Elementul perioadei 4 - Period 4 element
| Parte a unei serii pe |
| Tabelul periodic |
|---|
Un element din perioada 4 este unul dintre elementele chimice din al patrulea rând (sau perioada ) din tabelul periodic al elementelor . Tabelul periodic este prezentat pe rânduri pentru a ilustra tendințele recurente (periodice) ale comportamentului chimic al elementelor pe măsură ce numărul lor atomic crește: se începe un nou rând când comportamentul chimic începe să se repete, ceea ce înseamnă că elementele cu un comportament similar cad în același coloane verticale. A patra perioadă conține 18 elemente care încep cu potasiu și se termină cu cripton - un element pentru fiecare dintre cele optsprezece grupuri . Vede prima apariție a blocului d (care include metale de tranziție ) în tabel.
Proprietăți
Fiecare dintre aceste elemente este stabil și multe sunt extrem de comune în scoarța și / sau nucleul Pământului; este ultima perioadă fără elemente instabile deloc. Multe dintre metalele de tranziție din perioada 4 sunt foarte puternice și, prin urmare, sunt utilizate în mod obișnuit în industrie, în special în fier . Se știe că trei elemente adiacente sunt toxice, arsenicul fiind unul dintre cele mai cunoscute otrăvuri , seleniul fiind toxic pentru oameni în cantități mari, iar bromul , un lichid toxic. Multe elemente sunt esențiale pentru supraviețuirea oamenilor, cum ar fi calciul care formează oasele.
Structura atomica
Progresând către creșterea numărului atomic , principiul Aufbau determină elemente ale perioadei să pună electroni pe sub-cochilii 4s, 3d și 4p, în această ordine. Cu toate acestea, există excepții, cum ar fi cromul . Primele douăsprezece elements- K , Ca , și metale de tranziție -sunt de la 1 până la 12 electroni de valență , respectiv, care sunt plasate pe 4s și 3d.
Doisprezece electroni peste configurația electronică a argonului ajung la configurația zincului , și anume 3d 10 4s 2 . După acest element, învelișul 3D plin se retrage efectiv din chimie, iar tendința ulterioară seamănă mult cu tendințele din perioadele 2 și 3 . Elementele blocului p din perioada 4 au învelișul lor de valență compus din subînvelișuri 4s și 4p din a patra înveliș ( n = 4 ) și respectă regula octetului .
Pentru chimia cuantică și anume această perioadă vede tranziția de la paradigma simplificată a cochiliei de electroni la cercetarea multor sub- cochilii în formă diferită , dispunerea relativă a cărei niveluri de energie este guvernată de interacțiunea diferitelor efecte fizice. Metalele din blocul s ale perioadei și -au pus electronul diferențiat pe 4s, având posturi vacante între n = 3 stări nominal mai mici - un fenomen nevăzut în elemente mai ușoare. Dimpotrivă, șase elemente de la galiu la cripton sunt cele mai grele în care toate cochiliile de electroni de sub cochilia de valență sunt umplute complet . Acest lucru nu este posibil în alte perioade din cauza existenței sub-coajelor f începând de la n = 4 .
Lista elementelor
Element chimic bloc Configuratie electronica 19 K Potasiu s-bloc [Ar] 4s 1 20 Ca Calciu s-bloc [Ar] 4s 2 21 Sc Scandiu blocare d [Ar] 3d 1 4s 2 22 Ti Titan blocare d [Ar] 3d 2 4s 2 23 V Vanadiu blocare d [Ar] 3d 3 4s 2 24 Cr Crom blocare d [Ar] 3d 5 4s 1 (*) 25 Mn Mangan blocare d [Ar] 3d 5 4s 2 26 Fe Fier blocare d [Ar] 3d 6 4s 2 27 Co Cobalt blocare d [Ar] 3d 7 4s 2 28 Ni Nichel blocare d [Ar] 3d 8 4s 2 29 Cu Cupru blocare d [Ar] 3d 10 4s 1 (*) 30 Zn Zinc blocare d [Ar] 3d 10 4s 2 31 Ga Galiu bloc p [Ar] 3d 10 4s 2 4p 1 32 GE Germaniu bloc p [Ar] 3d 10 4s 2 4p 2 33 La fel de Arsenic bloc p [Ar] 3d 10 4s 2 4p 3 34 Vezi Seleniu bloc p [Ar] 3d 10 4s 2 4p 4 35 Fr Brom bloc p [Ar] 3d 10 4s 2 4p 5 36 Kr Krypton bloc p [Ar] 3d 10 4s 2 4p 6
(*) Excepție de la regula Madelung
elemente s-bloc
Potasiu
Potasiul (K) este un metal alcalin , plasat sub sodiu și peste rubidiu și este primul element al perioadei 4. Este unul dintre cele mai reactive elemente din tabelul periodic, prin urmare se găsește de obicei numai în compuși . Tinde să se oxideze foarte rapid în aer, reprezentând astfel reacția sa rapidă cu oxigenul atunci când este proaspăt expus la aer. Când este proaspăt expus, este destul de argintiu, dar începe repede să se pătureze, deoarece reacționează cu aerul. Este suficient de moale pentru a fi tăiat cu un cuțit și este al doilea element cel mai puțin dens . Potasiul are un punct de topire relativ scăzut ; se va topi doar punându-l sub o mică flacără deschisă. De asemenea, este mai puțin dens decât apa și, la rândul său, poate pluti.
