Pavyzdiniai klausimai, aptariantys periodinę elementų lentelę
Periodinė elementų lentelė, dar vadinama periodine sistema, yra vienas iš svarbiausių chemijos įrankių, padedantis suprasti elementų savybes ir jų tarpusavio ryšius. Išsamus periodinės lentelės supratimas gali būti neįkainojamas įvairiose chemijos srityse – nuo medžiagų analizės iki junginių sintezės. Šiame straipsnyje bus pateikta keletas problemų pavyzdžių ir išsami periodinės lentelės diskusija, siekiant pagilinti jūsų supratimą.
Įvadas į periodinę elementų lentelę
Periodinę elementų lentelę pirmą kartą sukūrė Dmitrijus Mendelejevas 1869 m. Mendelejevas išdėstė elementus pagal jų didėjančią santykinę atominę masę ir atrado periodinius jų cheminių savybių modelius. Nuo to laiko periodinė lentelė buvo daug kartų atnaujinta ir dabar suskirstyta pagal didėjantį atominį skaičių, kuris yra protonų skaičius atomo branduolyje.
Periodinės lentelės elementai yra suskirstyti į grupes arba vertikalius stulpelius ir periodus arba horizontalias eilutes. Grupės paprastai žymi elementus, turinčius panašias chemines savybes, o periodai rodo laipsnišką tų savybių stiprėjimą.
Pavyzdiniai klausimai ir diskusija
1 klausimas: Grupių ir laikotarpių nustatymas
Klausimas: Duotas elementas, kurio atominis skaičius yra 17. Nustatykite elemento grupę ir periodą periodinėje lentelėje.
Diskusija:
Elementas, kurio atominis skaičius yra 17, yra chloras (Cl). Norėdami nustatyti elemento grupę ir periodą periodinėje lentelėje, turime ištirti jo elektronų konfigūraciją.
Chloro elektronų konfigūracija yra tokia:
\[ \text{1s}^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5 \]
Periodinėje lentelėje 3 periodo s ir p subshell'ai yra:
– 3s^2: 2 elektronai 3s posluoksnyje
– 3p^5: 5 elektronai 3p posluoksnyje (iš viso 7 elektronai 3-iame sluoksnyje)
Todėl chloras yra 3 periode ir VIIA grupėje (arba 17 pagal šiuolaikinį IUPAC, nes jis priklauso halogenų grupei, turinčiai 7 valentingumo elektronus).
Atsakymas:
Chloras priklauso VIIA (17) grupei ir 3 periodui.
2 klausimas: Cheminės savybės pagal vietą periodinėje lentelėje
Klausimas: Kodėl natris (Na) ir kalis (K) turi panašias chemines savybes?
Diskusija:
Ir natris (Na), kurio atominis skaičius yra 11, ir kalis (K), kurio atominis skaičius yra 19, periodinėje lentelėje yra toje pačioje grupėje, būtent IA grupėje (arba 1 pagal IUPAC sistemą), kuri vadinama šarminiais metalais.
Natrio elektronų konfigūracija yra tokia:
\[ \text{1s}^2 2s^2 2p^6 3s^1 \]
Kalio elektronų konfigūracija yra tokia:
\[ \text{1s}^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^1 \]
Abu elementai turi po vieną elektroną išoriniame s-posluoksnyje, todėl jie yra labai reaktyvūs ir pasižymi panašiomis cheminėmis savybėmis, pavyzdžiui, gebėjimu sudaryti \( \text{M}^+ \) jonus prarasdami vieną elektroną.
Atsakymas:
Natris ir kalis turi vieną elektroną išoriniame s poapvalkale, todėl jų cheminės savybės yra panašios.
3 klausimas: Valentingių elektronų nustatymas
Klausimas: Kiek valentinių elektronų turi elementas, kurio atominis skaičius yra 14? Taip pat nustatykite elemento grupę ir periodą.
Diskusija:
Elementas, kurio atominis skaičius yra 14, yra silicis (Si). Jo elektronų konfigūracija yra:
\[ \text{1s}^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2 \]
Valentingiai elektronai yra išorinio sluoksnio elektronai, šiuo atveju tai yra 3 sluoksnis:
– 3s^2: 2 elektronai
– 3p^2: 2 elektronai
Silicio valentingumo elektronų skaičius yra 3s ir 3p posluoksnių suma, t. y. 4 elektronai. Kadangi išoriniame sluoksnyje yra 4 elektronai, Si priklauso IVA grupei (arba 14). O kadangi išorinis užpildytas sluoksnis yra trečiasis sluoksnis (3), Si yra 3 periode.
Atsakymas:
Silicis turi 4 valentingumo elektronus, yra IVA (14) grupėje ir 3 periode.
4 klausimas: Periodinės atominių savybių tendencijos
Klausimas: Kodėl per tam tikrą laikotarpį atomų spinduliai mažėja iš kairės į dešinę?
Diskusija:
Periodą atominis skaičius ir protonų skaičius branduolyje didėja judant iš kairės į dešinę. Tai padidina Kulono trauką tarp branduolio ir aplinkinių elektronų. Dėl to elektronai stipriau traukiasi prie branduolio, todėl sumažėja atomo spindulys.
Be to, elektronų apvalkalų skaičius išlieka tas pats per visą laikotarpį, todėl nėra papildomo ekranavimo efekto, kuris subalansuotų padidėjusią branduolio trauką, kuri efektyviau pritraukia elektronus arčiau branduolio.
Atsakymas:
Atomo spindulys per periodą mažėja iš kairės į dešinę, nes padidinus protonų skaičių, sustiprėja branduolio trauka elektronams, nepridedant elektronų apvalkalų, kad šis efektas sumažėtų.
5 klausimas: Elementų identifikavimas pagal savybes
Klausimas: Elementas kambario temperatūroje yra dujos, inertiškos ir priklauso VIIIA (18) grupei. Nustatykite elementą ir jo atominį skaičių.
Diskusija:
Kambario temperatūroje inertiški VIIIA (18) grupės dujiniai elementai priskiriami inertinių dujų grupei. Vienas iš dažniausiai žinomų VIIIA (18) grupės elementų yra neonas (Ne).
Neono elektronų konfigūracija yra tokia:
\[ \text{1s}^2 2s^2 2p^6 \]
Atsižvelgiant į aukščiau pateiktą konfigūraciją, matome, kad visi neono poapvalkalai yra visiškai užpildyti, todėl jis yra labai stabilus ir inertiškas. Ne atominis skaičius yra 10.
Atsakymas:
Elementas yra neonas (Ne), kurio atominis skaičius yra 10.
Išvada
Periodinės elementų lentelės supratimas yra labai svarbus studijuojant ir taikant chemiją. Įvaldę pagrindines sąvokas, tokias kaip elektronų konfigūracija, periodinės lentelės kryptys, grupės ir periodai, galime efektyviau įvaldyti daugelį chemijos aspektų. Tikimės, kad šis straipsnis su pavyzdžiais ir išsamia diskusija padės jums geriau suprasti periodinę elementų lentelę ir jos taikymą chemijoje.
