Періодична система на НМТ: що прочитати з клітинки елемента

На НМТ з хімії ти отримаєш довідкові матеріали, які містять дві періодичні системи: Таблицю 1 — коротку форму (8 груп, підгрупи a і b) і Таблицю 2 — довгу форму (18 стовпців). У кожній клітинці таблиці записано три величини: символ хімічного елемента, протонне число (ціле число) і під ними відносна атомна маса Ar (дробове число). Назв елементів у таблицях немає — їх треба знати за символами.

Як виглядає клітинка елемента

Уяви клітинку Сульфуру: у ній записано «S, 16, 32,06». Перше — символ S, друге — протонне число 16, третє — відносна атомна маса 32,06. Символи більшості елементів збігаються з українською назвою: O — Оксиген, H — Гідроген, C — Карбон, N — Нітроген. Однак є символи, які не схожі на назву:

• Fe — Ферум (залізо)

• Cu — Купрум (мідь)

• Ag — Аргентум (срібло)

• Hg — Меркурій (ртуть)

• Pb — Плюмбум (свинець)

• Sn — Станум (олово)

• Sb — Стибій (сурма)

• Au — Аурум (золото)

Повний перелік символів, які варто запам’ятати, — у юніті «Чого немає в довідці НМТ з хімії». Наразі запам’ятай хоча б ці вісім.

Протонне число Z

Протонне число (позначають Z) — це порядковий (атомний) номер елемента. Воно дорівнює:

• числу протонів у ядрі атома;

• заряду ядра (у вигляді +Z);

• числу електронів у нейтральному атомі.

Наприклад, у клітинці Сульфуру записано 16. Це означає, що в ядрі атома Сульфуру 16 протонів, заряд ядра +16, а в нейтральному атомі — 16 електронів. Протонне число завжди ціле, і його не можна плутати з відносною атомною масою.

Відносна атомна маса Ar

Відносна атомна маса Ar — це середня маса атомів природної суміші ізотопів елемента, віднесена до 1/12 маси атома Карбону-12. Саме тому вона дробова й не має одиниць вимірювання. Наприклад, Ar(S) = 32,06; Ar(Cl) = 35,45; Ar(Fe) = 55,845.

У деяких клітинках після значення Ar у дужках стоїть число: Ca — 40,078(4), Fe — 55,845(2). Це похибка останньої цифри — у розрахунках на НМТ її відкидають.

Протонне число ≠ нуклонне число

Нуклонне (масове) число A — це сума протонів і нейтронів у ядрі конкретного нукліда. Наприклад, для нукліда Сульфуру-34 (³⁴S) A = 34, а Z = 16. У клітинці періодичної системи нуклонних чисел немає — там записано лише протонне число Z і відносну атомну масу Ar. Ar — це не нуклонне число! Як обчислювати число нейтронів, ти дізнаєшся в юніті «Склад атома: протони, нейтрони й електрони».

Запам’ятай: у клітинці періодичної системи НМТ немає назв елементів, немає нуклонних чисел. Є лише символ, протонне число (ціле) і відносна атомна маса (дробова).

Періодична система на НМТ подана у двох формах. Обидві дають ту саму інформацію про положення елемента, але читають її трохи по-різному. Розберімося, що таке період, група й підгрупа.

Період

Період — це горизонтальний ряд елементів. Усього періодів 7, їхні номери стоять ліворуч від таблиці. Періоди 1–3 називають малими — кожен складається з одного рядка. Періоди 4–7 — великі: у короткій формі кожен великий період займає два рядки. Наприклад, 4-й період у короткій формі починається рядком від K до Ni, а потім продовжується рядком від Cu до Kr.

Група й підгрупа в короткій формі (Таблиця 1)

Коротка форма має 8 груп, позначених римськими цифрами I–VIII. Кожна група поділена на дві підгрупи: a — головна (у шкільній програмі — А) і b — побічна (у програмі — Б). У заголовку таблиці написано, наприклад, «a I b» — буква a ліворуч, b праворуч.

Як визначити підгрупу за клітинкою в короткій формі? Подивися на розташування символу й протонного числа:

• Якщо символ стоїть ліворуч, а протонне число праворуч — це головна підгрупа (a). Приклад: «K 19», «Br 35».

• Якщо протонне число ліворуч, а символ праворуч — це побічна підгрупа (b). Приклад: «29 Cu», «25 Mn».

Важливо: усі елементи малих періодів (1–3) належать тільки до головних підгруп. Побічні підгрупи з’являються лише у великих періодах (4–7).

