[Prawo okresowości Mendelejewa]
[Budowa układu okresowego pierwiastków]
[Zmiany własności pierwiastków w grupach i okresach]
[Znaczenie układu Mendelejewa dla rozwoju chemii]

---

_____Chemik rosyjski Dymitr Mendelejew opracował systematykę pierwiastków, która obejmowała wszystkie znane wówczas pierwiastki (63), przyjmując za podstawę ich ciężar atomowy. Mendelejew stwierdził istnienie zależności między ciężarem atomowym a własnościami pierwiastków i wykrył w 1869 r. prawo okresowości własności chemicznych i fizycznych pierwiastków.

Prawo okresowości Mendelejewa

_____Mendelejew twierdził, że własności chemiczne i fizyczne pierwiastków zmieniają się w sposób ciągły, ale powtarzają się okresowo, jeśli ułoży się je według wzrastajścego ciężaru atomowego. Za podstawę porównania pierwiastków przyjął podobieństwo wartościowości w stosunku do tlenu i do wodoru. Pierwiastki ułożone w porządku wzrastającego ciężaru atomowego przejawiają wzrost wartościowości względem tlenu od 1do 7. Zmiana wartościowości pierwiastków względem wodoru jest inna, początkowo wzrasta od 1 do 4, a potem zmniejsza się do jedności.

Symbol	wzgl. Tlenu	wzgl. Wodoru
Li	1	1
Be	2	2
B	3	3
C	4	4
N	5	3
O	-	2
F	7	1
Na	1	1
Mg	2	2
Al	3	3
Si	4	4
P	5	3
S	6	2
Cl	7	1

_____Uszeregowane na tej zasadzie pierwiastki wykazały powtarzające się podobieństwo chemiczne najpierw co 7, a następnie co 17 pierwiastków. Szereg pierwiastków pomiędzy dwoma jednowartościowymi metalami o zbliżonych własnościach chemicznych i fizycznych nazwał Mendelejew okresem.
_____Okres krótki zawierał 7 pierwiastków,okres długi - 17. Po odkryciu gazów szlachetnych i wstawieniu ich do tablicy powtarzanie własności okresowości zjawiło się co 8 lub co 18 pierwiastków.

Budowa układu okresowego pierwiastków

_____Pierwiastki o podobnych własnościach znalazły się w tablicy Mendelejewa w kolumnach pionowych, zwanych grupami.Grupy te oznaczono kolejnymi liczbami od I do VIII. Poziome szeregi pierwiastków zwane są okresami.
_____W obrębie danej grupy najwyższa wartościowość pierwiastków względem tlenu odpowiada numerowi grupy. A więc w grupie I znajdują się pierwiastki jednowartościowe, do grupy II należą pierwiastki dwuwartościowe itd. Istnieją również wyjątki. Tlen należący do grupy VI jest najwyżej dwuwartościowy, a fluor i brom z grupy VII nie tworzą związków, w których byłyby siedmiowartościowe. Również w grupie VIII pierwiastki wyjątkowo osiągają najwyższą wartościowość 8. Wodorotlenki pierwiastków jednej grupy mają ten sam wzór. Pierwiastki w grupie VII (F, Cl, Br, J) tworzą z wodorem związki o wzorach HF, HCl, HBr i HJ o zbliżonych własnościach chemicznych i fizycznych.
_____Okresowość własności występuje w początkowych dwóch okresach co 8 pierwiastków, w dalszych - co 18, a nawet co 32 pierwiastki. Dlatego konieczne było umieszczenie w każdej grupie pionowej dodatkowych pierwiastków, aby dostosować układ pierwiastków do istniejącej okresowości ich własności: w grupach I do VII po jednym, wgrupie VIII nawet trzech pierwiastków. Pierwiastki dodane do okresów tworzą grupy dodatkowe. W ten sposób powstały rodziny główne i rodziny dodatkowe (poboczne), zwane również podgrupami głównymi i podgrupami dodatkowymi (pobocznymi). Rodzinę główną tworzą pierwiastki okresów krótkich i podobne do nich pierwiastki okresów długich. Rodziny dodatkowe zaczynają się w okresach długich. Istnieje więc osiem rodzin głównych:

Grupa	Rodzina główna
I	pierwiastki alkaliczne
II	pierwiastki ziem alkalicznych
III	pierwiastki ziem (ziemiste)
IV	węglowce
V	azotowce
VI	siarkowce
VII	chlorowce
VIII	helowce

