układ okresowy jest tabelarycznym wyświetlaniem pierwiastków chemicznych zorganizowanych na podstawie ich liczby atomowej, konfiguracji elektronowych i właściwości chemicznych. Konfiguracja elektronowa to rozkład elektronów atomu lub cząsteczki (lub innej struktury fizycznej) na orbitalach atomowych lub molekularnych. Znajomość konfiguracji elektronowej różnych atomów jest przydatna w zrozumieniu struktury układu okresowego pierwiastków.
każde ciało stałe, ciecz, gaz i plazma składają się z obojętnych lub zjonizowanych atomów. Właściwości chemiczne atomu są określone przez liczbę protonów, w rzeczywistości przez liczbę i rozmieszczenie elektronów. Konfiguracja tych elektronów wynika z zasad mechaniki kwantowej. Liczba elektronów w powłokach elektronowych każdego elementu, szczególnie najbardziej zewnętrzna powłoka walencyjna, jest podstawowym czynnikiem w określaniu jego zachowania wiązania chemicznego. W układzie okresowym pierwiastki są wymienione w kolejności rosnącej liczby atomowej Z.
jest to zasada wykluczenia Pauli, która wymaga, aby elektrony w atomie zajmowały różne poziomy energii, a nie wszystkie kondensowały się w stanie podstawowym. Kolejność elektronów w stanie podstawowym atomów wieloelektronowych, zaczyna się od najniższego stanu energetycznego (stan podstawowy) i przesuwa się stopniowo stamtąd w górę skali energii, aż każdy z elektronów atomu został przypisany unikalny zestaw liczb kwantowych. Fakt ten ma kluczowe znaczenie dla budowania układu okresowego pierwiastków.
pierwsze dwie kolumny po lewej stronie układu okresowego to miejsca, w których zajmowane są podzbiory S. Z tego powodu pierwsze dwa rzędy układu okresowego są oznaczone blokiem S. Podobnie, blok p to najbardziej prawe sześć kolumn układu okresowego, Blok d to środkowe 10 kolumn układu okresowego, podczas gdy Blok f to sekcja 14-kolumnowa, która jest zwykle przedstawiona jako oddzielona od głównego ciała układu okresowego. Może być częścią ciała głównego, ale wtedy układ okresowy byłby raczej długi i uciążliwy.
dla atomów z wieloma elektronami notacja ta może stać się długa i dlatego stosuje się notację skróconą. Konfiguracja elektronowa może być wizualizowana jako elektrony rdzeniowe, równoważne gazowi szlachetnemu z poprzedniego okresu, oraz elektrony walencyjne (np. 6s2 dla baru).
stany utleniania
stany utleniania są zwykle reprezentowane przez liczby całkowite, które mogą być dodatnie, zerowe lub ujemne. Większość pierwiastków ma więcej niż jeden możliwy stan utlenienia. Na przykład węgiel ma dziewięć możliwych całkowitych Stanów utleniania od -4 do +4.
obecna definicja stanu utleniania w złotej Księdze IUPAC to:
„Stan utleniania atomu jest ładunkiem tego atomu po jonowym przybliżeniu jego wiązań heteronuklearnych…”
, a termin liczba utleniania jest prawie synonimem. Pierwiastek, który nie jest połączony z innymi różnymi pierwiastkami, ma stan utlenienia równy 0. Stan utlenienia 0 występuje dla wszystkich pierwiastków-jest to po prostu pierwiastek w jego postaci elementarnej. Atom pierwiastka w związku będzie miał pozytywny stan utleniania, jeśli miał elektrony usunięte. Podobnie dodawanie elektronów powoduje ujemny stan utleniania. Rozróżniamy również możliwe i wspólne stany utleniania każdego pierwiastka. Na przykład krzem ma dziewięć możliwych całkowitych Stanów utleniania od -4 do +4, ale tylko -4, 0 i +4 są powszechnymi Stanami utleniania.