- Mis on keemiliste elementide perioodilisustabel?
- Miks on tarvis keemilisi elemente süstematiseerida?
Elementide süstematiseerimine
Aastaks 1869 oli teada 63 keemilist elementi. Kuigi aatomi ehitust polnud täpselt kirjeldatud, mõisteti, et ühte liiki aatomitest koosnev aine oli kindlate omadustega. Märgati, et osa aineid on omaduste poolest väga sarnased, ning elemente prooviti süstematiseerida. Vene keemik Dmitri Mendelejev ja Saksa teadlane Lothar Meyer avastasid üksteisest sõltumata, et kui reastada elemendid aatommassi kasvu järjekorras, saab need jaotada lihtainete omaduste põhjal ühesuguste omadustega rühmadesse. Perioodilisussüsteemi loojaks peetakse aga Mendelejevit, kes jättis oma tabelisse tühjad kohad ning tegi julged ja üsna täpsed ennustused veel avastamata elementide kohta.
Perioodilisustabel
Tänapäevases perioodilisustabelis on keemilised elemendid järjestatud prootonite arvu kasvu järjekorras. Perioodilisustabel on tabel, kus elemendid on paigutatud süsteemselt aatomi ehituse perioodilisuse järgi. Igal elemendil on perioodilisustabelis omakindel asukoht ‒ elemendi lahter. Aatomnumber (tähis Z) tähistab prootonite arvu aatomituumas ja ühtlasi elemendi järjenumbrit perioodilisustabelis. Prootonite arv kasvab tabelis vasakult paremale ja ülevalt alla.
Aatomnumber (Z) = prootonite arv aatomituumas = tuumalaeng = elektronide arv elektronkattes
Elemendi aatomnumber (Z) näitab
- elemendi järjenumbrit perioodilisustabelis.
- prootonite arvu aatomis
- neutronite arvu aatomis.
- elektronide arvu aatomis.
- aatomi tuumalaengu suurust.
- elektronkihtide arvu aatomis.
- väliskihi elektronide arvu aatomis.
Elektronkatte ehitus täpsustab elemendi asukoha
Perioodilisustabelis on 18 veergu ehk rühma, mis on jaotatud põhirühmadeks ehk A-rühmadeks ja siirdemetallide rühmadeks ehk B-rühmadeks. A-rühmadesse on elemendid paigutatud väliskihi elektronide arvu järgi aatomis: IA rühmas on elemendid, mille aatomite väliskihis on 1 elektron (nt H, Li), IIA rühmas elemendid, millel on väliskihis 2 elektroni (nt Be, Mg), IIIA rühmas on elemendid, millel on väliskihis 3 elektroni (nt B, Al) jne. Samasse rühma kuuluvatel elementidel on sarnased omadused.
Aatomi elektronkattes olevate elektronkihtide arvu järgi on tabel jaotatud 7 reaks ehk perioodiks: ühe elektronkihiga aatomid paiknevad 1. perioodis (H ja He), kahe elektronkihiga aatomid 2. perioodis (nt Li, C, O) jne.
Mõtle
Uuri internetist, milliseid süsteeme (eri kujuga tabeleid) on leiutatud elementide paigutamiseks.
Metallilised ja mittemetallilised elemendid ning väärisgaasid
Perioodilisustabelis eristatakse tavaliselt kolme elementide gruppi: metallilised ja mittemetallilised elemendid ning väärisgaasid. Selline jaotus on tuletatud nendele elementidele vastavate lihtainete omadustest. Tavaliselt eristatakse neid elemente tabelis erinevate värvidega, selles õpikus on metallilised elemendid tähistatud helelillaga, mittemetallilised elemendid kollasega ning väärisgaasid oranžiga.
