabel periodik, di "rumah" umum semua unsur, "apartemen" -nya sendiri - sel dengan nomor yang ditentukan secara ketat. Arti yang lebih dalam dari angka ini akan terungkap kepada Anda saat Anda mempelajari kimia lebih lanjut. Jumlah lantai "apartemen" ini juga didistribusikan secara ketat - periode di mana elemen-elemen tersebut "hidup". Seperti nomor urut suatu unsur (“nomor apartemen”), nomor periode (“lantai”) berisi informasi paling penting tentang struktur atom unsur kimia. Secara horizontal - "tingkat" - Tabel Periodik dibagi menjadi tujuh periode:

• Periode pertama mencakup dua unsur: hidrogen H dan helium He;
• Periode ke-2 dimulai dengan litium Li dan diakhiri dengan neon Ne (8 unsur);
• Periode ke-3 diawali dengan natrium Na dan diakhiri dengan argon Ar (8 unsur).

Tiga periode pertama yang masing-masing terdiri atas satu baris disebut periode kecil.

Periode 4, 5 dan 6 masing-masing mencakup dua baris unsur; Periode ke-4 dan ke-5 masing-masing mengandung 18 unsur, periode ke-6 - 32 unsur.

Periode ke-7 belum selesai, sejauh ini hanya terdiri dari satu baris.

Perhatikan “lantai dasar” Tabel Periodik - 14 unsur kembar “hidup” di sana, beberapa memiliki sifat yang mirip dengan lantanum La, yang lain dengan aktinium Ac, yang mewakili unsur-unsur tersebut di “lantai” atas tabel: di periode ke-6 dan ke-7.

Secara vertikal, unsur-unsur kimia yang “hidup” di “apartemen” dengan sifat serupa terletak di bawah satu sama lain dalam kolom - kelompok vertikal, yang ada delapan dalam tabel D.I.

Setiap kelompok terdiri dari dua subkelompok - utama dan sekunder. Subgrup yang memuat unsur-unsur periode pendek dan panjang disebut subgrup utama atau grup A. Subgrup yang memuat unsur-unsur periode panjang saja disebut subgrup sekunder atau grup B. Jadi, subgrup utama grup I (golongan IA) termasuk litium, natrium, kalium, rubidium dan fransium merupakan subkelompok litium Li; subgrup samping dari grup ini (grup IB) dibentuk oleh tembaga, perak dan emas - ini adalah subgrup tembaga Cu.

Selain bentuk tabel D.I. Mendeleev yang disebut periode pendek (ditunjukkan pada flyleaf buku teks), masih banyak bentuk lainnya, misalnya versi periode panjang.

Sebagaimana seorang anak dapat membuat sejumlah besar objek berbeda dari unsur-unsur permainan Lego (lihat Gambar 10), demikian pula dari unsur-unsur kimia alam dan manusia telah menciptakan berbagai zat yang ada di sekitar kita. Model lain bahkan lebih jelas: sama seperti 33 huruf alfabet Rusia membentuk berbagai kombinasi, puluhan ribu kata, demikian pula 114 unsur kimia dalam berbagai kombinasi menghasilkan lebih dari 20 juta zat berbeda.

Cobalah mempelajari hukum pembentukan kata - rumus kimia, dan dunia zat akan terbuka di hadapan Anda dengan segala keragaman warnanya.

Namun untuk melakukannya, pelajari terlebih dahulu huruf – simbol unsur kimia (Tabel 1).

Tabel 1
Nama beberapa unsur kimia

Kata kunci dan frase

1. Tabel periodik unsur kimia (tabel) oleh D. I. Mendeleev.
2. Periode besar dan kecil.
3. Grup dan subgrup - utama (grup A) dan sekunder (grup B).
4. Simbol unsur kimia.

Bekerja dengan komputer

1. Lihat aplikasi elektronik. Pelajari materi pelajaran dan selesaikan tugas yang diberikan.
2. Temukan alamat email di Internet yang dapat berfungsi sebagai sumber tambahan yang mengungkap isi kata kunci dan frasa dalam paragraf. Tawarkan bantuan Anda kepada guru dalam mempersiapkan pelajaran baru - buatlah laporan tentang kata-kata kunci dan frasa pada paragraf berikutnya.

Pertanyaan dan tugas

1. Dengan menggunakan kamus (istilah etimologis, ensiklopedis, dan kimia), sebutkan sifat-sifat terpenting yang tercermin dalam nama unsur kimia: brom Br, nitrogen N, fluor F.
2. Jelaskan bagaimana nama unsur kimia titanium dan vanadium mencerminkan pengaruh mitos Yunani kuno.
3. Mengapa nama latin emas Aurum (aurum) dan perak adalah Argentum (argentum)?
4. Ceritakan kisah penemuan suatu unsur kimia pilihan Anda dan jelaskan etimologi namanya.
5. Tuliskan “koordinat”, yaitu posisinya dalam Tabel Periodik D.I. Mendeleev (nomor unsur, nomor periode dan jenisnya - besar atau kecil, nomor golongan dan subkelompok - utama atau kecil), untuk unsur kimia berikut: kalsium, seng , antimon, tantalum, europium.
6. Bagilah unsur-unsur kimia yang tercantum pada Tabel 1 menjadi tiga kelompok berdasarkan “pengucapan simbol kimianya”. Bisakah melakukan aktivitas ini membantu Anda mengingat simbol kimia dan mengucapkan simbol unsur?

