Značky prvků a periodická tabulka

Značka chemického prvku je jedno nebo dvě písmena z jeho latinského názvu. První písmeno je vždy velké, druhé malé: C je uhlík (carboneum), Ca vápník (calcium), Cl chlor, Cu měď (cuprum). Proto se značka s českým názvem často nepotká: sodík má značku Na podle natria, draslík K podle kalia a železo Fe podle ferra.

Všechny prvky stojí v periodické tabulce, seřazené podle protonového čísla. Řádky jsou periody, sloupce skupiny, a z toho, kde prvek leží, se dá vyčíst, kolik má elektronů, jestli je to kov a jaký tvoří iont. Celou tabulku s údaji ke každému prvku najdete v interaktivní periodické tabulce, značky a názvy si můžete hned vyzkoušet v procvičování značek prvků.

Jak vznikají značky prvků

Dnešní značky zavedl na začátku 19. století švédský chemik Jöns Jacob Berzelius. Vzal je z latinských názvů, protože latina byla tehdy společný jazyk vědy, a tak jsou značky stejné ve všech jazycích: železo je Fe v češtině, v němčině (Eisen) i v angličtině (iron).

Pro zápis značky platí tři pravidla:

• Značka má jedno nebo dvě písmena. Jedním písmenem se píše jen 14 prvků: H, B, C, N, O, F, P, S, K, V, Y, I, W, U. Ostatní mají dvě.
• První písmeno je velké, druhé malé. Co je kobalt, ale CO je oxid uhelnatý, sloučenina uhlíku a kyslíku. Velikost písmena tedy mění význam.
• První písmeno je začátek latinského názvu, druhé je některé z dalších písmen. Tak se rozliší prvky, jejichž názvy začínají stejně: na C začíná 12 značek (C, Cl, Ca, Cr, Co, Cu, Cd, Cs, Ce, Cm, Cf, Cn).

Ve vzorcích se značky čtou po písmenech: `\ce{H2O}` je „há dvě ó“, `\ce{CO2}` „cé ó dvě“, `\ce{NaCl}` „en á cé el“.

Značky podle latinského názvu

U mnoha prvků začíná značka stejně jako český název: bor B, fluor F, chlor Cl, zinek Zn. Potíž dělají právě ty, u kterých se latinský a český název rozcházejí. Ty je potřeba se naučit zvlášť, jinak se v písemce objeví sodík S (to je síra) nebo draslík D (takovou značku žádný prvek nemá). Tady jsou všechny běžné prvky, jejichž značka začíná jiným písmenem než český název:

Stejné latinské kořeny potkáte v názvosloví: oxid je od oxygenium, sulfid od sulfur, hydrid a hydroxid od hydrogenium, karbid od carboneum a nitrid od nitrogenium. Kdo zná značky, má to v Názvosloví oxidů a halogenidů a sulfidů snazší.

Které značky se učí nazpaměť

Rozsah určuje učitel, ale v 8. třídě se skoro vždy chce umět těchto 28 prvků. Je mezi nimi skoro celá první až třetí perioda (chybí jen beryllium a bor) a kovy, které znáte z domova (železo, měď, zinek, cín, stříbro, zlato, rtuť, olovo):

Dalším běžným prvkům (beryllium Be, bor B, titan Ti, chrom Cr, mangan Mn, kobalt Co, nikl Ni, arsen As, selen Se, krypton Kr, rubidium Rb, stroncium Sr, kadmium Cd, antimon Sb, xenon Xe, cesium Cs, baryum Ba, wolfram W, platina Pt, bismut Bi, radon Rn, radium Ra, uran U) se věnuje spíš střední škola nebo názvosloví. Ze stejného seznamu se ptá procvičování značek prvků: dává značku k názvu i název ke značce a mezi možnostmi jsou právě ty značky, které se pletou.

Učte se po skupinkách, ne podle abecedy. Nejdřív prvky, jejichž značka sedí s českým názvem, pak ty z latinské tabulky výše. Dvojice, které se pletou, si napište vedle sebe: Ag stříbro a Au zlato, Sn cín a Zn zinek, Mg hořčík a Mn mangan, K draslík a Kr krypton. Kde který prvek v tabulce leží, se dá natrénovat na slepé periodické tabulce.

