Periodická tabulka

Šablona:Infobox - chemie

Periodická tabulka prvků (také periodická soustava prvků nebo Mendělejevova tabulka) je tabulkové uspořádání chemických prvků seřazených podle jejich protonových čísel, elektronové konfigurace a opakujících se chemických vlastností. Toto uspořádání umožňuje identifikovat trendy ve vlastnostech prvků a předpovídat chování dosud neobjevených nebo nesyntetizovaných prvků. Je jedním z nejzásadnějších nástrojů v chemii, fyzice a dalších přírodních vědách.

Základní myšlenku periodického zákona, tedy že vlastnosti prvků jsou periodickou funkcí jejich atomových hmotností, formuloval ruský chemik Dmitrij Ivanovič Mendělejev v roce 1869. Později, po objevu struktury atomu, byl zákon upřesněn Henrym Moseleym v roce 1913 tak, že vlastnosti prvků jsou periodickou funkcí jejich protonových (atomových) čísel.

K 22. listopadu 2025 tabulka obsahuje 118 potvrzených prvků, od vodíku (protonové číslo 1) po oganesson (protonové číslo 118). Prvky s protonovým číslem 1 až 94 se vyskytují přirozeně na Zemi, ačkoliv některé jen ve stopových množstvích. Prvky od 95 výše jsou syntetické, připravené uměle v laboratořích.

Historie

První pokusy o systematizaci prvků sahají do konce 18. století. V roce 1789 sestavil Antoine Lavoisier seznam 33 tehdy známých prvků, které rozdělil na plyny, kovy, nekovy a zeminy. Na počátku 19. století si Johann Wolfgang Döbereiner všiml tzv. triád, skupin tří prvků s podobnými vlastnostmi, kde atomová hmotnost prostředního prvku byla přibližně průměrem hmotností zbývajících dvou.

V 60. letech 19. století se objevilo několik významných návrhů:

Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois v roce 1862 uspořádal prvky do šroubovice ("tellurický šroub") podle rostoucí atomové hmotnosti a jako první poukázal na periodicitu vlastností.
John Newlands v roce 1864 formuloval "zákon oktáv", kde si všiml, že každý osmý prvek má podobné vlastnosti jako ten první. Jeho práce byla však terčem posměchu.
Julius Lothar Meyer v roce 1864 publikoval tabulku mocenství pro 49 prvků, která již naznačovala periodické vztahy.

Zásadní průlom přišel v roce 1869, kdy Dmitrij Ivanovič Mendělejev představil Ruské chemické společnosti svou verzi periodické tabulky. Jeho genialita spočívala nejen v seřazení známých prvků (tehdy 63), ale především v tom, že:

Ponechal v tabulce volná místa pro dosud neobjevené prvky.
Předpověděl s pozoruhodnou přesností vlastnosti těchto chybějících prvků (např. eka-aluminium – gallium, eka-bor – skandium, eka-silicium – germanium).
V několika případech upřednostnil chemickou podobnost před striktním řazením podle atomové hmotnosti (např. tellur a jod).

Platnost Mendělejevových předpovědí byla potvrzena objevem gallia (1875), skandia (1879) a germania (1886), což vedlo k širokému přijetí jeho periodického zákona. V roce 1913 anglický fyzik Henry Moseley pomocí rentgenové spektroskopie prokázal, že základní vlastností určující pořadí prvků není atomová hmotnost, ale protonové číslo, čímž dal tabulce její moderní a definitivní podobu.

Struktura tabulky

Moderní periodická tabulka je uspořádána do sedmi vodorovných řad, zvaných periody, a osmnácti svislých sloupců, zvaných skupiny.

Periody

Řádky tabulky, periody, jsou číslovány od 1 do 7. Číslo periody odpovídá hlavnímu kvantovému číslu (n) nejvzdálenější elektronové slupky. Všechny prvky v jedné periodě mají stejný počet elektronových slupek. Délka period se postupně zvětšuje:

1. perioda: 2 prvky (vodík, helium)
2. a 3. perioda: 8 prvků
4. a 5. perioda: 18 prvků
6. a 7. perioda: 32 prvků

Prvky ze 6. a 7. periody, známé jako lanthanoidy a aktinoidy, jsou z praktických důvodů obvykle zobrazeny odděleně pod hlavní tabulkou.