Група й підгрупа в довгій формі (Таблиця 2)

Довга форма має 18 стовпців, і кожен період у ній займає лише один рядок. Групи підписано так:

• Ia, IIa — головні підгрупи 1-ї та 2-ї груп;

• IIIb, IVb, Vb, VIb, VIIb, VIIIb — побічні підгрупи (VIIIb охоплює три стовпці: Fe, Co, Ni у 4-му періоді);

• Ib, IIb — побічні підгрупи 11-ї та 12-ї груп;

• IIIa, IVa, Va, VIa, VIIa, VIIIa — головні підгрупи 13–18 груп.

Лантаноїди й актиноїди в обох формах винесено під таблицю окремими рядками.

Приклади визначення положення

Зверни увагу: Fe і Kr стоять в одній групі VIII короткої форми, але Fe — побічна підгрупа (VIIIb), а Kr — головна (VIIIa). Cu і K — в одній групі I, але Cu — Ib, а K — Ia. У довгій формі підгрупу видно з підпису стовпця, у короткій — за розташуванням символу в клітинці.

Обидві форми періодичної системи дають той самий номер періоду й групи для кожного елемента. Різниця лише в тому, як позначено підгрупу.

Під короткою формою періодичної системи (Таблиця 1) розташовані два важливі рядки: «Вищі оксиди» та «Леткі сполуки з Гідрогеном». Вони допомагають швидко скласти формули сполук для елементів головних підгруп. У довгій формі (Таблиця 2) цих рядків немає.

Рядок «Вищі оксиди»

Для кожної з 8 груп (I–VIII) у цьому рядку записано загальну формулу вищого оксиду, де E — символ елемента. Ось відповідність:

• I група → E₂O (наприклад, Na₂O)

• II група → EO (наприклад, MgO)

• III група → E₂O₃ (наприклад, Al₂O₃)

• IV група → EO₂ (наприклад, CO₂)

• V група → E₂O₅ (наприклад, P₂O₅)

• VI група → EO₃ (наприклад, SO₃)

• VII група → E₂O₇ (наприклад, Cl₂O₇)

• VIII група → EO₄ (наприклад, XeO₄; у побічній підгрупі — OsO₄)

Як читати: визнач групу елемента (тільки головної підгрупи!) й підстав його символ замість E. Сульфур (S, VI група) → SO₃; Фосфор (P, V група) → P₂O₅; Карбон (C, IV група) → CO₂; Хлор (Cl, VII група) → Cl₂O₇; Натрій (Na, I група) → Na₂O; Магній (Mg, II група) → MgO.

Рядок «Леткі сполуки з Гідрогеном»

Цей рядок заповнено лише для груп IV–VII:

• IV група → EH₄ (наприклад, CH₄)

• V група → EH₃ (наприклад, PH₃)

• VI група → H₂E (наприклад, H₂S)

• VII група → HE (наприклад, HCl)

Приклади: Сульфур (VI група) → H₂S; Фосфор (V група) → PH₃; Карбон (IV група) → CH₄; Хлор (VII група) → HCl.

Важливі застереження

• Рядок летких сполук стосується лише неметалічних елементів головних підгруп IV–VII груп. Не підставляй у нього металічні елементи чи елементи побічних підгруп.

• Рядок вищих оксидів застосовують насамперед для елементів головних підгруп.

• Винятки: Оксиген (O) і Флуор (F) не виявляють валентності, що дорівнює номеру групи, тому формулу рядка «Вищі оксиди» до них не застосовують. Рядок «Леткі сполуки з Гідрогеном» для них працює: H₂O, HF.

• Характер оксидів і гідроксидів (основний, амфотерний, кислотний) та інші деталі розбирає юніт «Вищі оксиди, гідроксиди й леткі сполуки з Гідрогеном за номером групи».

У завданнях 21–24 НМТ з хімії потрібно виконувати обчислення. Інструкція до цих завдань у демоваріанті НМТ-2026 чітко зазначає: «Значення відносних атомних мас хімічних елементів округлюйте до одиниць». Це означає, що кожну відносну атомну масу Ar треба округлити за звичайним правилом — і робити це до додавання, а не після.

Як округлювати Ar з довідки

Ось найпоширеніші значення Ar з періодичної системи НМТ і результати їх округлення:

Ar(Cl) на НМТ — 35, а не 35,5, як іноді пишуть у шкільних підручниках. Запам’ятай це, щоб не втратити бали в розрахунках.

Молярна маса: від Ar до M

Відносна молекулярна (формульна) маса Mr — це сума відносних атомних мас усіх атомів у формулі з урахуванням індексів. Молярна маса M у г/моль чисельно дорівнює Mr. Алгоритм:

1. Округли кожну Ar до одиниць.

2. Помнож кожну Ar на індекс елемента у формулі.

3. Додай усі добутки.

Приклад 1 — сульфатна кислота H₂SO₄:

Mr(H₂SO₄) = 2 · Ar(H) + Ar(S) + 4 · Ar(O) = 2 · 1 + 32 + 4 · 16 = 2 + 32 + 64 = 98. Отже, M(H₂SO₄) = 98 г/моль.

