Created by Nikol Vypior (osobní/personal)
Skupina 1 zahrnuje, podle konvence IUPAC, vodík a alkalické kovy.
Prvky, které do ní patří, mají maximální oxidační stav +1 ve všech dosud známých sloučeninách.
Přepsání Periodické tabulky prvků v OrgPadu mělo dva cíle:
1) otestovat použitelnost současného uspořádání OrgPadu pro vizualizaci schématu s touto úrovní složitosti a „prolínací hustoty“ a
2) ukázat vztahy, které jsou v konvenčních formátech Periodické tabulky opomíjeny nebo obtížněji zobrazovány v těchto konvenčních formátech.
Pro účely druhého cíle jsem zvolil jako hlavní kritérium pro přiřazení prvku do určité skupiny Periodické tabulky skutečnou chemickou podobnost prvků spíše než analogii v elektronické konfiguraci.
Myslím si, že „strukturální“ přístup, který je založen na elektronové konfiguraci atomových přízemních stavů a silně převládal ve druhé polovině historie Tabulky (cca od roku 1945), poněkud zdegeneroval ve formalistickém učeneckém cvičení.
Pohled na nedávno převládající formáty Periodické tabulky s s-, p-, d- a f-prvky dokonale uspořádanými do pravoúhlých bloků může vyvolat falešný pocit, že příroda má tendenci být skutečně organizovaná a pravidelná, jak bychom si to přáli, ale obávám se, že tento způsob prezentace chemie jako zdánlivě jasné disciplíny může odradit mladé lidi od toho, aby se zabývali takovou nudnou disciplínou.
Předpokládám, že „funkční“ přístup k uspořádání Periodické tabulky, který byl nevyhnutelný v éře Mendělejeva a desetiletích po něm, by mohl být ve skutečnosti stále užitečný a inspirující, protože by mohl lépe odrážet skutečnou složitost a různorodost povahy než nedávno převládající formalismus.
V současném schématu jsem proto zkombinoval šedou šipku uspořádající prvky podle rostoucího počtu protonů se zelenými svislými šipkami nahrazujícími konvenční uspořádání do sloupců. Další oranžové šipky vykazují alternativní a/nebo dodatečné svislé podobnosti.
Domnívám se, že například může být dobré mít na paměti, že i když se vodík podobá alkalickým kovům a konvenčně patří do první skupiny, mohlo by být také dobře odůvodněné zařadit jej do skupiny 17, vzhledem k jeho schopnosti tvořit s většinou dalších prvků hydridy podobající se v mnoha aspektech halogenidům.
Oranžové šipky mohou pomoci mít na paměti, že lanthan i lutecium by mohly být považovány za chemické homology yttria a že rané lanthanidy Pa, U Np a v omezené míře také Np a Pu se podobají mnohem více přechodným kovům Ta, W, Re a Os než příslušné lanthanidy, pod kterými jsou konvenčně řazeny.
Chystám se příslušné buňky doplnit podrobnějším zdůvodněním zvoleného uspořádání krok za krokem, ale chtěl bych čtenáře požádat o trochu trpělivosti.
Prosím, neváhejte a vytvořte si na tomto základě vlastní alternativy. Své připomínky mi můžete posílat také na můj e-mail tomas.kalisz@gmail.com.
Skupina 1 zahrnuje podle konvence IUPAC prvky s uzavřenými elektronovými slupkami, které jsou nejstabilnější v oxidačním stavu 0 a za normálních podmínek se vyskytují jako monoatomární plyny.
První perioda zahrnuje pouze dva prvky s protonovými čísly 1 a 2.
Chemické vlastnosti
Chemické chování atomu vodíku se podobá na jedné straněalkalickým kovům, které mají také jeden valenční elektron. Na druhé straně se vodík liší od alkalických kovů tím, že jeho valenční kouli chybí pouze jeden elektron, aby se naplnila, a v tomto ohledu se vodík podobá také halogenům.