Sistem periodik unsur kimia adalah klasifikasi unsur kimia yang dibuat oleh D. I. Mendeleev berdasarkan hukum periodik yang ditemukannya pada tahun 1869.

D.I.Mendeleev

Menurut rumusan modern hukum ini, dalam rangkaian unsur-unsur yang tersusun terus-menerus menurut kenaikan besarnya muatan positif inti atomnya, unsur-unsur dengan sifat serupa berulang secara berkala.

Tabel periodik unsur kimia yang disajikan dalam bentuk tabel terdiri dari periode, deret, dan golongan.

Pada awal setiap periode (kecuali periode pertama), unsur tersebut telah menyatakan sifat logam (logam alkali).

Simbol untuk tabel warna: 1 - tanda kimia suatu unsur; 2 - nama; 3 - massa atom (berat atom); 4 - nomor seri; 5 - distribusi elektron melintasi lapisan.

Dengan bertambahnya nomor atom suatu unsur, sama dengan muatan positif inti atomnya, sifat logam secara bertahap melemah dan sifat non-logam meningkat. Unsur kedua dari belakang pada setiap periode adalah unsur dengan sifat non-logam (), dan yang terakhir adalah gas inert. Pada periode I terdapat 2 unsur, pada II dan III - 8 unsur, pada IV dan V - 18, pada VI - 32 dan pada VII (belum selesai periode) - 17 unsur.

Tiga periode pertama disebut periode kecil, masing-masing terdiri dari satu baris mendatar; sisanya - dalam periode besar, yang masing-masing (kecuali periode VII) terdiri dari dua baris horizontal - genap (atas) dan ganjil (bawah). Hanya logam yang ditemukan dalam barisan genap dengan periode yang besar. Sifat unsur-unsur dalam deret ini sedikit berubah seiring bertambahnya nomor atom. Sifat-sifat unsur pada barisan ganjil periode besar berubah. Pada periode VI, lantanum diikuti oleh 14 unsur yang sifat kimianya sangat mirip. Unsur-unsur ini, yang disebut lantanida, dicantumkan secara terpisah di bawah tabel utama. Aktinida, unsur-unsur setelah aktinium, disajikan serupa dalam tabel.

Tabel ini memiliki sembilan grup vertikal. Nomor golongan, dengan pengecualian yang jarang, sama dengan valensi positif tertinggi dari unsur-unsur golongan ini. Setiap kelompok, kecuali kelompok nol dan kedelapan, dibagi menjadi beberapa subkelompok. - utama (terletak di sebelah kanan) dan sekunder. Pada subkelompok utama, seiring bertambahnya nomor atom, sifat logam suatu unsur menjadi lebih kuat dan sifat non-logam melemah.

Dengan demikian, sifat kimia dan sifat fisik suatu unsur ditentukan oleh tempat yang ditempati suatu unsur dalam tabel periodik.

Unsur biogenik, yaitu unsur yang merupakan bagian dari organisme dan menjalankan peran biologis tertentu di dalamnya, menempati bagian atas tabel periodik. Sel-sel yang ditempati oleh unsur-unsur yang membentuk sebagian besar (lebih dari 99%) materi hidup berwarna biru; sel-sel yang ditempati oleh unsur-unsur mikro berwarna merah muda (lihat).

Tabel periodik unsur kimia adalah pencapaian terbesar ilmu pengetahuan alam modern dan ekspresi nyata dari hukum dialektis alam yang paling umum.

Lihat juga, Berat atom.

Sistem periodik unsur kimia adalah klasifikasi alami unsur kimia yang dibuat oleh D. I. Mendeleev berdasarkan hukum periodik yang ditemukannya pada tahun 1869.

