|
Szersze omówienie chemii pierwiastków przejściowych - linki poniżej
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Współczesny podział pierwiastków na grupy, w strukturze tablicy układu okresowego, konsekwentnie trzyma się konfiguracji elektronowej jako jedynego kryterium podziału. Do danej grupy (1-18) zalicza te pierwiastki, które leżą w tej samej kolumnie, po rozpisaniu ich w kolejności liczby atomowej i zgodnie z okresowością struktury elektronowej atomów.
Wcześniejszy podział pierwiastków na grupy przyjmował nieco inne podejście do problemu. Pierwiastki dzielono na siedem grup (I - VII), w obrębie których wyróżniano grupy główne (A) i poboczne (B). Grupę gazów szlachetnych oznaczano jako grupę 0, zaś dzisiejsze grupy 8-10 stanowiły grupę VIII i zawierały aż dziewięć pierwiastków. Taki podział, nie sprzeniewierzając się okresowości w konfiguracji elektronowej, próbował (z dość dobrym skutkiem) wiązać w grupy pierwiastki o podobnych właściwościach. Z drugiej jednak strony, omawiając chrom w tej samej VI grupie co tlen i siarkę, a złoto obok potasu (grupa I) czy mangan obok chloru, wprowadzał czasem zbyt wiele zamieszania i wcale nie ułatwiał przyswajania ogólnych reguł zachowania się pierwiastków danej grupy.
W naszym przewodniku stosujemy przy omawianiu właściwości pierwiastków współczesny podział na grupy, robiąc jednak drobny wyjątek dla dawnej grupy VIII. Dla grup 8-10 właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków w obrębie grupy różnią się znacznie, natomiast są dość zgodne dla triad w obrębie okresu (Fe, Co, Ni - żelazowce; Ru, Rh, Pd - platynowce lekkie i Os, Ir, Pt - platynowce ciężkie). Taki też podział, zgodny z historyczną grupą VIII zastosowałem w naszej witrynie na stronach szerzej omawiających właściwości pierwiastków, wychodząc z często tu powtarzanego założenia, że wszelkie podziały mają nam w czymś pomóc, bo inaczej nie mają sensu. Wydaje mi się, że taki nieco "hybrydowy" podział bardziej ułatwi nam zapamiętanie właściwości i chemizmu poszczególnych pierwiastków, niż ortodoksyjne trzymanie się "oficjalnych" podziałów.
Natomiast na tej stronie, omawiającej właściwości pierwiastków w skrócie zastosowano konsekwentny podział na 18 grup.
Zgodnie z zasadą uzyskiwania przez układ jak najniższej z możliwych w danej sytuacji, energii, elektrony w atomach kolejnych pierwiastków obsadzają orbitale w taki sposób, by zachować stan jak najniższej energii. Energia orbitali zależy głównie od dwóch czynników: głównej liczby kwantowej n (numer powłoki elektronowej) i pobocznej liczby kwantowej l (typ orbitala). Energia elektronu rośnie tym bardziej im dalszą od jądra zajmuje on powłokę. W obrębie tej samej powłoki najniższa jest energia elektronów obsadzających orbital s, następnie wyższa dla p (identyczna dla wszystkich trzech px, py i pz), dalej analogicznie dla elektronów na orbitalach d i w końcu f. Należy tu także pamiętać o zakazie Pauliego i regule Hunda.
Ta piękna systematyczność w obsadzaniu kolejnych orbitali przez elektrony kolejnych pierwiastków jest zachowana w trzech pierwszych okresach (od wodoru do argonu), których zawartość obejmuje pierwiastki w których obsadzane są orbitale s i p. Po wypełnieniu orbitala 3p (argon), zgodnie z powyższa regułą powinno nastąpić zapełnianie orbitala 3d. Dzieje się jednak inaczej. Orbital 4s gwarantuje niższą energie niż 3d i to on jest wcześniej zapełniany elektronami (potas: 1s2 2s2p6 3s2p6d 0 4s1; wapń: 1s2 2s2p6 3s2p6d 0 4s2). Po zapełnieniu orbitala s wyższej powłoki (4s) następuje powrót do powłoki niższej i dalej zgodnie z regułą zapełniane są orbitale typu d (5 orbitali 3d, 10 elektronów w 10 kolejnych pierwiastkach od Sc do Zn). Po wypełnieniu orbitali 3d, dalej zgodnie z regułą wypełniane są orbitale p (3 orbitale 4p, 6 elektronów, od Ga do Kr).
