Ο Περιοδικός Πίνακας

Πώς «μάντεψε» ο Mendeleev στοιχεία που δεν είχε δει κανείς;

Το 1869 ο Mendeleev έβαλε τα γνωστά στοιχεία σε έναν πίνακα και άφησε κενά. Πρόβλεψε ότι κάποια μέρα θα βρεθούν στοιχεία να τα γεμίσουν — και περιέγραψε τις ιδιότητές τους. Λίγα χρόνια αργότερα βρέθηκαν, με ιδιότητες σχεδόν ίδιες με τις προβλέψεις του. Ο περιοδικός πίνακας είναι ο «χάρτης» όλης της Χημείας.

Από το χθες…

Γύρω στο 1860 ήταν γνωστά περίπου 60 στοιχεία και φαινόταν ότι μερικά έμοιαζαν μεταξύ τους. Για να μελετώνται ευκολότερα έπρεπε να ταξινομηθούν.

• Ο Newlands κατέταξε τα στοιχεία από το ελαφρύτερο στο βαρύτερο και παρατήρησε ότι το 8ο έμοιαζε με το 1ο, το 9ο με το 2ο κ.ο.κ. — ο «κανόνας των οκτάβων», εμπνευσμένος από τη μουσική (1864). Η Χημική Εταιρεία του Λονδίνου αρνήθηκε να τον δημοσιεύσει, γιατί οδηγούσε σε άτοπα (π.χ. ο σίδηρος «έπρεπε» να μοιάζει με το οξυγόνο).
• Λίγο πριν από το 1870 ο Ρώσος Mendeleev παρουσίασε τον πρώτο περιοδικό πίνακα: στοιχεία από τα ελαφρύτερα προς τα βαρύτερα, οριζόντιες γραμμές = περίοδοι, κατακόρυφες στήλες = ομάδες, και στοιχεία με παρόμοιες ιδιότητες στην ίδια ομάδα. Άφησε κενές θέσεις για αδιάγνωστα στοιχεία και προέβλεψε τις ιδιότητές τους.

…στο σήμερα: ο σύγχρονος περιοδικός πίνακας

Ο σύγχρονος πίνακας κατατάσσει τα στοιχεία κατά αύξοντα ατομικό αριθμό $Z$ (όχι κατά μάζα).

• 7 περίοδοι (οριζόντιες γραμμές) και 18 ομάδες (κατακόρυφες στήλες).
• Η 1η περίοδος έχει 2 στοιχεία, η 2η και η 3η 8, η 4η και η 5η 18, η 6η 32 (τα 14 σε παράρτημα κάτω από τον πίνακα).

Όταν μελετάμε τα στοιχεία κατά αύξοντα $Z$, οι ιδιότητές τους επαναλαμβάνονται με σχετικά κανονικό τρόπο — περιοδικότητα. Τα στοιχεία της ίδιας ομάδας έχουν παρόμοιες χημικές ιδιότητες, ενώ σε μια περίοδο οι ιδιότητες μεταβάλλονται προοδευτικά.

Ομάδες με ιδιαίτερα ονόματα

• 1η ομάδα (εκτός από το υδρογόνο): αλκάλια (λίθιο, νάτριο, κάλιο…).
• 2η ομάδα: αλκαλικές γαίες (μαγνήσιο, ασβέστιο…).
• 17η ομάδα: αλογόνα (φθόριο, χλώριο, βρώμιο, ιώδιο).
• 18η ομάδα: ευγενή αέρια — άχρωμα, άοσμα, μονοατομικά και χημικά αδρανή. Το ήλιο γεμίζει μετεωρολογικά μπαλόνια (μικρή πυκνότητα, δεν καίγεται)· το νέον, το αργό και το κρυπτό φωτίζουν τις φωτεινές επιγραφές.

Μέταλλα και αμέταλλα

Τα αμέταλλα βρίσκονται στην επάνω δεξιά περιοχή του πίνακα. Τα μέταλλα, πολύ περισσότερα, καταλαμβάνουν όλο τον υπόλοιπο πίνακα.

Μέθοδος: βρίσκω τη θέση ενός στοιχείου από τον $Z$ (για $Z \le 20$)

1. Γέμισε τις περιόδους με τη σειρά: 1η περίοδος $Z = 1$–$2$, 2η $Z = 3$–$10$, 3η $Z = 11$–$18$, 4η ξεκινά από $Z = 19$.
2. Στη 2η και 3η περίοδο τα 8 στοιχεία μπαίνουν στις ομάδες 1, 2 και 13 έως 18 (οι ομάδες 3–12 αρχίζουν από την 4η περίοδο).
3. Το τελευταίο στοιχείο κάθε περιόδου είναι ευγενές αέριο (ομάδα 18).
4. Όσα βρίσκονται στην ίδια ομάδα έχουν παρόμοιες ιδιότητες.