• Facebook
  • LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Biokemi
  • Biologi
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klikkemi
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Artikler fra Dansk Kemi

Historisk kemi01. 10. 2019 | Katrine Meyn

Artikel 7: Periodesystemets opdeling i blokke

Historisk kemi01. 10. 2019 | Katrine Meyn

I anledning af at det periodiske system i år fylder 150 år, bringer vi en artikelserie forfattet af Jesper Bendix. Artikelserien illustrerer periodesystemets aktualitet som redskab i systematiseringen af kemien

Læs originalartiklen her

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 7, 2019 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.

Når grundstoffernes kemi diskuteres, er det almindeligt at opdele periodesystemet i fire blokke efter typen af orbitaler, der rummer de energirigeste valenselektroner. Der er altså en s-blok, en p-blok, en d-blok og en f-blok, som skitseret i periodesystemet i figur 1.

På grund af antallet af orbitaler i hver af de fire sæt: én s-orbital, tre p-orbitaler, fem d-orbitaler og syv f-orbitaler, se figur 2, og det faktum, at hver rumlig orbital kan beskrive to elektroner, så er der dobbelt så mange grupper i hver blok. Altså hhv. 2, 6,10, og 14.

Hvis læseren skulle fundere over systematikken i antallet af orbitaler i hvert af sættene – de voksende ulige tal – så er det ikke en konsekvens af fysikken, men af matematikken. Det er alene symmetrien af et kugleformet atom, som dikterer antallet af orbitaler i hvert sæt!
Da blokkene er væsentligt større end grupperne og perioderne, må der nødvendigvis være store forskelle i kemien inden for blokkene. Alligevel er der i hver af de fire blokke visse overordnede fællestræk for de pågældende grundstoffers kemi. I denne klumme vil vi se lidt på, hvilke generaliseringer og (over)simplificeringer der er mulige, når man betragter periodesystemet som bestående af disse fire ”verdensdele”.

s-blokken består af grupperne 1 og 2, og kemien er overordnet meget ens for alle grundstofferne i blokken. Den absolutte hovedregel er, at alle valenselektronerne afgives (fra de meget elektropositive grundstoffer) og der dannes kationer med hhv. to positive ladninger. Disse indgår i overvejende ionisk opbyggede kemiske forbindelser [1]. Da blokkens grundstoffer således ender med ædelgaskonfigurationer, er der ingen energimæssigt nærtliggende tomme orbitaler, og derfor ingen absorption af synligt lys – forbindelserne af s-blokkens grundstoffer er derfor generelt farveløse. Den vigtigste variation inden for blokken er variationen i størrelse, når man bevæger sig nedad gennem grupperne. Denne variation har betydning for opløseligheder af salte af blokkens ioner. Med små modioner er de små kationer tungest opløselige: LiF er for eksempel tungtopløseligt, mens CsF er letopløseligt. Omvendt, så bliver saltene af store anioner mere tungtopløselige, når man går ned gennem blokken: MgSO4 er letopløseligt, mens BaSO4 er tungtopløseligt. Variationen i størrelse har også betydning for koordinationstal (sml. NaCl, hvor begge ioner har seks nærmeste naboer og CsCl, hvor antallet af nærmeste naboer er otte) samt for graden af kovalens i bindingen til andre grundstoffer. Som nævnt, har bindinger fra s-blokkens grundstoffer til andre grundstoffer overvejende ionisk karakter, men de mindste (Li+ og Be2+) har så høj ladningstæthed, og dermed polariserende effekt, at de laver bindinger med væsentlig mere kovalent karakter end resten af blokken.
Dette kommer især til udtryk ved meget stærkere bindinger til lette grundstoffer fra p-blokken: C, N, O og F. En praktisk konsekvens er, at organo-lithium-forbindelser er kommercielle og ret stabile reagenser, mens de tilsvarende forbindelser med bindinger mellem kulstof og de tungere alkalimetaller er vanskelige at håndtere. Hydrogen hører formelt til s-blokken, men med hensyn til hydrogens kemi er denne klassificering ikke synderlig nyttig. Protonens ringe størrelse gør, at den ikke danner nogle simple salte – den vekselvirker altid ret kovalent med Lewis-baser. Desuden er oxidationstrin -1 meget mere almindeligt for hydrogen end for alkalimetallerne, hvor der kun er få eksempler [2]. Men i lighed med resten af blokken, så er hydrogens forbindelser generelt farveløse.

