Rodina chemických prvků

Tyto chemické prvky jsou tradičně seskupeny do více či méně formální sady podle fyzikálních a chemických vlastností jejich jednoduchého těla ve standardním stavu . Některé z těchto seskupení odpovídají definicím IUPAC , jiné používají chemici, aniž by s nimi byla spojena přísná definice; seznam prvků, které je tvoří, se tak může u jednotlivých zdrojů lišit.

Seskupení definovaná IUPAC

Některé sloupce periodické tabulky prvků , nazývané skupiny , dostaly standardní názvy, některé se stále používají, jiné se přestaly používat - zejména ve francouzštině, kde je tendence spíše odkazovat na skupiny podle jejich počtu … v periodické tabulce spíše než podle jména. IUPAC definoval některé z těchto názvů, stejně jako další seskupení chemických prvků, shrnuté v tabulce níže:

Skupinové jméno Chemické prvky
Alkalické kovy Prvky z skupiny 1 periodické tabulky prvků s výjimkou vodíku
Kovy alkalických zemin Prvky z skupiny 2 z periodické tabulky
Pnictogeny Prvky z skupiny 15 periodické tabulky
Chalkogeny Prvky z skupiny 16 periodické tabulky
Halogen Prvky z skupiny 17 periodické tabulky
vzácné plyny Prvky z skupiny 18 periodické tabulky
Lanthanoidy Známější pod názvem lanthanoidy , seskupující prvky s atomovým číslem v rozmezí od 57 do 71
Aktinoidy Známější pod názvem aktinidů , seskupení prvků z atomovým číslem jít od 89 do 103
Vzácná země Skandium , yttrium a lanthanoidy
Přechodové prvky Definice podle IUPAC: „  chemický prvek , jehož atomy mají nekompletní d elektronický submenu shell, nebo který může tvořit kationty , jejichž d elektronické skořepina je neúplná.“ "

Neformální seskupení

Mezi chemiky a fyziky materiálů se používá mnoho dalších skupin chemických prvků. Lze zmínit například kovy , pravé kovy ( alkalické a alkalické zeminy odpovídající skupinám 1 a 2 periodické tabulky), žáruvzdorné kovy , ušlechtilé kovy , kovy platinové skupiny ( platinová skupina ), těžké kovy (odborně nazývané kovové stopové prvky ), vnitřní přechodné kovy (lanthanidy a aktinidy), metaloidy , chudé kovy , nekovy , transuranové , transaktinidy nebo dokonce superaktinidy . Ostatní disciplíny definovaly své vlastní typologie chemických prvků, jako je například geochemické klasifikace prvků , který rozlišuje lithophiles , siderophiles , chalcophiles a atmophiles .

Použití chemiků nemusí nutně dodržovat doporučení IUPAC. Doporučená terminologie lanthanoid a aktinoid se tedy obecně nepoužívá, zejména ve francouzštině, kde jsou preferovány termíny lanthanoidy a aktinidy  ; původ tohoto doporučení IUPAC pochází ze zmatku, v angličtině, mezi přípony - ide z těchto rodin prvků a přípona - ide specifický pro aniontů v angličtině ( chlorid pro chlorid , sulfid na sulfid , atd.) Stejně tak definice přechodových prvků IUPAC jasně vylučuje skupinu 12, která je však ve většině učebnic a akademických prací drtivě zahrnuta mezi přechodové kovy.

Rodiny chemických prvků

Ze všech těchto definic a použití, které si někdy mohou být navzájem nekonzistentní, si konsensus na francouzské Wikipedii uchoval deset rodin chemických prvků , jejichž definice si nevznáší nárok na univerzálnost. Ty jsou :

Tyto prvky, jejichž chemická povaha je neznámý, nejsou zařazeny do některého z deseti rodin jsou definovány výše: jsou Meitnerium , darmstadtium , roentgenium , nihonium , flerovium , moscovium , livermorium , Tennesse a oganesson .

