Mniej więcej w połowie XIX wieku rosyjski chemik Dymitr Mendelejew zauważył pewneprawidłowości, jeśli chodzi o właściwości chemiczne, a czasem i fizyczne, znanych wówczaspierwiastków (a nie wszystkie jeszcze były wówczas odkryte). Analizując je, doszedł do wniosku,że jeśli za główne kryterium porządkowania pierwiastków przyjąć masę atomową, to pozostałewłaściwości zmieniają się okresowo, w sposób bardzo podobny w poszczególnych okresach. Takpowstała Tablica Mendelejewa – prekursor dzisiejszego Układu Okresowego Pierwiastków. I choćdzisiejszy układ wizualnie dość mocno odbiega od pierwotnej edycji tablicy Mendelejewa, towprowadzona przez niego do chemii idea okresowości jest nadal podstawą UOP (interaktywnatablica)

Układ okresowy pierwiastków to swoista mikroencyklopedia chemika. Poszczególne komórkitabeli zawierają podstawowe dane pierwiastków, najczęściej liczbę atomową, symbol i nazwę pier-wiastka, masę atomową oraz inne parametry, jak wartość elektroujemności, możliwe wartościo-wości w związkach, konfiguracje elektronowe czy inne istotne dane, jeśli tylko wielkość tablicypozwala na ich umieszczenie w sposób czytelny. Ktoś, kto przyswoił sobie podstawowe regułychemiczne, potrafi z tablicy wyczytać o wiele więcej niż tylko podane in extenso wartości.Z niewielką przesadą można uznać, że układ okresowy pierwiastków zawiera w sposób zako-dowany najistotniejsze właściwości pierwiastków. Ponieważ zdecydowana większość tych właści-wości związana jest z konfiguracją elektronową atomów pierwiastka, warto skorzystać z tablicy ,która pokazuje, jak systematycznie i okresowo zmienia się konfiguracja elektronowa na tle układuokresowego pierwiastków.

W UOP wyróżniamy grupy pierwiastków (kolumny tabeli), które numerujemy od 1 do 18,oraz okresy (wiersze tabeli) I do VII. W obrębie grupy pierwiastki mają podobne właściwościchemiczne, a czasem i fizyczne, które dość systematycznie zmieniają się wraz z numerem okresu(np. „z góry na dół” rośnie wielkość atomu, metaliczność, maleje elektroujemność itp.)

http://www.mlyniec.gda.pl/~chemia/tablica.htmlhttp://www.mlyniec.gda.pl/~chemia/tablica.htmlhttp://www.mlyniec.gda.pl/~chemia/uop_e_konfig.html

blok s blok d blok p

Całą tabelę dzielimy na trzy podstawowe bloki:

• blok s to dwie pierwsze kolumny (grupy 1 i 2);

pierwiastki bloku s charakteryzuje obsadzenie w powłoce walencyjnej wyłącznie orbitalatypu s;

• blok p to grupy 13 – 18;

tu elektrony walencyjne obsadzają prócz orbitala s także orbitale typu p;

Warto zwrócić uwagę na ostatnią grupę 18, zawierającą pierwiastki posiadające oktet napowłoce walencyjnej (ostatnia powłoka o konfiguracji s2p6) i z tego powodu będące biernechemicznie (tzw. gazy szlachetne);

• blok d, czyli grupy 3-12; tzw. metale przejściowe.

W bloku d następuje obsadzanie orbitali typu d (stąd nazwa bloku) przedostatniej powłoki.Elektrony z tych orbitali czasem biorą udział w tworzeniu wiązań chemicznych wrazz elektronami orbitala s powłoki walencyjnej.

• Ponadto wyróżniamy dwie grupy pierwiastków – lantanowce i aktynowce. Są to pier-wiastki o liczbie atomowej 58-71 (lantanowce) i 90-103 (aktynowce). W obrębie tych grupnastępuje zapełnianie orbitali typu f. W grupie lantanowców wypełniana jest podpowłoka4f, zaś w grupie aktynowców 5f (na trzeciej powłoce, licząc od ostatniej).

Znając położenie pierwiastka w układzie okresowym, każdy w miarę sprawny chemik jest w stanieodtworzyć jego konfigurację elektronową, a na jej podstawie przewidzieć podstawowe właściwościchemiczne. A w miarę sprawny chemik, to taki, który zna i rozumie co najmniej pojęcie orbitala,powłoki walencyjnej, wiązań chemicznych różnych typów, zjawisko elektroujemności i polaryzacjiwiązań, a także jest w stanie przewidzieć, jak na konkretne zjawisko chemiczne może wpłynąćogólna zasada minimalizacji energii układu i maksymalizacji jego entropii („bałaganu”).

