Блок из периодической таблицы представляет собой набор элементов , объединенных орбиталей их валентные электроны или вакансии лежат в. [1] Термин , кажется, был впервые использован Чарльз Джанет . [2] Каждый блок назван в соответствии с его характеристической орбиталью: s-блок, p-блок, d-блок и f-блок.
Имена блоков (s, p, d и f) являются производными от спектроскопических обозначений для значения азимутального квантового числа электрона : резкое (0), главное (1), диффузное (2) или основное (3). Последующие обозначения идут в алфавитном порядке, как g, h и т. Д.
Характеристики [ править ]
П. Дж. Стюарт
в " Основах химии", 2017 г. [3]
Существует приблизительное соответствие между этой номенклатурой блоков, основанной на электронной конфигурации , и наборами элементов, основанными на химических свойствах. S-блок и p-блок вместе обычно считаются элементами основной группы , d-блок соответствует переходным металлам , а f-блок охватывает почти все лантаноиды (например, лантан ) и актиниды (например, актиний ). Не все согласны с точным составом каждого набора элементов. Например, элементы группы 12 цинк , кадмий и ртутьчасто рассматриваются как основная группа, а не переходная группа, потому что они химически и физически более похожи на элементы p-блока, чем другие элементы d-блока. В группе 3 элементов иногда рассматриваются основные элементы группы из - за их сходство с S-блочными элементами. Группы (столбцы) в f-блоке (между группами 2 и 3) не нумеруются.
Гелий является элементом s-блока , с его внешними (и единственными) электронами на атомной орбитали 1s , хотя его химические свойства больше похожи на благородные газы p-блока в группе 18 из-за его полной оболочки.
Группа → | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
↓ Период | ||||||||||||||||||||||||
1 | 1 ЧАС | 2 Он | ||||||||||||||||||||||
2 | 3 Ли | 4 Быть | 5 B | 6 C | 7 N | 8 О | 9 F | 10 Ne | ||||||||||||||||
3 | 11 Na | 12 Mg | 13 Al | 14 Si | 15 п | 16 S | 17 Cl | 18 Ar | ||||||||||||||||
4 | 19 K | 20 Ca | 21 год Sc | 22 Ti | 23 V | 24 Cr | 25 Mn | 26 год Fe | 27 Co | 28 год Ni | 29 Cu | 30 Zn | 31 год Ga | 32 Ge | 33 В виде | 34 Se | 35 год Br | 36 Kr | ||||||
5 | 37 Руб. | 38 Sr | 39 Y | 40 Zr | 41 год Nb | 42 Пн | 43 год Tc | 44 RU | 45 Rh | 46 Pd | 47 Ag | 48 CD | 49 В | 50 Sn | 51 Sb | 52 Te | 53 я | 54 Xe | ||||||
6 | 55 CS | 56 Ба | 71 Лу | 72 Hf | 73 Та | 74 W | 75 Re | 76 Операционные системы | 77 Ir | 78 Pt | 79 Au | 80 Hg | 81 год Tl | 82 Pb | 83 Би | 84 По | 85 В | 86 Rn | ||||||
7 | 87 Пт | 88 Ра | 103 Lr | 104 Rf | 105 Db | 106 Sg | 107 Bh | 108 Hs | 109 Mt | 110 Ds | 111 Rg | 112 Cn | 113 Nh | 114 Fl | 115 Mc | 116 Ур. | 117 Ц | 118 Og | ||||||
57 Ла | 58 Ce | 59 Pr | 60 Nd | 61 Вечера | 62 См | 63 Евросоюз | 64 Б-г | 65 Tb | 66 Dy | 67 Хо | 68 Э | 69 Тм | 70 Yb | |||||||||||
89 Ac | 90 Чт | 91 Па | 92 U | 93 Np | 94 Пу | 95 Являюсь | 96 См | 97 Bk | 98 Cf | 99 Es | 100 FM | 101 Мкр | 102 Нет | |||||||||||
Первозданный От распада Синтетический Граница показывает естественное появление элемента |
s-block [ править ]
Wilkins RG и Wilkins PC (2003)
Роль кальция и сопоставимых катионов в поведении животных, RSC , Кембридж, стр. 1
S-блок находится в левой части обычной таблицы Менделеева и состоит из элементов из первых двух столбцов плюс один элемент в крайнем правом столбце, неметаллы, водород и гелий, а также щелочные металлы (в группе 1) и щелочноземельные металлы. (группа 2). Их общая валентная конфигурация n s 1–2 . Гелий является s-элементом, но почти всегда находится справа в группе 18 , над p-элементом неоном . В каждой строке таблицы есть два s-элемента.