Analogicznie dzieje się w obrębie okresu 5 i 6, przy czym w okresie 6, po ulokowaniu na orbitalu 5d jednego elektronu następuje wypełnienie orbitali 4f. Jest to grupa 14 pierwiastków, rozpoczynająca się lantanem (La: 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2 p6d10f 0 5s2p6 d1f 0 6s2 ), zwana lantanowcami. Mają one konfiguracje dwóch ostatnich powłok identyczną, (5s2p6 d1f 0 6s2 ) bowiem uzupełniana jest powłoka trzecia, licząc od najdalszej (7 orbitali 4f, 14 elektronów-14 pierwiastków).
Po zapełnieniu orbitali 4f wszystko "wraca do normy" (tej już trochę "zmodyfikowanej") i następuje wypełnianie orbitali 5d (pierwiastki od La do Hg)
Analogicznie dzieje się w okresie 7, gdzie po aktynie (Ac: 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2 p6d10f14 5s2p6 d10f 0 6s2 p6 d1f 0 7s2 ) występuje grupa aktynowców, uzupełniających orbitale 5f.
Nie jest to, niestety, jedyne odstępstwo od tej prostej reguły systematycznego obsadzania orbitali przez elektrony w atomie poszczególnych pierwiastków. Ponieważ, jak powiedzieliśmy wcześniej, energia danego orbitala zależy zarówno od głównej liczby kwantowej (tu podstawowe znaczenie ma oddziaływanie dodatniego ładunku jądra na ujemne elektrony, im liczba kwantowa większa, tym dalej elektron od jądra i tym oddziaływanie to jest słabsze) jak i od typu orbitala (co wiąże się między innymi z oddziaływaniem z innymi elektronami atomu). Zatem im dalej od jądra atomowego, tym mniejsze znaczenia ma oddziaływanie ładunku jądra atomowego a wzrasta znaczenie oddziaływań innych elektronów. Powoduje to w konsekwencji, że różnice energetyczne między orbitalami są coraz mniejsze i coraz częściej dochodzi do sytuacji, że reguła kolejności obsadzania w poszczególnych przypadkach nie jest zgodna z kolejnością energetyczną orbitali. Stąd te "modyfikacje". Oprócz tych odstępstw opisanych wyżej istnieje jeszcze 10 indywidualnych, z których pamiętać szczególnie warto o Cr, Mo (grupa 6; zamiast d4 - s2 mamy d5 - s1), Cu, Ag, Au (grupa 11; zamiast d9 - s2 mamy d10 - s1), Pt, Pd (grupa 10; zamiast d8 - s2 mamy d9 - s1 lub d10 - s0). Można tu zauważyć pewna "skłonność" pierwiastków do obsadzania orbitali d 5 bądź 10 elektronami, kosztem obsadzeń orbitali s ostatniej powłoki (np. d5s1 zamiast d4s2 w chromie czy d10s1 zamiast d9s2 w miedzi). Trochę to przypomina dążność do wysycenia powłoki walencyjnej oktetem elektronowym.
I na koniec najważniejsze - co z tego wszystkiego wynika?
Chemiczne właściwości pierwiastków są zdeterminowane głównie przez
lokalizacje i energię elektronów walencyjnych. Znając ich konfigurację można
przewidzieć wartościowości, elektroujemności, zdolność tworzenia
kompleksów, wiązań koordynacyjnych i wiele innych właściwości. Łatwiej również
zapamiętać wyjątki i odstępstwa od ogólnych zasad i reguł, bo są one
zazwyczaj silnie związane z nietypową dla danej grupy konfiguracją. Tak więc
podanych powyżej wiadomości nie należy traktować jako "sztuki dla
sztuki" a raczej jako klucz do zapamiętania i zrozumienia wielu odstępstw
od okresowości właściwości chemicznych (a często także fizycznych)
pierwiastków.