Calciu
Calciul (Ca) este al doilea element din perioadă. Un metal alcalin pământesc , calciul nu se găsește aproape niciodată în natură datorită reactivității sale ridicate cu apa. Are unul dintre cele mai cunoscute și recunoscute roluri biologice la toate animalele și unele plante, formând oase și dinți, și utilizat în unele aplicații în celule , cum ar fi semnalele pentru procesele celulare . Este considerat cel mai abundent mineral din masa corpului.
elemente din blocul d
Scandiu
Scandiul (Sc) este al treilea element din perioadă și este primul metal de tranziție din tabelul periodic. Scandiul este destul de comun în natură, dar este dificil de izolat, deoarece este cel mai răspândit în compușii de pământuri rare , din care sunt greu de izolat elementele. Scandium are foarte puține aplicații comerciale din cauza faptelor menționate anterior, iar în prezent singura sa aplicație majoră este în aliajele de aluminiu .
Titan
Titanul (Ti) este un element din grupa 4 . Titanul este atât unul dintre cele mai puțin dense metale, cât și unul dintre cele mai puternice și mai rezistente la coroziune și, ca atare, are multe aplicații, în special în aliajele cu alte elemente, cum ar fi fierul. Datorită proprietăților sale menționate anterior, este utilizat în mod obișnuit în avioane , cluburi de golf și alte obiecte care trebuie să fie puternice, dar ușoare.
Vanadiu
Vanadiul (V) este un element din grupa 5 . Vanadiul nu se găsește niciodată în formă pură în natură, dar se găsește frecvent în compuși. Vanadiul este similar cu titanul în multe feluri, cum ar fi foarte rezistent la coroziune, cu toate acestea, spre deosebire de titan, se oxidează în aer chiar și la temperatura camerei. Toți compușii vanadiului au cel puțin un anumit nivel de toxicitate, unii dintre ei fiind extrem de toxici.
Crom
Cromul (Cr) este un element din grupa 6 . Cromul este, la fel ca titanul și vanadiul dinaintea sa, extrem de rezistent la coroziune și este într-adevăr unul dintre componentele principale ale oțelului inoxidabil . Cromul are, de asemenea, mulți compuși colorați și, ca atare, este foarte frecvent utilizat în pigmenți, cum ar fi verde crom .
Mangan
Manganul (Mn) este un element din grupa 7 . Manganul se găsește adesea în combinație cu fierul. Manganul, ca și cromul anterior, este o componentă importantă a oțelului inoxidabil , împiedicând fierul să ruginească. Manganul este adesea folosit în pigmenți, din nou ca cromul. Manganul este, de asemenea, otrăvitor; dacă este inhalat suficient, poate provoca leziuni neurologice ireversibile.
Fier
Fierul (Fe) este un element din grupa 8 . Fierul este cel mai comun pe Pământ printre elementele perioadei și probabil cel mai cunoscut dintre ele. Este componenta principală a oțelului . Fierul-56 are cea mai mică densitate de energie dintre orice izotop din orice element, ceea ce înseamnă că este cel mai masiv element care poate fi produs în stelele supergigante . Fierul are și câteva aplicații în corpul uman; hemoglobina este parțial fier.
