A periódusos rendszer – az elemek rendszerezése

Ebben a videóban megismerkedünk a periódusos rendszerrel. Az elemeket csoportokba fogjuk rendezni. Ahogy áttekintjük az itt feltüntetett fogalmakat, sorban kipipálom majd, amelyeket megbeszéltünk. A csoportok a periódusos rendszer függőleges oszlopai. Ha átjövünk ide, láthatjuk, hogy ezek az elemek mind ugyanabban a függőleges oszlopban vannak. Ezek az elemek tehát azonos csoportba tartoznak. Ezt nevezzük az 1. csoportnak. Ezek a további elemek szintén ugyanabban az oszlopban helyezkednek el. Így ezek szintén egy csoportot alkotnak, ezt pedig a 2. csoportnak nevezzük. A számozást folytatva, ezek lesznek sorra a 3., 4., 5., 6., 7., 8., 9., 10., 11., 12. csoportok. Ezután itt felül folytatva újabb függőleges oszlopok következnek, 13., 14., 15., 16., 17. és végül 18. sorszámmal. Ez a csoportok számozásának az egyik módja. A csoportok számozására más módszer is létezik, amely szerint az iménti 1. csoport neve 1.A, a 2. csoport neve 2.A. Ezután kihagyjuk a 3-12. csoportokat, folytatjuk a számozást. Tehát 1.A, 2.A – a következő csoport a 3.A, majd a 4.A, ezután az 5.A, 6.A, 7.A, végül a 8.A. Ez utóbbi számozási módszer segítségünkre lesz, amikor majd a vegyértékelektronokkal foglalkozunk. Térjünk át a periódusokra. A periódusos rendszer vízszintes sorait nevezzük periódusoknak. Ha az 1. periódust nézzük, – végigmegyek a periódusos rendszeren – a hidrogén az első periódusban van, akárcsak a hélium. A második periódusban a lítium, a berillium, a bór, a szén, a nitrogén, az oxigén, a fluor és a neon található. Folytathatjuk a periódusok számozását, ez a 3., a 4., az 5. és a 6. periódus. Itt jegyzem meg, hogy ebben a videóban nem a teljes periódusos rendszert mutatjuk be. Ehhez egyrészt nem lenne elegendő helyünk, másrészt a kihagyott elemekről nem is igazán fogunk beszélni. Menjünk tovább, és koncentráljunk a fémekre. Beszéljünk az alkálifémekről. Amikor fémekről beszélek, megpróbálom itt pirossal jelölni. Az alkálifémek az 1., vagy más néven 1.A csoportban vannak, mint például a lítium, a nátrium és a kálium. Ezek itt tehát az alkálifémek. Az alkálifémek puha, ezüstszínű fémek, amelyek rendkívül reakcióképesek. Az elemek csoportokba rendezésének egyik szépsége éppen az, hogy az egyazon csoportba kerülő elemek kémiailag hasonlóak. Így az alkálifémek hasonlóan reagálnak. Például minden alkálifém reagál vízzel. Az alkálifémek olyannyira reakcióképesek, hogy a természetben nem is fordulnak elő elemi állapotban. Odakint sétálva az ember nem botlik bele egy földön heverő nátriumdarabba. A természetben más elemekkel képzett vegyületeikben fordulnak elő. Beszéljünk a hidrogénről, mert a hidrogén is az 1. csoportban van, mégsem alkálifém. A hidrogén nemfémes elem. Ezt zölddel jelölöm, a zöld színt fogom használni a nemfémek jelölésére. A hidrogén a kivétel az 1. csoport elemei között. Ezután térjünk át az alkáliföldfémekre. Ezek a 2., vagy 2.A csoportban találhatók. A magnézium, a kalcium, a stroncium az alkáliföldfémek közé tartoznak. Az alkáliföldfémek is reakcióképesek – bár nem annyira, mint az 1. csoportban lévő fémek, de a természetben ezek sem fordulnak elő elemi állapotban. Ezek is más elemekkel vegyületet képezve fordulnak elő. Akárcsak az előbbiek, az alkáliföldfémek is hasonlóan reagálnak. Kémiai tulajdonságaik hasonlóak, s ez, mint mondtuk, a periódusos rendszer csoportokra osztásának alapja. Most folytassuk a 3.