Układ okresowy to narzędzie graficzne i koncepcyjne, które porządkuje wszystkie pierwiastki chemiczne znane człowiekowi według ich liczby atomowej (czyli liczby protonów w jądrze) i innych podstawowych właściwości chemicznych. Wiele osób nie zna dobrze tzw pochodzenie układu okresowego.
Dlatego opowiemy Ci o pochodzeniu układu okresowego pierwiastków, jego historii i znaczeniu, jakie ma dla chemii.
Pochodzenie układu okresowego
Pierwsza wersja tego konceptualnego modelu została opublikowana w Niemczech w 1869 roku przez urodzonego w Rosji chemika Dimitrija Mendelejewa (1834-1907), który odkrył rozpoznawalny schemat pomagający kategoryzować i organizować je graficznie. Jego nazwa pochodzi od hipotezy Mendelejewa że masa atomowa określa okresowe właściwości pierwiastków.
Pierwszy układ okresowy pierwiastków ułożył 63 odkryte wówczas pierwiastki w sześciu kolumnach, co jest powszechnie akceptowane i szanowane przez badaczy tej dyscypliny. Uważa się ją za pierwszą próbę usystematyzowania elementów zaproponowanych przez Antoine'a Lavoisiera lub André-Emile'a Bégueille de Champs Courtois.
Oprócz stworzenia układu okresowego Mendelejew użył go jako narzędzia do wydedukowania nieuchronnego istnienia pierwiastków, które dopiero zostaną odkryte, przepowiednia, która później się spełniła, gdy zaczęto odkrywać wiele elementów wypełniających luki w jego tabeli.
Jednak od tego czasu układ okresowy był kilkakrotnie wymyślany i przekształcany, rozszerzając się o atomy odkryte lub zsyntetyzowane później. Sam Mendelejew stworzył drugą wersję w 1871 roku. Obecną strukturę opracował szwajcarski chemik Alfred Werner (1866-1919) na podstawie oryginalnej tabeli, a projekt standardowej figury przypisuje się amerykańskiemu chemikowi Horace Groves Deming.
Nowa wersja tabeli, zaproponowana przez Kostarykańczyka Gila Chaverriego (1921-2005), bierze pod uwagę strukturę elektronową pierwiastków, a nie liczbę protonów. Obecna akceptacja wersji tradycyjnej jest jednak absolutna.
Historia układu okresowego
W XIX wieku chemicy zaczęli klasyfikować znane pierwiastki na podstawie ich podobieństwa we właściwościach fizycznych i chemicznych. Koniec tych badań stworzył współczesny układ okresowy pierwiastków, jaki znamy.
Między 1817 a 1829 r. niemiecki chemik Johan Dobereiner pogrupował niektóre pierwiastki w grupy po trzy, zwane trójkami, ponieważ mają podobne właściwości chemiczne. Na przykład w tryplecie chloru (Cl), bromu (Br) i jodu (I) zauważyłeś, że masa atomowa Br była bardzo zbliżona do średniej masy Cl i I. Niestety, nie wszystkie pierwiastki są klasyfikowane do trojaczki, a jego wysiłki nie doprowadziły do klasyfikacji pierwiastków.
W 1863 roku brytyjski chemik John Newlands podzielił elementy na grupy i zaproponował prawo oktaw, składający się z pierwiastków o rosnącej masie atomowej, w których pewne właściwości powtarzają się co 8 pierwiastków.
W 1869 roku rosyjski chemik Dmitrij Mendelejew opublikował swój pierwszy układ okresowy, w którym wymienił pierwiastki w kolejności rosnącej masy atomowej. W tym samym czasie niemiecki chemik Lothar Meyer opublikował własny układ okresowy, w którym pierwiastki zostały ułożone od najmniejszej do największej masy atomowej. Mendelejew ułożył ich stoły w układzie poziomym, pozostawiając puste miejsca, w których musieli dodać coś jeszcze do odkrycia. W organizacji Mendelejew przewidział odrębny wzór: pierwiastki o podobnych właściwościach chemicznych pojawiają się w regularnych (lub okresowych) odstępach czasu w pionowych kolumnach na stole. Po odkryciu galu (Ga), skandu (Sc) i germanu (Ge) w latach 1874-1885, przewidywania Mendelejewa zostały poparte umieszczeniem ich w tych lukach, co sprawiło, że jego układ okresowy stał się światem, który zyskał większą wartość i akceptację.
W 1913 roku brytyjski chemik Henry Moseley określił ładunek jądrowy (liczbę atomową) pierwiastków za pomocą badań rentgenowskich i przegrupował je w kolejności rosnącej liczby atomowej, jaką znamy dzisiaj.
Jakie są grupy układu okresowego pierwiastków?
W chemii grupa układu okresowego to kolumna pierwiastków składowych, odpowiadająca grupie pierwiastków chemicznych o wielu cechach atomowych. W rzeczywistości, główną funkcją układu okresowego pierwiastków, stworzonego przez rosyjskiego chemika Dmitrija Mendelejewa (1834-1907), miał właśnie służyć jako diagram do klasyfikacji i organizowania różnych grup znanych pierwiastków chemicznych, dla których populacja jest jednym z najważniejszych składników.
Grupy są reprezentowane w kolumnach tabeli, a wiersze tworzą okresy. Istnieje 18 różnych grup, ponumerowanych od 1 do 18, z których każdy zawiera zmienną liczbę pierwiastków chemicznych. Każda grupa pierwiastków ma taką samą liczbę elektronów na ostatniej powłoce atomowej, dlatego mają podobne właściwości chemiczne, ponieważ właściwości chemiczne pierwiastków chemicznych są ściśle związane z elektronami znajdującymi się na ostatniej powłoce atomowej.
Numeracja różnych grup w tabeli jest obecnie ustalana przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) i odpowiada cyfrom arabskim (1, 2, 3...18) zastępującym tradycyjną europejską metodę wykorzystującą cyfry rzymskie i litery (IA, IIA, IIIA…VIIIA) i metoda amerykańska również używają cyfr i liter rzymskich, ale w innym układzie niż metoda europejska.
- IUPAC. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18.
- system europejski. IA, IIA, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA, VIIIA, VIIIA, IB, IIB, IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB.
- systemem amerykańskim. IA, IIA, IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, VIIIB, VIIIB, IB, IIB, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA.
W ten sposób każdy pierwiastek, który pojawia się w układzie okresowym, zawsze odpowiada określonej grupie i okresowi, odzwierciedlając sposób, w jaki rozwija się nauka ludzka w zakresie klasyfikowania materii.
Jak widać, układ okresowy był ogromnym postępem w chemii w historii i dzisiaj. Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom dowiesz się więcej o pochodzeniu układu okresowego pierwiastków i jego właściwościach.