Блок на периодичната система

Блок на периодичната система се нарича съвкупността от химични елементи със сходно разположение на валентните електрони в атома. Сходството се основава на това, че валентните електрони с най-голяма енергия заемат атомни орбитали от един и същи тип. Терминът се появява за първи път в трудовете на френския физик Шарл Жане.^[1] В един и същи блок на периодичната таблица влизат съседни групи. Наименованията на блоковете съвпада с наименованието на характеристичната орбитала, заемана от валентните електрони, както следва:

• s-блок
• p-блок
• d-блок
• f-блок
• g-блок (хипотетичен)

Наименованията на блоковете и орбиталите (s, p, d, f и g) на свой ред е свързано с качествените характеристики на свързаните с тях спектрални линии: sharp (остра), principal (главна), diffuse (дифузна) и fundamental (фундаментална). Следващите наименования се дават по азбучен ред. Блоковете с елементи понякога се наричат семейства.

Редът на запълване на подслоевете в орбиталите се определя с правилото на Клечковски, което определя и линейния порядък на блоковете (според нарастването на атомния номер) в таблицата на Менделеев:

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, …

В периодичната система

Съществува приблизителна съвместимост между номенклатурата на блоковете въз основа на електронната конфигурация и групирането на елементите въз основа на химичните им свойства. S-блокът и p-блокът отговарят на главните групи елементи – 1, 2, 13 до 18, а d-блокът и f-блокът са второстепенните групи – от 3 до 12. Невинаги обаче това правило се смята за универсално. Някои учени поставят 12 група към главните групи, а не към второстепенните, докато други заключават, че 3 група трябва да се смята за главна, поради сходството на свойствата на елементите в тази група с тези на съседната 2 група. Групите (колоните) в f-блока (от 3 до 4 група) не са номерирани, като те често биват смятани за представители само на една група – група 3.

Теоретично е изчислено наличието и на g-блок, който не е показан в таблицата.

Блокове на периодичната система
Група	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Период
1	1 H																	2 He
2	3 Li	4 Be											5 B	6 C	7 N	8 O	9 F	10 Ne
3	11 Na	12 Mg											13 Al	14 Si	15 P	16 S	17 Cl	18 Ar
4	19 K	20 Ca	21 Sc	22 Ti	23 V	24 Cr	25 Mn	26 Fe	27 Co	28 Ni	29 Cu	30 Zn	31 Ga	32 Ge	33 As	34 Se	35 Br	36 Kr
5	37 Rb	38 Sr	39 Y	40 Zr	41 Nb	42 Mo	43 Tc	44 Ru	45 Rh	46 Pd	47 Ag	48 Cd	49 In	50 Sn	51 Sb	52 Te	53 I	54 Xe
6	55 Cs	56 Ba	71 Lu	72 Hf	73 Ta	74 W	75 Re	76 Os	77 Ir	78 Pt	79 Au	80 Hg	81 Tl	82 Pb	83 Bi	84 Po	85 At	86 Rn
7	87 Fr	88 Ra	103 Lr	104 Rf	105 Db	106 Sg	107 Bh	108 Hs	109 Mt	110 Ds	111 Rg	112 Cn	113 Nh	114 Fl	115 Mc	116 Lv	117 Ts	118 Og
Лантаниди			57 La	58 Ce	59 Pr	60 Nd	61 Pm	62 Sm	63 Eu	64 Gd	65 Tb	66 Dy	67 Ho	68 Er	69 Tm	70 Yb
Актиниди			89 Ac	90 Th	91 Pa	92 U	93 Np	94 Pu	95 Am	96 Cm	97 Bk	98 Cf	99 Es	100 Fm	101 Md	102 No

Фоновият цвят показва блока
s-блок	p-блок	d-блок	f-блок

Цветът на атомния номер показва агрегатното състояние на елемента (0 °C, 1 atm)
Твърдо вещество	Течност	Газ	Неизвестна фаза

Очертанието показва начина на възникване на елемента
Естествен	При разпад	Синтетичен

s-блок

S-блокът е разположен от лявата страна на периодичната система и включва елементите от 1 и 2 групи, както и хелия. Хелият не е типичен представител на s-блока. Неговите свойства наподобяват тези на елементите от p-блока, поради завършената 1s² орбитала и затова той е поставян като представител на p-блока – групата на благородните газове.

Повечето елементи от s-блока са силно реагиращи метали. Това свойство се дължи на електроните в техните най-външни орбитали. Първият период обаче е съставен от неметали. Водородът, като останалите представители на 1 група, е силно реактивоспособен, докато хелият е благороден газ и не встъпва в никакви реакции.

Елементите от s-блока са обединени от това, че техните валентни електрони са в s-орбиталата. Тази орбитала представлява сферичен облак, който може да съдържа само 1 двойка електрони – затова и s-блокът се състои от 2 групи (колони) в периодичната система. Елементите от група 1 са с 1 електрон в най-външната си орбитала и затова са по-силно реактивни от елементите в група 2, които са със запълнена външна орбитала.

p-блок

P-блокът е разположен от дясната страна на периодичната система и включва елементите от група 13 до група 18.

P-блокът е мястото в периодичната система, където се среща най-голямото разнообразие от химични свойства. В p-блока се срещат елементи от трите типа – метали, металоиди и неметали. Обикновено елементите от р-блока са най-добре описани в отношение от типовете елементи или елементи на дадена група.

