2.5: Jedwali la Mara kwa mara

Last updated
Save as PDF

Page ID: 176307

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Malengo ya kujifunza

Hali ya sheria ya mara kwa mara na kuelezea shirika la vipengele katika meza ya mara kwa mara
Kutabiri mali ya jumla ya vipengele kulingana na eneo lao ndani ya meza ya mara kwa mara
Tambua metali, nonmetali, na metalloids kwa mali zao na/au mahali kwenye meza ya mara kwa mara

Kama wanakemia wa mapema walifanya kazi ya kutakasa ores na kugundua elementi zaidi, waligundua kwamba elementi mbalimbali zinaweza kuunganishwa pamoja na tabia zao za kemikali zinazofanana. Kundi moja kama hilo linajumuisha lithiamu (Li), sodiamu (Na), na potasiamu (K): Vipengele hivi vyote ni vyema, hufanya joto na umeme vizuri, na vina mali sawa za kemikali. Kundi la pili linajumuisha kalsiamu (Ca), strontium (Sr), na bariamu (Ba), ambayo pia ni shiny, conductors nzuri ya joto na umeme, na kuwa na mali ya kemikali kwa pamoja. Hata hivyo, mali maalum ya makundi haya mawili ni tofauti kabisa na kila mmoja. Kwa mfano: Li, Na, na K ni tendaji zaidi kuliko Ca, Sr, na Ba; Li, Na, na K huunda misombo na oksijeni katika uwiano wa atomi zao mbili kwa atomi moja ya oksijeni, ambapo Ca, Sr, na Ba huunda misombo na moja ya atomi zao kwa atomi moja ya oksijeni. Fluorine (F), klorini (Cl), bromini (Br), na iodini (I) pia huonyesha mali sawa kwa kila mmoja, lakini mali hizi ni tofauti sana na zile za mambo yoyote hapo juu.

Dimitri Mendeleev nchini Urusi (1869) na Lothar Meyer nchini Ujerumani (1870) walitambua kwa kujitegemea kuwa kulikuwa na uhusiano wa mara kwa mara kati ya mali ya vipengele vilivyojulikana wakati huo. Jedwali zote mbili zilizochapishwa pamoja na elementi zilizopangwa kulingana na kuongezeka kwa molekuli Lakini Mendeleev akaenda hatua moja zaidi kuliko Meyer: Alitumia meza yake kutabiri kuwepo kwa vipengele ambavyo vingekuwa na mali sawa na alumini na silicon, lakini bado haijulikani. Uvumbuzi wa gallium (1875) na germanium (1886) ulitoa msaada mkubwa kwa kazi ya Mendeleev. Ingawa Mendeleev na Meyer walikuwa na mgogoro mrefu juu ya kipaumbele, michango ya Mendeleev katika maendeleo ya meza ya mara kwa mara sasa inajulikana zaidi (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): (a) Dimitri Mendeleev anajulikana sana kwa kuunda (b) meza ya kwanza ya mara kwa mara ya vipengele. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na Serge Lachinov; mikopo b: mabadiliko ya kazi na “Den fjättrade ankan” /Wikimedia Commons)

Kufikia karne ya ishirini, ikawa dhahiri kwamba uhusiano wa mara kwa mara ulihusisha namba za atomiki badala ya raia wa atomiki. Taarifa ya kisasa ya uhusiano huu, sheria ya mara kwa mara, ni kama ifuatavyo: mali ya vipengele ni kazi za mara kwa mara za namba zao za atomiki. Jedwali la kisasa la mara kwa mara linapanga vipengele katika utaratibu wa kuongezeka kwa idadi yao ya atomiki na vikundi vya atomi na mali sawa katika safu sawa ya wima (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Kila sanduku inawakilisha elementi na ina namba yake ya atomia, alama, wastani wa umati wa atomia, na (wakati mwingine) jina. Elementi zinapangwa katika safu saba za usawa, zinazoitwa vipindi au mfululizo, na nguzo 18 za wima, zinazoitwa vikundi. Vikundi vinaandikwa juu ya kila safu. Nchini Marekani, maandiko ya jadi yalikuwa namba zilizo na herufi kuu. Hata hivyo, IUPAC inapendekeza kwamba namba 1 hadi 18 zitumike, na maandiko haya ni ya kawaida zaidi. Kwa meza ili kufanana na ukurasa mmoja, sehemu za safu mbili, jumla ya nguzo 14, huandikwa chini ya mwili kuu wa meza.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Vipengele katika meza ya mara kwa mara vinapangwa kulingana na mali zao.