p-blokken er mere omfangsrig og med større kemisk diversitet end s-blokken. Spændet i elektronegativitet er langt større i p-blokken, der omfatter skillelinjen mellem metaller og ikke-metaller, se figur 1. I p-blokken finder man derfor både simple kationer såsom Al3+, Tl+, Tl3+, Sn2+ og Pb2+, men også simple anioner som C4-, N3-, O2- og F-. Det store spænd i elektronegativitet betyder også, at blokken omfatter både meget ionisk opbyggede forbindelser og meget stærke kovalente bindinger. Man kan spørge sig selv, om der overhovedet kan foretages nogen generalisering i denne heterogene forsamling – og imponerende nok er svaret faktisk bekræftende: Ligesom for s-blokkens kemiske forbindelser, så er energiforskellene mellem de fyldte og tomme orbitaler på p-blokkens grundstoffer typisk så store, at de simple kemiske forbindelser er farveløse [3]. Undtagelserne til denne regel opstår, når de grundstoffer, der indgår i forbindelsen, er nogenlunde tæt på at indgå i en redoxreaktion og de såkaldte ladningsoverførselsovergange får betydning. For eksempel så er SbF3 og Sb2O3 farveløse, mens Sb2S3 (Spydglans) er mascara-sort, jf. den foregående klumme. Den måske nyttigste generalisering, man kan lave omkring kemien i p-blokken, vedrører de stabile oxidationstrin: Eftersom de individuelle orbitaler i forbindelserne af p-blokkens grundstoffer er energimæssigt isolerede, så er der en meget udpræget tendens til, at en given orbital er enten helt fuld eller helt ubesat. Systemer med uparrede elektroner (radikaler) er derfor meget ualmindelige i p-blokken og de klassiske eksempler (NO, NO2 og ClO2) tælles let på én hånd. Denne regel kan alternativt formuleres som, at grundstoffer i grupper med lige nummer optræder i lige oxidationstrin og dem i de ulige grupper har ulige oxidationstrin. Denne nyttige regel gør det nemt at huske de vigtige oxidationstrin for svovl -2 (H2S), 0 (S8), +2 (SCl2), +4 (SO2) og +6 (H2SO4) eller for chlor -1 (HCl), +1 (HClO), +3 (HClO2), +5 (HClO3) og +7 (HClO4).
Det antal elektroner, der måtte være tilbage på det centrale grundstof, er altid lige og grupperes i lone-pairs, og disse er generelt mere rumopfyldende end bindinger til atomer (jf. den såkaldte VSEPR-model [4]). Derfor er SO2 vinklet (<120°, se figur 3), mens CO2 er lineært og XeF4 er plant og ikke tetraedrisk.

d-blokken er i et overordnet perspektiv en mere homogen forsamling af grundstoffer: Alle er metaller. Indtil gruppe 8 optræder alle blandt andet i deres maksimale oxidationstrin, nemlig gruppenummeret, hvor alle valenselektronerne er afgivet. Der er en gradueret variation i egenskaber, når man bevæger sig fra venstre mod højre igennem d-blokken. De tidlige overgangsmetaller (til venstre) er meget elektropositive, afgiver uden problemer alle valenselektroner og er meget oxofile. Mod højre i d-blokken bliver metallerne meget mere elektronegative (ædle), og selv i deres højeste oxidationstrin har de valenselektroner tilbage.
Når man kommer længst til højre i d-blokken, minder stabiliteten af oxidationstrinnene om p-blokken ved, at de mest stabile optræder i spring af to enheder: Ir(I)/Ir(III), Pt(II)/Pt(IV) og Au(I)/Au(III). Der er dog tidligere i d-blokken mange eksempler, hvor overgangsmetallerne, som disse grundstoffer også betegnes, optræder med et ulige antal elektroner og derfor nødvendigvis også med uparrede elektroner. Forbindelser med uparrede elektroner er magnetiske, og forbindelser med delvist fyldte d-orbitaler er næsten altid farvede, se figur 4.

