Lær om periodesystemets oppbygging, grupper, perioder og periodetrender.
Periodesystemet er en systematisk oversikt over alle kjente grunnstoff. Det er et av de viktigste verktøyene i kjemien.
I dag kjenner vi til 118 grunnstoff. Periodesystemet organiserer disse på en måte som gjør at vi kan:
- Se sammenhenger mellom grunnstoffene
- Forutsi egenskaper til grunnstoff
- Forstå hvorfor grunnstoff oppfører seg som de gjør
Periodesystemet ble utviklet av den russiske kjemikeren Dmitrij Mendelejev i 1869. Han ordnet grunnstoffene etter økende masse og la merke til at egenskapene gikk igjen i et periodisk mønster.
Periodesystemet er en tabell som organiserer alle kjente grunnstoff etter økende atomnummer. Grunnstoff med like egenskaper er plassert i samme kolonne (gruppe).
Periodesystemet er organisert i grupper og perioder.
Periodene er de vannrette rekkene i periodesystemet. De er nummerert fra 1 til 7.
- Periodenummeret forteller hvor mange elektronskall atomet har
- Periode 1: Grunnstoff med 1 elektronskall (H, He)
- Periode 2: Grunnstoff med 2 elektronskall (Li, Be, B, C, N, O, F, Ne)
- Periode 3: Grunnstoff med 3 elektronskall (Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar)
Gruppene er de loddrette kolonnene i periodesystemet. De er nummerert fra 1 til 18.
- Gruppenummeret forteller hvor mange valenselektroner atomet har (for hovedgruppene)
- Gruppe 1: 1 valenselektron
- Gruppe 2: 2 valenselektroner
- Gruppe 13: 3 valenselektroner
- Gruppe 14: 4 valenselektroner
- Gruppe 15: 5 valenselektroner
- Gruppe 16: 6 valenselektroner
- Gruppe 17: 7 valenselektroner
- Gruppe 18: 8 valenselektroner (fullt skall)
Viktig: Grunnstoff i samme gruppe har like mange valenselektroner og derfor lignende kjemiske egenskaper.
Svovel (S) står i periode 3 og gruppe 16. Hvor mange elektronskall har svovel? Hvor mange valenselektroner?
Elektronskall:
Periodenummer = antall elektronskall
Svovel står i periode 3, så det har 3 elektronskall.
Valenselektroner:
For hovedgrupper: Gruppe 13-18 har (gruppenummer - 10) valenselektroner
Gruppe 16: 16 - 10 = 6 valenselektroner
Elektronfordeling for svovel (atomnummer 16):
- Skall 1: 2 elektroner
- Skall 2: 8 elektroner
- Skall 3: 6 elektroner (valenselektroner)
Svar: Svovel har 3 elektronskall og 6 valenselektroner.
Noen grupper har fått egne navn fordi grunnstoffene i gruppen har spesielle egenskaper.
Eksempler: Litium (Li), natrium (Na), kalium (K)
Egenskaper:
- 1 valenselektron
- Svært reaktive (avgir lett elektronet for å få fullt skall)
- Myke metaller
- Reagerer kraftig med vann og danner hydrogengass
- Må oppbevares i olje for å hindre reaksjon med luft
Eksempel: Natrium + vann → Natriumhydroksid + hydrogengass
Eksempler: Magnesium (Mg), kalsium (Ca)
Egenskaper:
- 2 valenselektroner
- Reaktive, men mindre enn alkalimetallene
- Hardere enn alkalimetallene
- Danner hvite oksider
- Viktige i kroppen (kalsium i bein og tenner)
Eksempler: Fluor (F), klor (Cl), brom (Br), jod (I)
Egenskaper:
- 7 valenselektroner
- Svært reaktive (tar gjerne opp 1 elektron)
- Finnes som tomolekylære molekyler (F₂, Cl₂, Br₂, I₂)
- Giftige i fri form
- Farger: F₂ (lys gul), Cl₂ (gulgrønn), Br₂ (rødbrunt), I₂ (mørk lilla)
- Tilstandsform: F₂ og Cl₂ (gass), Br₂ (væske), I₂ (fast)
Eksempel: Klor + natrium → Natriumklorid (bordsalt)
Eksempler: Helium (He), neon (Ne), argon (Ar)
Egenskaper:
- 8 valenselektroner (fullt skall) - unntatt helium som har 2
- Svært ureaktive (inerte)
- Fargeløse gasser
- Finnes som enkeltatomer, ikke molekyler
- Reagerer ikke med andre grunnstoff under normale forhold
Hvorfor er de ureaktive?
Edelgassene har fulle valensskall, som er en svært stabil konfigurasjon. De "ønsker" ikke å ta opp eller avgi elektroner.
Periodesystemet kan deles inn i metaller og ikke-metaller.