Dalam rumusan aslinya, hukum periodik D.I. Mendeleev menyatakan: sifat-sifat unsur kimia, serta bentuk dan sifat senyawanya, secara periodik bergantung pada berat atom unsur-unsur tersebut. Selanjutnya, dengan berkembangnya doktrin struktur atom, ditunjukkan bahwa ciri yang lebih akurat dari setiap unsur bukanlah berat atom (lihat), tetapi nilai muatan positif inti atom unsur tersebut, sama dengan nomor urut (atom) unsur ini dalam sistem periodik D. I. Mendeleev . Jumlah muatan positif pada inti atom sama dengan jumlah elektron yang mengelilingi inti atom, karena atom secara keseluruhan netral secara listrik. Berdasarkan data tersebut, hukum periodik dirumuskan sebagai berikut: sifat-sifat unsur kimia, serta bentuk dan sifat senyawanya, secara periodik bergantung pada besarnya muatan positif inti atomnya. Artinya, dalam rangkaian unsur-unsur yang tersusun berurutan berdasarkan kenaikan muatan positif inti atomnya, unsur-unsur yang mempunyai sifat serupa akan berulang secara berkala.

Bentuk tabel tabel periodik unsur kimia disajikan dalam bentuk modern. Terdiri dari periode, deret, dan grup. Suatu periode mewakili serangkaian elemen horizontal berturut-turut yang disusun berdasarkan peningkatan muatan positif inti atomnya.

Pada awal setiap periode (kecuali periode pertama) terdapat unsur dengan sifat logam yang jelas (logam alkali). Kemudian, seiring bertambahnya nomor urut, sifat logam unsur-unsur tersebut lambat laun melemah dan sifat non-logam meningkat. Unsur kedua dari belakang pada setiap periode adalah unsur dengan sifat non-logam (halogen), dan yang terakhir adalah gas inert. Periode pertama terdiri dari dua unsur, peran logam alkali dan halogen di sini secara bersamaan dimainkan oleh hidrogen. Periode II dan III masing-masing terdiri dari 8 unsur yang disebut tipikal oleh Mendeleev. Periode IV dan V masing-masing mengandung 18 unsur, VI-32. Periode VII belum selesai dan diisi ulang dengan unsur-unsur yang dibuat secara artifisial; saat ini ada 17 elemen dalam periode ini. Periode I, II dan III disebut kecil, masing-masing terdiri dari satu baris horizontal, IV-VII besar: (kecuali VII) mencakup dua baris horizontal - genap (atas) dan ganjil (bawah). Dalam barisan genap periode besar hanya terdapat logam, dan perubahan sifat-sifat unsur dalam barisan dari kiri ke kanan dinyatakan lemah.

Pada deret ganjil periode besar, sifat-sifat unsur dalam deret tersebut berubah sama seperti sifat-sifat unsur tipikal. Pada baris genap periode VI, setelah lantanum, terdapat 14 unsur [disebut lantanida (lihat), lantanida, unsur tanah jarang], yang sifat kimianya mirip dengan lantanum dan satu sama lain. Daftarnya diberikan secara terpisah di bawah tabel.

Unsur-unsur setelah aktinium - aktinida (aktinoid) - dicantumkan secara terpisah dan dicantumkan di bawah tabel.

Dalam tabel periodik unsur kimia, sembilan golongan disusun secara vertikal. Nomor golongan sama dengan valensi positif tertinggi (lihat) dari unsur-unsur golongan tersebut. Pengecualian adalah fluor (hanya dapat bersifat monovalen negatif) dan brom (tidak dapat bersifat heptavalen); selain itu, tembaga, perak, emas dapat menunjukkan valensi lebih besar dari +1 (Cu-1 dan 2, Ag dan Au-1 dan 3), dan dari unsur golongan VIII, hanya osmium dan rutenium yang memiliki valensi +8 . Setiap kelompok, kecuali kelompok kedelapan dan nol, dibagi menjadi dua subkelompok: subkelompok utama (terletak di sebelah kanan) dan subkelompok sekunder. Subkelompok utama mencakup unsur-unsur khas dan unsur-unsur periode panjang, subkelompok sekunder hanya mencakup unsur-unsur periode panjang dan, terlebih lagi, logam.

Dilihat dari sifat kimianya, unsur-unsur dari setiap subkelompok suatu golongan tertentu berbeda secara signifikan satu sama lain, dan hanya valensi positif tertinggi yang sama untuk semua unsur dalam suatu golongan tertentu. Dalam subkelompok utama, dari atas ke bawah, sifat logam suatu unsur diperkuat dan sifat non-logam melemah (misalnya, fransium adalah unsur dengan sifat logam paling menonjol, dan fluor adalah non-logam). Jadi, kedudukan suatu unsur dalam sistem periodik Mendeleev (bilangan urut) menentukan sifat-sifatnya, yaitu rata-rata sifat-sifat unsur tetangganya secara vertikal dan horizontal.

