Најважније из лекције
Положај елемента у ПСЕ:
• Периода: Одређена максималном вредношћу главног квантног броја \(n\) (број енергетских нивоа).
• Група: Зависи од броја валентних електрона: \(n\text{s}^1 \rightarrow 1.\) група; \(n\text{s}^2 \rightarrow 2.\) група; \(n\text{s}^2\ n\text{p}^x \rightarrow (2 + x + 10).\) група; \(n\text{s}^x\ (n-1)\text{d}^y \rightarrow (x + y).\) група.
• Карактеристичне групе: 1. алкални метали (\(n\text{s}^1\)), 2. земноалкални метали (\(n\text{s}^2\)), 16. халкогени (\(n\text{s}^2\ n\text{p}^4\)), 17. халогени (\(n\text{s}^2\ n\text{p}^5\)), 18. племенити гасови (\(n\text{s}^2\ n\text{p}^6\)).
• Периода: Одређена максималном вредношћу главног квантног броја \(n\) (број енергетских нивоа).
• Група: Зависи од броја валентних електрона: \(n\text{s}^1 \rightarrow 1.\) група; \(n\text{s}^2 \rightarrow 2.\) група; \(n\text{s}^2\ n\text{p}^x \rightarrow (2 + x + 10).\) група; \(n\text{s}^x\ (n-1)\text{d}^y \rightarrow (x + y).\) група.
• Карактеристичне групе: 1. алкални метали (\(n\text{s}^1\)), 2. земноалкални метали (\(n\text{s}^2\)), 16. халкогени (\(n\text{s}^2\ n\text{p}^4\)), 17. халогени (\(n\text{s}^2\ n\text{p}^5\)), 18. племенити гасови (\(n\text{s}^2\ n\text{p}^6\)).
Периодни систем елемената (ПСЕ) састоји се од 7 периода (хоризонтални редови) и 18 група (вертикалне колоне, према IUPAC нумерацији од 1 до 18).
Према врсти последњег заузетог енергетског поднивоа, сви елементи су подељени у четири блока:
| Блок елемената | Групе у ПСЕ | Карактеристике |
|---|---|---|
| \(s\)-блок | 1. и 2. група (+ \(\text{He}\)) | Последњи електрон попуњава \(s\)-подниво (главне групе). |
| \(p\)-блок | 13. до 18. група | Последњи електрон попуњава \(p\)-подниво (главне групе). |
| \(d\)-блок | 3. до 12. група | Прелазни метали; попуњава се \((n-1)\text{d}\)-подниво. |
| \(f\)-блок | Издвојени редови (3. група) | Унутрашњи прелазни метали: лантаноиди (6. периода) и актиноиди (7. периода). |
Одредити ком блоку елемената (\(s, p, d\) или \(f\)) припадају елементи са конфигурацијама:
а) \( _{11}\text{Na}: 1\text{s}^2\ 2\text{s}^2\ 2\text{p}^6\ 3\text{s}^1 \)
б) \( _{26}\text{Fe}: [\text{Ar}]\ 4\text{s}^2\ 3\text{d}^6 \)
а) \( _{11}\text{Na}: 1\text{s}^2\ 2\text{s}^2\ 2\text{p}^6\ 3\text{s}^1 \)
б) \( _{26}\text{Fe}: [\text{Ar}]\ 4\text{s}^2\ 3\text{d}^6 \)
а) Натријум је \(s\)-елемент јер му се последњи електрон налази у \(3\text{s}\) поднивоу.
б) Гвожђе је \(d\)-елемент (прелазни метал) јер се као последњи попуњава \(3\text{d}\) подниво.
б) Гвожђе је \(d\)-елемент (прелазни метал) јер се као последњи попуњава \(3\text{d}\) подниво.
Одређивање периоде: Број периоде у којој се елемент налази једнак је највећем главном квантном броју (\(n\)) у електронској конфигурацији атома (највиши енергетски ниво).
Одређивање групе:
- За \(s\)-елементе: Број групе једнак је броју електрона у највишем \(s\)-поднивоу (\(n\text{s}^1 \rightarrow 1.\) група, \(n\text{s}^2 \rightarrow 2.\) група).
- За \(p\)-елементе: Број групе добија се сабирањем валентних електрона са бројем 10: \[ \text{Број групе} = (\text{број } \text{s-електрона} + \text{број } \text{p-електрона}) + 10 \]
- За \(d\)-елементе: Број групе једнак је збиру електрона у највишем \(n\text{s}\)-поднивоу и претходном \((n-1)\text{d}\)-поднивоу: \[ \text{Број групе} = \text{број } n\text{s-електрона} + \text{број } (n-1)\text{d-електрона} \]
Положај елемента у Периодном систему увек се одређује према електронској конфигурацији неутралног атома, а не према конфигурацији јона!
Одређивање положаја мангана (\(_{25}\text{Mn}\)):
Конфигурација: \( _{25}\text{Mn}\ [\text{Ar}]\ 4\text{s}^2\ 3\text{d}^5 \)
• Највиши ниво је \(n = 4\) \(\rightarrow\) 4. периода.
• Збир електрона: \(2\ (4\text{s}) + 5\ (3\text{d}) = 7\) \(\rightarrow\) 7. група.
Конфигурација: \( _{25}\text{Mn}\ [\text{Ar}]\ 4\text{s}^2\ 3\text{d}^5 \)
• Највиши ниво је \(n = 4\) \(\rightarrow\) 4. периода.
• Збир електрона: \(2\ (4\text{s}) + 5\ (3\text{d}) = 7\) \(\rightarrow\) 7. група.
Алкални метали (1. група, осим \(\text{H}\)): Валентна конфигурација \(n\text{s}^1\). Имају 1 валентни електрон који лако отпуштају градећи стабилне катјоне са наелектрисањем \(+1\). Изразити су метали.