Приклад 2 — ферум(III) хлорид FeCl₃:

Mr(FeCl₃) = Ar(Fe) + 3 · Ar(Cl) = 56 + 3 · 35 = 56 + 105 = 161. Отже, M(FeCl₃) = 161 г/моль.

Якщо додавати неокруглені Ar: 55,845 + 3 · 35,45 = 55,845 + 106,35 = 162,195 ≈ 162 — це інша відповідь, і вона буде неправильною на НМТ.

Усе з однієї клітинки: Сульфур

Подивись, скільки інформації дає одна клітинка «S, 16, 32,06»:

• 16 протонів і 16 електронів в атомі;

• 3-й період, VI група, головна підгрупа (VIa);

• Ar → 32 (округлено);

• вищий оксид — SO₃;

• летка сполука з Гідрогеном — H₂S;

• M(H₂SO₄) = 98 г/моль.

Розгляньмо п'ять типових завдань, які перевіряють уміння читати клітинку періодичної системи. Кожне завдання — зразок того, що може трапитися на НМТ.

Приклад 1. Протонне число Сульфуру

У клітинці довідкової таблиці: S, 16, 32,06. Скільки протонів у ядрі атома Сульфуру?

Розв’язання: протонне число — це ціле число в клітинці, яке стоїть після символу. Для Сульфуру це 16. Протонне число дорівнює кількості протонів у ядрі.

Відповідь: 16.

Чому інші варіанти неправильні:

• 32 — це відносна атомна маса Ar, а не протонне число. Типова помилка — плутати Ar з нуклонним числом.

• 6 — це номер групи Сульфуру, а не число протонів.

• 3 — це номер періоду Сульфуру, а не число протонів.

Приклад 2. Положення Феруму

Визнач положення Феруму (Fe) у періодичній системі: період, група, підгрупа.

Розв’язання: Ферум розташований у 4-му періоді (великий період). У короткій формі він у VIII групі, і символ Fe стоїть праворуч від протонного числа (26 Fe) — це означає побічну підгрупу (VIIIb). У довгій формі стовпець підписано VIIIb.

Відповідь: 4-й період, VIII група, побічна підгрупа (VIIIb).

Чому інші варіанти неправильні:

• 4-й період, VIIIa — це положення Криптону (Kr), який у тій самій групі VIII, але в головній підгрупі.

• 8-й період, IV група — переплутано номер періоду (8 не існує) і групи.

• 4-й період, VIIb — це положення Мангану (Mn), сусіда Феруму по 4-му періоду.

Приклад 3. Летка сполука Фосфору

Елемент має протонне число 15. За рядком «Леткі сполуки з Гідрогеном» визнач формулу його леткої сполуки.

Розв’язання: протонне число 15 відповідає Фосфору (P). Він розташований у V групі, головній підгрупі. За рядком летких сполук для V групи формула EH₃. Підставляємо символ P: PH₃.

Відповідь: PH₃.

Чому інші варіанти неправильні:

• PH₄ — це формула для IV групи (EH₄), а Фосфор у V групі.

• H₂P — це формула для VI групи (H₂E), а Фосфор у V групі.

• PH₅ — валентність узято з вищого оксиду P₂O₅, але для леткої сполуки треба дивитися саме рядок «Леткі сполуки з Гідрогеном», а не «Вищі оксиди».

Приклад 4. Молярна маса сульфатної кислоти

Обчисли молярну масу (г/моль) сульфатної кислоти H₂SO₄, округливши Ar до одиниць.

Розв’язання: спершу округлюємо Ar: H — 1, S — 32, O — 16. Потім обчислюємо: Mr(H₂SO₄) = 2 · 1 + 32 + 4 · 16 = 2 + 32 + 64 = 98. M(H₂SO₄) = 98 г/моль.

Відповідь: 98.

Типові пастки:

• 50 — Ar(O) = 16 не помножено на 4 (узято лише один атом Оксигену).

• 97 — Ar(H) = 1 не помножено на 2 (узято лише один атом Гідрогену).

Приклад 5. Молярна маса ферум(III) хлориду

Обчисли молярну масу (г/моль) ферум(III) хлориду FeCl₃, округливши Ar до одиниць.

Розв’язання: округлюємо Ar: Fe — 56, Cl — 35. Mr(FeCl₃) = 56 + 3 · 35 = 56 + 105 = 161. M(FeCl₃) = 161 г/моль.

Відповідь: 161.

Типові пастки:

• 162 — додано неокруглені Ar: 55,845 + 3 · 35,45 = 162,195 ≈ 162.

• 162,5 — узято Ar(Cl) = 35,5 (шкільне значення, яке не використовують на НМТ).

• 91 — узято лише один атом Хлору замість трьох.