Beberapa kelompok unsur mempunyai nama khusus. Jadi, unsur-unsur subkelompok utama golongan I disebut logam alkali, golongan II - logam alkali tanah, golongan VII - halogen, unsur-unsur yang terletak di belakang uranium - transuranium. Unsur-unsur yang menjadi bagian organisme, ikut serta dalam proses metabolisme dan mempunyai peranan biologis yang jelas disebut unsur biogenik. Semuanya menempati bagian atas tabel D.I. Ini terutama adalah O, C, H, N, Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg dan Fe, yang merupakan sebagian besar materi hidup (lebih dari 99%). Tempat yang ditempati unsur-unsur ini dalam tabel periodik berwarna biru muda. Unsur biogenik, yang jumlahnya sangat sedikit di dalam tubuh (dari 10 -3 hingga 10 -14%), disebut unsur mikro (lihat). Sel-sel sistem periodik, berwarna kuning, mengandung unsur-unsur mikro, yang telah terbukti sangat penting bagi manusia.

Menurut teori struktur atom (lihat Atom), sifat kimia suatu unsur terutama bergantung pada jumlah elektron pada kulit elektron terluar. Perubahan periodik sifat-sifat unsur dengan peningkatan muatan positif inti atom dijelaskan oleh pengulangan berkala struktur kulit elektron terluar (tingkat energi) atom.

Dalam periode kecil, dengan peningkatan muatan positif inti, jumlah elektron pada kulit terluar meningkat dari 1 menjadi 2 pada periode I dan dari 1 menjadi 8 pada periode II dan III. Oleh karena itu terjadi perubahan sifat-sifat unsur dalam periode dari logam alkali menjadi gas inert. Kulit elektron terluar, yang mengandung 8 elektron, lengkap dan stabil secara energetik (elemen golongan nol bersifat inert secara kimia).

Dalam periode yang lama dalam barisan genap, seiring dengan bertambahnya muatan positif inti, jumlah elektron pada kulit terluar tetap konstan (1 atau 2) dan kulit terluar kedua terisi elektron. Oleh karena itu lambatnya perubahan sifat-sifat unsur dalam baris genap. Dalam rangkaian periode besar ganjil, seiring dengan bertambahnya muatan inti, kulit terluar terisi elektron (dari 1 hingga 8) dan sifat-sifat unsur berubah dengan cara yang sama seperti sifat-sifat unsur pada umumnya.

Jumlah kulit elektron dalam suatu atom sama dengan nomor periode. Atom unsur-unsur subkelompok utama memiliki jumlah elektron pada kulit terluarnya sama dengan nomor golongan. Atom unsur subkelompok samping mengandung satu atau dua elektron di kulit terluarnya. Hal ini menjelaskan perbedaan sifat unsur-unsur subkelompok utama dan sekunder. Nomor golongan menunjukkan kemungkinan jumlah elektron yang dapat ikut serta dalam pembentukan ikatan kimia (valensi) (lihat Molekul), oleh karena itu elektron tersebut disebut valensi. Untuk unsur-unsur subkelompok samping, tidak hanya elektron pada kulit terluar yang bervalensi, tetapi juga elektron pada kulit kedua dari belakang. Jumlah dan struktur kulit elektron ditunjukkan dalam tabel periodik unsur kimia terlampir.

Hukum periodik D.I. Mendeleev dan sistem yang didasarkan padanya sangat penting dalam sains dan praktik. Hukum dan sistem periodik menjadi dasar penemuan unsur-unsur kimia baru, penentuan berat atom secara tepat, pengembangan doktrin struktur atom, penetapan hukum geokimia distribusi unsur-unsur di kerak bumi dan bumi. perkembangan gagasan modern tentang makhluk hidup, yang susunannya dan pola-pola yang terkait dengannya sesuai dengan sistem periodik. Aktivitas biologis unsur-unsur dan kandungannya dalam tubuh juga sangat ditentukan oleh tempatnya dalam tabel periodik Mendeleev. Jadi, dengan bertambahnya nomor urut pada beberapa golongan, maka toksisitas suatu unsur meningkat dan kandungannya dalam tubuh menurun. Hukum periodik merupakan ekspresi jelas dari hukum dialektis paling umum dari perkembangan alam.

Banyak ilmuwan telah melakukan upaya untuk mensistematisasikan unsur-unsur kimia. Namun baru pada tahun 1869 D.I. Mendeleev berhasil membuat klasifikasi unsur yang menetapkan hubungan dan ketergantungan zat kimia dan muatan inti atom.

Cerita

Rumusan modern dari hukum periodik adalah sebagai berikut: sifat-sifat unsur kimia, serta bentuk dan sifat senyawa unsur, secara periodik bergantung pada muatan inti atom unsur tersebut.

Pada saat hukum ditemukan, 63 unsur kimia telah diketahui. Namun, massa atom dari banyak unsur ini ditentukan secara keliru.

