మూలకాల వర్గీకరణ - ఆవర్తన పట్టిక

* జోహన్ వోల్ఫ్‌గాంగ్ డాబరీనర్ ఒకే రకమైన రసాయన ధర్మాలు ఉన్న మూడు మూలకాల సమూహాలను గుర్తించి వాటిని 'ట్రయాడ్' అని పేర్కొన్నారు.
* 'ప్రతి త్రికములో మధ్య మూలకపు పరమాణు భారం, మిగిలిన రెండు మూలకాల పరమాణు భారాల సరాసరికి దాదాపు సమానంగా ఉంటుంది' దీన్నే డాబరీనర్ త్రిక సిద్ధాంతం అంటారు.
 

డాబరీనర్ త్రికాలు
1)     Li,   Na,   K     2)   Ca,  Sr,    Ba      3)   Cl,    Br,    I 
      (7)  (23) (39)      (40  87.5  137)         (35.5   80   127)
4)   S,   Se,   Te       5)    Mn,     Fe,    Co
   (32,   78,   125)          (55.0   52.0,   56.0)

* జాన్ న్యూలాండ్స్ అనే శాస్త్రవేత్త 1865లో పరమాణు భారాల ఆరోహణ క్రమంలో అమర్చినప్పుడు అవి 7 గ్రూపులుగా ఏర్పాడుతాయని కనుగొన్నారు.

* 'మూలకాలను వాటి పరమాణు భారాలు ఆరోహణ క్రమంలో అమర్చినప్పుడు వాటి ధర్మాలు నిర్ణీత వ్యవధిలో పునరావృతమవుతాయి. ఒక మూలకం నుంచి మొదలుపెడితే ప్రతి ఎనిమిదో మూలకం, మొదటి మూలకం ధర్మాలను పోలి ఉంటుంది. దీన్నే అష్టక నియమం అంటారు.
న్యూలాండ్స్ అష్టక నియమం - లోపాలు
* ఒకే గడిలో రెండు మూలకాలు పొందుపరచడం. ఉదా: కోబాల్ట్, నికెల్
* కాల్షియం కంటే ఎక్కువ పరమాణు ద్రవ్యరాశి ఉన్న మూలకాలకు ఇది వర్తించదు.
* ఇది 56 మూలకాలకే పరిమితమైంది.
* రసాయన ధర్మాలను (మూలకాలు) సంగీత స్వరాల్లో ఉన్న ఆవర్తనం (స, రి, గ, మ, ప, ద, ని స)తో పోల్చడం.
మెండలీవ్ ఆవర్తన పట్టిక
'మూలకాల భౌతిక, రసాయన ధర్మాలు వాటి పరమాణు భారాల ఆవర్తన ప్రమేయాలు' అనే సూత్రం ఆధారంగా మెండలీవ్ ఆవర్తన పట్టికను రూపొందించారు.
* దిమిత్రి మెండలివ్ రష్యన్ శాస్త్రవేత్త
* దీనిలో 8 నిలువు వరుసలు ఉన్నాయి. వీటిని 'గ్రూపులు' అంటారు. ఒక గ్రూపులోని మూలకాలన్నీ ఒకేరకమైన ధర్మాలను కలిగి ఉంటాయి.*  దీనిలో అడ్డు వరుసలను 'పీరియడ్లు' అంటారు.

*  మెండలీవ్ ఆవర్తన పట్టికలో 7 పీరియడ్లు ఉన్నాయి.
*  భవిష్యత్తులో కనుకున్నే మూలకాలకు మెండలీవ్ తాత్కాలిక పేర్లు నిర్ధారించాడు.
      ఎకా - బోరాన్ - స్కాండియం (నిల్సన్ కనుగొన్నారు)
      ఎకా - అల్యూమినియం - గాలియం (డెబోస్బాడ్రన్ కనుగొన్నారు)
      ఎకా - సిలికాన్ - జర్మేనియం (కెమెన్స్ వింక్లర్ కనుగొన్నారు)
*  ఎకా - అల్యూమినియం ద్రవీభవన స్థానం గురించి 'నేను దానిని నా అరచేతిలో పట్టుకొంటే అది కరిగిపోతుంది' అని చెప్పారు.
*  పరమాణు భారం = తుల్యాంక భారం ×  సంయోజకత
*  ఇండియం, బంగారం వంటి మూలకాలకు పరమాణు భారాలను కచ్చితంగా లెక్కించారు.
*   మెండలీవ్ గౌరవార్థం 101వ మూలకానికి 'మెండలీవియం' అని పేరు పెట్టారు.
 