-12. sorszámú csoportokkal, amelyekben csupa fémes elem található. Beszéljünk egy kicsit általánosságban a fémekről és a fémek tulajdonságairól. A fémek szobahőmérsékleten szilárd halmazállapotúak, kivéve a higanyt. Itt lent látható a higany, amely szobahőmérsékleten folyadék. A fémek nagyon jól alakíthatóak, azaz változatos formákat lehet belőlük készíteni. Könnyen megmunkálhatóak, rugalmasak, nem törékenyek. A fémek emellett jól nyújthatóak, azaz huzalokká, drótokká húzhatóak. Ilyen például a réz. Íme, itt a réz. Az otthonainkban rézdrótok vezetik az elektromos áramot. A fémek jó elektromos- és hővezetők. Ezek tehát a fémek jellemző tulajdonságai, amelyekről a legtöbb tankönyv említést tesz. Hasonlítsuk össze ezeket a nemfémek tulajdonságaival. A szilárd halmazállapotú nemfémes elemek többnyire törékenyek, a fémektől eltérően nem megmunkálhatóak. A nemfémek rosszul vezetik a hőt és az elektromos áramot. A nemfémek között többféle halmazállapot is előfordul. Beszéljünk a nemfémek egyik csoportjáról, a halogénekről. Keressük meg a halogéneket a periódusos rendszerben. A 7.A , vagy a 17. csoportban találhatók mint a fluor, a klór, a bróm. Itt, ahol mutatom. A halogének nagyon reakcióképes nemfémes elemek. Többségük színes, nagyon erős korrodáló hatású, a „halogén” név pedig „sóképzőt” jelent. Erre majd visszatérünk a következő videóban, amikor megnézünk néhány elektronkonfigurációt, és megbeszéljük, miért olyan reakcióképesek ezek az anyagok. Ezek tehát a halogének. Lássuk ezután a nemesgázokat. A nemesgázok a 8.A, vagy 18. csoportban találhatók. Egyiket-másikat jól ismerjük, mint például a héliumot, a neont, az argont vagy a kriptont. Ezek itt a nemesgázok. Színtelen gázok, és általában igen kevéssé reaktívak. Ennek okáról szintén a következő videóban beszélünk, amikor bizonyos elektronkonfigurációkról lesz majd szó. Van még itt néhány további nemfém, amelyeket rövidesen megnevezek. Ám először arról szeretnék beszélni, hogy a fémes elemek jellemzően a periódusos rendszer bal oldalán találhatók. Térjünk vissza a pirosra színezett területre, látható, hogy ezek a fémek mind a bal oldalon vannak. A zölddel jelölt nemfémek pedig a periódusos rendszer jobb oldalán vannak. A két csoportot elválasztó vonal pedig – mindjárt berajzolom – egyfajta cikk-cakk vonal. Lássuk, sikerül-e megrajzolni. A határvonal valahogy így néz ki. Cikk-cakk vonalban lefelé haladunk. A vonal mentén elhelyezkedő elemek közül néhánynak a tulajdonságai átmenetet képeznek a fémes és a nemfémes jellegek között, ezeket félfémeknek nevezzük. Menjünk tovább, és beszéljünk most a félfémekről. A félfémek, ahogyan a nevük is mutatja, hasonlítanak a fémekhez is, de a tulajdonságaik átmenetet képeznek a fémek és a nemfémek között. A félfémek közé tartozik például a bór, a szilícium, a germánium, az arzén, az antimon, a tellúr, és esetenként az asztáciumot is ide sorolják. Ez tankönyvenként eltérő lehet. Tehát a cikk-cakk vonal mentén elhelyezkedő elemek közül egyeseket félfémeknek tekintünk. Nincs hivatalos, egységes, definíció arra, hogy mely elemeket tekintünk félfémeknek, így egyes elemek besorolása kissé ellentmondásosnak tűnhet. De általánosságban ezeket tekintjük félfémeknek, s közülük valószínűleg a szilícium a legismertebb. A szilícium félvezető. Félfém, így a fémekhez hasonlóan vezeti az elektromos áramot, de nem olyan mértékben, mint a fémek. Ezek a köztes jellegű tulajdonságok néha hasznosnak bizonyulnak. Folytassuk a maradék elemekkel. A határvonal bal oldalán további fémek találhatók. A jobb oldalán pedig a többi nemfémes elem. Nemfémes elem a szén, a nitrogén, az oxigén, a foszfor, a kén. A periódusos rendszer tehát könnyedén felosztható néhány egyszerű meghatározás alapján. A következő videóban bővebben beszélünk az elektronszerkezetről, és megismerkedünk az átmeneti fémek fogalmával.