D.I.Mendeleev sendiri pada tahun 1869 merumuskan hukumnya sebagai ketergantungan periodik pada berat atom suatu unsur, karena pada abad ke-19 ilmu pengetahuan belum mempunyai informasi tentang struktur atom. Namun, pandangan ke depan yang cerdik dari sang ilmuwan memungkinkan dia untuk memahami lebih dalam daripada semua orang sezamannya tentang pola-pola yang menentukan periodisitas sifat-sifat unsur dan zat. Dia memperhitungkan tidak hanya peningkatan massa atom, tetapi juga sifat-sifat zat dan unsur yang sudah diketahui dan, berdasarkan gagasan periodisitas, dia mampu secara akurat memprediksi keberadaan dan sifat-sifat unsur dan zat yang tidak diketahui. bagi ilmu pengetahuan pada masa itu, mengoreksi massa atom sejumlah unsur, dan menyusun unsur-unsur dalam sistem dengan benar, menyisakan ruang kosong dan melakukan penataan ulang.

Beras. 1. D.I.Mendeleev.

Ada mitos bahwa Mendeleev bermimpi tentang tabel periodik. Namun, ini hanyalah kisah indah yang belum terbukti faktanya.

Struktur tabel periodik

Tabel periodik unsur kimia karya D.I. Mendeleev adalah cerminan grafis dari hukumnya sendiri. Unsur-unsur tersebut disusun dalam tabel menurut makna kimia dan fisika tertentu. Berdasarkan lokasi suatu unsur, Anda dapat menentukan valensinya, jumlah elektron, dan banyak fitur lainnya. Tabel ini dibagi secara horizontal menjadi periode besar dan kecil, dan secara vertikal menjadi beberapa kelompok.

Beras. 2. Tabel periodik.

Ada 7 periode yang dimulai dengan logam alkali dan diakhiri dengan zat yang memiliki sifat nonlogam. Kelompok-kelompok tersebut, selanjutnya terdiri dari 8 kolom, dibagi menjadi subkelompok utama dan subkelompok sekunder.

Perkembangan ilmu pengetahuan lebih lanjut telah menunjukkan bahwa pengulangan periodik sifat-sifat unsur pada interval tertentu, terutama yang terlihat jelas pada periode kecil ke-2 dan ke-3, dijelaskan oleh pengulangan struktur elektronik tingkat energi terluar, tempat elektron valensi berada. , yang menyebabkan pembentukan ikatan kimia dan zat baru dalam reaksi. Oleh karena itu, dalam setiap kelompok kolom vertikal terdapat elemen dengan ciri khas yang berulang. Hal ini terlihat jelas pada golongan yang mengandung golongan logam alkali yang sangat aktif (golongan I, subkelompok utama) dan logam non-halogen (golongan VII, subkelompok utama). Dari kiri ke kanan sepanjang periode, jumlah elektron bertambah dari 1 menjadi 8, sedangkan sifat logam unsur menurun. Oleh karena itu, sifat logam akan semakin jelas jika semakin sedikit jumlah elektron di tingkat terluarnya.

Beras. 3. Periode kecil dan besar dalam tabel periodik.

Sifat atom seperti energi ionisasi, energi afinitas elektron, dan elektronegativitas juga berulang secara berkala. Besaran ini dikaitkan dengan kemampuan suatu atom untuk melepaskan elektron dari tingkat eksternal (ionisasi) atau untuk mempertahankan elektron orang lain pada tingkat eksternalnya (afinitas elektron). Total peringkat yang diterima: 146.

Berkala hukum D.I. Mendeleev:Sifat-sifat benda sederhana, serta bentuk dan sifat senyawaperbedaan elemen bergantung secara periodiknilai berat atom unsur. (Sifat-sifat unsur secara periodik bergantung pada muatan atom intinya).

Tabel periodik unsur. Rangkaian unsur yang sifat-sifatnya berubah secara berurutan, seperti rangkaian delapan unsur dari litium menjadi neon atau dari natrium menjadi argon, disebut Mendeleev sebagai periode. Jika kita menuliskan kedua periode ini satu di bawah yang lain sehingga natrium berada di bawah litium dan argon di bawah neon, kita mendapatkan susunan unsur-unsur berikut:

Dengan susunan ini, kolom vertikal mengandung unsur-unsur yang sifat-sifatnya serupa dan mempunyai valensi yang sama, misalnya litium dan natrium, berilium dan magnesium, dll.

Setelah membagi semua unsur ke dalam periode-periode dan menempatkan satu periode di bawah periode lainnya sehingga unsur-unsur yang sifat dan jenis senyawanya serupa terletak di bawah satu sama lain, Mendeleev menyusun tabel yang disebutnya sistem periodik unsur menurut golongan dan deret.

Arti sistem periodikKami. Tabel periodik unsur mempunyai pengaruh yang besar terhadap perkembangan ilmu kimia selanjutnya. Ini bukan hanya klasifikasi alami pertama dari unsur-unsur kimia yang menunjukkan bahwa mereka membentuk sistem yang harmonis dan berhubungan erat satu sama lain, tetapi juga merupakan alat yang ampuh untuk penelitian lebih lanjut.

7. Perubahan sifat-sifat unsur kimia secara berkala. Jari-jari atom dan ionik. Energi ionisasi. Afinitas elektron. Keelektronegatifan.