Mambo mengi yanatofautiana sana katika mali zao za kemikali na kimwili, lakini baadhi ya vipengele ni sawa katika tabia zao. Kwa mfano, vipengele vingi vinaonekana vyema, vinaweza kuharibika (vinaweza kuharibika bila kuvunja) na ductile (vinaweza kupatikana kwenye waya), na kufanya joto na umeme vizuri. Vipengele vingine havipatikani, visivyoweza kuharibika, au ductile, na ni wasimamizi maskini wa joto na umeme. Tunaweza kutatua vipengele katika madarasa makubwa na mali ya kawaida: metali (mambo ambayo ni shiny, malleable, conductors nzuri ya joto na umeme-kivuli njano); nonmetali (mambo ambayo yanaonekana mwanga mdogo, conductors maskini ya joto na umeme-kivuli kijani); na metalloids (elements kwamba kufanya joto na umeme kiasi vizuri, na wamiliki baadhi ya mali ya metali na baadhi ya mali ya nonmetals-kivuli zambarau).

Mambo yanaweza pia kuainishwa katika vipengele vikuu vya kikundi (au vipengele vya mwakilishi) kwenye nguzo zilizoandikwa 1, 2, na 13—18; metali ya mpito katika nguzo zilizoandikwa 3—12; na metali za mpito ndani katika safu mbili chini ya meza ( vipengele vya mstari wa juu huitwa lanthanides na vipengele vya mstari wa chini ni actinides; Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Mambo yanaweza kugawanywa zaidi na mali maalum zaidi, kama vile muundo wa misombo wanayounda. Kwa mfano, vipengele katika kikundi 1 (safu ya kwanza) huunda misombo ambayo inajumuisha atomi moja ya elementi na atomi moja ya hidrojeni. Elementi hizi (isipokuwa hidrojeni) zinajulikana kama metali za alkali, na zote zina tabia za kemikali zinazofanana. Elementi katika kundi la 2 (safu ya pili) huunda misombo yenye atomi moja ya elementi na atomi mbili za hidrojeni: Hizi huitwa metali za alkali za dunia, zenye mali sawa kati ya wanachama wa kundi hilo. Makundi mengine yenye majina maalum ni pniktogens (kikundi 15), chalcogens (kikundi 16), halojeni (kikundi 17), na gesi vyeo (kundi la 18, pia linajulikana kama gesi za ajizi). Vikundi vinaweza pia kutajwa na kipengele cha kwanza cha kikundi: Kwa mfano, chalcogens zinaweza kuitwa kundi la oksijeni au familia ya oksijeni. Hidrojeni ni elementi ya pekee, isiyo na metali yenye mali zinazofanana na elementi zote mbili za kikundi 1 na kikundi 17. Kwa sababu hiyo, hidrojeni inaweza kuonyeshwa juu ya vikundi vyote viwili, au yenyewe.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Jedwali la mara kwa mara linaandaa vipengele na mali sawa katika vikundi.

Mfano\(\PageIndex{1}\): Naming Groups of Elements

Atomi za kila moja ya mambo yafuatayo ni muhimu kwa maisha. Kutoa jina la kikundi kwa mambo yafuatayo:

klorini
kalsiamu
sodiamu
salfa

Suluhisho

Majina ya familia ni kama ifuatavyo:

halogen
alkali ardhi chuma
chuma cha alkali
chalcogen

Zoezi\(\PageIndex{1}\)

Kutoa jina la kikundi kwa kila moja ya mambo yafuatayo:

kriptoni
seleniamu
bariamu
lithiamu

Jibu: gesi tukufu
Jibu b: chalcogen
Jibu c: alkali ardhi chuma
Jibu d: chuma cha alkali