Dette skyldes, at energiforskellen mellem de mest og de mindst energirige d-orbitaler ofte falder mellem ca. 150 kJ/mol og 300 kJ/mol, hvilket svarer til lys i det synlige område. Eftersom elektroniske overgange mellem d-orbitalerne giver de fleste farver i d-blokken, er det heller ikke overraskende, at TiO2 er farveløst (se på væggen – det er det hvide pigment i malingen), for her har titan(IV) ingen elektroner tilbage. Tilsvarende er CuCl farveløst, fordi kobber(I) har 10 d-elektroner og dermed en helt fyldt d-skal. Når d-orbitalerne ligger så relativt tæt i energi, at nabo-oxidationstrin i modsætning til p-blokkens kemi kan sam-eksistere, jf. Cu(II)/Cu(I) og Fe(III)/Fe(II), har det betydning for overgangsmetallernes rolle i biologien: De er gode relæer for elektrontransport og -udveksling. Når biologiske processer fordrer udveksling af elektroner, så er der således meget ofte redox-aktive metaller såsom Mn, Fe og Cu involveret, se figur 5.

f-blokken er endnu mere homogen end d-blokken. Alle grundstofferne i f-blokken er meget elektropositive metaller, og for de lette grundstoffer (lanthanoiderne eller 4f-grundstofferne) i blokken er kemien den mest jævnt varierende i hele periodesystemet. Alle lanthanoiderne har oxidationstrin +3 som det mest stabile og de er alle meget oxofile metaller, der forekommer naturligt med oxid, carbonat, phosphat og fluorid som modioner. Vi har allerede i en tidligere artikel berørt den monotone reduktion i ionradius (lanthanoidkontraktionen) [5], når man går fra Ce til Lu. Alle de trivalente ioner er dog stadigt store i forhold til de trivalentioner fra d-blokken, og de resulterende vandkomplekser har flere ligander (9 eller 8) og er mindre sure end vandkomplekser af trivalente ioner fra d-blokken. F-orbitalerne er endnu mindre energimæssigt opsplittede end d-orbitalerne; for f-blokken følger antallet af uparrede elektroner, som i frie atomer, altid Hunds 1’ste regel, og er derfor maksimalt. Det betyder også, at det er blandt lanthanoiderne, at vi finder de fleste uparrede elektroner og dermed de mest magnetiske metalcentre, hvilket har stor betydning for fremstilling af stærke permanente magneter (typisk baserede på Sm eller Nd), enkelt-molekyl magneter (typisk baserede på Dy), og relaxationsreagenser til MR-billeddannelse (typisk baserede på Gd).
De fire blokke er dog ikke isolerede områder uden ligheder på tværs. Det ses blandt andet for de tungere grundstoffer i f-blokken Th-Lr, 5f-grundstofferne eller actinoiderne, som udviser mindre systematisk kemi end lanthanoiderne. De sene af actinoiderne (fra americium) er lanthanoid-lignenede med +3 som dominerende oxidationstrin og er kemisk helt hjemmehørende i f-blokken. På den anden side har Th-Pu visse fællestræk med d-blokken. For eksempel var uran igennem periodesystemets tidlige år placeret sammen med gruppe 6, Cr, Mo og W, hvor kemiske ligheder og det maksimale oxidationstrin passer godt ind. At de tidlige actinoider blandt andet afviger fra lanthanoiderne ved at have væsentlig kovalent karakter i deres bindinger, illustreres af for eksempel UF6, der er en flygtig molekylær forbindelse, som sublimerer omkring 50°C og derfor er velegnet til isotop-separation, hvis man måtte være i bombebranchen. Her fremtræder ligheden med d-blokken tydeligt: MoF6 og WF6 er også farveløse, flygtige forbindelser – faktisk så flygtige, at WF6 er den gas, der har den højeste densitet ved stuetemperatur.