Ketergantungan jari-jari atom pada muatan inti atom Z bersifat periodik. Dalam satu periode, seiring bertambahnya Z, ada kecenderungan ukuran atom mengecil, yang terutama terlihat jelas dalam periode pendek.

Dengan dimulainya pembangunan lapisan elektronik baru, lebih jauh dari inti, yaitu selama transisi ke periode berikutnya, jari-jari atom meningkat (bandingkan, misalnya, jari-jari atom fluor dan natrium). Akibatnya, dalam suatu subkelompok, dengan bertambahnya muatan inti, ukuran atom pun bertambah.

Hilangnya atom elektron menyebabkan penurunan ukuran efektifnya, dan penambahan kelebihan elektron menyebabkan peningkatan. Oleh karena itu, jari-jari ion (kation) yang bermuatan positif selalu lebih kecil, dan jari-jari ion non (anion) yang bermuatan negatif selalu lebih besar daripada jari-jari atom yang netral secara listrik.

Dalam satu subkelompok, jari-jari ion dengan muatan yang sama meningkat seiring dengan meningkatnya muatan inti. Pola ini dijelaskan oleh peningkatan jumlah lapisan elektronik dan semakin jauhnya jarak elektron terluar dari inti.

Sifat kimia yang paling khas dari logam adalah kemampuan atomnya untuk dengan mudah melepaskan elektron terluarnya dan berubah menjadi ion bermuatan positif, sedangkan nonlogam, sebaliknya, dicirikan oleh kemampuannya untuk menambahkan elektron untuk membentuk ion negatif. Untuk melepaskan elektron dari atom dan mengubahnya menjadi ion positif, perlu mengeluarkan sejumlah energi, yang disebut energi ionisasi.

Energi ionisasi dapat ditentukan dengan membombardir atom dengan elektron yang dipercepat dalam medan listrik. Tegangan medan terendah di mana kecepatan elektron menjadi cukup untuk mengionisasi atom disebut potensial ionisasi atom suatu unsur dan dinyatakan dalam volt. Dengan pengeluaran energi yang cukup, dua, tiga atau lebih elektron dapat dikeluarkan dari sebuah atom. Oleh karena itu, mereka berbicara tentang potensial ionisasi pertama (energi pelepasan elektron pertama dari atom) dan potensial ionisasi kedua (energi pelepasan elektron kedua)

Seperti disebutkan di atas, atom tidak hanya dapat menyumbangkan, tetapi juga memperoleh elektron. Energi yang dilepaskan ketika sebuah elektron menempel pada atom bebas disebut afinitas elektron atom. Afinitas elektron, seperti energi ionisasi, biasanya dinyatakan dalam volt elektron. Jadi, afinitas elektron atom hidrogen adalah 0,75 eV, oksigen - 1,47 eV, fluor - 3,52 eV.

Afinitas elektron atom logam biasanya mendekati nol atau negatif; Oleh karena itu, bagi atom-atom pada sebagian besar logam, penambahan elektron secara energetik tidak menguntungkan. Afinitas elektron atom bukan logam selalu positif dan semakin besar, semakin dekat letak nonlogam tersebut dengan gas mulia dalam tabel periodik; hal ini menunjukkan adanya peningkatan sifat non-logam seiring dengan semakin dekatnya akhir periode.

Siapa pun yang bersekolah pasti ingat bahwa salah satu mata pelajaran wajib yang dipelajari adalah kimia. Anda mungkin menyukainya, atau mungkin tidak menyukainya - tidak masalah. Dan kemungkinan besar banyak ilmu dalam disiplin ini yang telah dilupakan dan tidak digunakan dalam kehidupan. Namun, semua orang mungkin ingat tabel unsur kimia D.I. Bagi banyak orang, ini tetap berupa tabel multi-warna, di mana huruf-huruf tertentu ditulis di setiap kotak, yang menunjukkan nama-nama unsur kimia. Namun di sini kami tidak akan berbicara tentang kimia seperti itu, dan menjelaskan ratusan reaksi dan proses kimia, tetapi kami akan memberi tahu Anda bagaimana tabel periodik muncul - cerita ini akan menarik bagi siapa pun, dan tentu saja bagi semua orang yang haus akan informasi menarik dan bermanfaat.

Sedikit latar belakang

Pada tahun 1668, ahli kimia, fisikawan, dan teolog Irlandia terkemuka Robert Boyle menerbitkan sebuah buku yang membongkar banyak mitos tentang alkimia, dan di dalamnya ia membahas perlunya mencari unsur-unsur kimia yang tidak dapat terurai. Ilmuwan juga memberikan daftarnya, yang hanya terdiri dari 15 unsur, tetapi mengakui gagasan bahwa mungkin ada lebih banyak unsur. Hal ini menjadi titik awal tidak hanya dalam pencarian unsur-unsur baru, tetapi juga dalam sistematisasinya.

