1. Co można powiedzieć na temat budowy atomu pierwiastka na podstawie numeru grupy, do której należy?

Układ okresowy obok niezbędnych liczb atomowych i symboli pierwiastków może zawierać także inne informacje. Ten przedstawiony poniżej opisuje konfiguracje elektronowe pierwiastków.

R177lQwVno5Za1

Konfiguracja elektronowa

Konfiguracja elektronowa

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DXaqV7itq

Po dokładnym zapoznaniu się z danymi zawartymi w układzie okresowym pierwiastków można dostrzec, że w obrębie niektórych grup pierwiastki mają jednakową liczbę elektronów na ostatniej powłoce. To spostrzeżenie dotyczy grup: 1., 2., 4., 13., 14., 15., 16., 17. i częściowo 18. W grupach: 3. i od 5. do 12. liczba tych elektronów w atomach pierwiastków jest różna.

Elektrony walencyjne pełnią szczególną funkcję we wzajemnych oddziaływaniach atomów. Dlatego często przydaje się wiedza na temat ich liczby. W przypadku atomów pierwiastków z grup: 1., 2. oraz 13.–18. elektronami walencyjnymi są elektrony znajdujące się na ostatniej powłoce. Informacje na temat ich liczby można uzyskać z układu okresowego. W przypadku grupy 1. i 2. liczba elektronów walencyjnych jest równa numerowi grupy, natomiast w grupach od 13. do 18. liczbę tę można otrzymać po odjęciu liczby 10 od numeru grupy. W grupie 18. powyższa zasada nie dotyczy helu – jego atomy mają tylko 2 elektrony, które zarazem są elektronami walencyjnymi.

R1ATBi13uMoLJ1

Film rozpoczyna ujęcie planszy z napisem Jaka jest liczba elektronów walencyjnych w atomie bromu? Pojawia się obraz układu okresowego w którym wyróżnione zostaje pole zawierające informacje o bromie. Wyróżnione zostają również siedemnasta grupa i czwarty okres, gdzie pierwiastek ten się znajduje. Następnie po lewej stronie pojawia się czarne pole, na którym znajduje się kwadrat z informacjami o bromie wycięty z układu okresowego, zawierający nazwę i symbol pierwiastka, liczbę atomową 35 i liczbę masową 79,9, a także strzałkę poziomą z liczbą 17 symbolizującą grupę. Układ okresowy z prawej stronie znika, a pojawia się stopniowo napis Liczba elektronów walencyjnych = numer grupy minus 10 oraz pełne równanie z podłożonymi wszystkimi wartościami liczbowymi.

Film rozpoczyna ujęcie planszy z napisem Jaka jest liczba elektronów walencyjnych w atomie bromu? Pojawia się obraz układu okresowego w którym wyróżnione zostaje pole zawierające informacje o bromie. Wyróżnione zostają również siedemnasta grupa i czwarty okres, gdzie pierwiastek ten się znajduje. Następnie po lewej stronie pojawia się czarne pole, na którym znajduje się kwadrat z informacjami o bromie wycięty z układu okresowego, zawierający nazwę i symbol pierwiastka, liczbę atomową 35 i liczbę masową 79,9, a także strzałkę poziomą z liczbą 17 symbolizującą grupę. Układ okresowy z prawej stronie znika, a pojawia się stopniowo napis Liczba elektronów walencyjnych = numer grupy minus 10 oraz pełne równanie z podłożonymi wszystkimi wartościami liczbowymi.

Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DXaqV7itq

Film rozpoczyna ujęcie planszy z napisem Jaka jest liczba elektronów walencyjnych w atomie bromu? Pojawia się obraz układu okresowego w którym wyróżnione zostaje pole zawierające informacje o bromie. Wyróżnione zostają również siedemnasta grupa i czwarty okres, gdzie pierwiastek ten się znajduje. Następnie po lewej stronie pojawia się czarne pole, na którym znajduje się kwadrat z informacjami o bromie wycięty z układu okresowego, zawierający nazwę i symbol pierwiastka, liczbę atomową 35 i liczbę masową 79,9, a także strzałkę poziomą z liczbą 17 symbolizującą grupę. Układ okresowy z prawej stronie znika, a pojawia się stopniowo napis Liczba elektronów walencyjnych = numer grupy minus 10 oraz pełne równanie z podłożonymi wszystkimi wartościami liczbowymi.

2. O czym świadczy numer okresu, w którym znajduje się pierwiastek?

Na podstawie zapisu konfiguracji elektronowej bardzo łatwo można określić liczbę powłok, z których jest zbudowany atom, np. zapis [2, 8, 18, 18, 9, 2] informuje, że atom lantanu składa się z sześciu powłok.