Cobalt
Cobaltul (Co) este un element din grupa 9 . Cobaltul este utilizat în mod obișnuit în pigmenți, deoarece mulți compuși ai cobaltului sunt de culoare albastră. Cobaltul este, de asemenea, o componentă centrală a multor aliaje magnetice și de înaltă rezistență. Singurul izotop stabil, cobalt-59 , este o componentă importantă a vitaminei B-12 , în timp ce cobalt-60 este o componentă a căderii nucleare și poate fi periculos în cantități suficient de mari datorită radioactivității sale.
Nichel
Nichelul (Ni) este un element din grupa 10 . Nichelul este rar în scoarța terestră, în principal datorită faptului că reacționează cu oxigenul din aer, cea mai mare parte a nichelului de pe Pământ provenind de la meteoriți din fier de nichel . Cu toate acestea, nichelul este foarte abundent în miezul Pământului ; alături de fier este una dintre cele două componente principale. Nichelul este o componentă importantă a oțelului inoxidabil și în multe superaliaje .
Cupru
Cuprul (Cu) este un element din grupa 11 . Cuprul este unul dintre puținele metale care nu au culoare albă sau gri, singurele altele fiind aurul și cesiul . Cuprul a fost folosit de oameni de mii de ani pentru a oferi o nuanță roșiatică multor obiecte și este chiar un nutrient esențial pentru oameni, deși prea mult este otrăvitor. Cuprul este, de asemenea, utilizat în mod obișnuit ca conservant pentru lemn sau fungicide .
Zinc
Zincul (Zn) este un element din grupa 12 . Zincul este una dintre componentele principale ale alamei , fiind utilizat încă din secolul al X-lea î.e.n. Zincul este, de asemenea, incredibil de important pentru oameni; aproape 2 miliarde de oameni din lume suferă de deficit de zinc. Cu toate acestea, prea mult zinc poate provoca deficiență de cupru. Zincul este adesea utilizat în baterii, denumite în mod adecvat baterii carbon-zinc și este important în multe placări, deoarece zincul este foarte rezistent la coroziune.
elemente de bloc p
Galiu
Galiul (Ga) este un element din grupa 13 , sub aluminiu . Galiul este de remarcat deoarece are un punct de topire la aproximativ 303 kelvini , chiar în jurul temperaturii camerei. De exemplu, va fi solid într-o zi tipică de primăvară, dar va fi lichid într-o zi fierbinte de vară. Galiul este o componentă importantă în aliajul galinstan , alături de staniu. Galiul poate fi găsit și în semiconductori.
Germaniu
Germaniul (Ge) este un element din grupa 14 . Germaniul, la fel ca siliciul de deasupra acestuia, este un semiconductor important și este utilizat în mod obișnuit în diode și tranzistoare, adesea în combinație cu arsenic. Germaniul este destul de rar pe Pământ, ducând la descoperirea sa relativ târzie. Germaniul, în compuși, uneori poate irita ochii, pielea sau plămânii.
Arsenic
Arsenicul (As) este un element din grupa 15 . Arsenicul, așa cum s-a menționat mai sus, este adesea utilizat în semiconductori în aliaje cu germaniu. Arsenicul, în formă pură și unele aliaje, este incredibil de otrăvitor pentru toată viața multicelulară și, ca atare, este o componentă obișnuită în pesticide. Arsenicul a fost, de asemenea, utilizat în unii pigmenți înainte ca toxicitatea acestuia să fie descoperită.
Seleniu
Seleniul (Se) este un element din grupa 16 . Seleniul este primul nemetal din perioada 4, cu proprietăți similare sulfului . Seleniul este destul de rar în formă pură în natură, fiind găsit mai ales în minerale precum pirita și chiar și atunci este destul de rar. Seleniul este necesar pentru oameni în cantități mici, dar este toxic în cantități mai mari. Seleniul este un calcogen. Seleniul este roșu în structura monomolară, dar gri metalic în structura sa cristalină.
Brom
Bromul (Br) este un element din grupa 17 (halogen) . Nu există sub formă elementară în natură. Bromul este abia lichid la temperatura camerei, fierbe la aproximativ 330 kelvini. Bromul este, de asemenea, destul de toxic și coroziv, dar ionii de bromură, care sunt relativ inerți, pot fi găsiți în halită sau sare de masă. Bromul este adesea folosit ca agent ignifug, deoarece se pot face mulți compuși pentru a elibera atomi de brom liberi.
