В химии группа (также известная как семейство ) [1] — это столбец элементов в периодической таблице химических элементов . В периодической таблице 18 пронумерованных групп; 14 столбцов f-блока между группами 2 и 3 не пронумерованы. Элементы в группе имеют схожие физические или химические характеристики внешних электронных оболочек своих атомов (т. е. одинаковый заряд ядра ), поскольку большинство химических свойств определяются орбитальным положением внешнего электрона.
Современная система нумерации от «группы 1» до «группы 18» была рекомендована Международным союзом теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) с 1988 года. Система 1-18 основана на s-, p- и d-электронах каждого атома, помимо тех, что находятся в атомах предшествующего благородного газа. Две старые несовместимые схемы наименования могут назначать один и тот же номер разным группам в зависимости от используемой системы. Старые схемы использовались Chemical Abstract Service (CAS, более популярна в Соединенных Штатах) и ИЮПАК до 1988 года (более популярна в Европе). Система из восемнадцати групп общепринята в химическом сообществе, но существуют некоторые разногласия по поводу принадлежности элементов под номером 1 и 2 ( водород и гелий ). Подобные вариации относительно внутренних переходных металлов продолжают существовать в учебниках, хотя правильное расположение известно с 1948 года и дважды подтверждалось ИЮПАК в 1988 году (вместе с нумерацией 1–18) и 2021 году.
Группы также могут быть идентифицированы с использованием их самого верхнего элемента или иметь определенное название. Например, группа 16 также описывается как «группа кислорода» и как « халькогены ». Исключением является « группа железа », которая обычно относится к группе 8 , но в химии может также означать железо , кобальт и никель или какой-либо другой набор элементов со схожими химическими свойствами. В астрофизике и ядерной физике это обычно относится к железу, кобальту, никелю, хрому и марганцу .
Названия групп
Современные названия групп — это номера от 1 до 18, при этом 14 столбцов f-блока остаются ненумерованными (вместе составляя 32 столбца в периодической таблице). Также распространены тривиальные названия (например, галогены ). В истории использовалось несколько наборов названий групп, основанных на римской нумерации I–VIII и суффиксах «A» и «B». [2] [3]
a Группа 1 состоит из водорода (H) и щелочных металлов. Элементы группы имеют один s-электрон во внешней электронной оболочке. Водород не считается щелочным металлом, поскольку он не является металлом, хотя он более аналогичен им, чем любая другая группа. Это делает группу несколько исключительной. b 14 групп f-блока (столбцы) не имеют номера группы. c Правильный состав группы 3 - скандий (Sc), иттрий (Y), лютеций (Lu) и лоуренсий (Lr), как показано здесь: это подтверждено в отчетах ИЮПАК 1988 [4] и 2021 [5] по этому вопросу. Общие тексты по неорганической химии часто помещают скандий (Sc), иттрий (Y), лантан (La) и актиний (Ac) в группу 3, так что Ce–Lu и Th–Lr становятся f-блоком между группами 3 и 4; это было основано на неправильно измеренных электронных конфигурациях из истории, [6] и Лев Ландау и Евгений Лифшиц уже считали это неверным в 1948 году. [7] Аргументы, претендующие на его защиту, все еще иногда можно встретить в современной литературе, но большинство авторов считают их логически непоследовательными. [8] [9] [10] Некоторые источники следуют компромиссу, помещая La–Lu и Ac–Lr в качестве рядов f-блока (несмотря на то, что это дает 15 элементов f-блока в каждом ряду, что противоречит квантовой механике), оставляя более тяжелых членов группы 3 неоднозначными. [5] См. также Элемент группы 3#Состав . d Группа 18, благородные газы, не были открыты во времена оригинальной таблицы Менделеева. Позднее (1902 год) Менделеев принял доказательства их существования, и их можно было поместить в новую «группу 0», последовательно и не нарушая принципа периодической таблицы. r Название группы, рекомендованное ИЮПАК.
Список названий групп
^f Металлы для чеканки монет : авторы расходятся во мнении, следует ли считать рентгений (Rg) металлом для чеканки монет. Он находится в группе 11, как и другие металлы для чеканки монет, и, как ожидается, химически похож на золото. [17] С другой стороны, будучи чрезвычайно радиоактивным и недолговечным, он фактически не может использоваться для чеканки монет, как следует из названия, и на этом основании его иногда исключают. [18]
^b триэли (группа 13), от греческого tri : три, III [13] [16]
^c тетрали (группа 14), от греческого tetra : четыре, IV [13] [16]
^n pentel (группа 15), от греческого penta : пять, V [16]
CAS и старая нумерация IUPAC (A/B)
Существуют две более ранние системы нумерации групп: CAS ( Chemical Abstracts Service ) и старая IUPAC . Обе используют цифры ( арабские или римские ) и буквы A и B. Обе системы согласуются относительно чисел. Числа указывают приблизительно самую высокую степень окисления элементов в этой группе и, таким образом, указывают на схожую химию с другими элементами с той же цифрой. Число идет линейно возрастающим образом в большинстве случаев, один раз слева в таблице, а один раз справа (см. Список степеней окисления элементов ), с некоторыми нерегулярностями в переходных металлах. Однако две системы используют буквы по-разному. Например, калий (K) имеет один валентный электрон . Поэтому он находится в группе 1. Кальций (Ca) находится в группе 2, так как он содержит два валентных электрона.