konfiguracje elektronowe
pierwiastków grup 3 - 12:
|
Powłoki i orbitale |
1s | 2s | 2p | 3s | 3p | 3d | 4s | 4p | 4d | 4f | 5s | 5p | 5d | 5f | 6s | 6p | 6d | 6f | 7s | |
| kliknij nazwę grupy | ||||||||||||||||||||
|
(3) skandowce |
Sc | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 |
1 |
2 | ||||||||||||
|
|
Y | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 1 | 2 | |||||||||
| La | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 10 |
!! |
2 | 6 | 1 |
2 |
||||||
| Ac | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 10 | 14 | 2 | 6 | 10 |
!! |
2 | 6 | 1 | 2 | ||
|
(4) tytanowce |
Ti | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 2 | 2 | ||||||||||||
|
|
Zr | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 2 | 2 | |||||||||
|
|
Hf | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 10 |
14 |
2 | 6 | 2 | 2 | |||||
|
(5) wanadowce |
V | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 3 | 2 | ||||||||||||
|
|
Nb | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 4 | 1 | |||||||||
|
|
Ta | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 10 |
14 |
2 | 6 | 3 | 2 | |||||
|
(6) chromowce |
Cr | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 5 | 1 | ||||||||||||
|
|
Mo | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 5 | 1 | |||||||||
|
|
W | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 10 |
14 |
2 | 6 | 4 | 2 | |||||
|
(7) manganowce |
Mn | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 5 | 2 | ||||||||||||
|
|
Tc | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 6 | 1 | |||||||||
|
|
Re | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 10 |
14 |
2 | 6 | 5 | 2 | |||||
|
(8) żelazowce |
Fe | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 6 | 2 | ||||||||||||
|
|
Ru | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 7 | 1 | |||||||||
|
|
Os | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 10 |
14 |
2 | 6 | 6 | 2 | |||||
|
(9) kobaltowce |
Co | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 7 | 2 | ||||||||||||
|
|
Rh | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 8 | 1 | |||||||||
|
|
Ir | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 10 |
14 |
2 | 6 | 7 | 2 | |||||
|
(10) niklowce |
Ni | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 8 | 2 | ||||||||||||
|
|
Pd | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 10 | 0 | |||||||||
|
|
Pt | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 10 |
14 |
2 | 6 | 9 | 1 | |||||
|
(11) miedziowce |
Cu | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 1 | ||||||||||||
|
|
Ag | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 10 | 1 | |||||||||
|
|
Au | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 10 |
14 |
2 | 6 | 10 | 1 | |||||
|
(12) cynkowce |
Zn | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | ||||||||||||
|
|
Cd | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 10 | 2 | |||||||||
|
|
Hg | 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 10 | 2 | 6 | 10 |
14 |
2 | 6 | 10 | 2 | |||||
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
1s | 2s | 2p | 3s | 3p | 3d | 4s | 4p | 4d | 4f | 5s | 5p | 5d | 5f | 6s | 6p | 6d | 6f | 7s | |
| Sc - skand (liczba atomowa 21) |
średnia masa atomowa 44,956 |
[konfiguracja elektronowa] | do opisu szczegółowego |
Metal, trójwartościowy, w przyrodzie rzadko występujący. Właściwościami chemicznymi przypomina lantan.
| Y - itr (liczba atomowa 39) |
średnia masa atomowa 88,905 |
[konfiguracja elektronowa] |
Metal, zawsze trójwartościowy, związki. Rozpuszcza się w kwasach i zasadach.
| La - lantan (liczba atomowa 57) | średnia masa atomowa 138,91 | [konfiguracja elektronowa] |
Rozpoczyna szereg lantanowców (poszczególne pierwiastki tego szeregu uzupełniają wypełnienie orbitali podpowłoki 4f). Oprócz izotopu trwałego 139La występuje słabo β-promieniotwórczy izotop 138La. Srebrny, kowalny metal, w przyrodzie bardzo rzadki. Na powietrzu spala się do tlenku La2O3. Tworzy wodorotlenek La(OH)3; dość gwałtownie reaguje z fluorowcami..
| Ac - aktyn (liczba atomowa 89) |
średnia masa atomowa [227] |
[konfiguracja elektronowa] |
Promieniotwórczy pierwiastek (prom. α; T1/2=15,5 lat) rozpoczynający szereg aktynowców (kolejne pierwiastki zapełniają podpoziom 5f). Zawsze trójwartościowy. Chemicznie mało aktywny, w przyrodzie bardzo rzadki.
| Ti - tytan (liczba atomowa 22) |
średnia masa atomowa 47,90 |
[konfiguracja elektronowa] | do opisu szczegółowego |
Lekki, kruchy metal, dobrze przewodzący prąd elektryczny. W przyrodzie bardzo pospolity (0,5% wag.), występuje w postaci związków. W temperaturze pokojowej dość odporny chemicznie, reaguje tylko z kwasem fluorowodorowym. W podwyższonej temperaturze reaguje z fluorowcami, siarką, tlenem, parą wodną i azotem. Związki tytanu 2 i 3 wartościowego mają właściwości redukujace. Tytan znajduje zastosowanie głównie tam, gdzie chodzi o odporność na korozję i dużą wytrzymałość mechaniczną. Ditlenek tytanu służy jako biały pigment do farb kryjących, lakierów i emalii.