- Si
- Mn
- N
- Na
- Ir
- Br
- Cu
- Mg
- Sn
- Kr
- Pt
- I
Metallid
Metallid on metalliliste elementide aatomitest moodustunud lihtained. Metallide füüsikalised omadused on sarnased: toatemperatuuril tahked (v.a elavhõbe), hea elektri- ja soojusjuhtivus, hea töödeldavus ja metalne läige. Metallidest valmistatakse tööriistu, masinaid, elektriseadmeid jms. Perioodilisustabelis eristatakse leelis-, leelismuld- ja siirdemetalle.
Metallid on , seetõttu on neist võimalik valmistada väga erineva kujuga esemeid. Metallidelektrit. Metallid on kasoojusjuhid. Näiteks läheb vasklusikas kuumas vees kuumaks kui puulusikas.
Leelis- ja leelismuldmetallid
IA rühma elementide aatomite väliskihis on 1 elektron ja IIA rühma elementide aatomite väliskihis 2 elektroni. IA rühma elemente nimetatakse leelismetallideks ja keemiliselt aktiivsemaid IIA rühma elemente (Ca ja rühmas allpool paiknevad elemendid) leelismuldmetallideks. Need aatomid loovutavad kergelt oma väliskihi elektronid, mistõttu reageerivad leelis- ja leelismuldmetallid väga kergesti näiteks õhuhapniku ja veeauruga. Suure keemilise aktiivsuse tõttu esinevad need metallid looduses vaid ühendites ja lihtainena kasutatakse neid suhteliselt vähe.
Leelismetallid asuvad perioodilisustabeli rühmas ja leelismuldmetallid rühmas. Mõlema rühma elemendid on keemiliselt .
Siirdemetallid
B-rühmades paiknevaid elemente nimetatakse üleminekumetallideks ehk siirdemetallideks, sest nende aatomite elektronide arv suureneb perioodis vasakult paremale eelviimases elektronkihis, mitte väliskihis. Siirdemetallide aatomite välises elektronkihis on enamasti 1–2 elektroni. Siirdemetallid on näiteks raud, vask, kuld ja hõbe.
IIIA–VIA rühmadesse kuuluvad mõned olulise tähtsusega metallid, nt alumiinium, tina ja plii, mille omadused rühma piires muutuvad.
Kaltsium –
Vismut –
Volfram –
Rubiidium –
Alumiinium –
Baarium –
Kuld –
Lisalugemine
Värvilised leegid
Mõne metallilise elemendi sisaldust ühendis saab tuvastada leekreaktsiooniga. Selleks viiakse näiteks metalli sool põleti leeki ning jälgitakse, mis värvi on leek. Näiteks vask annab leegile sinakasrohelise, naatrium kollase, kaalium lilla, rubiidium punase ja tseesium sinise värvuse. Metalliliste elementide ühendeid kasutatakse ka ilutulestikes värvide mängu tekitamiseks.
Piksevarras
Äikesetorm on suvel Eestis üsna tavaline ilmastikunähtus. Välk on suure energiaga elektriline nähtus, mis võib palju kahju tekitada. Tihti varjume äikese eest majja, ent ka maja peab olema pikse eest kaitstud. Selleks paigaldatakse ehitiste katustele metallist piksevardad: metall on väga hea elektrijuht ning sellega saab välgulöögi ohutult maasse juhtida.
Elementide metallilisus
Metalliliste elementide aatomite raadiused on suuremad kui mittemetallilistel elementidel. Suurema raadiusega aatomites on tuumalaengu mõju väliskihi elektronidele väiksem ja aatom loovutab need kergemini. Metalliliste elementide aatomites on väliskihis vähe elektrone ja neid hoitakse suhteliselt nõrgalt kinni. Element on seda metallilisem, mida kergemini aatom oma väliskihi elektroni(d) loovutab.
Keemiliste elementide metallilised omadused tugevnevad rühmas ülevalt alla ja perioodis paremalt vasakule.
Püsivatest elementidest (Fr laguneb kiiresti) on kõige metallilisem tseesium (Cs), mis loovutab oma väliskihi elektroni kõige kergemini.