Plassering: Venstre og midt i periodesystemet (ca. 80% av grunnstoffene)
Egenskaper:
- Leder elektrisk strøm
- Leder varme godt
- Metallglans (blank overflate)
- Formbare (kan hamres til plater)
- Smidige (kan trekkes til tråd)
- Høy smeltetemperatur (de fleste)
- Solid ved romtemperatur (unntatt kvikksølv)
Eksempler: Jern (Fe), kobber (Cu), gull (Au), aluminium (Al)
Plassering: Høyre i periodesystemet
Egenskaper:
- Leder ikke elektrisk strøm (isolatorer)
- Leder ikke varme
- Ingen metallglans (matte)
- Sprø (knuser lett)
- Lave smeltetemperaturer
- Mange er gasser ved romtemperatur
Eksempler: Oksygen (O), karbon (C), svovel (S), klor (Cl)
Plassering: Langs "trappelinjen" mellom metaller og ikke-metaller
Egenskaper:
- Egenskaper mellom metaller og ikke-metaller
- Leder strøm middels godt (halvledere)
- Viktige i elektronikk (f.eks. silisium i datachips)
Eksempler: Silisium (Si), germanium (Ge), arsen (As)
Egenskapene til grunnstoffene endrer seg systematisk i periodesystemet. Dette kalles periodetrender.
Atomradiusen er størrelsen på atomet.
Trend nedover i en gruppe:
- Atomradiusen øker nedover i gruppen
- Hvert nye periode betyr ett nytt elektronskall
- Flere skall = større atom
Trend bortover i en periode:
- Atomradiusen minker bortover i perioden
- Flere protoner i kjernen trekker elektronene nærmere
- Samme antall skall, men sterkere tiltrekning
Eksempel:
- Litium (Li) er større enn fluor (F) (samme periode, Li til venstre)
- Litium (Li) er mindre enn natrium (Na) (samme gruppe, Na lenger ned)
Ioniseringsenergi er energien som trengs for å fjerne et elektron fra et atom.
Trend nedover i en gruppe:
- Ioniseringsenergien minker nedover i gruppen
- Valenselektronene er lengre fra kjernen
- Lettere å fjerne elektroner som er langt fra kjernen
Trend bortover i en periode:
- Ioniseringsenergien øker bortover i perioden
- Sterkere tiltrekning mellom kjerne og elektroner
- Vanskeligere å fjerne elektroner
Eksempel:
- Natrium (Na) har lav ioniseringsenergi (avgir lett sitt ene valenselektron)
- Fluor (F) har høy ioniseringsenergi (holder hardt på sine elektroner)
Elektronegativitet er et mål på hvor sterkt et atom tiltrekker seg elektroner i en kjemisk binding.
Trend:
- Øker bortover i en periode
- Minker nedover i en gruppe
- Fluor (F) har høyest elektronegativitet av alle
- Fransium (Fr) har lavest elektronegativitet
Betydning:
Elektronegativitet bestemmer hvilken type binding som dannes:
- Stor forskjell i elektronegativitet → ionebinding
- Liten forskjell → kovalent binding
Sammenlign atomene fluor (F) og natrium (Na). Hvilket atom har: a) størst atomradius? b) høyest ioniseringsenergi?
a) Størst atomradius:
Natrium står lenger ned i periodesystemet (periode 3 vs. periode 2), så det har flere elektronskall.
Natrium står også lenger til venstre, som gir større atomradius.
Svar: Natrium (Na) har størst atomradius.
b) Høyest ioniseringsenergi:
Fluor står høyre i periodesystemet og har sterk tiltrekning til elektronene (7 valenselektroner, "ønsker" å få 1 til).
Natrium står til venstre og avgir lett sitt ene valenselektron.
Svar: Fluor (F) har høyest ioniseringsenergi.
Oppsummering:
- Na: Stort atom, lav ioniseringsenergi (lettreaktivt metall)
- F: Lite atom, høy ioniseringsenergi (svært reaktivt ikke-metall)
Hva er periodesystemet? Hvorfor er det nyttig i kjemien?
Forklar forskjellen mellom en gruppe og en periode i periodesystemet.
Argon (Ar) står i periode 3 og gruppe 18. Hvor mange elektronskall har argon? Hvor mange valenselektroner? Forklar hvorfor argon er svært ureaktivt.
Beskriv alkalimetallene (gruppe 1). Nevn minst 3 egenskaper og forklar hvorfor de er så reaktive.
Hva er halogenene? Beskriv deres egenskaper og forklar hvorfor de er reaktive.
Nevn 3 viktige forskjeller mellom metaller og ikke-metaller.
Forklar trenden for atomradius i periodesystemet. Hvorfor minker atomradiusen bortover i en periode? Hvorfor øker den nedover i en gruppe?
Kalium (K) og kalsium (Ca) står ved siden av hverandre i periodesystemet. Kalium er i gruppe 1, kalsium i gruppe 2. Begge er i periode 4. Hvilket grunnstoff har: a) høyest ioniseringsenergi? b) størst atomradius? Forklar svarene dine.