Rozdíl mezi rodinami a skupinami

Rodiny zde ponechané, pokud jsou někdy homonymy skupiny periodické tabulky ve smyslu IUPAC, nejsou však pro tyto skupiny synonymem. Ve skutečnosti, skupiny jsou sloupy z periodické tabulky prvků , které mohou být například obdržet hypotetické chemické prvky, stejně jako v 8 -té  doby . To znamená, že prvek 119 a prvek 120 jsou, samozřejmě, prvky ze skupin 1 a 2, v tomto pořadí, ale ne pro všechny, že alkalický kov a kov alkalických zemin  : jejich chemické vlastnosti nejsou známy, protože nikdy nebyly pozorovány , nelze je zařadit do skupiny chemických prvků. Kromě toho vodík patří do skupiny alkalických kovů, ale ne k rodině alkalických kovů: je zařazen do skupiny nekovů . Podobně oganesson patří do skupiny vzácných plynů, protože se nachází v 18 th  sloupce periodické tabulky, ale ne k rodině ze vzácných plynů , protože jeho chemická povaha je neznámá, a proto je uložen v žádné rodině.

Variabilita podle zdrojů

Definice těchto rodin se může podle autorů znatelně lišit. To platí zejména pro chudé kovy a metaloidy , jejichž identifikace je založena na makroskopických vlastnostech, které mohou být nejednoznačné a závisí na uvažovaných alotropech .

Cínu , například, má α-fáze šedá kubickou strukturu typu diamantu stabilní při nízkých teplotách, které mají vlastnosti, v blízkosti metaloidů z A nekov , a β-fáze bílé tetragonální struktura mající vlastnosti libového kovu: tato fáze je stabilní při teplota místnosti, cín je obecně považován za hubený kov.

Selen je obecně považován za non-kov , ale může být také zařazen mezi metaloidu, protože jeho vlastnosti polovodiče .

Astat je dalším příkladem prvku, jehož uložení v jedné rodiny je složitější. Extrémně nestabilní, nikdy neexistuje v makroskopických množstvích, takže chemické reakce čistého prvku je téměř nemožné pozorovat a jeho fyzikální vlastnosti se odhadují interpolací a extrapolací z jiných chemických prvků. Nachází se v halogenové skupině , chemické vlastnosti astatu částečně rozšiřují vlastnosti halogenové rodiny - zejména jeho organické chemie - zatímco v určitých aspektech připomínají vlastnosti kovů, zatímco jeho fyzikální vlastnosti jsou více kovové než vlastnosti l' jodu , takže že se hodí spíše do rodiny kovů než do halogenů; přísně vzato by měl být klasifikován jak mezi halogeny, tak metaloidy.

Případ přechodových prvků

Tyto prvky skupiny 12 ( zinek , kadmium , rtuť a kopernicium ) jsou obecně klasifikovány mezi přechodných kovů , i když IUPAC vyjímá z této rodiny. Ve skutečnosti, v souladu s IUPAC, přechodný prvek je „chemický prvek, jehož atomy mají nekompletní d elektronický subshell, nebo které mohou tvořit kationty , jejichž d elektronické podslupka je nekompletní“.

Copernicium může tuto definici splňovat kvůli relativistickým účinkům stabilizujícím 7s orbitaly na úkor 6d orbitalů: iont Cn 2+ by tak měl konfiguraci [Rn] 7s 2 5f 14 6d 8 , s následnou neúplnou 6d vrstvou; ve vodném roztoku by to bylo možná v oxidačním stavu +2 nebo dokonce +4. Na druhou stranu tři další prvky skupiny 12 vždy představují úplnou podvrstvu d, takže je nelze považovat za stricto sensu jako přechodové prvky.

Případ nekovů

Zde použitá rodina nekovů je přísnější než obvyklá definice nekovů, která zahrnuje všechny chemické prvky, které nejsou ani kovy, ani metaloidy, a proto zahrnuje halogeny a vzácné plyny. Odpovídá prvkům, které se někdy souhrnně označují jako CHNOPS - zejména v oblasti exobiologie - to znamená uhlík C, vodík H, dusík N, kyslík O, fosfor P a síra S, ke kterým se zde přidává selen Se: to jsou chemické prvky, které tvoří organickou hmotu , někdy se z tohoto důvodu také nazývají organogeny .

Poznámky

  1. Je velmi nepravděpodobné, že by Oganesson byl ve standardním stavu plynný, a je pravděpodobně chemicky reaktivnější než radon .
  2. Jeho nejstabilnější izotop se rozkládá s poločasem části 8.1  hodiny .
  3. Makroskopické množství astatinu by se odpařilo účinkem intenzivního tepla uvolněného rozpadem této látky.
  4. Formální příslušnost rtuti k rodině přechodných kovů by mohla být stanovena existencí sloučeniny v oxidačním stavu větším než 2 a mobilizací alespoň jednoho elektronu z podsady 5 dní . Právě to je případ s rtutí (IV), fluorid HGF 4, V oxidačním stavu +4, pozorované v roce 2007 v kryogenní matrici z neonu a argonu při teplotě 4  K  ; tato sloučenina však nebyla pozorována následující rok během podobného experimentu, zatímco někteří autoři zdůrazňují, že jelikož je pozorovatelná pouze za nerovnovážných podmínek , nebyla by příliš reprezentativní pro chemii tohoto prvku, který by proto měl být považován za štíhlou kov .

