Perkembangan jadual berkala

Halaman ini meliputi satu standard kandungan Tingkatan 4 sahaja: perkembangan jadual berkala. Ia topik yang pendek tetapi sangat kerap diperiksa, kerana kisah bagaimana saintis membina jadual ini menerangkan mengapa jadual moden disusun sebegitu rupa. Pelajari sumbangan utama mengikut urutan dan anda boleh menjawab kedua-dua soalan “siapa buat apa” dan soalan “mengapa nombor proton, bukan jisim atom” yang gemar ditanya pemeriksa.

Mengapa ahli kimia memerlukan jadual berkala

Menjelang awal abad kesembilan belas, ahli kimia telah menemui banyak unsur tetapi tiada cara teratur untuk menyusunnya. Pengelasan yang baik akan mengumpulkan unsur yang mempunyai sifat serupa bersama-sama, supaya dengan mengetahui sifat satu unsur, kita boleh meramalkan sifat unsur jirannya. Jadual berkala ialah hasil daripada banyak saintis yang secara beransur-ansur menambah baik idea satu sama lain sehingga tercapai susunan yang boleh dipercayai dan mampu meramal.

Sumbangan utama

Anda harus boleh menyatakan, mengikut urutan, apa yang disumbangkan setiap saintis:

• Antoine Lavoisier menghasilkan salah satu senarai unsur pertama yang diketahui, mengelaskannya secara luas kepada logam dan bukan logam. Ini permulaan yang berguna tetapi terlalu kasar untuk mendedahkan sebarang corak berulang.
• Johann Döbereiner menyedari bahawa unsur tertentu jatuh dalam kumpulan tiga yang mempunyai sifat kimia serupa, yang dipanggilnya triad. Dalam triad seperti litium, natrium dan kalium, jisim atom relatif unsur tengah lebih kurang purata dua yang lain. Ini petunjuk pertama bahawa sifat berkait dengan jisim atom.
• John Newlands menyusun unsur yang diketahui mengikut jisim atom yang meningkat dan mendapati setiap unsur kelapan mempunyai sifat serupa, seperti not pada skala muzik. Beliau menamakannya Hukum Oktaf. Ia berkesan untuk unsur yang lebih ringan tetapi gagal untuk yang lebih berat, jadi ia tidak diterima sepenuhnya pada masa itu.
• Dmitri Mendeleev menghasilkan jadual berkala pertama yang diterima secara meluas pada 1869. Beliau menyusun unsur mengikut jisim atom yang meningkat tetapi meletakkan unsur yang mempunyai sifat kimia serupa dalam lajur menegak yang sama. Yang penting, beliau meninggalkan ruang kosong untuk unsur yang belum ditemui dan malah meramalkan sifatnya. Apabila unsur seperti galium dan germanium ditemui kemudian dan sepadan dengan ramalannya, jadualnya diterima.
• Henry Moseley kemudian menunjukkan bahawa sifat penyusun yang betul ialah nombor proton (nombor atom), bukan jisim atom. Menyusun unsur mengikut nombor proton yang meningkat menghapuskan beberapa keanehan dalam jadual Mendeleev.

Bagaimana jadual moden disusun

Jadual berkala moden disusun mengikut nombor proton yang meningkat. Oleh sebab bilangan elektron sama dengan nombor proton dalam atom neutral, susunan ini menjadikan unsur yang mempunyai bilangan elektron valens yang sama berbaris dalam kumpulan menegak yang sama, jadi mereka berkongsi sifat kimia yang serupa. Inilah sebabnya menyusun mengikut nombor proton berfungsi jauh lebih baik daripada menyusun mengikut jisim atom: ia mencerminkan susunan elektron, iaitu yang sebenarnya mengawal kelakuan kimia. Wawasan Mendeleev, kumpul mengikut sifat, adalah betul; Moseley membekalkan sifat yang menjadikan pengumpulan itu tepat.

Contoh penyelesaian

Soalan. Dalam jadual berkala moden, argon (jisim atom relatif 39.9) diletakkan sebelum kalium (jisim atom relatif 39.1). Terangkan mengapa susunan ini betul, walaupun argon mempunyai jisim atom yang lebih besar.

