Jaksollisen järjestelmän lohkot
s-, p-, d- ja f-lohkot ryhmittelevät jaksollisen järjestelmän alueita sen mukaan, minkä tyyppinen alakuori miehittyy perustilan elektronirakenteessa. Lohkojen leveydet seuraavat suoraan kvanttitiloista, mutta sijoittelu säilyttää myös kemiallisen sukulaisuuden.
s-lohko
s-alakuoressa on yksi avaruudellinen orbitaali ja kaksi elektronipaikkaa. Siksi s-lohkon pääosa on kaksi saraketta leveä ja sisältää alkalimetallit sekä maa-alkalimetallit.
p-lohko
Kolme p-orbitaalia antaa kuusi paikkaa ja kuusi saraketta. Samassa lohkossa on metalleja, puolimetalleja, epämetalleja, halogeeneja ja jalokaasuja.
d-lohko
Viisi d-orbitaalia antaa kymmenen paikkaa. ns- ja (n−1)d-tilojen läheisyys tuottaa vaihtelevia hapetuslukuja, magnetismia ja rikasta koordinaatiokemiaa.
f-lohko
Seitsemän f-orbitaalia antaa neljätoista paikkaa. Lantanoidit ja aktinoidit piirretään usein erilleen vain taulukon leveyden pienentämiseksi; elektronisesti ne sijoittuvat s- ja d-alueiden väliin.
Miksi leveydet ovat 2, 6, 10 ja 14
Tietylle l:lle on 2l+1 mahdollista m_l-arvoa ja jokaisessa orbitaalissa kaksi spin-tilaa. Kapasiteetti on siis 2(2l+1), mikä tuottaa juuri lohkojen leveydet.
Helium ja ryhmä 18
He:n konfiguraatio on 1s², joten viimeinen täyttyvä alakuori on s. Se sijoitetaan silti ryhmään 18, koska ensimmäinen kuori on täysin täysi, ionisaatioenergia korkea ja kemiallinen reaktiivisuus erittäin pieni. Heliumia ei pidä selittää kahdeksan elektronin oktetilla: n=1-kuoreen mahtuu vain kaksi.
Lohko ei määrää kaikkea
p-lohko sisältää hyvin erilaisia aineita, ja d-lohkossakin 3d-, 4d- ja 5d-sarjat eroavat. Lohko kertoo elektronirakenteen rungon, ei koko kemiallista identiteettiä.
Taulukko mallina
Jaksollinen järjestelmä yhdistää kvanttimekaniikan ja kokeellisen kemiallisen periodisuuden. Se ei ole pelkkä Aufbau-nuolikaavion kuvallinen versio.
Heliumin opetus
Helium on hyvä muistutus siitä, että taulukon ryhmät perustuvat havaittuun kemialliseen sukulaisuuteen yhdessä elektronirakenteen kanssa. Mekaaninen lohkosääntö ei saa rikkoa parempaa kemiallista luokittelua.
Miksi lohkojen leveydet ovat 2, 6, 10 ja 14?
s-, p-, d- ja f-alakuorissa on vastaavasti 1, 3, 5 ja 7 avaruudellista orbitaalia. Koska jokaiseen orbitaaliin mahtuu Paulin periaatteen vuoksi kaksi vastakkaisen spinin elektronia, kapasiteetit ovat 2, 6, 10 ja 14. Tämä näkyy suoraan jaksollisen järjestelmän lohkojen leveyksissä. Lohko kertoo, millaista alakuorta sarjassa täytetään, mutta se ei yksin määrää kaikkea kemiaa. Helium on hyvä esimerkki: sen konfiguraatio on 1s², mutta se sijoitetaan ryhmään 18, koska ensimmäinen kuori on täysin täysi ja sen kemia muistuttaa jalokaasuja. Heliumin vakautta ei pidä perustella oktetilla, koska ensimmäiseen kuoreen mahtuu vain kaksi elektronia.
Harjoitus
Miksi helium on ryhmässä 18, vaikka sen konfiguraatio on 1s²?
Ratkaisu
Ensimmäinen kuori on täysin täynnä kahdella elektronilla ja helium käyttäytyy jalokaasuna. Kahdeksan elektronin oktettia ei sovelleta n=1-kuoreen.