- Cl
- K
- Ca
- Li
Mittemetallid
Mittemetallid on mittemetalliliste elementide aatomitest moodustunud lihtained. Neid on palju vähem kui metalle ja need on väga mitmesuguste omadustega. Mittemetallid on toatemperatuuril erinevates olekutes, enamik mittemetalle ei juhi elektrit ja on halvad soojusjuhid. Nad võivad olla erinevat värvi, näiteks väävel on kollane, broom aga punakaspruun. Tahked mittemetallid on haprad ja raskesti töödeldavad.
Halogeenid
VIIA rühma mittemetalle nimetatakse halogeenideks. Nende aatomite väliskihis on 7 elektroni ja need reageerivad kergesti, kuna neil on elektronoktetist vaid üks elektron puudu. Suure keemilise aktiivsuse tõttu esinevad halogeenid looduses enamasti ühendites. Halogeenide ühendeid kasutatakse näiteks puhastus-, pleegitus- ja desinfitseerimisvahendites ning plastmasside valmistamiseks.
Väärisgaasid
VIIIA rühm on väärisgaaside rühm. Väärisgaaside aatomite väline elektronkiht on elektronidega täielikult täitunud, mistõttu on nad keemiliselt väga püsivad ja enamasti keemilistes reaktsioonides ei osale.
Väärigaase leidub näiteks õhus, kõige rohkem argooni (0,9%), teisi on õhus vähem. Igapäevaelus lisatakse väärisgaase mõne lambipirni täitegaasile, et hõõgniit kergesti läbi ei põleks. Väärisgaasid kiirgavad elektrivoolu toimel erinevat värvi valgust, mistõttu kasutatakse neid valgusreklaamides, mida vahel nimetatakse ka neoontuledeks. Heeliumit kasutatakse väikse tiheduse tõttu näiteks õhupallide täitmiseks.
- Metallilised elemendid, mille väliskihis on enamasti 1 või 2 elektroni.
- Elemendid, mis reageerides loovutavad 2 väliskihi elektroni.
- Elemendid, mille väliskiht on täielikult elektronidega täitunud.
- Elemendid, mis reageerivad kergesti ja liidavad ühe elektroni.
- Elemendid, mis asuvad IA rühmas.
Ma tean, et
- Perioodilisustabel on tabel, kus keemilised elemendid on paigutatud süsteemselt aatomi ehituse perioodilisuse järgi.
- Aatomnumber (Z) tähistab prootonite arvu aatomituumas ja keemilise elemendi järjenumbrit perioodilisustabelis.
- Rühm on perioodilisustabeli veerg, mille moodustavad sarnaste omadustega elemendid.
- Periood on perioodilisustabeli rida, mille moodustavad elemendid, mille aatomite elektronkihtide arv on sama mis perioodi number.
- Perioodilisustabelis eristatakse tavaliselt kolme elementide gruppi: metallilised ja mittemetallilised elemendid ning väärisgaasid.
Küsimused ja ülesanded
- Võrdle perioodilisustabelit ja tabelit, kus elemendid on paigutatud üksteise alla aatomnumbri kasvu järgi. Kumba on lihtsam lugeda ja mõista?
- Miks on räni paigutatud 3. perioodi IVA rühma?
- Nimeta kõik aatomi omadused, mida saad kirjeldada aatomnumbri põhjal.
- Mitu elementi on esimeses perioodis ja mitu teises?
- Milline oluline erinevus elektronkatte ehituses on A- ja B-rühma elementidel?
- Mitu rühma ja mitu perioodi on D. Mendelejevi perioodilisustabelis?
- Milliste omadustega elementidega algavad perioodid, milliste omadustega elementidega lõpevad? Mille poolest erineb 1. periood teistest?
- Uuri internetist, milliseid süsteeme (eri kujuga tabeleid) on leiutatud elementide paigutamiseks.
- Nimeta metallide füüsikalisi omadusi.