| Zr - cyrkon (liczba atomowa 40) |
średnia masa atomowa 91,22 |
[konfiguracja elektronowa] |
Twardy, kruchy szary metal, podobny do niklu. Z właściwości fizycznych i chemicznych przypomina tytan, jest jednak mniej od niego rozpowszechniony w przyrodzie (0,03% wag.). Na zimno cyrkon reaguje z kwasem fluorowodorowym i wodą królewską oraz gorącym ługiem.
| Hf - hafn (liczba atomowa 72) |
średnia masa atomowa 178,49 |
[konfiguracja elektronowa] |
Twardy, kruchy szary metal. Bardzo podobny do cyrkonu, jest jednak od niego bardziej zasadowy. Rozpowszechnienie w przyrodzie niewielkie(0,03% wag.). Na zimno reaguje cyrkon tylko ze stężonym kwasem siarkowym. Bardziej reaktywny w podwyższonych temperaturach.
| V - wanad (liczba atomowa 23) |
średnia masa atomowa 50,942 |
[konfiguracja elektronowa] | do opisu szczegółowego |
Bardzo twardy, kowalny metal o barwie stalowej. W przyrodzie dość powszechny (0,02% wag.). Występuje na
+2, +3 (tlenki zasadowe), +4, +5 (tlenki amfoteryczne) stopniu utlenienia. Dość odporny na kwasy w
temperaturze pokojowej (reaguje tylko z kwasem fluorowodorowym, wodą królewską i kwasami utleniającymi),
w podwyższonej temperaturze reaguje z tlenem, węglem, azotem i krzemem.
Pięciotlenek wanadu V2O5 jest ważnym katalizatorem przy produkcji kwasu siarkowego.
| Nb - niob (liczba atomowa 41) |
średnia masa atomowa 92,906 |
[konfiguracja elektronowa] |
Niezbyt twardy, ciągliwy metal o barwie szarej. W przyrodzie mniej rozpowszechniony niż wanad (0,002% wag.). Dość podobny w charakterze chemicznym do wanadu, jednak trwałe są tylko jego związki na +5 stopniu utlenienia (Nb2O5 amfoteryczny z przewagą właściwości kwasowych). Na zimno bardzo odporny chemicznie (reaguje tylko z kwasem fluorowodorowym), w podwyższonej temperaturze jego reaktywność bardzo znacznie rośnie.
| Ta - tantal (liczba atomowa 73) |
średnia masa atomowa 180,948 |
[konfiguracja elektronowa] |
Niebieskoszary, trudno topliwy metal. Na zimno reaguje z fluorem i kwasem fluorowodorowym, poza tym jest bardzo odporny chemicznie. W wyższych temperaturach reaguje z chlorem i stopionymi wodorotlenkami litowców. Bardzo odporny na korozję. Tworzy związki podobnie jak niob, najtrwalsze na +5 stopniu utlenienia.
| Cr - chrom (liczba atomowa 24) |
średnia masa atomowa 51,996 |
[konfiguracja elektronowa] | do opisu szczegółowego |
Twardy, srebrzysty metal, odporny chemicznie, nie matowieje na powietrzu. Znajduje zastosowanie jako powłoka ochronna i dekoracyjna nie dopuszczająca do korozji żelaza. Ponadto bywa stosowany jako uszlachetniający dodatek do stopów (stal) a jego zazwyczaj barwne sole stanowią pigmenty farb i lakierów. Występuje na +3 stopniu utlenienie (charakter amfoteryczny, Cr(OH)3 szarozielony, kłaczkowaty osad, rozpuszcza się w nadmiarze NaOH), +6 (chromiany i dwuchromiany, charakter kwaśny). Tworzy także związki na +2 stopniu utlenienia, dość nietrwałe, bardzo silne reduktory zawierające niebieski jon Cr2+. Sole chromu +3 są barwy zielonej, +6 żółte do pomarańczowych.
Silne utleniacze utleniają chrom +3 do +6 (żółte chromiany CrO42- przechodzące pod wpływem zakwaszenia w pomarańczowe dichromiany Cr2O72-). Związki chromu 6+ są dość silnymi utleniaczami, szczególnie roztwór dwuchromianu potasu w stężonym kwasie siarkowym, tzw. chromianka używana do mycia szczególnie zabrudzonego szkła laboratoryjnego (ze względu na toksyczność zostało zakazane jej używanie).
| Mo - molibden (liczba atomowa 42) |
średnia masa atomowa 95,94 |
[konfiguracja elektronowa] |
Metal podobny do chromu i tak jak on stosowany do wytopu stali szlachetnych i narzędziowych. W związkach występuje na +2, +3, +4, +5, +6 stopniu utlenienia, zmieniając charakter z zasadowego na kwasowy (Mo6+ molibdeniany).