Seratus tahun kemudian, ahli kimia Perancis Antoine Lavoisier menyusun daftar baru, yang sudah mencakup 35 unsur. 23 di antaranya kemudian ditemukan tidak dapat terurai. Namun pencarian unsur baru terus dilakukan oleh para ilmuwan di seluruh dunia. Dan peran utama dalam proses ini dimainkan oleh ahli kimia terkenal Rusia Dmitry Ivanovich Mendeleev - dia adalah orang pertama yang mengajukan hipotesis bahwa mungkin ada hubungan antara massa atom suatu unsur dan lokasinya dalam sistem.

Berkat kerja keras dan perbandingan unsur-unsur kimia, Mendeleev mampu menemukan hubungan antar unsur, di mana unsur-unsur tersebut dapat menjadi satu, dan sifat-sifatnya bukanlah sesuatu yang dianggap remeh, melainkan merupakan fenomena yang berulang secara berkala. Hasilnya, pada bulan Februari 1869, Mendeleev merumuskan hukum periodik pertama, dan pada bulan Maret laporannya “Hubungan sifat dengan berat atom unsur” dipresentasikan kepada Masyarakat Kimia Rusia oleh sejarawan kimia N. A. Menshutkin. Kemudian, pada tahun yang sama, publikasi Mendeleev diterbitkan di jurnal “Zeitschrift fur Chemie” di Jerman, dan pada tahun 1871, jurnal Jerman lainnya “Annalen der Chemie” menerbitkan publikasi ekstensif baru oleh ilmuwan yang didedikasikan untuk penemuannya.

Membuat tabel periodik

Pada tahun 1869, gagasan pokok telah dibentuk oleh Mendeleev, dan dalam waktu yang cukup singkat, namun dalam waktu yang lama ia tidak dapat memformalkannya menjadi suatu sistem yang teratur yang dapat dengan jelas menampilkan apa itu apa. Dalam salah satu percakapan dengan rekannya A.A. Inostrantsev, dia bahkan mengatakan bahwa semuanya sudah ada di kepalanya, tetapi dia tidak bisa memasukkan semuanya ke dalam tabel. Setelah itu, menurut penulis biografi Mendeleev, ia mulai bekerja keras di mejanya, yang berlangsung selama tiga hari tanpa istirahat untuk tidur. Mereka mencoba segala macam cara untuk menyusun unsur-unsur ke dalam sebuah tabel, dan pekerjaan tersebut juga diperumit oleh kenyataan bahwa pada saat itu ilmu pengetahuan belum mengetahui semua unsur kimia. Namun meskipun demikian, tabel tetap dibuat, dan elemen-elemennya disistematisasikan.

Legenda mimpi Mendeleev

Banyak yang telah mendengar cerita bahwa D.I. Mendeleev memimpikan mejanya. Versi ini disebarluaskan secara aktif oleh rekan Mendeleev, A. A. Inostrantsev, sebagai cerita lucu yang ia gunakan untuk menghibur murid-muridnya. Dia mengatakan bahwa Dmitry Ivanovich pergi tidur dan dalam mimpi dengan jelas melihat mejanya, di mana semua unsur kimia disusun dalam urutan yang benar. Setelah itu, para siswa bahkan bercanda bahwa vodka 40° ditemukan dengan cara yang sama. Namun masih ada prasyarat nyata untuk cerita tentang tidur: seperti yang telah disebutkan, Mendeleev bekerja di atas meja tanpa tidur atau istirahat, dan Inostrantsev pernah menemukannya lelah dan kelelahan. Pada siang hari, Mendeleev memutuskan untuk istirahat sejenak, dan beberapa waktu kemudian, ia tiba-tiba terbangun, segera mengambil selembar kertas dan menggambar meja yang sudah jadi di atasnya. Namun sang ilmuwan sendiri membantah seluruh cerita ini dengan mimpinya, dengan mengatakan: “Saya telah memikirkannya, mungkin selama dua puluh tahun, dan Anda berpikir: Saya sedang duduk dan tiba-tiba… sudah siap.” Jadi legenda mimpinya mungkin sangat menarik, tetapi pembuatan meja itu hanya mungkin dilakukan melalui kerja keras.

Pekerjaan selanjutnya

Pada periode 1869 hingga 1871, Mendeleev mengembangkan gagasan periodisitas yang menjadi kecenderungan komunitas ilmiah. Dan salah satu tahapan penting dari proses ini adalah pemahaman yang harus dimiliki setiap elemen dalam sistem, berdasarkan totalitas propertinya dibandingkan dengan properti elemen lainnya. Berdasarkan hal tersebut, dan juga dengan mengandalkan hasil penelitian terhadap perubahan oksida pembentuk kaca, ahli kimia tersebut mampu melakukan koreksi terhadap nilai massa atom beberapa unsur, antara lain uranium, indium, berilium dan lain-lain.