Ось сім найпоширеніших помилок, яких припускаються учні під час роботи з періодичною системою на НМТ. Кожну варто запам’ятати, щоб не втратити бали.

• Плутати протонне число з нуклонним. Найчастіше беруть Ar (32,06) як число протонів або нуклонів. Насправді протонне число — це ціле число в клітинці (для S — 16), а Ar — середня маса ізотопів, а не нуклонне число.

• Шукати в таблиці назви елементів. У довідкових таблицях НМТ назв немає — тільки символи. Треба знати, якому символу яка назва відповідає, особливо для Fe, Cu, Ag, Hg, Pb, Sn.

• Плутати номер періоду з номером групи, а головну підгрупу з побічною. Наприклад, Cu і K стоять в одній групі I короткої форми, але Cu — побічна підгрупа (Ib), а K — головна (Ia). Fe і Kr — в одній групі VIII, але Fe — VIIIb, а Kr — VIIIa.

• Підставляти в рядок «Леткі сполуки з Гідрогеном» металічні елементи чи елементи побічних підгруп. Цей рядок працює лише для неметалічних елементів головних підгруп IV–VII груп.

• Брати Ar(Cl) = 35,5 замість 35 і не округлювати Ar до одиниць у завданнях 21–24. Інструкція чітко вимагає округлення до одиниць, тому Cl — 35.

• Округлювати суму, а не кожну Ar окремо. Наприклад, для FeCl₃: 55,845 + 3 · 35,45 = 162,195 ≈ 162 — це неправильно. Правильно: спершу округлити Fe → 56, Cl → 35, потім додати: 56 + 105 = 161.

• Забувати множити Ar на індекс. У H₂SO₄ чотири атоми Оксигену (4 · 16 = 64) і два атоми Гідрогену (2 · 1 = 2). Якщо забути індекс, вийде 50 або 97 замість 98.

Довідкові матеріали НМТ з хімії містять дві таблиці періодичної системи:

• Таблиця 1 — коротка форма: 8 груп з підгрупами a і b, періоди 1–7, лантаноїди й актиноїди винесено під таблицю. У кожній клітинці — символ, протонне число, Ar. Під таблицею — рядки «Вищі оксиди» (E₂O … EO₄) і «Леткі сполуки з Гідрогеном» (EH₄, EH₃, H₂E, HE).

• Таблиця 2 — довга форма: 18 стовпців, групи підписано Ia–VIIIa і IIIb–IIb. Кожен період в одному рядку. Рядків «Вищі оксиди» і «Леткі сполуки» під довгою формою немає.

У демоваріанті НМТ-2026 періодична система потрібна:

• у завданні 2 — визначення зміни радіуса атома й електронегативності в групі (вибір однієї відповіді з чотирьох, 1 бал);

• в усіх розрахункових завданнях 21–24.

Інструкція до завдань 21–24

Числові відповіді вписують у спеціальне поле. В інструкції зазначено: «Значення відносних атомних мас хімічних елементів округлюйте до одиниць». У таблицях Ar подано з десятковими знаками — це зроблено для точності, але в розрахунках ти маєш їх округлювати.

Наприклад, завдання 21.1 демоваріанта 2026 пропонує обчислити відносну молекулярну масу алкану (1 бал). Для цього потрібно взяти з періодичної системи Ar Карбону й Гідрогену, округлити до одиниць і помножити на кількість атомів у формулі.

Стратегія роботи

На початку розрахунку випиши в чернетку округлені Ar потрібних елементів. Наприклад, якщо в задачі фігурують H, S, O, запиши: H — 1, S — 32, O — 16. Потім перевір обчислену молярну масу за цими числами. Це вбереже тебе від помилок округлення.

• У клітинці періодичної системи — символ, протонне число (ціле) і відносна атомна маса Ar (дробова). Назв елементів у таблицях немає.

• Протонне число Z = порядковий номер = число протонів у ядрі = число електронів в атомі. Ar — це не нуклонне число!

• Коротка форма: 7 періодів, 8 груп з підгрупами a (головна) і b (побічна). Символ ліворуч у клітинці — головна підгрупа, праворуч — побічна.

• Довга форма: 18 стовпців, групи підписано Ia–VIIIa і IIIb–IIb. Кожен період в одному рядку.

• Рядки під короткою формою дають формули вищого оксиду (E₂O … EO₄) і леткої сполуки з Гідрогеном (EH₄, EH₃, H₂E, HE) для кожної групи.

• У завданнях 21–24 кожну Ar округлюй до одиниць до додавання: Cl — 35, Cu — 64, Fe — 56.

• Молярна маса M у г/моль чисельно дорівнює відносній молекулярній масі Mr: M(H₂SO₄) = 98 г/моль, M(FeCl₃) = 161 г/моль.