Skupiny

Sloupce tabulky, skupiny, jsou číslovány 1–18 podle doporučení IUPAC. Prvky ve stejné skupině mají obvykle stejný počet valenční elektronů a vykazují podobné chemické vlastnosti. Některé skupiny mají zavedené triviální názvy:

1. skupina: Alkalické kovy (kromě vodíku)
2. skupina: Kovy alkalických zemin
15. skupina: Pniktogeny
16. skupina: Chalkogeny
17. skupina: Halogeny
18. skupina: Vzácné plyny

Bloky

Podle typu atomového orbitalu, do kterého se umisťuje poslední elektron (podle výstavbového principu), se tabulka dělí na čtyři bloky:

Blok s: Skupiny 1 a 2. Jsou to reaktivní kovy (a vodík s heliem). Valenční elektrony mají v orbitalu s.
Blok p: Skupiny 13–18. Zahrnuje širokou škálu prvků: kovy, polokovy i nekovy, včetně halogenů a vzácných plynů. Valenční elektrony jsou v orbitalech s a p.
Blok d: Skupiny 3–12. Obsahuje přechodné kovy, které jsou charakteristické svými barevnými sloučeninami a proměnlivými oxidačními stavy. Valenční elektrony obsazují orbitaly d.
Blok f: Lanthanoidy a aktinoidy. Jsou to vnitřně přechodné kovy, často s komplexními chemickými vlastnostmi. Mnohé z nich jsou radioaktivní. Valenční elektrony zaplňují orbitaly f.

Periodické trendy

Uspořádání prvků v tabulce odráží periodické (pravidelně se opakující) změny jejich vlastností. Mezi nejdůležitější trendy patří:

Atomový poloměr: V rámci periody se zmenšuje zleva doprava (kvůli rostoucímu náboji jádra, který silněji přitahuje elektrony). Ve skupině roste shora dolů (s přibývajícími elektronovými slupkami).
Ionizační energie: Energie potřebná k odtržení elektronu z atomu. V periodě roste zleva doprava (atomy si elektrony drží pevněji). Ve skupině klesá shora dolů (valenční elektrony jsou dále od jádra a snadněji se odtrhnou).
Elektronegativita: Schopnost atomu přitahovat vazebné elektrony. V periodě roste zleva doprava a ve skupině klesá shora dolů. Nejelektronegativnějším prvkem je fluor.
Kovový charakter: Klesá v periodě zleva doprava a roste ve skupině shora dolů. Nejvíce kovové prvky se nacházejí v levém dolním rohu tabulky (např. francium, cesium).

Budoucí vývoj a supertěžké prvky

Periodická tabulka není uzavřená. Vědci se v laboratořích, jako je Spojený ústav jaderných výzkumů v Dubně nebo Lawrence Livermore National Laboratory, snaží syntetizovat nové, supertěžké prvky. Tyto prvky jsou extrémně nestabilní s velmi krátkými poločasy rozpadu.

Teoretické modely předpovídají existenci tzv. ostrov stability, což je oblast v tabulce kolem protonových čísel 114, 126 nebo i vyšších, kde by mohly existovat izotopy s výrazně delšími poločasy rozpadu (minuty, dny, nebo dokonce miliony let). Potvrzení této hypotézy by otevřelo nové možnosti ve fyzice a chemii. V současnosti se pracuje na syntéze prvku 120. Existují i hypotézy o druhém, vzdálenějším ostrově stability kolem protonového čísla 164.

Odkazy

Související články

Externí odkazy

Interaktivní periodická tabulka IUPAC (anglicky)
Dynamická periodická tabulka (česky)

Další soubory ve Wikimedia Commons: table Periodic table