Jak je periodická tabulka uspořádaná

Prvky jsou seřazené podle protonového čísla Z, počtu protonů v jádře: vodík má 1, helium 2, lithium 3 a tak dál až po oganesson se 118. Řada se láme do řádků tak, aby pod sebou stály prvky s podobnými vlastnostmi. Tak vznikne tabulka se 7 řádky a 18 sloupci:

• Perioda je řádek. Period je sedm. První má jen dva prvky, druhá a třetí po osmi, čtvrtá a pátá po osmnácti a šestá a sedmá po dvaatřiceti.
• Skupina je sloupec. Dnes se skupiny číslují od 1 do 18. České učebnice ale pořád používají i starší číslování: hlavní skupiny I.A až VIII.A (to jsou 1., 2. a 13. až 18. skupina) a vedlejší skupiny s písmenem B uprostřed tabulky, kde jsou přechodné kovy.
• Lanthanoidy a aktinoidy patří do 6. a 7. periody na místo hvězdičky, ale kreslí se zvlášť pod tabulku, jinak by byla moc široká.

V každém políčku je značka a název prvku, protonové číslo a relativní atomová hmotnost `A_r`, která říká, kolikrát je atom těžší než jedna dvanáctina atomu uhlíku `^{12}\mathrm{C}`. Některé tabulky přidávají elektronegativitu, oxidační čísla nebo elektronovou konfiguraci. Políčko sodíku vypadá takto:

Relativní atomová hmotnost je zároveň molární hmotnost prvku v g/mol, a proto z ní vycházejí všechny chemické výpočty. Jak se z ní sečte molární hmotnost sloučeniny, ukazuje článek Molární hmotnost a látkové množství, pro libovolný vzorec ji spočítá kalkulačka molární hmotnosti.

Co se vyčte z polohy prvku

Protonové číslo: protony a elektrony

Protonové číslo je počet protonů v jádře. Atom je navenek neutrální, takže má stejně elektronů jako protonů: sodík se Z = 11 má 11 protonů a 11 elektronů. Počet neutronů se z tabulky nevyčte, k tomu je potřeba nukleonové číslo konkrétního izotopu. Jak se počítá, si můžete vyzkoušet v procvičování protonů, neutronů a elektronů nebo na kalkulačce protonů, neutronů a elektronů.

Perioda: počet elektronových vrstev

Elektrony jsou v obalu atomu rozmístěné do vrstev a číslo periody říká, kolik jich atom má. Sodík i chlor jsou ve 3. periodě, oba mají elektrony ve třech vrstvách. Draslík ve 4. periodě má čtyři.

Skupina: valenční elektrony

Valenční elektrony jsou elektrony v poslední vrstvě a právě ony se účastní reakcí. V hlavních skupinách je jejich počet vidět ze skupiny: v 1. a 2. skupině je to číslo skupiny, od 13. skupiny dál číslo skupiny minus deset. Staré číslování to říká rovnou: síra je v VI.A, má 6 valenčních elektronů. Celá 3. perioda vypadá takto:

V každém řádku sedí počet vrstev s periodou a poslední číslo ve vrstvách s valenčními elektrony. Výjimkou je helium: stojí v 18. skupině, ale má jen dva elektrony, protože jeho jediná vrstva víc nepojme. U přechodných kovů (B skupiny) takhle jednoduché pravidlo neplatí a na ZŠ se jejich valenční elektrony nepočítají.

Kovy, nekovy a polokovy

Na obrázku výše vede červená schodovitá čára od boru dolů doprava. Kovy jsou vlevo a dole od ní a je jich velká většina, přes osmdesát. Nekovy jsou vpravo nahoře a patří k nim i vodík, přestože stojí v 1. skupině. Podél čáry leží polokovy, které mají vlastnosti mezi nimi: bor, křemík, germanium, arsen, antimon a tellur.

Kovy jsou lesklé, dobře vedou teplo i elektrický proud a dají se kovat. Při pokojové teplotě jsou pevné, jen rtuť je kapalná. Nekovy jsou buď plyny (kyslík, dusík, chlor, vzácné plyny), nebo křehké pevné látky (síra, fosfor, jod), a brom je kapalina. Proud většinou nevedou, výjimkou je grafit, jedna z forem uhlíku.

Skupiny s vlastním jménem

Prvky jedné skupiny mají stejný počet valenčních elektronů, a proto podobné vlastnosti. Některé skupiny mají vlastní jména:

Vodík do alkalických kovů nepatří, je to nekov (viz článek Vodík). Starší česká terminologie nepočítá ke kovům alkalických zemin beryllium a hořčík, nové učebnice už celou 2. skupinu.

