V mnohých triedach visí veľká tabuľka plná farebných políčok a v každom z nich je jedno alebo dve písmená. Je to periodická tabuľka. Každý chemický prvok, ktorý veda pozná, v nej má svoje políčko – všetkých 118.
Je to mapa všetkých stavebných kociek, z ktorých sa dá čokoľvek postaviť. Prečo má však taký zvláštny tvar? Poďme to zistiť.
Jeden dlhý rad prvkov
Začnime najľahším prvkom, vodíkom, ktorého atómy majú 1 protón. Za ním ide hélium s 2 protónmi, potom lítium s 3 a berýlium so 4. Každý prvok má o jeden protón viac ako ten pred ním. Rad pokračuje až po oganesón so 118 protónmi.
Toto poradie je chrbtovou kosťou periodickej tabuľky. Číslo v každom políčku je protónové číslo prvku: koľko protónov majú jeho atómy.
Prečo je rad rozdelený na riadky?
Teraz príde prekvapenie. Keď kráčaš po rade, podobné prvky sa znova a znova vracajú:
- Lítium (3), sodík (11) a draslík (19) sú mäkké lesklé kovy, ktoré vo vode syčia.
- Hélium (2), neón (10) a argón (18) sú plyny, ktoré sa takmer s ničím nespájajú.
Tento vzor sa stále opakuje. Preto je dlhý rad rozdelený na riadky a každý nový riadok začína pod tým predchádzajúcim. Podobné prvky sa tak ocitnú v tom istom stĺpci! Presne to znamená slovo „periodický“: opakujúci sa znova a znova, ako ročné obdobia.
Riadky sa volajú periódy
Každému riadku hovoríme perióda a je ich 7.
Prečo sa nový riadok začína práve tam, kde sa začína? Súvisí to s elektrónmi okolo jadra. Sú usporiadané vo vrstvách, ktorým hovoríme elektrónové vrstvy, a každý nový riadok sa začína vtedy, keď atómy začnú zapĺňať novú vrstvu. Atómy v 1. riadku majú preto jednu vrstvu a atómy v 3. riadku tri.
Stĺpce sa volajú skupiny
Každému stĺpcu hovoríme skupina a je ich 18. Prvky v tej istej skupine majú zvyčajne rovnaký počet elektrónov vo vonkajšej vrstve. Tieto vonkajšie elektróny rozhodujú o tom, ako sa atóm správa, a tak sa prvky jednej skupiny správajú ako členovia jednej rodiny. Niektoré rodiny majú vlastné mená:
- Alkalické kovy sú v prvom stĺpci, okrem vodíka. Sú to kovy také mäkké, že sa dajú krájať nožom. Každý ich atóm má jeden vonkajší elektrón a veľmi ľahko ho odovzdá. Vo vode syčia, sodík pobehuje po hladine a draslík dokonca vzplanie svetlofialovým plameňom!
- Halogény sú v druhom stĺpci sprava: fluór, chlór, bróm a jód. Veľmi túžia získať ešte jeden elektrón. Chlór pomáha udržiavať vodu v bazénoch čistú. Názov „halogén“ znamená v gréčtine „tvoriaci soľ“.
- Vzácne plyny sú v poslednom stĺpci: hélium, neón, argón a ďalšie. Ich vonkajšia vrstva je už plná, a preto takmer s ničím nereagujú. Hélium nadnáša balóny a neón svieti červenooranžovo vo svetelných reklamách.
Poďme hlbšie: Prečo má tabuľka takýto tvar pre dospelých a extra zvedavých
Každá elektrónová vrstva sa delí na menšie časti, ktorým hovoríme podvrstvy. Označujú sa s, p, d a f a zmestí sa do nich 2, 6, 10 a 14 elektrónov. Tvar tabuľky zodpovedá poradiu, v akom sa zapĺňajú:
- dva vysoké stĺpce vľavo sú s-prvky
- šesť stĺpcov vpravo sú p-prvky
- desať stĺpcov v strede sú d-prvky, prechodné kovy
- dva samostatné riadky dole sú f-prvky, lantanoidy a aktinoidy
Preto sa do siedmich riadkov zmestí 2, 8, 8, 18, 18, 32 a 32 prvkov. Pravidlo „rovnaká skupina, rovnaký počet vonkajších elektrónov“ platí najlepšie pre s-prvky a p-prvky. Pri d-prvkoch sa elektróny dopĺňajú do vnútornej vrstvy, a preto sa susedné prvky často podobajú aj v rámci riadku.
