קבוצה (כימיה)

בכימיה, קבוצה או משפחה^[1] היא מקבץ טורי (קו אנכי) של יסודות שבטבלה המחזורית. קיימים 18 קבוצות שכאלה בטבלה, כאשר הטורים בבלוק f (שבין קבוצה 2 לקבוצה 3) הם חסרי מספר.

כל היסודות באותה קבוצה הם בעלי תכונות פיזיקליות וכימיות דומות, היות שהם בעלי אותה כמות של אלקטרונים בקליפת הערכיות. מרבית התכונות האופייניות של יסוד כלשהו למעשה נובעות מכמות האלקטרונים בקליפת הערכיות.

ישנן שלוש שיטות למספור הקבוצות:

השיטה המודרנית של מספור מ-1 עד 18, שמומלצת לפי ארגון ה-IUPAC מאז שנת 1990.
שיטת A-B, בה השתמש ארגון ה-IUPAC עד 1990 (היה בשימוש בעיקר באירופה).
שיטת A-B-A, שהומלצה לפני 1990 על ידי ה-CAS.

השיטה לחילוק הטבלה ל-18 קבוצות מקובלת על פי רוב, אך קיימים כמה חילוקי דעות לגבי מיקומם של המימן וההליום ולגבי בלוק ה-f.

לחלק מהקבוצות יש שם ייחודי משלהן, לדוגמה השם "כלקוגנים" מזוהה עם הקבוצה ה-16. ולחלק מן הקבוצות קוראים בשם היסוד הראשון בקבוצה, למשל קבוצת המנגן מזוהה עם הקבוצה ה-7.

שמות הקבוצות

במהלך ההיסטוריה נעשו שימושים בכמה סטים של שמות לקבוצות:^[2]^[3]

הקבוצות בטבלה המחזורית

שיטת IUPAC החדשה

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

n/a

2

1^a

שיטת מנדלייב

^b

VII

VI

V

IV

III

II

I

VIII

VII

VI

V

IV

III

II

I

שיטת CAS

VIIIA

VIIA

VIA

VA

IVA

IIIA

IIB

IB

VIIIB

VIIB

VIB

VB

IVB

IIIB

IIA

IA

שיטת IUPAC הישנה

0

VIIB

VIB

VB

IVB

IIIB

IIB

IB

VIII

VIIA

VIA

VA

IVA

IIIA

IIA

IA

שם נפוץ

גזים אצילים ^c

הלוגנים ^c

כלקוגנים ^c

פניקטוגנים ^c

טטרים

טרילים

מתכות

מטבע

מתכות אלקליות עפרוריות^c

מימן

ומתכות אלקליות ^c

שם לפי יסוד^c

קבוצת ניאון

קבוצת פלואור

קבוצת חמצן

קבוצת חנקן

קבוצת פחמן

קבוצת בורון

קבוצת אבץ

קבוצת נחושת

קבוצת ניקל

קבוצת קובלט

קבוצת ברזל

קבוצת מנגן

קבוצת כרומיום

קבוצת ונדיום

קבוצת טיטניום

קבוצת סקנדיום

קבוצת בריליום

קבוצת ליתיום

מחזור 1

He

H

מחזור 2

Ne

F

O

N

C

B

Be

Li

מחזור 3

Ar

Cl

S

P

Si

Al

Mg

Na

מחזור 4

Kr

Br

Se

As

Ge

Ga

Zn

Cu

Ni

Co

Fe

Mn

Cr

V

Ti

Sc

Ca

K

מחזור 5

Xe

I

Te

Sb

Sn

In

Cd

Ag

Pd

Rh

Ru

Tc

Mo

Nb

Zr

Y

Sr

Rb

מחזור 6

Rn

At

Po

Bi

Pb

Tl

Hg

Au

Pt

Ir

Os

Re

W

Ta

Hf

Lu

La-Yb

Ba

Cs

מחזור 7

Og

Ts

Lv

Mc

Fl

Nh

Cn

Rg

Ds

Mt

Hs

Bh

Sg

Db

Rf

Lr

Ac-No

Ra

Fr

a - קבוצה 1 מכילה את היסוד מימן (H) ואת המתכות האלקליות. ליסודות קבוצה זו יש אלקטרון אחד באורביטל ה-s הכי חיצוני. למרות זאת, מימן אינו נחשב מתכת אלקלית משום שאינו מתכת, אפילו שבתכונותיו הוא הכי דומה לקבוצה זו.

