Blocul F - Lantanide și Actinide

1. TABELUL PERIODIC ALE LEMENTELOR

Au existat in decursul timpului mai multe tentative ale chimistilor de clasificare a elementelor chimice: in metale si nemetale, acizi si baze, in functie de valenta sau de alte proprietati. Aplicarea acestor metode facea insa ca o serie de elemente sa se regaseasca in mai multe grupe concomitent. O clasificare mai detaliata si mai utila s-a bazat la inceput pe greutatea atomica si apoi pe numarul atomic. Aceasta clasificare a condus la ceea ce cunoastem astazi sub denumirea de sistemul periodic, inclus in tabelul periodic care ilustreaza grafic legaturile dintre diferite elemente.

Notatia atomica

Notatia atomica este o modalitate de de a descrie doua proprietati principale ale unui element – numarul atomic si numarul de masa. Elementele se scriu de obicei sub forma baX, unde X este simbolul chimic al elementului, a este numarul sau atomic iar b este numarul de masa.

1.1. Gruparea elementelor in tabelul periodic

Tabelul periodic al elementelor este aranjat astfel incit sa scoata in evidenta similitudinea dintre anumite elemente. Elementele dintr-o anumita zona a tabelului au proprietati asemanatoare in timp ce elementele situate la o distanta semnificativa au un comportament diferit. Intre aceste extreme exista o variatie gradata a proprietatilor fizice si chimice ca rezultat al masei atomice relative si configuratiei electronice a elementelor care intervin in aceasta zona intermediara.

1.2. Perioade

Elementele dintr-o perioada au acelasi numar de straturi electronice in atom, numar care coincide si cu numarul stratului exterior. In cadrul aceleasi perioade elementele sunt aranjate in ordinea crescatoare a numerelor atomice. In aceeasi perioada fiecare element contine un electron in plus pe ultimul strat comparativ cu elementul anterior. Aceasta conduce la o crestere a masei nucleului si sarcinii elementelor de la stinga spre dreapta in cadrul fiecarei perioade, fara a avea insa si o crestere a numarului de straturi de electroni.

Rezulta in acest fel o crestere a fortei de atractie exercitata de catre nucleu asupra electronilor din ultimul strat numit si strat de valenta. O alta consecinta este si contractarea stratului de valenta de la stinga spre dreapta, cu electronii din acest strat orbitind mai aproape de nucleu (scade raza atomica). Acest fenomen reflecta o tendinta de crestere a atractiei atomului pentru electroni pe masura ce ne deplasam de la stinga spre dreapta in cadrul aceleasi perioade. Metalele alcaline si alcalino-pamintoase care sunt situate la capatul din stinga al perioadelor prezinta o slaba atractie pentru electronii din stratul exterior de valenta, electroni pe care ii cedeaza usor formind astfel ioni pozitivi. Spunem ca aceste elemente sunt electropozitive, spre deosebire de elementele situate la dreapta perioadelor care sunt electronegative. Halogenii, situati la extremitatea din dreapta a perioadelor, sunt elemente puternic electronegative si, posedind o afinitate mare pentru electroni, formeaza usor ioni negativi cu metalele sau cu hidrogenul prin atragerea unui electron in stratul de valenta.

1.3 Grupe

Deplasindu-ne de sus in jos in coloanele (grupele) tabelului periodic, fiecare element va avea un strat de electroni in plus fata de cel de deasupra lui. Chiar daca sarcina nucleului creste pe aceasta directie, straturile suplimentare si distanta din ce in ce mai mare a nucleului fata de electronii de pe ultimul strat face ca acesti electroni sa fie mai putin legati. Una dintre cauze o constituie influenta straturilor interioare de electroni care au un efect de ecranare, reducind astfel forta de atractie exercitata asupra electronilor de valenta, ceea ce conduce la formarea de cationi.

Influenta combinata a acestor factori conduce la o tendinta puternica a elementelor metalice din coltul din stinga jos al tabelului periodic (metalele alcaline grele) de a forma cationi, in timp ce elementele nemetalice din coltul din dreapta sus (halogenii usori) formeaza anioni.

1.4 Legaturi pe diagonala

Ca urmare a celor doua tendinte importante din tabelul periodic – contractia straturilor de electroni de la stinga la dreapta perioadelor (cresterea electronegativitatii) si cresterea numarului de straturi de electroni in grupe de sus in jos (descresterea electronegativitatii) – se intimpla deseori ca un element sa aiba o raza atomica si raza ionica apropiate de ale elementului pozitionat mai jos pe diagonala decit elementele din propria grupa. Deoarece exista o serie de proprietati care sunt dependente de aceste raze si de valorile electronegativitatii, comportarea elementelor situate pe diagonala poate fi uneori asemanatoare. De exemplu, litiu se aseamana ca proprietati chimice cu magneziu mai mult decit ne-am astepta. Astfel de asemanari pot fi observate si in cazul altor perechi de elemente pozitionate similar.

1.5. Blocurile de elemente de tip s, p, d si f

Este cunoscut ca substraturile de electroni sunt formate din orbitali de acelasi tip si care au aceeasi energie; acestia sunt notati cu simbolurile s, p, d, f.

Tipuri de orbitali

Elementele chimice se pot clasifica in grupuri sau blocuri, dupa tipul de orbital in care intra electronul distinctiv.

1.5.1 Elemente de tip bloc s

Toate elementele din blocul s sunt metale si se regasesc in grupele 1 si 2 ale tabelului periodic. Blocul s contine metalele alcaline si metalele alcalino-pamintoase. Aceste metale sunt puternic reactive, pierzind cu usurinta electronii lor de valenta pentru a forma compusi ionici cu numere de oxidare +1 sau +2 (Numarul de oxidare este un numar care indica citi electroni trebuie sa primeasca sau sa cedeze atomul dintr-un compus pentru a forma un atom neutru.

Avind numai unul sau doi electroni de valenta, legatura metalica din structura metalelor din blocul s este relativ slaba, astfel incit acestea sunt metale cu temperaturi de topire scazute.

1.5.2 Elementele de tip bloc p

Elementele de tip bloc p sunt cele din grupele 13-18 din tabelul periodic. Blocul include un amestec de metale de tip bloc p si nemetale. Metaloizii (sau semi-metalele – germaniu, arsenic, antimoniu) se gasesc si ei in acest bloc. Toate aceste elemente au orbitalii de tip p partial ocupati. Aceste elemente prezinta o variatie mai mare a proprietatilor fizice si chimice comparativ cu cele din blocul de tip s. Blocul p include si halogenii puternic reactivi si un numar de nemetale extrem de importante cum ar fi carbonul, nitrogenul si oxigenul. Aceste elemente tind sa formeze intre ele compusi covalenti. Tot in blocul p se regasesc si gazele nobile.