Referencer
1. En eksotisk undtagelse er to-kernede magnesiumforbindelser med en Mg-Mg binding; S. Green, C. Jones, A. Stasch (2007) Stable Magnesium(I) compounds with Mg-Mg bonds. Science. 318, 1754-1757.
2. Vi har allerede i artikel nr. 1 omtalt natrid(-1) ionen; F.J. Tehan, B.L. Barnett, J.L. Dye, (1974) Alkali anions. Preparation and crystal structure of a compound which contains the cryptated sodium cation and the sodium anion, J. Am. Chem. Soc. 96, 7203-7208.
3. Grafit er et oplagt mod-eksempel, men her er der netop mange energimæssigt tætliggende tilstande på grund af konjugationen i lagene.
4. a) R.J. Giliespie, I. Hargittai, (1991) ‘The VSEPR Model of Molecular Geometry’, Allyn and Bacon, Boston.
b) https://en.wikipedia.org/wiki/VSEPR_theory.
5. Se klumme nr. 4 i serien.

 

Skrevet i: Historisk kemi

Seneste nyt fra redaktionen

Udnyttelse af biernes bakterier til udvikling af innovative plantebaserede fødevarer

Artikler fra Dansk KemiBioteknologiTop19. 10. 2026

Forskere undersøger, hvordan mælkesyrebakterier fra honningbier kan bruges til at udvikle næste generation af plantebaserede fødevarer. Ved hjælp af avanceret droplet microfluidics kan tusindvis af bakteriestammer hurtigt screenes for deres evne til at fermentere plantebaserede råvarer og producere

Ny metode kan reparere fejl i gener

AktueltBioteknologiMedicinalkemi19. 10. 2026

Forskere fra Aarhus Universitet har vist, at en ny form for genbehandling kan rette fejl i patienters stamceller. På sigt kan metoden måske bruges til behandling af sjældne, arvelige sygdomme, som påvirker vores immunforsvar. Nogle mennesker bliver født med en fejl i deres genetiske

Nobelprisen i Kemi belønner forskning i molekylernes spejlbilleder

AktueltBranchenytMedicinalkemiOrganisk kemi12. 10. 2026

Nogle molekyler, såsom aminosyrer, findes i to varianter, der er hinandens spejlbilleder. Levende organismer indeholder imidlertid kun det ene af disse spejlbilleder. Hvordan en sådan kemisk asymmetri kunne være opstået, har længe været et mysterium for kemikere. Henri B. Kagan og Kenso Soai blev i

Astronauters maver går i stå i rummet – blodprøver giver nyt svar

AktueltBiologi12. 10. 2026

Alt er anderledes i rummet – også hvordan tarmene fungerer. Forstoppelse er en kendt bivirkning ved rumfart, men indtil nu har man vidst utroligt lidt om, hvorfor det sker. Nu har forskere fra Københavns Universitet i et samarbejde med NASA undersøgt blod fra astronauter og har et bud på, hvorfor

Grundstoffer med kant

Artikler fra Dansk KemiBranchenyt07. 10. 2026

Thomas Just Sørensen: Universets byggeklodser. 283 sider. Boganmeldelsen er bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Anmeldt af Søren Kiil, professor, DTU Kemiteknik Det periodiske system er kemiens

Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik07. 10. 2026

Ny viden og avanceret testning skal sikre mere holdbare og bæredygtige beskyttelsessystemer til fremtidens infrastruktur. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Ziyou Li, Joshua

Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi07. 10. 2026

Tekstureret vegetabilsk protein bruges til at fremstille plantebaserede kødanaloger. pH og ionstyrke påvirker proteiners konformation og interaktion med vandmolekyler, så vi satte os for at undersøge, hvordan pH og ionstyrke påvirker rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein. Artiklen har

Hvad skal kalken bruges til?

Artikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Fra en brønd på en jysk mark til borekerner i kælderen under Aarhus Universitet: 55 millioner år gammel vulkansk aske kan måske hjælpe med at gøre CO₂ til sten. Samtidig forsøger dansk industri at vende kalkens gamle kulstofkredsløb på hovedet. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og

Biotin[6]uril – en makrocyklisk forbindelse, der vekselvirker med anioner

Artikler fra Dansk KemiOrganisk kemi07. 10. 2026

Ved at udnytte at reaktionen mellem formaldehyd og d-Biotin (et vitamin, og et naturligt forekommende N,N'-dialkylurinstof) er reversibel, kan oligomeriseringsreaktionen guides ved at tilsætte en templat. I dette bidrag forklarer jeg, hvordan dette er blevet udnyttet til at syntetisere makrocykler,