మెండలీవ్ ఆవర్తన పట్టిక - పరిమితులు
*  అసంగత మూలకాల జతలు
*  సారూప్యత లేని మూలకాలను కలిపి ఉంచటం
*  VIIA గ్రూప్‌కు చెందిన క్లోరిన్ అలోహం,VIIB గ్రూప్‌కు చెందిన మాంగనీస్ లోహం.

ఆధునిక ఆవర్తన పట్టిక

* దీన్ని మోస్లే అనే బ్రిటిష్ శాస్త్రవేత్త రూపొందించారు.
* 'మూలకాల భౌతిక, రసాయన ధర్మాలు వాటి ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసాల లేదా పరమాణు సంఖ్యల ఆవర్తన ప్రమేయాలు' నియమం ఆధారంగా రూపొందించారు.
* ఒక మూలక పరమాణువులో ఉన్న ప్రొటాన్ల సంఖ్యను పరమాణు సంఖ్య అని అంటారు.
* దీన్నే 'విస్తృత ఆవర్తన పట్టిక' అని కూడా పిలుస్తారు.
* దీనిలో 18 గ్రూపులు, 7 పీరియడ్‌లు ఉంటాయి.
* మూలక పరమాణువులు బాహ్యకక్ష ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం ఒకేలా ఉండే మూలకాలన్నీ ఒకే గ్రూప్‌లో అమర్చారు.
* ఆవర్తన పట్టికలో 18 గ్రూపులు ఉంటాయి. సంప్రదాయబద్దంగా వీటిని I నుంచి VIII వరకు రోమన్ సంఖ్యలను ఉపయోగించి సూచిస్తారు.
* IA గ్రూపు (క్షార లోహాలు) : Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
    IIAగ్రూపు (క్షారమృత్తిక లోహాలు) : Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
    IIIA గ్రూపు (బోరాన్ కుటుంబం) : B, Al, Ga, In, Tl
    IVA గ్రూపు (కార్బన్ కుటుంబం) : C, Si, Ge, Sn, Pb, Fl

    VA గ్రూపు (నైట్రోజన్ కుటుంబం) : N, P, Ac, Sb, Bi
     VIA గ్రూపు (ఆక్సిజన్ లేదా చాల్కోజన్ కుటుంబం) : O, S, Se, Te, Po, Lv
     VIIIA గ్రూపు (ఉత్కృష్ట వాయువులు) : He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn
     VIIA గ్రూపు (హాలోజన్ మూలకాలు) : F, Cl, Br, I, At
* ఆవర్తన పట్టికలో 7 పీరియడ్‌లు ఉంటాయి.
     మొదటి పీరియడ్ - 2 మూలకాలు H - He
     రెండో పీరియడ్ - 8 మూలకాలు Li - Ne
     మూడో పీరియడ్ - 8 మూలకాలు Na - Ar
     నాల్గో పీరియడ్ - 18 మూలకాలు K - Kr
     ఐదో పీరియడ్ - 18 మూలకాలు Rb - Xe
     ఆరో పీరియడ్ - 32 మూలకాలు Cs - Rn
     ఏడో పీరియడ్ - అసంపూర్తిగా  Fr -
 

లోహాలు, అలోహాలు
* బాహ్యకక్ష్యలో మూడు లేదా అంతకంటే తక్కువ ఎలక్ట్రాన్‌లు కలిగిన వాటిని లోహాలుగా పరిగణిస్తారు.
* బాహ్యకక్ష్యలో 5 అంత కంటే ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉండే వాటిని అలోహాలుగా పరిగణిస్తారు.

*  d - బ్లాక్ మూలకాలను పరివర్తన మూలకాలు అని, f - బ్లాక్ మూలకాలను అంతర పరివర్తన మూలకాలు అంటారు.

*  లోహధర్మాలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ అలోహాల మాదిరి పెళుసు స్వభావంతో ఉండే వాటిని అర్ధలోహాలు అంటారు.

      ఉదా: బోరాన్, సిలికాన్, ఆర్సెనిక్, జర్మేనియం
*  S - బ్లాక్ మూలకాలన్నీ లోహాలే.
*  P - బ్లాక్ మూలకాలలో లోహాలు, అలోహాలు, అర్ధలోహాలు ఉన్నాయి.
*  Na, K వంటి మూలకాలను మొక్కల బూడిద నుంచి రాబట్టారు కాబట్టి వీటిని ఆల్కలి మెటల్స్ అంటారు. ఆల్కలి అంటే మొక్కల బూడిద అని అర్థం.
*  VIA గ్రూపు మూలకాలను గనుల నుంచి తవ్వి తీసిన లోహాల నుంచి రాబట్టారు. చాల్కోజన్‌లు అంటే ఖనిజ ఉత్పత్తులు అని అర్థం.
*  VIIA గ్రూపు మూలకాలను సముద్ర లవణాల నుంచి రాబట్టారు. హాలోస్ అంటే సముద్ర లవణం అని అర్థం
*  4f మూలకాలను లాంథనైడ్లు, 5f మూలకాలను ఆక్టినైడ్లు అని అంటారు. ఆవర్తన పట్టిక అడుగు భాగంలో f- బ్లాక్ మూలకాలను చేర్చారు.