Właściwościami, które najbardziej systematycznie i przewidywalnie zmieniają się wrazz liczbą atomową w obrębie grup i okresów są:

• wielkość atomu (jego promień); wielkość atomu rośnie „z góry do dołu”, bowiem w kolej-nych okresach przybywa powłok. W obrębie danego okresu promień atomu nieznaczniemaleje od lewej do prawej. Jest to związane z coraz silniejszym polem elektrycznym jądra(coraz więcej protonów w jądrze) i w związku z tym silniejszym przyciąganiem elektro-nów.

• elektroujemność – największa jest wówczas, gdy atom ma duże powinowactwo elektrono-we, czyli niewielką odległość orbitali walencyjnych od jądra (silniejsze dodatnie pole elek-tryczne jądra) oraz bliską oktetowi ilość elektronów walencyjnych, co ułatwia „dobranie”brakujących do oktetu elektronów z innego atomu. W największym stopniu te kryteriaspełnia fluor (najbardziej elektroujemny, 4) w najmniejszym frans (0,9). Elektroujemnośćmaleje w grupie „z góry na dół”, w okresie od prawej do lewej, a w całej tablicy „po prze-kątnej” od prawego górnego rogu do dolnego lewego.

• energia jonizacji – jest to ilość energii niezbędna do oderwania jednego elektronu walen-cyjnego od atomu danego pierwiastka; cecha o podobnym charakterze co elektroujemność.Jej wartość zmienia się też podobnie jak elektroujemność, choć zdarzają się drobne pertur-bacje w przebiegu jej zmian.

• metaliczność – oprócz cech fizycznych (połysk, kowalność, przewodnictwo elektrycznei cieplne itp.) charakteryzuje również zachowania chemiczne pierwiastka; pierwiastki me-taliczne tworzą zasadowe wodorotlenki, dodatnie jony w roztworach swoich związków,wypierają wodór z kwasów beztlenowych, ogólnie pod wpływem kwasów przechodząw dodatnie jony, nie reagują z wodorotlenkami. Ta ostatnia cecha dotyczy pierwiastkówpierwszej i drugiej grupy (oczywiście z pominięciem wodoru), pozostałe bywają amfote-ryczne, tzn. w obecności kwasów zachowują się jak typowe metale – tworzą z nimi sole,zaś w środowisku silnie zasadowym reagują z wodorotlenkami jak niemetale. Metalicz-ność zmienia się odwrotnie jak elektroujemność. W UOP podział na zasadowe metalei kwasowe niemetale przebiega mniej więcej wzdłuż granicy wyznaczonej przez glin-polonpo stronie metali i bor-astat po stronie niemetali.

Muszę jednak ostrzec wszystkich, którzy zechcą bazować wyłącznie na tych czterech cechach, żeprzyroda jest o wiele bardziej złożona niż nasze „ludzkie” podziały i klasyfikacje i potrafi czasemspłatać nam figla i nie zastosować się do naszych reguł. Na przykład w miedzi mamy konfigurację3d10 4s1 zamiast spodziewanej 3d9 4s2 (natura „preferuje” układ d10 i d5) i dlatego miedź tworzytlenki zarówno na pierwszym stopniu utlenienia Cu2O, jak i na drugim CuO (występuje zarównojako jedno- jak i dwuwartościowa), choć ze spodziewanej konfiguracji 3d9 4s2 takie wnioski niewynikają. Srebro, leżące poniżej miedzi w tej samej grupie 11, o identycznej konfiguracji elek-tronów walencyjnych tworzy związki głównie na pierwszym stopniu utlenienia, zaś złoto o iden-tycznej konfiguracji elektronów walencyjnych wyłącznie na trzecim (Au2O3,, AuCl3). Warto teżpamiętać, że przyroda jest w wiecznym ruchu (już starożytni wiedzieli - panta rhei) i wszelkiecechy pierwiastków, szczególnie chemiczne, wykazują większą bądź mniejszą fluktuację wokółwartości najczęściej występujących. Możemy przyjąć, że w zależności od sytuacji, w jakiej znajdziesię atom miedzi (wpływ otoczenia, warunków fizycznych i chemicznych) może on w konkretnejchwili przyjąć konfigurację walencyjną 3d9 4s2 lub 3d10 4s1.