| W - wolfram (liczba atomowa 74) |
średnia masa atomowa 183,85 |
[konfiguracja elektronowa] |
Trudnotopliwy metal (t. top. > 3 000°C) używany do żarników lamp żarowych (żarówek) oraz jako składnik szlachetnych stali. Węglik wolframu WC wchodzi w skład stopów widia (twarde wiertła do skał i betonów). Na zimno odporny chemicznie, na ciepło ulega wielu reakcjom, dając związki, w których występuje na różnych stopniach utlenienia.
| Mn - mangan (liczba atomowa 25) |
średnia masa atomowa 54,938 |
[konfiguracja elektronowa] | do opisu szczegółowego |
Twardy, kruchy metal o czerwonym połysku. Dość pospolity pierwiastek (ok. 0,1% w skorupie ziemskiej).
Jest pierwiastkiem dość reaktywnym. W temperaturze pokojowej reaguje z wodą, z wydzieleniem wodoru i utworzeniem wodorotlenku. Reaguje też bezpośrednio z większością popularnych pierwiastków. W wysokiej temperaturze reaguje nawet z azotem. Dość odporny na korozję, gdyż w zetknięciu z powietrzem pokrywa się ochronną warstewka tlenku. W związkach występuje na wielu stopniach utlenienia, głównie +2, +4, +6, +7.
Sole dwuwartościowego manganu są bezbarwne, manganiany (+6, np. K2MnO4) zielone a nadmanganiany (+7, np. KMnO4) fioletowe. Nadmanganiany są silnymi utleniaczami, redukują się w środowisku zasadowym (w obecności nadmiaru jonów MnO4+) do zielonych manganianów, zaś w środowisku obojętnym i zasadowym przechodzą w amfoteryczny MnO2 (ditlenek, popularnie nazywany braunsztynem). W środowisku kwaśnym redukują się do bezbarwnych soli manganu dwuwartościowego. Tlenek MnO jest tlenkiem zasadowym.
Mangan stosowany jest jako dodatek do stali szlachetnych, w analizie chemicznej ważne zastosowanie znajduje nadmanganian potasu jako utleniacz, z tych samych powodów znajduje zastosowanie jako łagodny antyseptyk.
| Tc - technet (liczba atomowa 43) |
średnia masa atomowa [97] |
[konfiguracja elektronowa] |
Nie posiada trwałych izotopów, jest pierwszym pierwiastkiem otrzymanym sztucznie (1937 r.) jako wynik przemian jądrowych. Najtrwalszy jego izotop ma czas połowicznego rozkładu 47 000 lat.
| Re - ren (liczba atomowa 75) |
średnia masa atomowa 186,2 |
[konfiguracja elektronowa] |
W przyrodzie spotykany niezmiernie rzadko. Srebrzysty metal o bardzo dużej odporności na wysokie temperatury. Także chemicznie bardzo odporny.
| Fe - żelazo (liczba atomowa 26) |
średnia masa atomowa 55,847 |
[konfiguracja elektronowa] |
Metal o bardzo silnych właściwościach paramagnetycznych (ferromagnetyk). Bardzo łatwo ulega korozji. Jest pierwiastkiem o ponad 5% rozpowszechnieniu w przyrodzie. W przyrodzie występuje głównie pod postacią rud: hematyt (Fe2O3), magnetyt (Fe3O4), piryt (FeS2) i inne.
Żelazo jest pierwiastkiem bardzo reaktywnym, reaguje z kwasami na zimno, łączy się też bezpośrednio z większością niemetali. Występuje na +2 i +3 stopniu utlenienia. Związki żelaza(II) są reduktorami, utleniając się do żółtych lub brunatnych związków żelaza(III). Wodorotlenki żelaza (tak na drugim jak i trzecim stopniu utlenienia) są bardzo słabo rozpuszczalne w wodzie, tworzą zielonkawy lub brunatny osad.
Wysoką reaktywność żelaza (łatwość korozji) obniża się w zastosowaniach praktycznych przez tworzenie stopów o różnych składach (stal różnych gatunków) i powlekanie warstwą ochronną lakierów lub innych metali, odporniejszych na korozję.
