Otavan Opiston logoOtavan OpistoNettilukioNettiperuskouluMuikku

2. Alkuaineiden jaksollinen järjestelmä

Jaksolliseen järjestelmään on ryhmitelty alkuaineet sekä atomin järjestysluvun että elektronirakenteen mukaan. Vaakarivejä kutsutaan jaksoiksi ja niitä on seitsemän. Pystyrivejä kutsutaan ryhmiksi ja niitä on kahdeksan.

Jaksot kertovat sen, että kuinka monta elektronikuorta alkuaineella on. Kuoria kutsutaan kirjaimilla; K, L, M, N, O, P... Ensimmäisessä jaksossa on vain kaksi alkuainetta, vety ja helium. Uloimmalle eli K-kuorelle mahtuukin vain kaksi elektronia. Ryhmät määräytyvät sen mukaan kuinka monta elektronia alkuaineen uloimmalla kuorella on.

Alkuaineen jaksollista järjestelmää tutkimalla voidaan päätellä tietyn alkuaineen ominaisuuksia. Alkuaineiden tietyt ominaisuudet muuttuvat siirryttäessä jaksossa vasemmalta oikealle tai ryhmässä ylhäältä alaspäin. Näitä ominaisuuksia ovat tiheys, sulamispiste, kiehumispiste, reaktiokyky ja atomin koko. Jaksollisesta järjestelmästä nähdään myös se, että mitkä alkuaineet ovat metalleja, epämetalleja tai puolimetalleja.

 

I     Alkalimetallit

II    Maa-alkalimetallit

III   Booriryhmä

IV   Hiiliryhmä

V    Typpiryhmä

VI   Happiryhmä

VII Halogeenit

VIII Jalokaasut

Tästä näet alkuaineiden jaksollisen järjestelmän kokonaisuudessaan.

I Pääryhmä - alkalimetallit

Tämän pääryhmän alkuaineilla on yksi elektroni uloimmalla kuorella. Vetyä lukuun ottamatta alkuaineet ovat metalleja eli ne johtavat sähköä.

Koska kaikki alkuaineet pyrkivät saavuttamaan oktettirakenteen siten että uloin kuori on täysi eli sillä on 8 elektronia. Alkalimetallit saavuttavat oktettirakenteen luovuttamalla ainoan uloimmalla kuorella olevan elektroninsa. Tämän takia alkalimetallit esiintyvät positiivisina ioneina kuten H+, Li+, Na+, K+...

Alkalimetallit ovat erittäin reaktiivisia metalleja ja ne reagoivat suoraan lähes kaikkien epämetallien kanssa. Niitä ei siis esiinny luonnossa vapaina alkuaineina vain yhdisteinä.

II Pääryhmä - Maa-alkalimetallit

Maa-alkalimetallit saavuttavat oktetin luovuttamalla kaksi uloimman kuoren elektronia. Niistä muodostuu kahden arvoisia positiivisia ioneja: Be2+, Mg2+, Ca2+... Kaikki toisen pääryhmän alkuaineet ovat metalleja.

Maa-alkalimetallit muodostavat voimakkaampia sidoksia kuin alkalimetallit, joten ne ovat kovempia ja sulavat korkeammassa lämpötilassa. Maa-alkalimetallit ovat huonompia reagoimaan kuin alkalimetallit. Maa-alkalimetallien yhdisteitä esiintyy yleisesti maakuoressa.

III Pääryhmä - Booriryhmä

Ryhmän ensimmäinen alkuaine eli booriryhmä on ainoa epämetalli. Muut ovat metalleja. Booriryhmän alkuaineet esiintyvät kolmenarvoisina ioneina: B3+, Al3+, Ga3+... Luovuttamalla kaikki kolme uloimmalla kuorella olevaa elektronia, ne saavuttavat haluamansa oktetin.

IV Pääryhmä – Hiiliryhmä

Tässä pääryhmässä vain hiili on epämetalli. Seuraavilla alkuaineilla, piillä ja germaniumilla, on sekä metalleille että epämetalleille tyypillisiä piirteitä. Tällaisia alkuaineita kutsutaan puolimetalleiksi.

V Pääryhmä – Typpiryhmä

Typpi ja fosfori ovat epämetalleja. Alaspäin mentäessä alkuaineiden ominaisuudet muuttuvat metalleille ominaisiksi.

VI Pääryhmä – Happiryhmä

Happi ja rikki ovat tyypillisiä epämetalleja. Myös seleeni on epämetalli. Telluuri on sen sijaan jo puolimetalli.

VII Pääryhmä – Halogeenit

Halogeenit muodostavat metallien kanssa reagoidessaan ioniyhdisteitä, suoloja. Halogeenit esiintyvät luonnossa vain yhdisteinä, johtuen niiden voimakkaista ominaisuuksista reagoida. Halogeenit esiintyvät yhdisteissä yhdenarvoisina ionisidoksellisina metallihalogenideina, kuten F-, Cl-, Br-... Halogeenit ovat hyvin reaktiokykyisiä alkuaineita.

VIII Pääryhmä – Jalokaasut

Jalokaasut ovat kemiallisesti erittäin passiivisia alkuaineita. Ne esiintyvät luonnossa vain alkuaineina. Muista kaasuista poiketen ne esiintyvät luonnossa yksiatomisina alkuaineina.

Kun tarkastellaan alkuaineiden ominaisuuksia jaksollisessa järjestelmässä, voidaan huomioida seuraavaa:

Atomin koko suurenee, kun siirrytään ryhmässä alaspäin. Ryhmässä alaspäin mentäessä alkuaineiden ulkoelektronit sijoittuvat aina uloimmalle elektronikuorelle kuin edellisessä alkuaineessa. Loogisesti tällöin kasvaa myös alkuaineiden atomisäde.

Siirryttäessä jaksoissa eteenpäin, jolloin ulkokuoren elektronimäärä kasvaa, voidaan todeta että tällöin kasvava positiivinen ydinvaraus vetää ulkokuoren negatiivisia elektroneja voimakkaammin puoleensa ja atomisäde pienenee.

© Otavan Opisto / Liinamaija Kalsi

© 2015 Otavan Opisto