RPxZWsfClj0ZS1

Liczba powłok

Liczba powłok

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DXaqV7itq

Na tablicy pierwiastków uwzględniającej konfiguracje elektronowe wyraźnie widać, że pierwiastki, których atomy są zbudowane z identycznej liczby powłok, znajdują się w tym samym okresie, a ponadto liczba tych powłok jest równa liczbie określającej numer okresu. To spostrzeżenie pozwala wyciągnąć ogólny wniosek dotyczący budowy atomów pierwiastków, a mianowicie, że liczba powłok w atomach pierwiastka równa jest numerowi okresu, w którym ten pierwiastek się znajduje.

R1d8D01IiGLXg1

Film rozpoczyna ujęcie planszy z napisem Jaka jest liczba powłok elektronowych w atomie strontu? Pojawia się obraz układu okresowego w którym wyróżnione zostaje pole zawierające informacje o stroncie. Wyróżnione zostają również druga grupa i piąty okres, gdzie pierwiastek ten się znajduje. Następnie po lewej stronie pojawia się czarne pole, na którym znajduje się kwadrat z informacjami o stroncie wycięty z układu okresowego, zawierający nazwę i symbol pierwiastka, liczbę atomową 38 i liczbę masową 87,6, a także strzałkę pionową z liczbą 5 symbolizującą okres. Układ okresowy z prawej stronie znika, a pojawia się stopniowo napis numer okresu = liczba powłok elektronowych w atomie oraz podsumowanie z podłożonymi konkretnymi wartościami liczbowymi.

Film rozpoczyna ujęcie planszy z napisem Jaka jest liczba powłok elektronowych w atomie strontu? Pojawia się obraz układu okresowego w którym wyróżnione zostaje pole zawierające informacje o stroncie. Wyróżnione zostają również druga grupa i piąty okres, gdzie pierwiastek ten się znajduje. Następnie po lewej stronie pojawia się czarne pole, na którym znajduje się kwadrat z informacjami o stroncie wycięty z układu okresowego, zawierający nazwę i symbol pierwiastka, liczbę atomową 38 i liczbę masową 87,6, a także strzałkę pionową z liczbą 5 symbolizującą okres. Układ okresowy z prawej stronie znika, a pojawia się stopniowo napis numer okresu = liczba powłok elektronowych w atomie oraz podsumowanie z podłożonymi konkretnymi wartościami liczbowymi.

Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DXaqV7itq

Film rozpoczyna ujęcie planszy z napisem Jaka jest liczba powłok elektronowych w atomie strontu? Pojawia się obraz układu okresowego w którym wyróżnione zostaje pole zawierające informacje o stroncie. Wyróżnione zostają również druga grupa i piąty okres, gdzie pierwiastek ten się znajduje. Następnie po lewej stronie pojawia się czarne pole, na którym znajduje się kwadrat z informacjami o stroncie wycięty z układu okresowego, zawierający nazwę i symbol pierwiastka, liczbę atomową 38 i liczbę masową 87,6, a także strzałkę pionową z liczbą 5 symbolizującą okres. Układ okresowy z prawej stronie znika, a pojawia się stopniowo napis numer okresu = liczba powłok elektronowych w atomie oraz podsumowanie z podłożonymi konkretnymi wartościami liczbowymi.

Wyjątkiem od przedstawionej zależności jest pallad, który położony jest w piątym okresie układu okresowego. W atomie tego pierwiastka elektrony powinny być więc rozmieszczone na pięciu powłokach, jednakże bardziej korzystne energetycznie dla atomu tego pierwiastka jest rozmieszczenie ich na czterech powłokach energetycznych.

3. Co można powiedzieć na temat budowy atomów na podstawie położenia pierwiastka w układzie okresowym?

Istnieje związek pomiędzy budową atomu a położeniem pierwiastka w układzie okresowym. Numer okresu informuje o tym, z ilu powłok elektronowych składa się atom pierwiastka, a numery grup 1., 2. i 13.–18. pomagają określić liczbę elektronów walencyjnych.

RobX37ucnVPht1

Film rozpoczyna ujęcie planszy z napisem Jaka jest liczba powłok elektronowych i liczba elektronów walencyjnych w atomie ołowiu? Pojawia się obraz układu okresowego w którym wyróżnione zostaje pole zawierające informacje o ołowiu. Wyróżnione zostają również czternasta grupa i szósty okres, gdzie pierwiastek ten się znajduje. Następnie po lewej stronie pojawia się czarne pole, na którym znajduje się kwadrat z informacjami o ołowiu wycięty z układu okresowego, zawierający nazwę i symbol pierwiastka, liczbę atomową 82 i liczbę masową 207,2, a także strzałkę poziomą z liczbą 14 i pionową z liczbą 6 symbolizujące grupę i okres. Układ okresowy z prawej stronie znika, a pojawia się stopniowo napis liczba powłok elektronowych w atomie = numer okresu, a następnie liczba elektronów walencyjnych w grupach od 13 do 18 = numer grupy - 10. Następnie napisy te zostają rozjaśnione, a pod nimi pojawiają się kolejne: Liczba powłok elektronowych w atomie ołowiu równa się 6 oraz Liczba elektronów walencyjnych równa się 14 minus 10, a to równa się 4.

