Periodická soustava prvků

Periodická soustava prvků

 

  • Historie vzniku, vysvětlení pojmu skupina a perioda, charakteristické názvy skupin. Chemické značky a názvy prvků. Rozdělení prvků. Periodický zákon a jeho vztah ke struktuře a vlastnostem prvků (oxidační čísla, poloměry atomů, elektronegativita, ionizační energie, redoxní a acidobazické vlastnosti). Chemické složení živých soustav.
  • Určení oxidačních čísel a úprava chemické rovnice.
  • – Periodická soustava prvků
  • je uspořádáním všech chemických prvků v podobě tabulky podle jejich rostoucího protonového čísla a seskupené podle jejich cyklicky se opakujících podobných vlastností.
  • chemický prvek: částice z atomů o stejném protonovém čísle
  • periodický zákon: fyzikální a chemické vlastnosti prvků a jejich sloučenin se periodicky mění v závislosti na vzrůstajícím protonovém čísle > grafickým vyjádřením periodická tabulka prvků
  • vlastnosti prvků závisí na protonovém čísle (z počtu protonů odvodím počet elektronů)
  • vlastnosti prvků závisí na uspořádání elektronů v elektronovém obalu

Historie vzniku

  • 1869: Dimitrij Ivanovič Mendělejev – periodický zákon
    • seřazení prvků do tabulky dle atomové hmotnosti: Mendělejevova tabulka prvků
  • 1913: Henry Moseley – seřazení prvků dle rostoucího protonového čísla

Skupina x perioda

 

  • periody
    • řady
    • arabská číslice
    • prvky uspořádány dle rostoucího protonového
    • počet elektronových vrstev, poslední je valenční vrstva
  • skupiny:
    • sloupce
    • římské číslice + písmena (I. – VIII. A/B)
    • podobné chemické a fyzikální vlastnosti
    • stejný počet valenčních elektronů

Charakteristické názvy skupin:

  • I. A: alkalické kovy (x H)
  • II. A: kovy alkalických zemin (x Be, Mg)
  • III. A: triely
  • IV. A: tetrely
  • V. A: pentely
  • VI. A: chalkogeny
  • VII. A: halogeny
  • VIII. A: vzácné plyny
  • VIII. B: triáda železa (Fe, Co, Ni), lehké platinové kovy (Ru, Rh, Pd), těžké platinové kovy (Os, Ir, Pt)

Chemické značky a názvy

  • značky odvozeny z latinských názvů

Rozdělení prvků

Kovovost

  • kovy:
    • menší počet elektronů ve valenční vrstvě, menší hodnota ionizační energie
    • tažné, kujné, energetická a tepelná vodivost, kovový lesk
  • polokovy:
    • bor, křemík, tellur
  • nekovy:
    • větší počet elektronů ve valenční vrstvě, větší hodnota ionizační energie
    • velká elektronová afinita, struktura valenčních orbitalů podobná nejbližšímu vzácnému plynu

Přechodnost

  • nepřechodné prvky:
    • s-prvky (I. A, II. A, Helium), p-prvky
  • vnitřně přechodné prvky:
    • f, d-prvky (lanthanoidy a aktinoidy)
  • přechodné prvky:
    • d-prvky

Skupenství:

  • plynné – prvky v pravé horní části periodické tabulky (vzácné plyny, N, O, F, Cl)
  • kapalné – pouze 2 v přírodě se vyskytující prvky – brom a rtuť
  • pevné – většina prvků

Tvar orbitalů:

  • s, p, d, f prvky

Chemických vlastností:

  • skupiny prvků

Periodický zákon a jeho vztah ke struktuře a vlastnostem prvků (oxidační čísla, poloměry atomů, elektronegativita, ionizační energie, redoxní a acidobazické vlastnosti)

 

  • periodický zákon: fyzikální a chemické vlastnosti prvků a jejich sloučenin se periodicky mění v závislosti na vzrůstajícím protonovém čísle > grafickým vyjádřením periodická tabulka prvků

oxidační čísla:

  • zleva doprava roste oxidační číslo
  • MAX: stejné jako číslo skupiny (I. – VII.)
  • MIN: -IV (IV. A), -III. (V. A), -II. (VI. A), -I.(VII. A)
  • prvky vlevo mají tendence vyskytovat se spíše v kladných oxidačních číslech, prvky napravo tvoří mnoho sloučenin se zápornými oxidačními čísly, ale i mnoho sloučenin s velkými kladnými oxidačními čísly (síra +VI apod.)

poloměry atomů:

  • poloměry atomů zleva doprava klesají (velké vnitřní síly drží atom více pohromadě), ve skupině ze shora dolů narůstají (postupně přibývají elektronové obaly)

elektronegativita:

  • míra schopnosti přitahovat elektrony spojené s jiným atomem
  • v periodách roste zleva doprava, ve skupinách roste zdola nahoru (např. reaktivní řada halogenů: F, Cl, Br, I, fluor je nejreaktivnější)

ionizační energie:

  • objem energie, který je potřeba dodat, aby atom odštěpil jeden elektron (vždy kladný)
  • roste zleva doprava po periodě, ve skupinách roste zdola nahoru

redoxní a acidobazické vlastnosti:

  • prvky nalevo mají tendence být redukčními činidly, prvky napravo oxidačními
    • I. A II. A jsou silná redukční činidla (velmi nízká elektronegativita)
    • d-prvky jsou slabá redukční činidla
    • III. – VIII. A: oxidační účinky rostou zleva doprava a ve skupině směrem nahoru (čím výše a víc vpravo, tím silnější oxidační činidlo)
  • kyselý charakter roste v periodě zleva doprava, ve skupině směrem nahoru
    • I. a II. A oxidy a hydridy jsou zásadité, chloridy jsou neutrální
    • d-prvky oxidy a hydridy jsou zásadité, některé amfoterní, chloridy reagují kysele
    • III. – VIII. A oxidy, chloridy a většina hydridů má kyselý charakter (kromě NH3, CH4 a H2O)

Chemické složení živých soustav

Biogenní prvek

  • Prvky, ze kterých se skládají živé organismy
  • C, H, O, N, S, P

Biogenní látky

  • Anorganické látky, ze kterých se skládají organické, jsou dále zpracovávány v potravním řetězci (viz metabolismus síry), mnohé jsou pro člověka stavebními látkami až po zpracování
  • CO2 -zdroj uhlíku
  • H2O
  • NH3, N2, NO3-
  • SO2, H2S
  • H3PO4, fosforečnany

Složení živých systémů

  • Anorganické látky:
    • H2O
    •  ionty: K+, Na+, Mg2+, Ca2+, HPO42-, Cl-, SO42-, HCO3-
    • Stopové prvky: ionty těžkých kovů…
  • Organické látky malé a střední velikosti:
    • Aminokyseliny, nukleotidy, mono a oligosacharidy, karboxylové kyseliny, aminy, močovina, lipidy
  • Větší organické látky:
    • Bílkoviny, nukleové kyseliny, polysacharidy (škrob, glykogen…)

Úprava rovnic a oxidační čísla

 

  • oxidační čísla je možné určit podle sloučeniny a typických prvků
  • úprava rovnice probíhá podle zákona zachování hmotnosti:
    1. na obou stranách rovnice musí být stejné atomy
    2. na obou stranách rovnice musí být těchto atomů stejný počet
  • při úpravě složitějších redoxních rovnic:
    1. napíšeme oxidační čísla ke všem sloučeninám
    2. najdeme prvek, který se redukuje a prvek, který se oxiduje
    3. napíšeme oba dva prvky spolu se správnými stechiometrickými koeficienty pro jednu stranu a napíšeme, kolik elektronů jim přibude nebo ubude
    4. prohodíme počty elektronů mezi těmito dvěma prvky pomocí šipek
      • počet elektronů reprezentuje počet atomů toho daného prvku na opačné straně rovnice
    5. vyčíslíme redukující se a oxidující se prvky na obou stranách rovnice
    6. vyčíslíme ostatní atomy