Bloky periodické tabulky

Bloky s, p, d a f ukazují, jaký typ podslupky se při průchodu periodickou tabulkou zaplňuje. Jejich šířka není dekorativní: vyplývá z počtu orbitalů a maximálního počtu elektronů, které daná podslupka může obsahovat.

sdpf210614

Šířka bloku vyplývá z kapacity podslupky

Podslupka s má 1 orbital a pojme 2 elektrony, p má 3 orbitaly a 6 elektronů, d má 5 orbitalů a 10 elektronů a f má 7 orbitalů a 14 elektronů. Proto mají bloky charakteristické šířky 2, 6, 10 a 14 sloupců.

Obecně je počet orbitalů 2ℓ + 1 a elektronová kapacita 2(2ℓ + 1). Kvantová čísla tak přímo určují architekturu tabulky.

Které podslupky odpovídají blokům

Blok s odpovídá hlavně zaplňování ns, blok p — np, blok d — zpravidla (n−1)d a blok f — zpravidla (n−2)f. Perioda 4 proto začíná 4s, pokračuje 3d a končí 4p.

Podslupka d tedy nemá stejné n jako číslo periody a f je posunuta o dvě hodnoty n. Jde o důsledek pořadí energií podslupek, nikoli grafickou libovůli.

Kapacita podslupky

Jak bloky vytvářejí délky period

Perioda 1 zaplňuje pouze 1s a má 2 prvky. Periody 2 a 3 zaplňují s a p, takže mají po 8. Periody 4 a 5 přidávají desetimístný d blok a mají po 18 prvcích.

Periody 6 a 7 mohou navíc obsahovat čtrnáct míst f bloku, takže dlouhá forma může mít 32 pozic. Řady lanthanoidů a aktinoidů se kreslí pod tabulkou jen kvůli kompaktnosti.

Poloha pomáhá číst konfiguraci

Síra je v periodě 3 a čtvrtém sloupci p bloku, takže její vnější vzor je 3s²3p⁴. Vápník je v periodě 4, druhém sloupci s: [Ar]4s². Skandium zahajuje řadu 3d: [Ar]3d¹4s².

V p bloku odpovídají skupiny 13–18 přibližně vzorům ns²np¹ až ns²np⁶. V d bloku je vztah ke skupině méně přímý, protože obsazení ns a (n−1)d se může přeskupovat.

Helium ukazuje hranice jedné klasifikace

Helium má konfiguraci 1s², takže čistě elektronově odpovídá s vzoru. Chemicky má však uzavřenou slupku a chová se jako vzácný plyn, proto leží nad neonem ve skupině 18.

Periodická tabulka tedy současně kóduje elektronovou strukturu a chemickou podobnost. Oba principy se většinou podporují, ale nejsou totožné.

Blok není nálepka chemického chování

p blok obsahuje kovy, polokovy i nekovy, takže samotné p neurčuje kovový charakter. V d bloku blízké energie ns a d podporují více oxidačních stavů a koordinační chemii.

V f bloku elektrony 4f slabě stíní rostoucí jaderný náboj, což vede k lanthanoidové kontrakci a ovlivní i prvky 5d. Bloky jsou mapou elektronové struktury, ne uzavřenými třídami vlastností.

Řešené příklady

1. Proč má d blok 10 sloupců?

Řešení

Pro d je ℓ = 2, tedy 2ℓ + 1 = 5 orbitalů; po dvou elektronech je to 10 míst.

2. Selen

Řešení

Se leží v periodě 4 a čtvrtém sloupci p: vnější konfigurace je 4s²4p⁴ po zaplnění 3d¹⁰.

3. Helium

Řešení

Konfigurace 1s² má charakter s, ale uzavřená slupka a chemie řadí He do skupiny 18.