Mendeleev, tentu saja, ingin segera mengisi sel-sel kosong yang tersisa di tabel, dan pada tahun 1870 ia meramalkan bahwa unsur-unsur kimia yang tidak diketahui sains akan segera ditemukan, yang massa dan sifat atomnya dapat ia hitung. Yang pertama adalah galium (ditemukan tahun 1875), skandium (ditemukan tahun 1879) dan germanium (ditemukan tahun 1885). Kemudian prediksi tersebut terus terwujud, dan ditemukan delapan unsur baru lagi, antara lain: polonium (1898), renium (1925), teknesium (1937), fransium (1939) dan astatin (1942-1943). Omong-omong, pada tahun 1900, D.I. Mendeleev dan ahli kimia Skotlandia William Ramsay sampai pada kesimpulan bahwa tabel tersebut juga harus mencakup unsur-unsur golongan nol - sampai tahun 1962 unsur-unsur tersebut disebut gas inert, dan setelah itu - gas mulia.

Organisasi tabel periodik

Unsur-unsur kimia dalam tabel D.I. Mendeleev disusun dalam barisan, sesuai dengan pertambahan massanya, dan panjang barisan dipilih agar unsur-unsur di dalamnya mempunyai sifat yang serupa. Misalnya gas mulia seperti radon, xenon, kripton, argon, neon, dan helium sulit bereaksi dengan unsur lain dan juga memiliki reaktivitas kimia yang rendah, oleh karena itu terletak di kolom paling kanan. Dan unsur-unsur di kolom kiri (kalium, natrium, litium, dll.) bereaksi baik dengan unsur-unsur lain, dan reaksinya sendiri bersifat eksplosif. Sederhananya, dalam setiap kolom, elemen memiliki sifat serupa yang bervariasi dari satu kolom ke kolom berikutnya. Semua unsur sampai No. 92 ditemukan di alam, dan dari No. 93 unsur buatan dimulai, yang hanya dapat dibuat dalam kondisi laboratorium.

Dalam versi aslinya, sistem periodik dipahami hanya sebagai cerminan dari keteraturan yang ada di alam, dan tidak ada penjelasan mengapa segala sesuatunya harus seperti ini. Hanya ketika mekanika kuantum muncul barulah arti sebenarnya dari urutan unsur-unsur dalam tabel menjadi jelas.

Pelajaran dalam proses kreatif

Berbicara tentang pelajaran apa saja yang dapat diambil dari proses kreatif dari seluruh sejarah penciptaan tabel periodik D. I. Mendeleev, kita dapat mencontohkan gagasan peneliti Inggris di bidang pemikiran kreatif Graham Wallace dan ilmuwan Perancis Henri Poincaré . Mari kita berikan secara singkat.

Menurut penelitian Poincaré (1908) dan Graham Wallace (1926), ada empat tahapan utama berpikir kreatif:

• Persiapan– tahap perumusan masalah pokok dan upaya pertama penyelesaiannya;
• Inkubasi– tahap di mana ada gangguan sementara dari proses, tetapi upaya untuk menemukan solusi terhadap masalah dilakukan pada tingkat bawah sadar;
• Wawasan– tahap di mana solusi intuitif berada. Selain itu, solusi ini dapat ditemukan dalam situasi yang sama sekali tidak berhubungan dengan masalah;
• Penyelidikan– tahap pengujian dan implementasi suatu solusi, di mana solusi tersebut diuji dan kemungkinan pengembangan lebih lanjut.

Seperti yang bisa kita lihat, dalam proses pembuatan tabelnya, Mendeleev secara intuitif mengikuti empat tahap berikut dengan tepat. Seberapa efektif hal ini dapat dinilai dari hasilnya, yaitu. oleh fakta bahwa tabel telah dibuat. Dan mengingat penciptaannya merupakan langkah maju yang besar tidak hanya bagi ilmu kimia, tetapi juga bagi seluruh umat manusia, empat tahap di atas dapat diterapkan baik pada pelaksanaan proyek-proyek kecil maupun pada pelaksanaan rencana global. Hal utama yang harus diingat adalah bahwa tidak ada satu pun penemuan, tidak ada satu pun solusi untuk suatu masalah yang dapat ditemukan dengan sendirinya, tidak peduli seberapa besar kita ingin melihatnya dalam mimpi dan tidak peduli seberapa banyak kita tidur. Agar sesuatu berhasil, tidak peduli apakah itu membuat tabel unsur kimia atau mengembangkan rencana pemasaran baru, Anda harus memiliki pengetahuan dan keterampilan tertentu, serta terampil menggunakan potensi Anda dan bekerja keras.

Kami berharap Anda sukses dalam usaha Anda dan sukses dalam implementasi rencana Anda!