Langkah 1, Kenal pasti peraturan penyusunan. Jadual moden disusun mengikut nombor proton yang meningkat, bukan mengikut jisim atom yang meningkat.

Langkah 2, Bandingkan nombor proton. Argon mempunyai nombor proton 18; kalium mempunyai nombor proton 19. Jadi mengikut nombor proton, argon (18) mesti datang sebelum kalium (19).

Langkah 3, Semak terhadap sifat. Argon ialah gas adi Kumpulan 18 yang tidak reaktif, dan kalium ialah logam Kumpulan 1 yang sangat reaktif. Meletakkan argon dalam Kumpulan 18 dan kalium dalam Kumpulan 1 sepadan dengan sifat mereka, mengesahkan susunan nombor proton adalah betul.

Jawapan. Argon diletakkan sebelum kalium kerana jadual moden disusun mengikut nombor proton yang meningkat (Ar = 18, K = 19), dan susunan ini juga meletakkan setiap unsur dalam kumpulan yang sepadan dengan sifat kimianya.

Soalan latihan

Soalan. (a) Nyatakan sifat yang digunakan Mendeleev untuk menyusun jadual berkalanya. (b) Nyatakan sifat yang digunakan untuk menyusun jadual berkala moden. (c) Beri satu sebab mengapa Mendeleev meninggalkan ruang kosong dalam jadualnya.

Jawapan. (a) Jisim atom yang meningkat (dengan unsur bersifat serupa diletakkan dalam lajur yang sama). (b) Nombor proton (nombor atom) yang meningkat. (c) Beliau meninggalkan ruang kosong untuk unsur yang belum ditemui, dan beliau meramalkan sifatnya supaya unsur itu boleh dikenal pasti apabila ditemui.

Petua peperiksaan

Pemeriksa sering meminta anda mengaitkan seorang saintis dengan idea khusus yang disumbangkannya, jadi pelajari pasangan itu dengan tepat: Döbereiner–triad, Newlands–oktaf, Mendeleev–ruang kosong dan ramalan, Moseley–nombor proton. Soalan markah tinggi yang paling lazim ialah mengapa jadual moden menggunakan nombor proton dan bukan jisim atom, jawapan penuhnya ialah nombor proton menyusun unsur supaya yang mempunyai bilangan elektron valens sama jatuh dalam kumpulan yang sama, dan ia menghapuskan keanehan (seperti pasangan argon–kalium) yang muncul apabila jisim atom digunakan. Sentiasa sebut susunan elektron dalam jawapan itu, kerana itulah penaakulan yang dihargai oleh skema pemarkahan.

Kedudukan dalam bab

Standard ini membuka bab Jadual Berkala Unsur dan menyediakan segala yang menyusul: sebaik sahaja anda menerima bahawa unsur disusun mengikut nombor proton, idea kumpulan dan kala, serta kelakuan Kumpulan 1, Kumpulan 17 dan Kumpulan 18, semuanya menyusul secara semula jadi. Ulang kaji garis masa dengan nota ulang kaji dan berlatih soalan penaakulan dengan contoh penyelesaian. Dalam kelas 1-ke-1 Kimia SPM dalam talian kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, guru kami memastikan anda boleh mengingat sumbangan setiap saintis dan menerangkan penaakulan nombor proton sepenuhnya, iaitu tepat tempat markah diperoleh bagi topik ini. Keseluruhan susunan ini mendasari baki Kimia SPM, jadi berbaloi meluangkan beberapa minit untuk menguasainya dengan tepat.

Ringkasan pantas

• Döbereiner mengumpulkan unsur dalam triad; Newlands mencadangkan Hukum Oktaf.
• Mendeleev menyusun unsur mengikut jisim atom yang meningkat, dikumpul mengikut sifat, dan meninggalkan ruang kosong dengan ramalan.
• Moseley menyusun unsur mengikut nombor proton yang meningkat, yang masih digunakan jadual moden.
• Susunan nombor proton berfungsi kerana ia membariskan unsur yang mempunyai elektron valens sama dalam kumpulan yang sama.