Металлы s-блока (начиная со второго периода и далее) в основном мягкие и обычно имеют низкие температуры плавления и кипения. Большинство придают цвет пламени.
Химически все s-элементы, кроме гелия, обладают высокой реакционной способностью. Металлы s-блока очень электроположительны и часто образуют по существу ионные соединения с неметаллами, особенно с сильно электроотрицательными галогенными неметаллами.
p-block [ править ]
P-блок находится на правой стороне стандартной таблицы Менделеева и включает элементы в группах с 13 по 18. Их общая электронная конфигурация n s 2 n p 1–6 . Гелий , хотя и является первым элементом в группе 18, не входит в p-блок. В каждой строке таблицы есть место для шести p-элементов, кроме первой строки (которой нет).
Этот блок - единственный, содержащий все три типа элементов: металлы , неметаллы и металлоиды . Элементы p-блока могут быть описаны для каждой группы как: группа 13, икосагены ; 14 - кристаллогены ; 15 - пниктогены ; 16 - халькогены ; 17 - галогены ; и 18, группа гелия , состоящая из благородных газов (исключая гелий) и оганессона . Альтернативно, p-блок может быть описан как содержащий постпереходные металлы ; металлоиды; реактивные неметаллы, включая галогены ; и благородные газы (кроме гелия).
Элементы p-блока объединены тем, что их валентные (самые внешние) электроны находятся на p-орбитали. Р-орбиталь состоит из шести лепестков, исходящих из центральной точки под равномерно расположенными углами. P-орбиталь может содержать максимум шесть электронов, следовательно, в p-блоке шесть столбцов. Элементы в столбце 13, первом столбце p-блока, имеют один p-орбитальный электрон. Элементы в столбце 14, втором столбце p-блока, имеют два p-орбитальных электрона. Тенденция продолжается до столбца 18, который имеет шесть p-орбитальных электронов.
Блок является оплотом правила октетов в его первой строке, но элементы в последующих строках часто демонстрируют гипервалентность . Элементы p-блока показывают переменные степени окисления, обычно различающиеся кратно двум. Реакционная способность элементов в группе обычно снижается вниз. Этого не происходит в группе 18, где реактивность увеличивается в следующей последовательности: Ne <He <Ar <Kr <Xe <Rn <Og (хотя гелий, нарушающий тенденцию, не является частью p-блока; поэтому p-блочная часть группы 18 соответствует тренду).
Кислород и галогены имеют тенденцию к образованию более ионных соединений с металлами; оставшиеся реакционноспособные неметаллы имеют тенденцию образовывать более ковалентные соединения, хотя ионность возможна, когда разница электроотрицательностей достаточно высока (например, Li 3 N ). Металлоиды имеют тенденцию образовывать ковалентные соединения или сплавы с металлами.
d-block [ править ]
Kneen WR, Rogers MJW, and Simpson P 1972
Chemistry: Facts, patterns, and Principles, Addison-Wesley, London, pp. 487-489.
D-блок находится в середине периодической таблицы и включает элементы с 3 по 12 группы; он стартует в 4-м периоде . Большинство или все эти элементы также известны как переходные металлы, потому что они занимают переходную зону по свойствам между сильно электроположительными металлами групп 1 и 2 и слабо электроположительными металлами групп 13-16. Группа 3 или группа 12, в то время как все еще считающиеся металлами с d-блоком, иногда не считаются переходными металлами, потому что они не проявляют химических свойств, характерных для переходных металлов, например, нескольких степеней окисления и окрашенных соединений.
Все элементы d-блока - это металлы, и большинство из них имеют один или несколько химически активных d-орбитальных электронов. Поскольку существует относительно небольшая разница в энергии разных d-орбитальных электронов, количество электронов, участвующих в химической связи, может варьироваться. Элементы d-блока имеют тенденцию проявлять две или более степеней окисления, различающихся на единицу. Наиболее распространенные степени окисления +2 и +3. Хром , железо , молибден , рутений , вольфрам и осмий могут иметь степень окисления всего -4; Иридий обладает исключительной способностью достигать степени окисления +9.
D-орбитали (четыре в форме четырехлистного клевера и пятая в виде гантели с кольцом вокруг) могут содержать до пяти пар электронов.
f-block [ править ]
Долг М. 2015 (ред.)