Film rozpoczyna ujęcie planszy z napisem Jaka jest liczba powłok elektronowych i liczba elektronów walencyjnych w atomie ołowiu? Pojawia się obraz układu okresowego w którym wyróżnione zostaje pole zawierające informacje o ołowiu. Wyróżnione zostają również czternasta grupa i szósty okres, gdzie pierwiastek ten się znajduje. Następnie po lewej stronie pojawia się czarne pole, na którym znajduje się kwadrat z informacjami o ołowiu wycięty z układu okresowego, zawierający nazwę i symbol pierwiastka, liczbę atomową 82 i liczbę masową 207,2, a także strzałkę poziomą z liczbą 14 i pionową z liczbą 6 symbolizujące grupę i okres. Układ okresowy z prawej stronie znika, a pojawia się stopniowo napis liczba powłok elektronowych w atomie = numer okresu, a następnie liczba elektronów walencyjnych w grupach od 13 do 18 = numer grupy - 10. Następnie napisy te zostają rozjaśnione, a pod nimi pojawiają się kolejne: Liczba powłok elektronowych w atomie ołowiu równa się 6 oraz Liczba elektronów walencyjnych równa się 14 minus 10, a to równa się 4.

Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DXaqV7itq

Film rozpoczyna ujęcie planszy z napisem Jaka jest liczba powłok elektronowych i liczba elektronów walencyjnych w atomie ołowiu? Pojawia się obraz układu okresowego w którym wyróżnione zostaje pole zawierające informacje o ołowiu. Wyróżnione zostają również czternasta grupa i szósty okres, gdzie pierwiastek ten się znajduje. Następnie po lewej stronie pojawia się czarne pole, na którym znajduje się kwadrat z informacjami o ołowiu wycięty z układu okresowego, zawierający nazwę i symbol pierwiastka, liczbę atomową 82 i liczbę masową 207,2, a także strzałkę poziomą z liczbą 14 i pionową z liczbą 6 symbolizujące grupę i okres. Układ okresowy z prawej stronie znika, a pojawia się stopniowo napis liczba powłok elektronowych w atomie = numer okresu, a następnie liczba elektronów walencyjnych w grupach od 13 do 18 = numer grupy - 10. Następnie napisy te zostają rozjaśnione, a pod nimi pojawiają się kolejne: Liczba powłok elektronowych w atomie ołowiu równa się 6 oraz Liczba elektronów walencyjnych równa się 14 minus 10, a to równa się 4.

4. Zmiany właściwości pierwiastków w grupie i okresie

Pierwiastki należące do tej samej grupy mają w większości przypadków jednakową liczbę elektronów walencyjnych i dzięki temu wykazują podobne właściwości. Można to zaobserwować szczególnie w przypadku litowców, berylowcców, fluorowców i helowców. Pierwiastki grupy 1. i 2. są aktywnymi metalami (oprócz wodoru), zaś znajdujące się po drugiej stronie układu okresowego fluorowce tworzą grupę aktywnych niemetali. Ostatnia grupa, helowce, to zbiór najmniej aktywnych pierwiastków w całym układzie okresowym.
Podobieństwo we właściwościach objawia się tym, że pierwiastki z tej samej grupy tworzą z innymi pierwiastkami podobny typ związków chemicznych.

Tak jak pierwiastki należące do jednej grupy mają podobne właściwości, tak pierwiastki należące do jednego okresu już takich podobieństw nie wykazują. W okresach następuje zmiana charakteru pierwiastków – od aktywnych metali (1. i 2. grupy) poprzez aktywne niemetale do biernych chemicznie helowców (gazów szlachetnych).

Podsumowanie

• Numer okresu, do którego należy dany pierwiastek, odpowiada liczbie powłok elektronowych w jego atomach.

• Liczba elektronów walencyjnych w atomach pierwiastków należących do grupy 1. i 2. jest równa numerowi grupy.

• Liczbę elektronów walencyjnych w atomach pierwiastków grup 13.–18. otrzymuje się po odjęciu liczby 10 od numeru grupy.

• Pierwiastki należące do tej samej grupy wykazują podobne właściwości.

• Pierwiastki przypisane do jednego okresu nie mają jednakowych właściwości.

Zadania