Елементите от p-блока се обединяват от факта, че техните валентни електрони (най-външни електрони) са в p-орбиталната зона. P-орбиталите се състоят от шест изпъкнали състояния, излизащи от централната точка при равномерно разположени ъгли. P-орбиталата може да има максимум шест електрона, поради което в p-блока има шест групи. Елементите в група 13, първата от групите на р-блока, имат един р-орбитален електрон. Елементите в група 14, втората група на р-блока, имат два р-орбитални електрона. Тенденцията продължава така, докато се стигне до група 18, която има шест p-орбитални електрони.

Слаби метали

 Основна статия: Метал

Металите от р-блока имат типичните характерни черти на останалите метали – те са бляскави, добри проводници на топлина и елекричество и отдават лесно своите електрони. Обикновено тези метали имат високи точки на топене и лесно реагират с неметалите до образуване на йонни съединения. Йонните съединения се образуват, когато положителен метален йон се свързва с отрицателен неметален йон.

От металите на p-блока някои имат необикновени свойства. Галият е метал, който може да се стопи в дланта на ръката. Калаят е гъвкав и изключително полезен метал. Той е важен компонент на някои метални сплави, като бронз и бабит, както и при спояването и производство на станиол.

Металоиди

 Основна статия: Металоид

Металоидите притежават свойства както на метали, така и на неметали, но терминът „металоид“ няма строго определение. Всички елементи, които обикновено се признават като металоиди, са в р-блока: бор, силиций, германий, арсен, антимон и телур. Металоидите имат тенденция да имат по-ниска електрическа проводимост от металите, но по-висока от тази на неметалите. Те могат да образуват химически връзки, подобно на неметалите, но могат да се разтварят в метални сплави без ковалентно или йонно свързване. Металоидните добавки могат да подобрят свойствата на металните сплави, понякога парадоксално на собствените си металоидни свойства. Някои могат да дадат по-добра електрическа проводимост, по-висока устойчивост на корозия, пластичност или течливост в разтопено състояние и т.н. към съответната сплав.

Борът е с доста подобни на въглерода свойства, но е много рядък. Има много приложения, като например добавка към р-тип полупроводник.

Силицият е може би най-известният металоид. Това е вторият най-изобилен елемент в земната кора и една от основните съставки в стъклото. Използва се за производство на полупроводници – от превключватели на захранване или диоди, до микрочипове за компютри и други електронни устройства. Използва се също и в определени метални сплави – подобряване на свойствата на леене на алуминий. Силицият е толкова ценен в технологичната индустрия, че Силициевата долина в Калифорния, е наречена на него.

Германият има свойства, подобни на силиция, но този елемент е много по-рядък. Бил е използван поради своите полупроводникови свойства, почти като силиция, като германият дори е имал и някои превъзходства над силиция, но сега е рядко използван материал в индустрията.

Арсенът е токсичен металоид, който се използва през цялата история като добавка към метални сплави, бои и дори грим.

Антимонът се използва като съставка при леенето на сплави.

Телурът, подобно на арсена, германия и силиция се използва в производството на сплави и елементи от електрониката.

Полоният е радиоактивен металоид, който не намира особено приложение.

Неметали

 Основна статия: Неметал

Повечето неметали са от p-блока – въглерод, азот, фосфор, кислород, сяра, селен, както и всички елементи от групата на халогените и на благородните газове.

d-блок

D-блокът е разположен по средата на периодичната система и включва всички елементи от група 3 до група 12. Тези елементи са известни като преходни метали, поради това че показват бавна преходност в техните свойства.

Елементите от d-блока са метали, които проявяват два или повече начина за образуване на химически връзки. Тъй като има относително малка разлика в енергията на различните d-орбитални електрони, броят на електроните, участващи в химично взаимодействие, може да варира. Това води до един и същи елемент, проявяващ две или повече окислителни състояния.

Елементите от d-блока се обединяват от факта, че всичките техните валентни електрони (най-външни електрони) са в d-орбиталната зона, но нямат p-орбитални електрони. D-орбиталата може да има максимум десет електрона, поради което d-блокът се състои от десет групи.

f-блок

F-блокът е ляво-центриран в 32-колонната периодична система, но често се отбелязва с прибавянето на редици в 18 колонната периодична система. Тези елементи често се наричат вътрешни преходни метали, тъй като те осигуряват преход между s-блока и d-блока в шестия и седмия период, по същия начин, по който d-блока осигурява преход между s-блока и p-блока в четвъртия и петия период.

Познатите елементи от f-блока са в две серии – лантанидите за период 6 и радиоактивните актиниди за период 7. Всички те са метали. Тъй като f-орбиталните електрони са по-малко активни при определяне на химията на тези елементи, техните химични свойства се определят предимно от външните s-орбитални електрони. Следователно има много по-малка химическа променливост в рамките на f-блока, отколкото в рамките на p- или d-блоковете.

Елементите от f-блока се обединяват от факта, че всичките техните валентни електрони (най-външни електрони) са в f-орбиталната зона, но нямат p- и d-орбитални електрони. F-орбиталата може да има максимум 14 електрона, поради което f-блокът се състои от 14 колони в периодичната система.

g-блок

G-блокът е хипотетичен блок от елементи в разширената периодична система, чиито външни електронни орбитали са позиционирани да имат от един до осемнадесет електрона в g-орбиталата, но нямат f-, d- или p-орбитални електрони.