Czym jest układ okresowy pierwiastków chemicznych?

Układ okresowy pierwiastków, czyli Tablica Mendelejewa

Budowa układu okresowego pierwiastków jest efektem wielowiekowych doświadczeń i obserwacji badaczy z całego świata. Nad istotą oraz znaczeniem pierwiastków chemicznych zastanawiał się już grecki filozof Arystoleles ponad 2 000 lat temu! W starożytności znano różne pierwiastki, między innymi węgiel czy siarkę. W kolejnych stuleciach wciąż poszerzano wiedzę na ich temat. Jednak dopiero w 1869 roku Dmitrij Iwanowicz Mendelejew, rosyjski chemik, postanowił usystematyzować dostępne informacje i opracował układ okresowy pierwiastków chemicznych. Tablica Mendelejewa – bo tak właśnie zaczęto nazywać owo zestawienie, szybko stała się kluczowym punktem odniesienia badaczy i chemików.

Mendelejew jako pierwszy badacz w historii odkrył prawo okresowości pierwiastków. Jego zdaniem, właściwości pierwiastków w układzie okresowym mają zmieniać się wraz z ciężarem atomowym, a sąsiadujące ze sobą pierwiastki, ułożone zgodnie z rosnącą liczbą atomową, wykazują pewne podobieństwa. Było to przełomowe odkrycie, które zrewolucjonizowało oblicze stale rozwijającej się nauki, jaką jest chemia. Tablica Mendelejewa znajdziemy praktycznie w każdej szkolnej pracowni chemii, a jej znajomość to podstawa współczesnej wiedzy chemicznej. Dowiedzmy się zatem jak czytać tablice Mendelejewa by wyciągnąć z niej jak najwięcej informacji?

Tablica pierwiastków – podstawowe fakty

Pierwszy Układ Mendelejewa nie przypominał tabeli pierwiastków chemicznych, którą posługujemy się współcześnie. Była to prosta w formie, opisowa tabela pierwiastków, obejmująca kilkadziesiąt elementów. Ile jest pierwiastków na tablicy Mendelejewa w XXI wieku? Obecnie tabela okresowa składa się ze 118 pierwiastków, które dzielą się na następujące grupy:

• gazy szlachetne,
• niemetale,
• metale (w tym metale alkaliczne, metale ziem alkalicznych, metale bloku p, metale przejściowe),
• półmetale,
• lantanowce,
• aktynowce,
• halogeny

Tablica okresowa pierwiastków zawiera też pierwiastki nad którymi wciąż prowadzone są prace badawcze i zalicza się je do grupy o właściwościach nieznanych (są to na przykład: transuranowiec Moskow czy syntetyczny Oganeson – niewystępujący jako naturalne, ziemskie złoże).

Tablica Mendelejewa: podział na metale i niemetale

Poszukując układu okresowego pierwiastków chemicznych do druku, możemy również znaleźć uproszony schemat, obejmujący wyłącznie metale i niemetale. Jak z niego wynika, zdecydowaną większość pierwiastków stanowią metale (w tym metale szlachetne) w formie ciał stałych, takich jak: miedź, cynk, magnez czy złoto. Tablica Mendelejewa zawiera też niemetaliczne gazy oraz ciecze, na przykład: azot, chlor, jod.

Jak odczytać układ okresowy pierwiastków?

Gdy uważnie przyjrzymy się tabeli, odczytywanie informacji z układu okresowego nie powinno sprawić problemu nawet laikowi. Tablica okresowa składa się bowiem z grup i okresów, w których umieszczone są pierwiastki, a położenie to przekłada się na ich konkretne cechy. Skoro znamy już podstawy, to odpowiedzmy sobie na pytanie: gdzie jest grupa a gdzie okres? A także co oznaczają zawarte przy oznaczeniach pierwiastków dane, czyli jak czytać układ okresowy?

Poziomo ułożone wiersze noszą nazwę okresów, a kolumny określa się jako grupy. Numery grup wskazują nam ile elektronów walencyjnych mają pierwiastki. Zatem co to jest okres w układzie okresowym? Numery okresów wyrażają ilość powłok elektronowych (im jest ich mniej, tym prostsza budowa atomowa pierwiastka).

Każde pojedyncze pole w tablicy pierwiastków chemicznych, w zależności od zaprojektowanego układu,  może zawiera następujące dane dotyczące pierwiastka:

• słowną nazwę,
• symbol chemiczny,
• liczbę atomową,
• gęstość,
• konfigurację elektronową,
• elektroujemność,
• masę cząsteczkową,
• stopień utleniania.

W niektórych wersjach układu okresowego pierwiastków z wartościowością możemy znaleźć jeszcze więcej danych odnoszących się do konkretnych właściwości, np. podaną temperaturę wrzenia i topnienia pierwiastków.

Zachęcamy do pobrania jednej z najnowszych wersji układu okresowego pierwiastków (pdf, edukacyjna tablica Mendelejewa do wydrukowania), który przygotowany został przez specjalistów z Grupy PCC. Zapraszamy także do odwiedzenia interaktywnej wersji układu okresowego, dostępnej w Akademii Chemicznej Grupy PCC.

Jakie znaczenie ma układ okresowy Mendelejewa?

Tablica Mendelejewa z nazwami oraz opisami pierwiastków wciąż inspiruje badaczy i odkrywców. Usystematyzowana tabela układu okresowego pierwiastków pozwala zrozumieć związek pomiędzy budową atomów a właściwościami substancji. Dzięki niej oczywiste stało się, że jako ludzkość nie poznaliśmy (i nie stworzyliśmy) jeszcze wszystkich pierwiastków. Układ pierwiastków stale się rozrasta. Naukowcy zdobywają zaś wiedzę na temat zasobów i surowców, mogących mieć istotne znaczenie dla gospodarek oraz przyszłości następnych pokoleń.