గ్రూపులు, పీరియడ్‌లో మూలకాల ధర్మాల ఆవర్తన సరళి
1. సంయోజకత: ఒక మూలకం సంయోగ సామర్థ్యాన్ని 'సంయోజకత' అంటాం.
* ప్రతి పీరియడ్ సంయోజకత '1'తో ప్రారంభమై '0'తో ముగుస్తుంది.
 

2. పరమాణు వ్యాసార్థం: పరమాణువులోని కేంద్రకానికి, వేలన్సీ ఆర్బిటాళ్లకు మధ్య ఉన్న దూరాన్ని పరమాణు వ్యాసార్థం లేదా పరమాణు సైజుఅని అంటారు.
* దీన్ని పైకోమీటర్ (PM)లలో కొలుస్తారు.
     1 పైకో మీటర్ - 10-12m.
* గ్రూపుల్లో పై నుంచి కిందికి వచ్చేకొద్ది పరమాణు పరిమాణం పెరుగుతుంది. కారణం పరమాణు సంఖ్య పెరగడమే.
* పీరియడ్‌లలో ఎడమ నుంచి కుడికి పోయే కొద్ది పరమాణు సైజు తగ్గుతుంది. కారణం కేంద్రక ఆవేశం పెరగడమే.
 

3. అయనీకరణ శక్తి లేదా అయనీకరణ శక్మం
* వాయుస్థితిలోని ఒంటరి తటస్త పరమాణువు బాహ్య ఆర్బిటాల్ నుంచి ఒక ఎలక్ట్రాన్ తీసివేయడానికి కావలసిన కనీస శక్తిని అయనీకరణ శక్తి లేదా అయనీకరణశక్మం అంటారు.
M(g), + IE₁  M+(g) + e- (M = పరమాణువు I₁ = మొదటి అయనీకరణ శక్తి)
M+(g) + IE₂ 

 M+2(g) + e (M+2(g) + e-)
(M+= ఏకమాత్ర ధనావేశిత అయాన్ I₂= రెండో అయనీకరణ శక్తి)

అయనీకరణ శక్తి ఆధారపడే అంశాలు
కేంద్రక ఆవేశం
*  కేంద్రక ఆవేశం పెరిగినట్లయితే అయనీకరణ శక్తి పెరుగుతుంది.
      ఉదా: సోడియంతో పోలిస్తే క్లోరిన్ అయనీకరణ శక్తి ఎక్కువ.
 

స్క్రీనింగ్ లేదా షీల్డింగ్ ఫలితం
    కేంద్రకానికి, వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లకు మధ్య కక్ష్యల సంఖ్య పెరిగితే అవి తెరల లాగా పనిచేస్తాయి. అందువల్ల వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్‌లపై కేంద్రక ఆకర్షనను అడ్డుకుంటాయి. దీన్నే స్క్రీనింగ్ లేదా పరివేశక ఫలితం అంటారు.
*  ఈ ఫలితం పెరిగితే అయనీకరణ శక్తి విలువలు తగ్గుతాయి.
 

ఆర్బిటాళ్లు చొచ్చుకుపోయే సామర్థ్యం
ఒకే ప్రధాన కక్ష్యలో ఉండే ఆర్బిటాళ్లలో కేంద్రకం వైపుకు చొచ్చుకొనే స్వభావం వేరు వేరుగా ఉంటుంది.
*  నాలుగో కక్ష్యలో 4s > 4p > 4d > 4f గా ఉంటుంది.
*  అందువల్ల 4s కంటే 4f నుంచి ఎలక్ట్రాన్‌ను సులభంగా తీసివేయవచ్చు.
 

స్థిరమైన ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం
ఏదైనా పరమాణువులో ఆర్బిటాళ్లు పూర్తిగా (లేదా) సగం నిండినట్లయితే వాటి ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసాన్ని స్థిర ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం అంటారు.