V důsledku toho lze formální oxidační stav vodíku ve sloučeninách charakterizovat jako (+I) ve sloučeninách s více elektronegativními prvky a (-I) ve sloučeninách s více elektropozitivními prvky.
Vzhledem k tomu, že elektronegativita vodíku je uprostřed stupnice elektronegativity, charakter vodíkové vazby na většinu prvků je převážně kovalentní, jediné vodíkové sloučeniny, které se chovají jako iontové soli, jsou jeho sloučeniny s většinou elektropozitivních prvků. Roztavené alkalické kovové hydridy mohou být elektrolyzovány za vzniku elementárního vodíku na anodě – důkaz, že takové taveniny obsahují hydridové anionty s elektronovou konfigurací atomu helia.
Elektronické vlastnosti
Základní energetický stav jediného elektronu v elektronovém obalu atomu vodíku může být charakterizován hlavním kvantovým číslem n=1 a bočním kvantovým číslem l=0; elektron tak zaujímá nejnižší atomový orbital 1s se sférickou symetrií.
Jaderné vlastnosti
Vodík je jediný prvek, ve kterém může být jádro atomu zbaveno neutronů. „Normální“ vodík, někdy nazývaný také „protium“, má atom skládající se z jediného protonu jako jádro a z jediného elektronu jako obal elektronu.
Jádro méně hojného stabilního izotopu s nukleonovým číslem A=2, někdy nazývané „deuterium“, se skládá z jednoho protonu a jednoho neutronu a chová se jako boson.
Ještě těžší izotop vodíku s nukleonovým číslem A=3 obsahuje v jádře jeden proton a dva neutrony. Jeho jádro již není stabilní a přemění se rozpadem beta na stabilní izotop helia s nukleonovým číslem A=3.
„Materiálové“ vlastnosti a použití
Divodík H2 je nejjednodušší elektricky neutrální molekula, která se skládá pouze ze dvou jader vodíku a dvou valenčních (a žádných dalších) elektronů.
Současně je nejlehčí neutrální molekulou molekula divodíku skládající se ze dvou atomů protia, která má relativní molekulovou hmotnost 2.
Protože stejné objemy „blízkých ideálních“ plynů (při teplotách dostatečně převyšujících kritickou teplotu a tlacích výrazně pod kritickým tlakem, který charakterizuje každý konkrétní plyn, se všechny plyny chovají jako „ideální“ plyn skládající se z částic, které mají zanedbatelný objem a interagují výhradně srážkami) obsahují při dané teplotě a tlaku stejný počet částic plynu (molekuly nebo v monoatomárních plynech atomy), hustota takových „blízkých ideálních“ plynů je úměrná relativní molekulové hmotnosti příslušných částic plynu.
Z těchto důvodů je divodík vůbec nejlehčí plyn – za normálních podmínek (20 stupňů Celsia a atmosférický tlak 101,325 kPa) váží jeden litr pouhých 90 mg / 1 m3 váží pouhých 90 g). Také v kapalném stavu je hustota vodíku poměrně nízká; při svém bodu varu je pouze okolo 70 kg/m3.
Tato okolnost má své důsledky pro nedávno velmi diskutované využití vodíku jako nosiče energie a/nebo média úspory energie v tzv. „vodíkové ekonomice“. Je třeba vzít v úvahu, že i kapalný vodík (který může být, vzhledem k jeho velmi nízkému bodu varu, skladován pouze po omezenou dobu) má pouze střední objemovou hustotu energie. Ve srovnání s uhlovodíkovými palivy nebo uhlím, které mohou mít výhřevnost okolo 10 kWh/l, je výhřevnost kapalného vodíku pouze okolo 2,33 kWh/l.
V tomto schématu volím žlutou barvu příslušných buněk pro prvky, kde v základním stavu volného atomu je nejvyšší obsazený orbital s-orbital.
s-prvky zahrnují skupiny a 2 + helium. Nebo jinými slovy, první periodu, alkalické kovy a kovy alkalických zemin.