Nazwy pierwszych trzech rodzin głównych pochodzą z czasów, kiedy pierwiastkinależące do tych rodzin nie były znane w postaci niezwiązanej. Tlenki pierwiastków zaliczonych do pierwszej rodziny tworzą dobrze rozpuszczalne wodorotlenki - alkalia. Tlenki pierwiastków drugiej rodziny tworzą alkalia, ale słabo rozpuszczalne w wodzie. Nierozpuszczalne osady nazywano w XVIII i XIX w. ziemiami i stąd pochodzi nazwa: pierwiastki ziem alkalicznych. Tlenki pierwiastków trzeciej rodziny nie dają alkaliów, gdyż są nierozpuszczalne w wodzie, nazwano je więc pierwiastkami ziem lub pierwiastkami ziemistymi. Nazwy pozostałych rodzin głównych pochodzą od najbardziej charakterystycznego przedstawiciela. Nie zawsze jest to pierwszy pierwiastek danej grupy.
_____Rodziny poboczne otrzymały od nazwy pierwiastka o najmniejszym ciężarze atomowym w rodzinie.

Grupa	Rodzina główna
I	miedziowce
II	cynkowce
III	skandowce
IV	tytanowce
V	wanadowce
VI	chromowce
VII	manganowce
VIII	pion żelaza pion kobaltu pion niklu

_____W układzie okresowym Mendelejewa znajdująsię trzy miejsca szczególne. W okresach 4, 5 i 6 następujące po sobie pierwiastkiFe, Co, Ni (okres 4),Ru, Rh, Pd (okres 5) i Os, Ir, Pt (okres 6) wykazują duże podobieństwa między sobą - każda trójka wewnątrz własnego okresu. Większe podobieństwo istnieje jednak w kierunku pionowym (elektrowartościowość, typ budowy atomu).Wgrupie III w dodatkowej rodzinie skandowców znajduje się 18 pierwiastków, w których 15 umieszczono w okresie 6 i nazwano lantanowcami lub rodziną ziem rzadkich. Własności chemiczne lantanowców są bardzo zbliżone do siebie i każdy z nich powinien tworzyć oddzielny okres w grupie III. Po zbadaniu budowy atomu tych pierwiastków okazało się to zbędne i pozostawiono je w tym samym okresie szóstym, grupując je w rodzinę lantanowców.
_____Trzecim specjalnym miejscem jest ostatni nie zakończony okres siódmy. W grupie II rozpoczyna się analogiczna do rodziny lantanowców rodzinaaktynowców.

Zmiany własności pierwiastków w grupach i okresach

_____Kolejność ułożenia pierwiastków w okresach i podział na grupy jest obrazem stopniowania własności chemicznych i fizycznych w kierunku poziomym i pionowym siatki tablicy układu okresowego.
Ogólne wzory tlenków i wodorków pierwiastków z każdej grupy:

Grupa	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX(0)
Wzór tlenku	X2O	XO	X2O3	XO2	X2O5	XO3	X2O7	XO4	-
Wzór wodorku	XH	XH2	XH3	XH4	XH3	XH2	XH	-	-

_____W grupie IX umieszczone są gazy szlachetne, czasem grupę tę nazywa się grupą zerową. W poszczególnych grupach występują więc pierwiastki, których najwyższa wartościowość dodatnia lub ujemna określa ich przynależność do danej grupy. Warto podkreślić, że począwszy od grupy IV suma liczbowych wartościowości dodatniej i ujemnej równa się 8.
_____Najwyższa wartościowość jest charakterystyczna dla całej grupy: w każdym okresie zmienia się ona okresowo od 1 do 8. Wyjątek stanowi okres pierwszy składający się tylko z dwu pierwiastków: wodoru i helu.Wodór jest i może być tylko jednowartościowy, hel jest gazem szlachetnym zerowartościowym.
_____Stopniowanie własności pierwiastków przejawia się także we własnościach ich związków. Na przykład własności kwasowe pierwiastków wzrastają od lewej strony ku prawej, własności zasadowe - w kierunku przeciwnym.
_____W poszczególnych grupach, licząc w kierunku pionowym ku dołowi, maleje moc kwasów tlenowych, ale wzrasta moc zasad. Rozważając tylko rodziny główne i nie biorąc pod uwagę helowców, stwierdzamy, że w górnym, prawym rogu tablicy Mendelejewa znajdują się pierwiastki o najsilniej zaznaczonym charakterze kwasotwórczym - a w dolnym, lewym rogu - pierwiastki tworzące najsilniejsze zasady.
_____Prawidłowość stopniowania własności pojawia się także we własnościach fizychnych pierwiastków oraz we własnościach chemicznych i fizycznych ich związków.
_____Pierwiastki rodzin dodatkowych zmieniają swe własności w podobny sposób jak pierwiastki rodzin głównych. Różnice są jednak stosunkowo niewielkie oraz zdarzają się pewne odchylenia.
_____Te wszystkie prawidłowości są dowodem, że układ okresowy odzwierciedla rzeczywistą, naturalną klasyfikację pierwiastków. Nazywany jest on także układem naturalnym.