*  వీటి నుంచి ఎలక్ట్రాన్‌ను తీసివేయడానికి అధిక శక్తి అవసరం.
ఆక్సిజన్: 1s22s2 2p4
నైట్రోజన్: 1s2 2s2 2p3
ఆక్సిజన్ కంటే నైట్రోజన్‌కు అయనీకరణ శక్తి ఎక్కువ.
 

పరమాణు వ్యాసార్థం
*  పరమాణు వ్యాసార్థం పెరిగే కొద్ది అయనీకరణ శక్తి విలువలు తగ్గుతాయి. F కంటే అయోడిన్ అయనీకరణశక్తి విలువ తక్కువ.
*  గ్రూపుల్లో పై నుంచి కిందకి వస్తే అయనీకరణ శక్తి తగ్గుతుంది.
*  పీరియడ్‌లలో ఎడమ నుంచి కుడికి వెళ్లే కొద్ది అయనీకరణ శక్తి పెరుగుతుంది.
*  అయనీకరణ శక్మం ప్రమాణాలు K.J/mol (or) K.J. mol-1
 

4. ఎలక్ట్రాన్ ఎఫినిటి
ఏదైనా మూలక పరమాణువు వాయుస్థితిలో ఒంటరిగా, తటస్థంగా ఉన్నప్పుడు అది ఒక ఎలక్ట్రాన్‌ను గ్రహిస్తే విడుదలయ్యే శక్తిని 'ఎలక్ట్రాన్ ఎఫినిటి' అంటారు.
*  గ్రూపుల్లో పై నుంచి కిందకి వచ్చిన కొద్ది ఎలక్ట్రాన్ ఎఫినిటి తగ్గుతుంది.

*  పీరియడ్‌లలో ఎడమ నుంచి కుడికి ఎలక్ట్రాన్ ఎఫినిటి పెరుగుతుంది.
* హాలోజన్‌ల ఎలక్ట్రాన్ ఎఫినిటి విలువలు: Cl > F > Br > I > At
* చాల్కోజన్‌ల ఎలక్ట్రాన్ ఎఫినిటి విలువలు: S > Ge > Te > Po > O
*  ఎలక్ట్రాన్ ఎఫినిటి విలువలు రుణాత్మకంగా ఉంటే శక్తి విడుదల అవుతుంది, ధనాత్మకంగా ఉంటే శక్తి గ్రహించబడుతుంది.
 

5. రుణ విద్యుదాత్మకత
*  ఒక మూలకపు పరమాణువు వేరే మూలక పరమాణువుతో బంధంలో ఉన్నప్పుడు ఎలక్ట్రాన్‌లను తనవైపు ఆకర్షించే ప్రకృతిని ఆ మూలకం  రుణవిద్యుదాత్మకత అంటారు.

  పై సమీకరణాన్ని మిల్లికాన్ ప్రతిపాదించాడు.  
*  లైనస్ పౌలింగ్ రుణ విద్యుదాత్మకతను కొలిచేందుకు  పౌలింగ్ స్కేలును తయారు చేశారు.
*  గ్రూపుల్లో పై నుంచి కిందకు వచ్చిన కొద్ది రుణవిద్యుదాత్మక విలువలు క్రమంగా తగ్గుతాయి.
*  పీరియడ్‌లలో ఎడమ నుంచి కుడికి వచ్చిన కొద్ది రుణవిద్యుదాత్మకత పెరుగుతుంది.
*  అత్యధిక రుణవిద్యుదాత్మకత ఉన్న మూలకం ఫ్లోరిన్
*  అత్యల్ప రుణవిద్యుదాత్మకత ఉన్న మూలకం సీజియం.

లోహ, అలోహ ధర్మాలు
*  పదార్థాలు ధనాత్మక అయాన్లుగా మారే స్వభావాన్ని ధన విద్యుదాత్మకత అంటారు.
*  లోహాలు ధనవిద్యుదాత్మక స్వభావాన్ని, అలోహాలు రుణవిద్యుదాత్మక స్వభావాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
*  పీరియడ్‌లలో ఎడమ నుంచి కుడికి పోయే కొద్ది లోహస్వభావం తగ్గుతూ, అలోహ స్వభావం క్రమంగా పెరుగుతూ ఉంటుంది.
*  గ్రూపుల్లో పై నుంచి కిందకి వచ్చిన కొద్ది లోహ స్వభావము క్రమంగా పెరుగుతూ, అలోహ స్వభావం క్రమంగా తగ్గుతూ ఉంటుంది.  
మూలకాలు
*  మూలకం అనే పదాన్ని ప్రవేశపెట్టిన వారు 'రాబర్ట్ బాయిల్'  

   

 
రచయిత: ఢిల్లీ బాబు