“I dybden med kemi” og “Klædt på til skriftlig kemi”

Artikler fra Dansk KemiBranchenyt07. 10. 2026

I dybden med kemi af Lone Brun Jakobsen og Klædt på til skriftlig kemi af Lone Brun Jakobsen m.fl. Begge udgivelser på Nucleus Forlag ApS, 2026, 1. udgave, 1. oplag. Boganmeldelsen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder (læs

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Effektiv laboratorieopvask starter med den rigtige løsning

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Vakuum reducerer vedligeholdelsesarbejdet og energiforbruget i osteproduktion

  • Holm & Halby

    Autoklave Kørekort i Aarhus – sikker sterilisering i praksis

  • Holm & Halby

    Holm & Halby på Cleanroom EXPO 2026

  • Holm & Halby

    Frysetørringsseminar – få styr på teorien bag den gode proces

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Besøg Busch Vakuumteknik på FoodTech 2026

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Mikrolab – Frisenette overtager aktiviteterne i MD Scientific

  • DENIOS ApS

    Vil du opvarme dine materialer effektivt?

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Reduktion af energiomkostninger og forlængelse af vakuumpumpens levetid i fødevarepakning

  • Holm & Halby

    VidensDag’26 hos Holm & Halby

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Udnyttelse af biernes bakterier til udvikling af innovative plantebaserede fødevarer

    19.10.2026

  • Ny metode kan reparere fejl i gener

    19.10.2026

  • Nobelprisen i Kemi belønner forskning i molekylernes spejlbilleder

    12.10.2026

  • Astronauters maver går i stå i rummet – blodprøver giver nyt svar

    12.10.2026

  • Grundstoffer med kant

    07.10.2026

  • Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

    07.10.2026

  • Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

    07.10.2026

  • Hvad skal kalken bruges til?

    07.10.2026

  • Biotin[6]uril – en makrocyklisk forbindelse, der vekselvirker med anioner

    07.10.2026

  • “I dybden med kemi” og “Klædt på til skriftlig kemi”

    07.10.2026

  • Fra sjældne ædelmetaller til jern og mangan: Jagten på bæredygtige fotoaktive materialer

    07.10.2026

  • Fra kvantekemi til AI: Nye værktøjer til overfladekemi

    07.10.2026

  • Fra elastik til batteri

    07.10.2026

  • Ny erfaren institutdirektør på DTU Kemi

    06.10.2026

  • 30 års overvågning viser, at antibiotikaresistens kan presses tilbage

    05.10.2026

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia ApS
Gammel Strandvej 20, 1th
DK - 2990 Nivå
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk

Privatlivspolitik
Cookiepolitik
Administrer samtykke
For at give dig de bedste oplevelser bruger vi teknologier som cookies til at gemme og/eller få adgang til enhedsoplysninger. Hvis du giver dit samtykke til disse teknologier, kan vi behandle data som f.eks. browsingadfærd eller unikke ID'er på dette websted. Hvis du ikke giver dit samtykke eller trækker dit samtykke tilbage, kan det have en negativ indvirkning på visse funktioner og egenskaber.
Funktionsdygtig Altid aktiv
Den tekniske lagring eller adgang er strengt nødvendig med det legitime formål at muliggøre brugen af en specifik tjeneste, som abonnenten eller brugeren udtrykkeligt har anmodet om, eller udelukkende med det formål at overføre en kommunikation via et elektronisk kommunikationsnet.
Præferencer
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for det legitime formål at lagre præferencer, som abonnenten eller brugeren ikke har anmodet om.
Statistikker
Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til statistiske formål. Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til anonyme statistiske formål. Uden en stævning, frivillig overholdelse fra din internetudbyders side eller yderligere optegnelser fra en tredjepart kan oplysninger, der er gemt eller hentet til dette formål alene, normalt ikke bruges til at identificere dig.
Marketing
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for at oprette brugerprofiler med henblik på at sende reklamer eller for at spore brugeren på et websted eller på tværs af flere websteder med henblik på lignende markedsføringsformål.
  • Vælg muligheder
  • Administrer tjenester
  • Administrer {vendor_count} leverandører
  • Læs mere om disse formål
Vælg fra liste
  • {title}
  • {title}
  • {title}