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:
  3. napíšeme oxidační čísla ke všem sloučeninám
  4. najdeme prvek, který se redukuje a prvek, který se oxiduje
  5. napíšeme oba dva prvky spolu se správnými stechiometrickými koeficienty pro jednu stranu a napíšeme, kolik elektronů jim přibude nebo ubude
  6. prohodíme počty elektronů mezi těmito dvěma prvky pomocí šipek
     • počet elektronů reprezentuje počet atomů toho daného prvku na opačné straně rovnice
  7. vyčíslíme redukující se a oxidující se prvky na obou stranách rovnice
  8. vyčíslíme ostatní atomy