Katika kusoma meza ya mara kwa mara, huenda umeona kitu kuhusu raia wa atomiki wa baadhi ya vipengele. Elementi 43 (technetium), elementi 61 (promethiamu), na sehemu nyingi za elementi zenye namba atomia 84 (polonium) na za juu zina masi yao atomia iliyotolewa katika mabano ya mraba. Hii imefanywa kwa vipengele ambavyo vinajumuisha kabisa isotopu zisizo na uhakika, za mionzi (utajifunza zaidi kuhusu mionzi katika sura ya kemia ya nyuklia). Uzito wa atomia wastani hauwezi kuamua kwa elementi hizi kwa sababu radioisotopu zao zinaweza kutofautiana kwa kiasi kikubwa kwa wingi wa jamaa, kulingana na chanzo, au huenda hata haipo katika asili. Idadi katika mabano ya mraba ni namba atomia ya molekuli (na molekuli atomia takriban) ya isotopu imara zaidi ya elementi hiyo.

Muhtasari

Ugunduzi wa kurudia mara kwa mara wa mali sawa kati ya elementi ulisababisha uundaji wa meza ya mara kwa mara, ambapo elementi zinapangwa kwa utaratibu wa kuongeza idadi atomia katika safu inayojulikana kama vipindi na nguzo zinazojulikana kama vikundi. Vipengele katika kundi moja la meza ya mara kwa mara vina mali sawa za kemikali. Elementi zinaweza kuainishwa kama metali, metalloidi, na zisizo za metali, au kama vipengele vya kikundi kikuu, metali za mpito, na metali za mpito za ndani. Vikundi vinahesabiwa 1—18 kutoka kushoto kwenda kulia. Elementi katika kundi la 1 zinajulikana kama metali za alkali; zile katika kundi la 2 ni metali za dunia za alkali; wale walio katika 15 ni pniktojeni; wale walio katika 16 ni chalcogens; wale walio katika 17 ni halojeni; na wale walio katika 18 ni gesi nzuri.

faharasa

actinide: ndani ya mpito ya chuma chini ya safu mbili za meza ya mara kwa mara

chuma cha alkali: kipengele katika kikundi cha 1

alkali ardhi chuma: kipengele katika kikundi cha 2

chalcogen: kipengele katika kikundi cha 16

kikundi: safu ya wima ya meza ya mara kwa mara

halogen: kipengele katika kikundi cha 17

gesi ya ajizi: (pia, vyeo gesi) kipengele katika kundi 18

ndani ya mpito chuma: (pia, lanthanide au actinide) kipengele katika safu mbili za chini; ikiwa katika mstari wa kwanza, pia huitwa lanthanide, au ikiwa katika mstari wa pili, pia huitwa actinide

lanthanidi: ndani ya mpito ya chuma juu ya safu mbili za chini za meza ya mara kwa mara

kipengele kikuu cha kikundi: (pia, kipengele cha mwakilishi) kipengele katika nguzo 1, 2, na 12—18

chuma: kipengele kwamba ni shiny, malleable, nzuri conductor ya joto na umeme

metaloidi: kipengele kinachoendesha joto na umeme kwa kiasi kikubwa, na ina mali fulani ya metali na baadhi ya mali ya nonmetals

gesi tukufu: (pia, gesi ya inert) kipengele katika kikundi cha 18

isiyo ya chuma: kipengele kwamba inaonekana mwanga mdogo, maskini conductor ya joto na umeme

kipindi: (pia, mfululizo) mstari wa usawa wa meza ya mara kwa mara

sheria ya mara kwa mara: mali ya mambo ni kazi ya mara kwa mara ya idadi yao atomiki.

meza ya mara kwa mara: meza ya mambo ambayo maeneo ya mambo na tabia sawa kemikali karibu pamoja

pniktojeni: kipengele katika kikundi cha 15

kipengele cha mwakilishi: (pia, kipengele kikuu cha kikundi) kipengele katika nguzo 1, 2, na 12—18

mpito chuma: kipengele katika nguzo 3—11

mfululizo: (pia, kipindi) safu ya usawa ya meza ya kipindi