W organizmie człowieka żelazo jest niezbędne, jako istotny składnik hemoglobiny - białka odpowiedzialnego za oddychanie komórkowe.
| Ru - ruten (liczba atomowa 44) |
średnia masa atomowa 101,07 |
[konfiguracja elektronowa] | do opisu szczegółowego |
Srebrny metal, odporny chemicznie (rozpuszcza się jedynie w gorącej wodzie królewskiej, nieco łatwiej ulega działaniu gorących alkaliów). Znajduje najczęściej zastosowanie jako składnik szlachetnych stopów np. z platyną. W przyrodzie występuje w bardzo niewielkich ilościach.
| Os - osm (liczba atomowa 76) |
średnia masa atomowa 190,2 |
[konfiguracja elektronowa] | do opisu szczegółowego |
Szaroniebieski, kruchy metal, bierny chemicznie (rozpuszcza go z trudem woda królewska i stęż. kwas azotowy). Praktyczne zastosowanie niewielkie, głównie w postaci stopów o dużej twardości np. z irydem.
| Co - kobalt (liczba atomowa 27) |
średnia masa atomowa 58,932 |
[konfiguracja elektronowa] |
Ma jeden trwały izotop (59Co), zaś jego izotop β-promieniotwórczy 60Co (t1/2= 5,3 lat) znajduje ważne zastosowanie w technice i medycynie ("bomba kobaltowa"). Jest srebrzystym metale o właściwościach ferromagnetycznych, o stosunkowo niewielkim rozpowszechnieniu (0,004%). Jest bardziej szlachetny niż żelazo (nieco bardziej pasywny chemicznie), występuje na +2 i +3 stopniu utlenienia, przy czym w tym drugim przypadku tworzy związki niezbyt trwałe. Bardzo łatwo tworzy jony kompleksowe, tak kationy jak i aniony, o bardzo różnych barwach.
| Rh - rod (liczba atomowa 45) |
średnia masa atomowa 102,905 |
[konfiguracja elektronowa] | do opisu szczegółowego |
Metal bardzo rzadki (0,0000001% wag.), bardzo odporny chemicznie, w związkach występuje głównie na +3 stopniu utlenienia. Stosowany w praktyce najczęściej w postaci stopów z platyną i irydem jako materiał na tzw. termopary (ogniwa termoelektryczne) i specjalistyczne naczynia laboratoryjne.
| Ir - iryd (liczba atomowa 77) |
średnia masa atomowa 192,2 |
[konfiguracja elektronowa] | do opisu szczegółowego |
Metal o bardzo wysokiej temperaturze topnienia, chemicznie nieaktywny, tlenek tworzy dopiero w temperaturze czerwonego żaru, nie reaguje z kwasami ani alkaliami. Zastosowanie podobne jak rodu, i podobnie jak rod występuje niezmiernie rzadko (0,0000001%).
| Ni - nikiel (liczba atomowa 28) |
średnia masa atomowa 58,71 |
[konfiguracja elektronowa] |
Miękki, kowalny srebrzysty metal (rozpowszechnienie 0,01%) o właściwościach ferromagnetycznych. Właściwościami przypomina kobalt. W związkach występuje najczęściej na +2 stopniu utlenienia. Tworzy także łatwo, podobnie jak kobalt, jony kompleksowe. Służy jako galwanicznie nakładane powłoki antykorozyjne, stosowany jest często jako katalizator oraz jako składnik stopów z wieloma innymi metalami.
| Pd - pallad (liczba atomowa 46) |
średnia masa atomowa 106,4 |
[konfiguracja elektronowa] | do opisu szczegółowego |
Srebrzysty metal o nikłym rozpowszechnieniu (0,000001%), szlachetny metal o średniej odporności chemicznej, przypomina w tym względzie srebro. Na gorąco ulega działaniu chloru, tlenu, siarki. Występuje głównie jako metal dwu- i czterowartościowy. W postaci czerni palladowej lub gąbki (silnie rozdrobniony) stosowany jako katalizator w procesach uwodorniania i utleniania (silnie chłonie wodór). Stosowany także w stopach szlachetnych.
| Pt - platyna (liczba atomowa 78) |
średnia masa atomowa 195,09 |
[konfiguracja elektronowa] | do opisu szczegółowego |
Miękki metal o wysokiej temperaturze topnienia, bardzo odporny na działanie chemiczne, nie utlenia się w powietrzu nawet na gorąco, rozpuszcza się jedynie na gorąco w wodzie królewskiej. W swych związkach platyna występuje głównie na +2 i +4 stopniu utlenienia. Stosowana jako elektrody, składnik szlachetnych stopów oraz katalizator (łatwo chłonie wodór).
| Cu - miedź (liczba atomowa 29) |
średnia masa atomowa 63,54 |
[konfiguracja elektronowa] | do opisu szczegółowego |
Czerwonobrązowy, kowalny, dość miękki metal półszlachetny. Doskonały przewodnik elektryczności i ciepła. Dość powszechny w przyrodzie (0,02% wag.). Występuje prawie wyłącznie w postaci minerałów. Po przeróbce chemicznej najczystszą miedź otrzymuje się elektrolitycznie.