Земноалкални метали (2. група): Валентна конфигурација \(n\text{s}^2\). Имају 2 валентна електрона које отпуштају градећи катјоне са наелектрисањем \(+2\).
Халкогени елементи (16. група): Валентна конфигурација \(n\text{s}^2\ n\text{p}^4\). Имају 6 валентних електрона. Главни представници су кисеоник и сумпор.
Халогени елементи (17. група): Валентна конфигурација \(n\text{s}^2\ n\text{p}^5\). Имају 7 валентних електрона. Недостаје им само један електрон до постизања стабилног октета племенитог гаса.
Племенити гасови (18. група): Валентна конфигурација \(n\text{s}^2\ n\text{p}^6\) (хелијум: \(1\text{s}^2\)). Поседују потпуно попуњен спољашњи ниво, стабилне су електронске конфигурације и немају тежњу да реагују са другим атомима.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (Лак): Атом елемента има електронску конфигурацију \(1\text{s}^2\ 2\text{s}^2\ 2\text{p}^6\ 3\text{s}^2\ 3\text{p}^5\). Одредити периоду и групу у којој се овај елемент налази, као и назив карактеристичне групе којој припада.
• Највиши главни квантни број је \(n = 3\), па се елемент налази у 3. периоди.
• Број валентних електрона је \(2 + 5 = 7\) (\(p\)-елемент). Број групе је \(7 + 10 = 17\), односно 17. група.
• Елементи 17. групе су халогени елементи (у питању је хлор, \(\text{Cl}\)).
• Број валентних електрона је \(2 + 5 = 7\) (\(p\)-елемент). Број групе је \(7 + 10 = 17\), односно 17. група.
• Елементи 17. групе су халогени елементи (у питању је хлор, \(\text{Cl}\)).
Задатак 2 (Средњи): За елементе са атомским бројевима \(Z = 20\) и \(Z = 27\) написати скраћене електронске конфигурације и одредити њихов положај (периоду и групу) у Периодном систему елемената.
1. \( _{20}\text{E}_1: [\text{Ar}]\ 4\text{s}^2 \)
• Највиши енергетски ниво је 4 \(\rightarrow\) 4. периода.
• Електронска конфигурација \(4\text{s}^2\) означава \(s\)-елемент са 2 електрона \(\rightarrow\) 2. група (земноалкални метал, калцијум).
2. \( _{27}\text{E}_2: [\text{Ar}]\ 4\text{s}^2\ 3\text{d}^7 \)
• Највиши енергетски ниво је 4 \(\rightarrow\) 4. периода.
• Ово је \(d\)-елемент; број групе је збир \(4\text{s}\) и \(3\text{d}\) електрона: \(2 + 7 = 9\) \(\rightarrow\) 9. група (прелазни метал, кобалт).
• Највиши енергетски ниво је 4 \(\rightarrow\) 4. периода.
• Електронска конфигурација \(4\text{s}^2\) означава \(s\)-елемент са 2 електрона \(\rightarrow\) 2. група (земноалкални метал, калцијум).
2. \( _{27}\text{E}_2: [\text{Ar}]\ 4\text{s}^2\ 3\text{d}^7 \)
• Највиши енергетски ниво је 4 \(\rightarrow\) 4. периода.
• Ово је \(d\)-елемент; број групе је збир \(4\text{s}\) и \(3\text{d}\) електрона: \(2 + 7 = 9\) \(\rightarrow\) 9. група (прелазни метал, кобалт).
Задатак 3 (Тежак): Јон \(\text{X}^{3+}\) има електронску конфигурацију \(1\text{s}^2\ 2\text{s}^2\ 2\text{p}^6\). Одредити атомски број елемента \(\text{X}\), његову периоду, групу и блок у Периодном систему елемената.
1. Положај елемента се одређује на основу конфигурације неутралног атома.
Јон \(\text{X}^{3+}\) има укупно \(2 + 2 + 6 = 10\) електрона. Пошто је настао губитком 3 електрона, неутрални атом \(\text{X}\) има: \[ 10 + 3 = 13 \text{ електрона} \implies Z = 13 \] 2. Електронска конфигурација неутралног атома \(\text{X}\): \[ 1\text{s}^2\ 2\text{s}^2\ 2\text{p}^6\ 3\text{s}^2\ 3\text{p}^1 \] 3. Положај у ПСЕ:
• Највиши ниво је \(n = 3\) \(\rightarrow\) 3. периода.
• Последњи електрон попуњава \(p\)-подниво \(\rightarrow\) \(p\)-блок.
• Број групе: \(2\ (3\text{s}) + 1\ (3\text{p}) + 10 = 13\) \(\rightarrow\) 13. група (алуминијум, \(\text{Al}\)).
Јон \(\text{X}^{3+}\) има укупно \(2 + 2 + 6 = 10\) електрона. Пошто је настао губитком 3 електрона, неутрални атом \(\text{X}\) има: \[ 10 + 3 = 13 \text{ електрона} \implies Z = 13 \] 2. Електронска конфигурација неутралног атома \(\text{X}\): \[ 1\text{s}^2\ 2\text{s}^2\ 2\text{p}^6\ 3\text{s}^2\ 3\text{p}^1 \] 3. Положај у ПСЕ:
• Највиши ниво је \(n = 3\) \(\rightarrow\) 3. периода.
• Последњи електрон попуњава \(p\)-подниво \(\rightarrow\) \(p\)-блок.
• Број групе: \(2\ (3\text{s}) + 1\ (3\text{p}) + 10 = 13\) \(\rightarrow\) 13. група (алуминијум, \(\text{Al}\)).