Reference

  1. (in) International Union of Pure and Applied Chemistry , Nomenclature of Anorganic Chemistry  : IUPAC doporučení 2005 , Cambridge, RSC -IUPAC,2005, 366  s. ( ISBN  0-85404-438-8 , číst online [PDF] ) , s.  51.
  2. (v) "  přechodový prvek  " Compendium of Chemical terminologie [ "  Gold Book  "], IUPAC 1997, opravené znění on-line (2006), 2 th  ed. :

    „  Přechodový prvek: prvek, jehož atom má neúplný dílčí plášť d, nebo který může vést k kationtům s neúplným dílčím pláštěm d.“  "
  3. (in) Clinton S. Nash , „  Atomic and Molecular Properties of Elements 112, 114, and 118  “ , The Journal of Physical Chemistry A , sv.  109, n o  15, Duben 2005, str.  3493-3500 ( PMID  16833687 , DOI  10.1021 / jp050736o , Bibcode  2005JPCA..109.3493N , číst online )
  4. (in) Darleane C. Hoffman, Diana Lee a Valeria Pershina , „  transactinidový prvek Elements and Elements Future  “ , The Chemistry of the Actinide Elements and transactinide element , 2011, str.  1652-1752 ( ISBN  978-94-007-0210-3 , DOI  10.1007 / 978-94-007-0211-0_14 , Bibcode  2011tcot.book.1652H , číst online )
  5. (in) Xuefang Wang Lester Andrews, Sebastian Riedel a Martin Kaupp , „  Mercury Is a Transition Metal: The First Experimental Evidence for HgF 4  » , Angewandte Chemie International Edition , sv.  46, n o  44,2007, str.  8371-8375 ( PMID  17899620 , DOI  10.1002 / anie.200703710 , číst online )
  6. (in) John F. Rooms, Anthony V. Wilson, Ian Harvey, Adam J. Bridgemana a Nigel A. Young , „  Interakce rtuť-fluor: matice vyšetřovací izolace Hg ⋯ F 2 , HgF 2a HgF 4v argonových matricích  “ , Physical ChemistryChemical Physics , sv.  10, N O  31,21. srpna 2008, str.  4594-4605 ( PMID  18665309 , DOI  10.1039 / B805608K , Bibcode  2008PCCP ... 10.4594R , číst online )
  7. (in) William B. Jensen , „  Je nyní přechodový prvek rtuti?  ” , Journal of Chemical Education , sv.  85, n o  9, září 2008, str.  1182 ( DOI  10.1021 / ed085p1182 , Bibcode  2008JChEd..85.1182J , číst online )
  8. (in) Emma Newton, Howell GM Edwards, David Wynn-Williams a Julian A. Hiscox , „  Exobiologická prospekce  “ , Astronomy & Geophysics , sv.  41, n o  5, Říjen 2000, str.  28-39 ( DOI  10.1046 / j.1468-4004.2000.41528.x , Bibcode  2000A & G .... 41e..28N , číst online )


  1 2                               3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1  H     Ahoj
2  Li Být   B VS NE Ó F narozený
3  N / A Mg   Al Ano P S Cl Ar
4  K. To   Sc Ti PROTI Cr Mn Fe Spol Nebo Cu Zn Ga Ge Eso Se Br Kr
5  Rb Sr   Y Zr Pozn Mo Tc Ru Rh Pd Ag CD v Sn Sb Vy Já Xe
6  Čs Ba   The Tento Pr Nd Odpoledne Sm Měl Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Číst Hf Vaše Ž Re Kost Ir Pt Na Hg Tl Pb Bi Po Na Rn
7  Fr. Ra   Ac Čt Pa U Np Mohl Dopoledne Cm Bk Srov Je Fm Md Ne Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt. Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
8  119 120 *    
  * 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142  


  Alkalické   kovy
 		  Alkalická  
země 		  Lanthanidy  
Přechodné   kovy   		  Špatné   kovy
 		  kovově  
loids 		Nebankovní
  kovy   		  geny   halo
 		  Vzácné   plyny
 		Položky
  nezařazené  
Aktinidy
    Superaktinidy