n/a - אין מספר קבוצה ליסודות אלו

b - קבוצה 18, הגזים האצילים, לא הייתה ידוע בזמן של הטבלה המקורית מנדלייב, והתגלתה רק בשנת 1902. מנדלייב אישר את גילוי היסודות החדשים והכניס אותם לטור חדש שאותו הוא מספר כ"קבוצה 0".

c - שם הקבוצה המומלץ לפי ארגון ה-IUPAC

בנוסף, קיימים כמה שמות שהוצעו במהלך השנים אך לא קיבלו הכרה עולמית כמו:

מתכות נדיפות (volatile metals) לקבוצה 12.
איקוסגנים (icosagens) לקבוצה 13.
קריסטלוגנים (crystallogens) לקבוצה 14.^[4]
אדמנטוגנים (adamantogens) לקבוצה 14.
מרילידים (merylides) לקבוצה 14.
אירוגנים (aerogens) לקבוצה 18.^[5]

שיטת CAS ושיטת IUPAC הישנה

בעבר היו נהוגות שתי שיטות למספור הקבוצות: שיטת CAS ושיטת IUPAC הישנה. שתי השיטות השתמשו גם בספרות (רומיות) וגם באותיות A ו-B. שתי השיטות היו זהות מבחינת הספרות, שציינו את הדרגת חמצון הכי גבוהה שיכולה להיות ליסוד מקבוצה זאת, לדוגמה, לאשלגן (K) יש אלקטרון ערכיות אחד, ולכן הוא ממוקם בקבוצה 1, ולקלציום שני אלקטרוני ערכיות, ולכן הוא ממוקם בקבוצה 2. למרות הדמיון בספרות בין שתי השיטות, השימוש באותיות היה שונה בכל שיטה.

בשיטת IUPAC הישנה השתמשו באות A ליסודות הנמצאים בשמאל הטבלה, ובאות B ליסודות הנמצאים בימין הטבלה. בעוד שבשיטת CAS השתמשו באות A ליסודות מהקבוצות העיקריות, ובאות B ליסודות מהקבוצות של מתכות המעבר. שיטת IUPAC הישנה הייתה נפוצה בעיקר באירופה, בעוד שיטת CAS הייתה נפוצה בעיקר באמריקה.

שיטת IUPAC החדשה נוצרה על מנת להחליף את שתי השיטות הישנות, על מנת להפסיק את הבלבול שנוצר עקב זה שבשתי השיטות השתמשו באותן אותיות וספרות לציון קבוצות שונות. שיטת IUPAC החדשה לא משתמש כלל באותיות, והיא פשוט ממספרת את הקבוצות מ-1 עד 18 בסדר עולה. השיטה הוצעה לראשונה לציבור בשנת 1985,^[2] ובשנת 1990 היא הוכנסה באופן רשמי למונחון IUPAC.

ראו גם

לקריאה נוספת

Scerri, E. R. (2007). The periodic table, its story and its significance. Oxford University Press

הערות שוליים

^ The Periodic Table Terms, shmoop (באנגלית)
^ ¹ ² NEW NOTATIONS IN THE PERIODIC TABLE, IUPAC, ‏1988 (באנגלית)
^ NOMENCLATURE OF INORGANIC CHEMISTRY, IUPAC, ‏2005 (באנגלית)
^ Liu, Ning; Lu, Na; Su, Yan; Wang, Pu; Quan, Xie, Fabrication of WO 3 @g-C 3 N 4 with Core@Shell Nanostructure for Enhanced Photocatalytic Degradation Activity under Visible Light (עמ' 782-789), Separation and Purification Technology (באנגלית)
^ Ronald Rich, Inorganic Reactions in Water (עמ' 475-477) (באנגלית)

[1] The Periodic Table Terms, shmoop (באנגלית)

[:0-2] ¹ ² NEW NOTATIONS IN THE PERIODIC TABLE, IUPAC, ‏1988 (באנגלית)

[3] NOMENCLATURE OF INORGANIC CHEMISTRY, IUPAC, ‏2005 (באנגלית)

[4] Liu, Ning; Lu, Na; Su, Yan; Wang, Pu; Quan, Xie, Fabrication of WO 3 @g-C 3 N 4 with Core@Shell Nanostructure for Enhanced Photocatalytic Degradation Activity under Visible Light (עמ' 782-789), Separation and Purification Technology (באנגלית)

[5] Ronald Rich, Inorganic Reactions in Water (עמ' 475-477) (באנגלית)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]