Chemické vlastnosti
V souladu se svou elektronickou strukturou vzácného plynu s uzavřenou elektronovou slupkou a s vysokou ionizační energií se helium chová jako pravý „inertní plyn“ a žádné jeho stabilní chemické sloučeniny, kromě helia zachyceného v fullerenových klecích (které nevyžadují žádné výrazné spojení mezi heliem a uhlíkem) nebyly dosud připraveny.
Chemické vlastnosti
Lithium je prvním členem skupiny alkalický kov, jejíž atomy mají také jeden valenční elektron.
Typický oxidační stav alkalických kovů ve sloučeninách je (+I); (-I) je chemická rarita ve sloučeninách zvaných alkalidy, přičemž kationty alkalických kovů jsou dále stabilizovány koordinací speciálních chelátotvorných činidel zvaných kryptandy.
Mezi alkalickými kovy má lithium nejvýraznější podobnost s vodíkem ve své schopnosti vytvářet organokovové sloučeniny a kovové soli s více kovalentním charakterem než jiné alkalické kovy.
Elektronické vlastnosti
Základní energetický stav jediného elektronu v elektronovém obalu atomu vodíku lze charakterizovat hlavním kvantovým číslem n=2 a bočním kvantovým číslem l=0; elektron tak zaujímá nejnižší atomový orbital 2s se sférickou symetrií.
Jaderné vlastnosti
Lithium má dva stabilní nuklidy s nukleonovými čísly A=6 a A=7; v 6Li jsou tři protony stabilizovány třemi neutrony a jádro je boson, v 7Li jsou tři protony stabilizovány čtyřmi neutrony a jádro se chová jako fermion.
„Materiálové“ vlastnosti a použití
Ačkoli je lithium schopné tvorby dvojmocných molekul v plynné fázi, dilithium Li2 má výrazně slabší vazbu než H2, a v kondenzovaném stavu je lithium kov.
V souladu se svou nízkou relativní atomovou hmotností má kov lithia nejnižší hustotu (534 kg/m3 za normálních podmínek) ze všech kovů a plave na kapalných uhlovodících, jako je ropa.
Lithiové baterie, obsahující (v nabitém stavu) lithium v redukované formě (ve formálním oxidačním stavu 0, analogicky jako v elementárním stavu; z praktických důvodů ne jako čistý kov, ale spíše zabudované do vhodné „matrice“, buď jako kovová slitina, intermetalická sloučenina nebo jako tzv. mezialační sloučenina), představují v dnešní době liklely nejdůležitější využití lithia.
Druhá p0riod zahrnuje osm prvků s protonovými čísly 3-10.
Třetí perioda zahrnuje osm prvků s protonovými čísly 11-18.
Buňky prvků, kde nejvyšší obsazený orbital v základním stavu volného atomu je p-orbital, mají oranžovou barvu.
Buňky prvků, kde nejvyšší obsazený orbital v přízemním stavu volného atomu je d-orbital, mají oranžovou barvu.
d-prvky, nazývané také přechodné kovy, jsou prvky skupin 3-12.
Čtvrtá perioda zahrnuje osmnáct prvků s protonovými čísly 19-36. Je to první perioda zahrnující přechodové prvky
Pátá perioda zahrnuje osmnáct prvků s protonovými čísly 37-54.
Buňky prvků, kde nejvyšší obsazený orbital v základním stavu volného atomu je f-orbital, mají fialovou barvu.
f-prvky, nazývané také přechodové kovy, jsou lanthanidy (Ce-Lu) a aktinidy (Th-Lr).
Šestá perioda zahrnuje třicet dva prvků s protonovými čísly 55-86. Je to první perioda zahrnující vnitřní přechodové prvky.
Sedmá perioda zahrnuje třicet dva prvků s protonovými čísly 87-118.
Všechny prvky této periody vykazují spontánní radioaktivní rozpad a jen několik z nich bylo nalezeno v přírodě.