Podobnost ve skupině je vidět na pokusech. Alkalické kovy reagují s vodou a čím níž ve skupině, tím prudčeji: lithium pomalu, sodík se po vodě prudce pohybuje a syčí, draslík se zapálí. U halogenů je to naopak, nejreaktivnější je fluor nahoře. Vzácné plyny nereagují skoro s ničím.

Náboj iontu a elektronegativita

Ze skupiny se pozná i náboj iontu. Kovy valenční elektrony odevzdají (sodík v 1. skupině tvoří `\ce{Na+}`, vápník ve 2. skupině `\ce{Ca^2+}`), nekovy přijmou, kolik jim do osmi chybí (chlor v 17. skupině tvoří `\ce{Cl-}`, síra v 16. skupině `\ce{S^2-}`). Podrobně to probírá článek Ionty: kationty a anionty. Elektronegativita roste v tabulce zleva doprava a zdola nahoru a z ní se pozná typ vazby, viz Chemická vazba a elektronegativita.

Řešené příklady

Příklad 1: Co se vyčte o síře

Síra má značku S, protonové číslo 16 a stojí ve 3. periodě a 16. skupině (VI.A). Z toho plyne:

• 16 protonů a v neutrálním atomu 16 elektronů,
• 3. perioda, takže tři elektronové vrstvy: 2, 8, 6,
• 16. skupina, takže 16 − 10 = 6 valenčních elektronů,
• leží vpravo od schodovité čáry, je to nekov,
• do osmi jí chybějí dva elektrony, přijme je a vznikne aniont `\ce{S^2-}`.

Kontrola: 2 + 8 + 6 = 16, vrstvy dávají dohromady všechny elektrony. Nad sírou je kyslík, pod ní selen, oba mají také 6 valenčních elektronů.

Příklad 2: Který prvek je ve 4. periodě a 2. skupině?

V tabulce najdeme 4. řádek a 2. sloupec: je tam vápník, Ca, s protonovým číslem 20. Má čtyři vrstvy, 2, 8, 8, 2, a dva valenční elektrony. Je to kov alkalických zemin, oba elektrony odevzdá a vznikne kationt `\ce{Ca^2+}`.

Kontrola: 2 + 8 + 8 + 2 = 20 elektronů, tolik, kolik je protonů. Pozor na značku: vápník je Ca podle calcium, ne V (to je vanad).

Příklad 3: Prvek, který má 13 protonů

Protonové číslo 13 má hliník, Al (aluminium). Stojí ve 3. periodě a 13. skupině (III.A): tři vrstvy 2, 8, 3 a 13 − 10 = 3 valenční elektrony. Leží vlevo od schodovité čáry, je to kov. Tři elektrony odevzdá a vznikne `\ce{Al^3+}`.

Kontrola: 2 + 8 + 3 = 13.

Časté chyby

• Značka podle českého názvu. Sodík není S (to je síra), draslík není D, stříbro není S. Pomůže tabulka latinských názvů výše.
• Špatná velikost písmen. Co je kobalt, CO oxid uhelnatý. Stejně Hf (hafnium) a HF (fluorovodík). Druhé písmeno značky je vždy malé, takže „CU“ nebo „cu“ je chyba.
• Záměna podobných značek. Ag a Au, Sn a Zn, Mg a Mn, K a Kr, P (fosfor) a F (fluor), Na a N. U každé dvojice si zapamatujte latinský název, ze kterého značka vznikla.
• Prohozená perioda a skupina. Perioda je řádek, skupina sloupec. Ve 3. periodě je sodík, ve 3. skupině skandium.
• Valenční elektrony z čísla skupiny 13 až 18 bez odečtení deseti. Chlor v 17. skupině nemá 17 valenčních elektronů, ale 7. Kdo používá staré číslování (VII.A), odečítat nemusí.
• Vodík mezi alkalickými kovy. Stojí v 1. skupině, ale je to plyn a nekov.

Příklady k procvičení

Kam dál

Značky a názvy si vyzkoušíte v procvičování značek prvků, polohu prvků na slepé periodické tabulce a to, co se z polohy vyčte, ve čtení periodické tabulky. Údaje o každém prvku najdete v periodické tabulce, počty částic v atomu i v iontu spočítá kalkulačka protonů, neutronů a elektronů.

Na tento článek navazuje Ionty: kationty a anionty a Chemická vazba a elektronegativita. S relativními atomovými hmotnostmi z tabulky se počítá v článku Molární hmotnost a látkové množství.