В старой системе IUPAC буквы A и B обозначали левую (A) и правую (B) части таблицы, в то время как в системе CAS буквы A и B обозначали основные элементы группы (A) и переходные элементы (B). Старая система IUPAC часто использовалась в Европе, в то время как CAS наиболее распространена в Америке. Новая схема IUPAC была разработана для замены обеих систем, поскольку они путано использовали одни и те же названия для обозначения разных вещей. Новая система просто нумерует группы все больше слева направо в стандартной периодической таблице. Предложение IUPAC было впервые распространено в 1985 году для публичных комментариев, [2] а затем было включено как часть издания Номенклатуры неорганической химии 1990 года . [19]
Группы, не являющиеся столбцами
Хотя группы определяются как столбцы в периодической таблице, как описано выше, существуют также наборы элементов, называемые «группами», которые не являются столбцами:
^ "The Periodic Table Terms". www.shmoop.com . Архивировано из оригинала 2019-04-06 . Получено 2018-09-15 .
^ ab Fluck, E. (1988). "Новые обозначения в периодической таблице" (PDF) . Pure Appl. Chem. 60 (3). IUPAC : 431–436. doi :10.1351/pac198860030431. S2CID 96704008 . Получено 24 марта 2012 г. .
^ Fluck, E. (1988). "New Notations in the Periodic Table" (PDF) . Pure Appl. Chem. 60 (3): 431–436. doi :10.1351/pac198860030431. S2CID 96704008. Архивировано (PDF) из оригинала 25 марта 2012 г. . Получено 24 марта 2012 г. .
^ ab Scerri, Eric (18 января 2021 г.). «Предварительный отчет о дискуссиях по группе 3 Периодической таблицы» (PDF) . Chemistry International . 43 (1): 31–34. doi :10.1515/ci-2021-0115. S2CID 231694898. Архивировано (PDF) из оригинала 13 апреля 2021 г. . Получено 9 апреля 2021 г. .
^ Уильям Б. Дженсен (1982). «Положения лантана (актиния) и лютеция (лоуренсия) в периодической таблице». J. Chem. Educ . 59 (8): 634–636. Bibcode :1982JChEd..59..634J. doi :10.1021/ed059p634.
^ Jensen, William B. (2015). «Позиции лантана (актиния) и лютеция (лоуренсия) в периодической таблице: обновление». Foundations of Chemistry . 17 : 23–31. doi :10.1007/s10698-015-9216-1. S2CID 98624395. Архивировано из оригинала 30 января 2021 г. Получено 28 января 2021 г.
^ Шерри, Эрик (2009). «Какие элементы относятся к группе 3?». Журнал химического образования . 86 (10): 1188. doi :10.1021/ed086p1188 . Получено 1 января 2023 г.
^ Chemey, Alexander T.; Albrecht-Schmitt, Thomas E. (2019). «Эволюция периодической таблицы через синтез новых элементов». Radiochimica Acta . 107 (9–11): 1–31. doi :10.1515/ract-2018-3082.
^ Симмонс, Л. М. (1947). «Модификация периодической таблицы». Журнал химического образования . 24 (12): 588–591. doi :10.1021/ed024p588.
^ abc Liu, Ning; Lu, Na; Su, Yan; Wang, Pu; Quan, Xie (2019). «Изготовление композита g-C3N4/Ti3C2 и его фотокаталитическая способность в видимом свете для деградации ципрофлоксацина». Технология разделения и очистки . 211 : 782–789. doi : 10.1016/j.seppur.2018.10.027. S2CID 104746665. Получено 17 августа 2019 г.
^ Jensen, William B. (2000). "The Periodic Law and Table" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2020-11-10 . Получено 10 декабря 2022 .
^ Фернелиус, В. К.; Лёнинг, Курт; Адамс, Рой М. (1971). «Названия групп и элементов». Журнал химического образования . 48 (11): 730–731. doi :10.1021/ed048p730.
^ abcd Рич, Рональд (2007). Неорганические реакции в воде . Springer. стр. 307, 327, 363, 475. doi :10.1007/978-3-540-73962-3. ISBN9783540739616.
^ Конради, Жанет; Гош, Абхик (2019). «Теоретический поиск самых высоких валентных состояний металлов монет: может существовать гептафторид рентгения». Неорганическая химия . 58 (13): 8735–8738. doi :10.1021/acs.inorgchem.9b01139. PMID 31203606. S2CID 189944098.
^ Грохала, Войцех; Мазей, Зоран (2015). «Химия серебра(II): рог изобилия особенностей». Philosophical Transactions of the Royal Society A. 373 ( 2037). doi : 10.1098/rsta.2014.0179 . PMID 25666068. S2CID 45589426.
^ Ли, Г. Дж. Номенклатура неорганической химии: Рекомендации 1990 г. Blackwell Science, 1990 г. ISBN 0-632-02494-1 .
Дальнейшее чтение
Шерри, Э. Р. (2007). Периодическая таблица, ее история и ее значение . Oxford University Press. ISBN 978-0-19-530573-9.