Znaczenie układu Mendelejewa dla rozwoju chemii

_____W czasach kiedy Mendelejew tworzył swój układ pierwiastków chemicznych (1869 r.), nie wiedziano o istnieniu wielu pierwiastków znanych nam obecnie. Mendelejew musiał pozostawić wiele wolnych miejsc w swej tablicy, aby zachować ustaloną prawidłowość zmian własności. Twierdził on, że miejsca należą do pierwiastków jeszcze nie odkrytych i że wykrycie ich jest tylko kwestią czasu. Podał nawet tymczasowe nazwytrzech spośród brakujących pierwiastków. Ponieważ pierwiastki te powinny znajdować się w tablicy obok boru, krzemu i glinu, nazwał je odpowiednio ekaborem, ekaglinem i ekakrzemem (eka = obok). Ponadto na podstawie własności znanych pierwiastków sąsiednich przewidział niektóre ich własności fizyczne i chemiczne, a także wskazał, gdzie należy ich poszukiwać. Na tej podstawie odkrytogal - ekaglin, skand - ekabor i german - ekakrzem.
_____Odkryte w ostatnich latach ubiegłego wieku gazy szlachetne He, Ne, Ar,Kr oraz Xe znalazły swoje miejsce w układzie okresowym w grupie dziewiątej (zerowej). Są to pierwiastki całkowicie bierne, nie reagujące z innymi. Ich ciężary atomowe okazały się takie, że całągrupę Mendelejew mógł umieścić za grupą VIII oraz mógł uznać je za rodzinę główną w grupie zerowej.
_____Za jedną z podstaw układu okresowego przyjął Mendelejew zasadę wzrostu ciężaru atomowego w okresach. Musiał jednak odstąpić od tej zasady w trzech przypadkach. Musiał umieścić pierwiastek cięższy przed lżejszym, aby zachować zgodność w grupie.

1) argon c. at. 39,94 i potas c. at. 39,10

2) kobalt c. at. 58,94 i nikiel c. at. 58,69

3) tellur c. at. 127,61 i jod c. at. 126,91

_____Te trzy przypadki uznane zostały za wyjątki ogólnej zasady układu pierwiastków w okresach.
_____Po wyjaśnieniu budowy atomów okazało się, że miejsca wszystkich pierwiastków są właściwe i że nie ma żadnych wyjątków, jeśli za podstawę klasyfikacji przyjmie się liczbę porządkową, a nie ciężar atomowy. Liczba porządkowa ma prosty związek z budową atomu, odpowiada bowiem ilości protonów w jądrze.
_____Nawet pierwiastki otrzymane w ciągu ostatnich kilkunastu lat metodą sztucznych przemian jądrowych znalazły swe miejsce w układzie okresowym. Okazało się, że tworzą one rodzinę pierwiastków w okresie siódmym, zwaną rodziną aktynowców. Aktynowce mają ciężar atomowy większy od ciężaru atomowego uranu i z tego powodu zostały nazwane również pierwiastkami pozauranowymilub transuranami.
_____Do chwili wprowadzenia układu okresowego odkrycie nowego pierwiastka zależało od dokładności analitycznej badacza, jego spostrzegawczości, a przede wszystkim od szczęśliwego przypadku. Tablica Mendelejewa postawiła jasny cel poszukiwań i podała chemikom nić przewodnią w ich pracy odkrywczej.

---

[Prawo okresowości Mendelejewa]
[Budowa układu okresowego pierwiastków]
[Zmiany własności pierwiastków w grupach i okresach]
[Znaczenie układu Mendelejewa dla rozwoju chemii]