Вычислительные методы в химии лантаноидов и актинидов, John Wiley & Sons, Chichester, p. xvii
F-блок появляется как сноска в стандартной 18-столбцовой таблице, но находится в центре слева в 32-столбцовой полной ширине таблицы. Хотя эти элементы обычно не считаются частью какой-либо группы , некоторые авторы считают их частью группы 3. Их иногда называют внутренними переходными металлами, поскольку они обеспечивают переход между s-блоком и d-блоком в 6-м и 7-м ряду. (период), так же, как переходные металлы d-блока обеспечивают переходный мост между s-блоком и p-блоком в 4-м и 5-м рядах.
Элементы f-блока делятся на две серии, в периоды 6 и 7. Все они металлические. Электроны с f-орбитой менее активны в химии элементов f-блока с периодом 6, хотя и вносят некоторый вклад: [4] они довольно похожи друг на друга. Они более активны в раннем периоде 7 элементов f-блока, где энергии оболочек 5f, 7s и 6d весьма схожи; следовательно, эти элементы имеют тенденцию проявлять такую же химическую изменчивость, как и их аналоги переходных металлов. Более поздние элементы f-блока ведут себя больше как их аналоги периода 6.
Элементы f-блока объединены в основном наличием одного или нескольких электронов на внутренней f-орбитали. Из f-орбиталей шесть имеют по шесть лепестков каждая, а седьмая выглядит как гантель с бубликом с двумя кольцами. Они могут содержать до семи пар электронов, поэтому блок занимает четырнадцать столбцов в периодической таблице. Им не присваиваются номера групп, поскольку вертикальные периодические тенденции нельзя различить в «группе» из двух элементов.
Два 14-членных ряда элементов f-блока иногда путают с лантаноидами и актинидами , которые представляют собой названия наборов элементов, основанных на химических свойствах, а не на электронных конфигурациях. Лантаноиды - это 15 элементов, от лантана (La) до лютеция (Lu); актиноиды являются 15 элементов , идущие от актиний (Ac) до лоуренсия (Lr).
g-block [ править ]
Предполагается, что g-блок начнется вблизи элемента 121 . Хотя ожидается, что g-орбитали не начнут заполнять основное состояние примерно до элемента 124–126 (см. Расширенную периодическую таблицу ), они, вероятно, уже имеют достаточно низкую энергию, чтобы начать химическое участие в элементе 121 [5], аналогично ситуации орбиталей 4f и 5f.
Симметрия [ править ]
Четыре блока можно переставить так, чтобы они помещались на равном расстоянии внутри правильного тетраэдра . [6]
См. Также [ править ]
- Электронные оболочки подоболочки
Ссылки [ править ]
- ^ a b Дженсен, Уильям Б. (21 марта 2015 г.). «Положение лантана (актиний) и лютеция (лоуренсий) в периодической таблице: обновление». Основы химии . 17 : 23–31. DOI : 10.1007 / s10698-015-9216-1 .
- ^ Шарль Жане, La классификация hélicoïdale des éléments chimiques , Бове, 1928
- Перейти ↑ Stewart, PJ (7 ноября 2017 г.). «Тетраэдрические и сферические представления периодической системы» . Основы химии . 20 (2): 111–120. DOI : 10.1007 / s10698-017-9299-у .
- ^ Гшнейднер младший, Карл А. (2016). «282. Систематика». У Жан-Клода Ж. Бюнцли; Виталий К. Печарский (ред.). Справочник по физике и химии редких земель . 50 . п. 12–16. ISBN 978-0-444-63851-9.
- ^ Умемото, Коитиро; Сайто, Сусуму (1996). «Электронные конфигурации сверхтяжелых элементов» . Журнал Физического общества Японии . 65 (10): 3175–9. DOI : 10,1143 / JPSJ.65.3175 . Проверено 31 января 2021 года .
- ^ Стюарт, П. (2018). «Любители и профессионалы химии: на примере таблицы Менделеева». В Scerri, E .; Рестрепо, Г. (ред.). От Менделеева до Оганессона: мультидисциплинарный взгляд на периодическую таблицу . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. С. 66–79 (76–77). ISBN 978-0-190-66853-2.
Внешние ссылки [ править ]
Тетраэдрическая периодическая таблица элементов . Анимация, показывающая переход от обычной таблицы к тетраэдру.