Ponieważ w szeregu napięciowym metali występuje po wodorze, nie wypiera go z kwasów beztlenowych, natomiast kwas azotowy i siarkowy rozpuszczają miedź, jednocześnie redukując się (wydzielają się przy tym tlenki azotu lub siarki). Bezpośrednio reaguje z wszystkimi fluorowcami, siarką, dwutlenkiem siarki, siarkowodorem, dwutlenkiem węgla. W wilgotnym powietrzu atmosferycznym pokrywa się zieloną patyną (zasadowy węglan miedziowy). W związkach występuje na +1 i (częściej) na +2 stopniu utlenienia. Sole miedzi +1 łatwo ulegają utlenieniu. Większość soli miedzi +2 ma kolor niebieski lub zielony.
W analizie znajduje częste zastosowanie siarczan miedzi, który w środowisku amoniakalnym reaguje z aldehydami (i cukrami redukującymi) dając czerwony osad tlenku miedzi(I), z glikolami (diolami) dając fiołkowe zabarwienie, a z białkami (reakcja na obecność wiązania peptydowego - reakcja biuretowa) fioletowe zabarwienie.
Miedź dość często stosuje się w stopach z innymi metalami (z cyną - brązy, z cynkiem - mosiądze). Miedź dodaje się do złota użytkowego (biżuteria) w celu zwiększenia jego twardości i wytrzymałości.
| Ag - srebro (liczba atomowa 47) |
średnia masa atomowa 107,87 |
[konfiguracja elektronowa] |
Szlachetny metal, barwy srebrzystobiałej o doskonałym przewodnictwie elektrycznym i cieplnym. W przyrodzie występuje w ilościach niewielkich (0,00001% wag.). Jako metal szlachetny nie wypiera wodoru z kwasów, reaguje jedynie z gorącym kwasem azotowym i siarkowym, redukując je do odpowiednich tlenków. Łatwo reaguje z siarkowodorem (czernienie srebrnych łyżeczek), siarką, fluorowcami. Rozpuszcza się w roztworach cyjanków metali alkalicznych. Tworzy sole, w których jest jednowartościowy, w większości przypadków nierozpuszczalne (AgS, AgCl, AgBr, AgI, - rozpuszczalną solą jest AgF!!). Ulegają one rozpuszczeniu w nadmiarze amoniaku, cyjankach, tiosiarczanie (utrwalacz fotograficzny), z wytworzeniem jonów kompleksowych.
Amoniakalny roztwór tlenku srebra Ag2O jest używany do reakcji wytwarzania lustra srebrowego (reakcja charakterystyczna dla aldehydów). Także reakcje tworzenia halogenków (nierozpuszczalnych) srebra stosowane są w analizie w tzw. argentometrii (dział analizy miarowej). Halogenki srebra są światłoczułe (w fotografii stosowany jest głównie bromek srebra) i na świetle ciemnieją. Dobrze rozpuszczalną solą srebra jest AgNO3 (lapis), stosowany czasem jako antyseptyk i przyżegacz.
| Au - złoto (liczba atomowa 79) |
średnia masa atomowa 196,967 |
[konfiguracja elektronowa] |
Metal szlachetny, o żółtej barwie, kowalny, ciągliwy, w przyrodzie bardzo rzadki (0,0000005% wag.), występuje w postaci metalicznej. Podobnie jak srebro i miedź bardzo dobrze przewodzi prąd elektryczny i ciepło. Odporny na działanie większości czynników chemicznych. Rozpuszcza go tzw. woda królewska (mieszanina kwasu solnego i azotowego). W związkach występuje na +1 i +3 stopniu utlenienia. Tworzy związki na ogół nierozpuszczalne. Tak jak pozostałe miedziowce ma skłonność do tworzenia jonów kompleksowych.
| Zn - cynk (liczba atomowa 30) |
średnia masa atomowa 65,37 |
[konfiguracja elektronowa] | do opisu szczegółowego |
Twardy, kruchy metal o barwie białosrebrzystej. Dość pospolity (0,0004% wag.). Należy do bardzo reaktywnych metali. Na powietrzu ulega pasywacji, pokrywając się cienką warstewką zasadowego węglanu. Będąc jednocześnie aktywniejszym od żelaza jest używany do powlekania blach w celu ochrony przeciwkorozyjnej. Z kwasów wypiera wodór przechodząc w odpowiednią sól, rozpuszcza się również w roztworach ługu tworząc cynkany (pochodne kwasu cynkowego). W swych związkach jest zawsze dwuwartościowy. Tworzy sole obojętne i zasadowe, na ogół dobrze rozpuszczalne w wodzie. Cynk metaliczny w postaci pyłu często bywa stosowany jako katalizator, a w postaci granulek stosuje się go w laboratoriach chemicznych do otrzymywania wodoru.
