Bloki układu okresowego

Szerokość bloku wynika z pojemności podpowłoki

Podpowłoka s ma 1 orbital i mieści 2 elektrony, p ma 3 orbitale i 6 elektronów, d ma 5 orbitali i 10 elektronów, a f ma 7 orbitali i 14 elektronów. Dlatego bloki mają charakterystyczne szerokości 2, 6, 10 i 14 kolumn.

Ogólnie liczba orbitali w podpowłoce to 2ℓ + 1, a pojemność elektronowa 2(2ℓ + 1). To bezpośrednio łączy liczby kwantowe z geometrią układu okresowego.

Które podpowłoki odpowiadają blokom

Blok s odpowiada głównie zapełnianiu ns, blok p — np, blok d — zwykle (n−1)d, a blok f — zwykle (n−2)f. Dlatego okres 4 zaczyna się 4s, przechodzi przez 3d i kończy 4p.

Blok d nie ma więc tej samej głównej liczby kwantowej co numer okresu, a blok f jest cofnięty o dwie. To konsekwencja względnych energii podpowłok, nie przesunięcie graficzne.

Jak z bloków budują się długości okresów

Okres 1 zapełnia tylko 1s i ma 2 pierwiastki. Okresy 2 i 3 zapełniają s i p, dając po 8. Okresy 4 i 5 dodają dziesięciokolumnowy blok d i mają po 18 miejsc.

Okresy 6 i 7 mogą dodatkowo zawierać 14 miejsc bloku f, dlatego pełny długi zapis osiąga 32 pozycje. Rzędy lantanowców i aktynowców są zwykle rysowane poniżej tylko po to, aby tabela nie była nadmiernie szeroka.

Pozycja pomaga odczytać konfigurację

Siarka leży w okresie 3 i czwartej kolumnie bloku p, więc jej zewnętrzny wzór to 3s²3p⁴. Wapń jest w okresie 4, drugiej kolumnie bloku s: [Ar]4s². Skand rozpoczyna serię 3d: [Ar]3d¹4s².

W bloku p grupy 13–18 odpowiadają w przybliżeniu wzorom ns²np¹ do ns²np⁶. W bloku d związek z numerem grupy jest mniej prosty, bo obsadzenia ns i (n−1)d mogą się reorganizować.

Hel pokazuje granice pojedynczej klasyfikacji

Hel ma konfigurację 1s², więc według samego rodzaju zapełnianej podpowłoki ma wzór bloku s. Chemicznie ma jednak zamkniętą powłokę i zachowuje się jak gaz szlachetny, dlatego jest umieszczony nad neonem w grupie 18.

Układ okresowy koduje więc jednocześnie strukturę elektronową i podobieństwo chemiczne. Te dwa kryteria zwykle się wspierają, ale nie są całkowicie identyczne.

Blok nie jest etykietą zachowania chemicznego

Blok p zawiera metale, półmetale i niemetale, więc sama litera p nie przewiduje metaliczności. W bloku d bliskość energii ns i d sprzyja wielu stanom utlenienia i chemii koordynacyjnej.

W bloku f elektrony 4f słabo ekranują rosnący ładunek jądra, co prowadzi do kontrakcji lantanowców i wpływa również na pierwiastki 5d. Bloki są mapą struktury elektronowej, nie zamkniętymi kategoriami właściwości.

Przykłady rozwiązane

1. Dlaczego blok d ma 10 kolumn?

2. Selen

3. Hel