Krypton
Krypton (Kr) este un gaz nobil , plasat sub argon și peste xenon . Fiind un gaz nobil, kriptonul interacționează rareori cu el însuși sau cu alte elemente; deși au fost detectați compuși, toți sunt instabili și se degradează rapid și, ca atare, kriptonul este adesea utilizat în luminile fluorescente. Kriptonul, la fel ca majoritatea gazelor nobile, este, de asemenea, utilizat în iluminat din cauza numeroaselor sale linii spectrale și a motivelor menționate mai sus.
Rolul biologic
Multe elemente din perioada 4 găsesc roluri în controlul funcției proteinelor ca mesageri secundari , componente structurale sau cofactori enzimatici . Un gradient de potasiu este utilizat de celule pentru a menține un potențial de membrană care permite declanșarea neurotransmițătorului și facilitează difuzia între alte procese. Calciul este o moleculă comună de semnalizare pentru proteine precum calmodulina și joacă un rol critic în declanșarea contracției mușchilor scheletici la vertebrate. Seleniul este o componentă a aminoacidului necanonic , selenocisteina ; proteinele care conțin selenocisteină sunt cunoscute sub numele de selenoproteine . Enzimele de mangan sunt utilizate atât de eucariote, cât și de procariote și pot juca un rol în virulența unor bacterii patogene. Vanabinele , cunoscute și sub numele de proteine asociate vanadiului, se găsesc în celulele sanguine ale unor specii de stropi de mare . Rolul acestor proteine este contestat, deși există unele speculații că acestea funcționează ca purtători de oxigen. Ionii de zinc sunt folosiți pentru a stabiliza mediul degetului de zinc al multor proteine care leagă ADN-ul .
Elementele din perioada 4 pot fi, de asemenea, găsite complexate cu molecule organice mici pentru a forma cofactori. Cel mai faimos exemplu în acest sens este hemul : un compus de porfirină care conține fier, responsabil de funcția purtătoare de oxigen a mioglobinei și hemoglobinei , precum și de activitatea catalitică a enzimelor citocromului . Hemocianina înlocuiește hemoglobina ca purtător de oxigen ales în sângele anumitor nevertebrate, inclusiv crabi de potcoavă , tarantule și caracatițe . Vitamina B 12 reprezintă una dintre puținele aplicații biochimice pentru cobalt.
Referințe
- ^ "Lista elementelor din tabelul periodic - Sortate după abundență în scoarța Pământului" . Science.co.il . Adus 14-08-2012 .
- ^ Gray, Theodore (2009). Elementele: o explorare vizuală a fiecărui atom cunoscut din univers . New York: Black Dog & Leventhal Publishers. ISBN 978-1-57912-814-2.
- ^ "Elemente în tabelul periodic modern, clasificarea periodică a elementelor" . Tutorvista.com . Adus 14-08-2012 .
- ^ "Este elementar - elementul potasiu" . Education.jlab.org . Adus 14-08-2012 .
- ^ "Potasiu, element chimic - Prezentare generală, descoperire și denumire, proprietăți fizice, proprietăți chimice, apariție în natură, izotopi" . Chemistryexplained.com . Adus 14-08-2012 .
- ^ "Potasiu (K) - Proprietăți chimice, efecte asupra sănătății și asupra mediului" . Lenntech.com . Adus 14-08-2012 .
- ^ "Reacțiile elementelor grupului 2 cu apă" . Chemguide.co.uk . Adus 14-08-2012 .
- ^ "Capitolul 11. Calciul" . Fao.org . Adus 14-08-2012 .
- ^ Makhlynets, Olga; Boal, Amie K .; Rhodes, Delacy V .; Kitten, Todd; Rosenzweig, Amy C .; Stubbe, JoAnne (28.02.2014). "Streptococcus sanguinis clasa Ib ribonucleotid reductază: activitate ridicată atât cu cofactori de fier și mangan, cât și cu informații structurale" . Jurnalul de chimie biologică . 289 (9): 6259–6272. doi : 10.1074 / jbc.M113.533554 . ISSN 1083-351X . PMC 3937692 . PMID 24381172 .
- ^ Caputo, Gregory A .; Vaden, Timothy D .; Calabro, Anthony; Lee, Joshua Y .; Kohn, Eric M. (decembrie 2018). „Disocierea hemului de la mioglobină în prezența detergentului zwitterionic N, N-Dimetil-N-Dodecilglicină Betaină: Efectele lichidelor ionice” . Biomolecule . 8 (4): 126. doi : 10.3390 / biom8040126 . PMC 6315634 . PMID 30380655 .