| Cd - kadm (liczba atomowa 48) |
średnia masa atomowa 112,40 |
[konfiguracja elektronowa] |
Srebrzystobiały metal, podobny w cechach fizycznych i chemicznych do cynku. W odróżnieniu jednak od cynku nie rozpuszcza się w alkaliach. Rozpowszechnienie w przyrodzie niewielkie (0,00005%).
| Hg - rtęć (liczba atomowa 80) |
średnia masa atomowa 200,59 |
[konfiguracja elektronowa] |
Jedyny pierwiastek metaliczny występujący w normalnej temperaturze w stanie ciekłym. Błyszcząca, ruchliwa ciecz o wysokim napięciu powierzchniowym. Na powietrzu nie matowieje. Przewodzi prąd elektryczny, ale z dość dużym oporem. W przyrodzie występuje głównie w minerałach, ale spotyka się ją też w stanie pierwiastkowym, rozpowszechnienie niewielkie (0,00005%). Jest pierwiastkiem dość odpornym chemicznie. Nie reaguje z kwasami beztlenowymi. Rozpuszcza się w kwasie azotowym(V), stężonym siarkowym(VI) i wodzie królewskiej. Reaguje z siarką oraz chlorowcami. Występuje na +1 i +2 stopniu utlenienia. Zarówno rtęć, jej pary jak i związki są silnie toksyczne. Z licznymi metalami tworzy stopy zwane amalgamatami. Związki rtęciowe (II) łatwo ulegają redukcji do związków rtęci jednowartościowej a nawet wolnej rtęci.
|
Lantanowce (pierwiastki
ziem rzadkich)
|
|
| Ce - cer | szary metal, bardzo reaktywny, stopnie utlenienia +3 i +4. |
| Pr - prazeodym | żółty metal, najbardziej reaktywny wśród lantanowców, reaguje z wodą, stopnie utlenienia +3 i +4 |
| Nd - neodym | żółtosrebrny metal, reaktywny (reaguje z wodą), tworzy związki wyłącznie na +3 stopniu utlenienia |
| Pm - promet | nie ma trwałych izotopów, chemicznie podobny do Nd, tylko +3 wartościowy |
| Sm - samar | szarobłękitny metal, występuje na +2 i +3 stopniu utlenienia |
| Eu - europ | szary metal, występuje na +2 i +3 stopniu utlenienia |
| Gd - gadolin | trójwartościowy metal |
| Tb - terb | metal, stopnie utlenienia +3 i +4. |
| Dy - dysproz | metal, wyłącznie trójwartościowy |
| Ho - holm | metal, wyłącznie trójwartościowy |
| Er - erb | ciemnoszary metal, wyłącznie trójwartościowy |
| Tm - tul | metal, wyłącznie trójwartościowy |
| Yb - iterb | metal, występuje na +2 i +3 stopniu utlenienia |
| Lu - lutet | metal, wyłącznie trójwartościowy |
powrót do układu okresowego do góry strony
|
Aktynowce kolejno uzupełniają orbitale podpoziomu 5f. Metale, niezbyt reaktywne, wyłącznie izotopy radioaktywne, najczęściej +4 wartościowe. W przyrodzie bardzo rzadkie lub nie występują (otrzymane sztucznie poprzez przemiany jądrowe; od Np począwszy) |
|
| Th - tor | stopnie utlenienia +2, +3, +4, mało reaktywny |
| Pa - protaktyn | stopnie utlenienia + 4 + 5 |
| U - uran | srebrzystobłękitny, kowalny metal, pierwiastek rzadki (0,0002% wag.), podstawowe paliwo reaktorów (235U), izotopów trwałych brak, rozpuszcza się w kwasie solnym i azotowym, tworzy liczne halogenki, w podwyższonej temperaturze reaguje z większością niemetali. Wartościowość +4, +5, +6 |
| Np - neptun | stopnie utlenienia +2, +3, +4, mało reaktywny, otrzymany sztucznie |
| Pu - pluton | stopnie utlenienia +2, +3, +4, mało reaktywny, otrzymany sztucznie, bardzo silnie toksyczny (bardziej niż cyjanowodór). Główne paliwo jądrowe. |
| Am - ameryk | |
| Cm - kiur | |
| Bk - berkel | |
| Cf - kaliforn | |
| Es - einstein | |
| Fm - ferm | |
| Md - mendelew | |
| No - nobel | |
| Lw - lorens |