Dva prvky majú trochu zvláštne miesto. Vodík má jeden vonkajší elektrón ako alkalické kovy, ale je to plyn, nie kov. Hélium má len 2 vonkajšie elektróny, a predsa je nad vzácnymi plynmi, pretože jeho jediná vrstva je plná – rovnako ako ich vonkajšie vrstvy.
Kovy a nekovy
Periodická tabuľka má ešte jeden vzor. Kovy sú vľavo a v strede, nekovy vpravo.
- Kovy sú lesklé a ohybné a dobre vedú elektrinu aj teplo. Sú to dobré vodiče. Železo, meď, zlato aj hliník sú kovy. Viac ako tri zo štyroch prvkov sú kovy!
- Nekovy sú úplne iné. Mnohé sú plyny, napríklad kyslík a dusík. Iné sú krehké pevné látky, ako síra. Väčšina z nich elektrinu dobre nevedie. Prekvapením je uhlík v tuhe ceruzky: ten elektrinu vedie!
- Na kľukatej čiare medzi nimi je niekoľko prvkov, ktoré sú niečo medzi – polokovy, napríklad kremík. Z kremíka sa vyrábajú počítačové čipy.
Prečo sú dva riadky dole?
Pod zvyškom tabuľky sú dva samostatné riadky. V skutočnosti patria do 6. a 7. riadku, tam, kde sú prerušované políčka. Tabuľka by však bola príliš široká, širšia ako strana. Preto sa píšu pod ňu.
Všetky prvky v týchto dvoch riadkoch sú kovy. V prvom z nich sú kovy, z ktorých sa vyrábajú supersilné magnety, napríklad tie drobné v slúchadlách. V druhom je urán, palivo jadrových elektrární.
Kto vytvoril prvú periodickú tabuľku?
V roku 1869 napísal ruský chemik Dmitrij Mendelejev každý zo 63 vtedy známych prvkov na samostatnú kartičku. Na každú kartičku si poznačil, aké ťažké sú atómy prvku a ako sa prvok správa. Potom kartičky presúval, trochu ako pri kartovej hre, až kým sa neukázal vzor.
Jeho najmúdrejším nápadom bolo nechať medzery. Kde sa nehodil žiadny známy prvok, nechal prázdne políčko. Tvrdil, že tam musia byť prvky, ktoré ešte nikto nenašiel, a dokonca opísal, aké budú.
O niekoľko rokov sa chýbajúce prvky naozaj našli: gálium v roku 1875, skandium v roku 1879 a germánium v roku 1886. Veľmi presne zodpovedali jeho opisom. Prvok 101 sa na jeho počesť volá mendelévium.
Poďme hlbšie: Ako dobre Mendelejev hádal? pre dospelých a extra zvedavých
- Chýbajúci prvok pod hliníkom nazval „eka-hliník“ (eka znamená v sanskrte „jeden“). Predpovedal mu relatívnu atómovú hmotnosť asi 68 a hustotu asi 6,0 g/cm³. Gálium, objavené v roku 1875, má relatívnu atómovú hmotnosť 69,7 a hustotu 5,91 g/cm³.
- Z jeho „eka-kremíka“ sa stalo germánium. Predpovedal hmotnosť 72 a hustotu 5,5 g/cm³ a germánium má 72,6 a 5,32 g/cm³.
- Mendelejev zoradil prvky podľa atómovej hmotnosti. V roku 1913 zmeral Henry Moseley röntgenové žiarenie, ktoré prvky vysielajú, a ukázal, že skutočné poradie určuje náboj jadra – protónové číslo. Tým sa vyriešili dvojice, ktoré sa zdali prehodené. Telúr je napríklad ťažší ako jód, ale má menej protónov, a preto ide prvý.
- Mendelejevova tabuľka nemala vôbec žiadne vzácne plyny. Argón objavili až v roku 1894 a vzácne plyny sa potom úhľadne zmestili do nového stĺpca.
Over sa
Sodík a draslík sú v tom istom stĺpci. Čo to prezrádza?
Ukáž odpoveď
Správajú sa podobne – Sodík aj draslík majú jeden vonkajší elektrón, a preto sa správajú podobne. Oba sú mäkké kovy, ktoré vo vode syčia.
Sodík aj draslík majú jeden vonkajší elektrón, a preto sa správajú podobne. Oba sú mäkké kovy, ktoré vo vode syčia.
Over sa
Prečo nechal Mendelejev v tabuľke medzery?
Ukáž odpoveď
Tušil, že niektoré prvky ešte nikto nenašiel – Tušil, že niektoré prvky ešte chýbajú, a dokonca ich opísal. Medzery neskôr zaplnilo gálium, skandium a germánium.
Tušil, že niektoré prvky ešte chýbajú, a dokonca ich opísal. Medzery neskôr zaplnilo gálium, skandium a germánium.