Системи от химични елементи д и менделеев. Периодична таблица на химичните елементи от Д. И. Менделеев. Структура и правила за разполагане на елементи

Графичното представяне на периодичния закон е Периодичната таблица(таблица). Хоризонталните редове на системата се наричат ​​периоди, а вертикалните колони се наричат ​​групи.

В системата (таблица) има общо 7 периода, като броят на периода е равен на броя на електронните слоеве в атома на елемента, номера на външното (валентно) енергийно ниво и стойността на главното квантово число за най-високото енергийно ниво. Всеки период (с изключение на първия) започва с s-елемент - активен алкален метал и завършва с инертен газ, предшестван от p-елемент - активен неметал (халоген). Ако се движите през периода отляво надясно, тогава с увеличаване на заряда на атомните ядра химически елементикратки периоди, броят на електроните на външно енергийно ниво ще се увеличи, в резултат на което свойствата на елементите се променят - от типично метални (тъй като в началото на периода има активен алкален метал), през амфотерни (т.е. елемент проявява свойствата както на метали, така и на неметали) до неметални (активен неметал – халоген в края на периода), т.е. металните свойства постепенно отслабват, а неметалните се увеличават.

При големи периоди, тъй като зарядът на ядрата се увеличава, запълването на електрони е по-трудно, което обяснява по-сложна промяна в свойствата на елементите в сравнение с елементите с малки периоди. По този начин, в четни редици от дълги периоди, когато зарядът на ядрото се увеличава, броят на електроните във външното енергийно ниво остава постоянен и равен на 2 или 1. Следователно, докато нивото до външното (второто отвън) е изпълнен с електрони, свойствата на елементите в четните редове се променят бавно. При преминаване към нечетни серии, с увеличаване на ядрения заряд, броят на електроните във външното енергийно ниво се увеличава (от 1 до 8), свойствата на елементите се променят по същия начин, както при малки периоди.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Вертикалните колони в периодичната таблица са групи от елементи с подобни електронни структури и които са химически аналози. Групите са обозначени с римски цифри от I до VIII. Има главни (A) и вторични (B) подгрупи, първата от които съдържа s- и p-елементи, втората - d-елементи.

Числото А на подгрупата показва броя на електроните във външното енергийно ниво (броя на валентните електрони). За елементите от B-подгрупа няма пряка връзка между номера на групата и броя на електроните във външното енергийно ниво. В А-подгрупите металните свойства на елементите се увеличават, а неметалните свойства намаляват с увеличаване на заряда на ядрото на атома на елемента.

Съществува връзка между позицията на елементите в периодичната таблица и структурата на техните атоми:

- атомите на всички елементи от същия период имат равен брой енергийни нива, частично или напълно запълнени с електрони;

- атомите на всички елементи от подгрупите А имат равен брой електрони на външно енергийно ниво.

План за характеризиране на химичен елемент въз основа на позицията му в периодичната система

Обикновено химическият елемент се характеризира въз основа на позицията му в периодичната таблица съгласно следния план:

- посочете символа на химичния елемент, както и името му;

— посочете поредния номер, номера на периода и групата (вид подгрупа), в която се намира елементът;

— посочете ядрения заряд, масовото число, броя на електроните, протоните и неутроните в атома;

- запишете електронната конфигурация и посочете валентните електрони;

- скицира електронни графични формули за валентни електрони в основно и възбудено (ако е възможно) състояние;

— посочете семейството на елемента, както и неговия тип (метал или неметал);

- сравнете имоти просто веществосъс свойствата на прости вещества, образувани от елементи, съседни в подгрупата;

- сравнете свойствата на просто вещество със свойствата на прости вещества, образувани от елементи, съседни в периода;

- посочете формулите на висшите оксиди и хидроксиди с Кратко описаниетехните свойства;

— посочете стойностите на минималните и максималните степени на окисление на химичен елемент.

Характеристики на химичен елемент на примера на магнезий (Mg)

Нека разгледаме характеристиките на химичен елемент, използвайки примера на магнезий (Mg) съгласно описания по-горе план:

1. Mg – магнезий.

2. Пореден номер – 12. Елементът е в 3 период, във II група, А (главна) подгрупа.

3. Z=12 (ядрен заряд), M=24 (масово число), e=12 (брой електрони), p=12 (брой протони), n=24-12=12 (брой неутрони).

4. 12 Mg 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 – електронна конфигурация, валентни електрони 3s 2.

5. Основно състояние

Възбудено състояние

6. s-елемент, метал.

7. Най-високият оксид – MgO – проявява следните свойства:

MgO + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2 O

MgO + N 2 O 5 = Mg(NO 3) 2

Основата Mg(OH) 2 съответства на магнезиев хидроксид, който проявява всички типични свойства на основите:

Mg(OH) 2 + H 2 SO 4 = MgSO 4 + 2H 2 O

8. Степен на окисление “+2”.

9. Металните свойства на магнезия са по-изразени от тези на берилия, но по-слаби от тези на калция.

10. Металните свойства на магнезия са по-слабо изразени от тези на натрия, но по-силни от тези на алуминия (съседни елементи от 3-ти период).

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Състои се от вертикални редове (групи) и хоризонтални редове (периоди). За да разберем по-добре принципите на комбиниране на елементи в групи и периоди, нека разгледаме няколко елемента, да речем първата, четвъртата и седмата група.

От горните електронни конфигурации става ясно, че външните (с най-висока енергия) електронни обвивки на атомите от една и съща група са еднакво запълнени с електрони. Елементите, разположени в една и съща вертикална колона на таблицата, принадлежат към една група. Елементите от група IVA на периодичната таблица имат два електрона в s орбиталата и два електрона в p орбиталата. Конфигурацията на външната електронна обвивка на атомите флуор F, хлор Cl и бром Br също е същата (два s и пет p електрона). И тези елементи принадлежат към една група (VIIA). Атомите на елементи от една и съща група имат еднаква структура на външната електронна обвивка. Ето защо такива елементи имат подобни Химични свойства. Химичните свойства на всеки елемент се определят от електронната структура на атомите на този елемент . Това е основен принцип на съвременната химия. Именно това е в основата на периодичната таблица.

Номерът на групата на периодичната таблица съответства на броя на електроните във външната електронна обвивка атоми на елементи от тази група. Номерът на периода (хоризонталния ред на периодичната таблица) съвпада с номера на най-високата заета електронна орбитала.Например, натрият и хлорът са елементи от 3-ти период и двата вида атоми имат най-високото, запълнено с електрони ниво - третото.

Строго погледнато, броят на електроните във външната електронна обвивка определя номера на групата само за така наречените непреходни елементи, разположени в групи с буквен индекс А.

Електронната структура на атомите определя химичните и физичните свойства на елементите. И тъй като електронната структура на атомите се повтаря след определен период, свойствата на елементите също се повтарят периодично.

Периодичният закон на Д. И. Менделеев има следната формулировка: „свойствата на химичните елементи, както и формите и свойствата на образуваните от тях прости вещества и съединения, периодично зависят от големината на зарядите на ядрата на техните атоми“.

Атомни размери

Трябва да се спрем на още два вида информация, получена от периодичната таблица. Първият от тях е въпросът за размера (радиуса) на атомите. Ако се придвижите надолу в дадена група, преминаването към всеки следващ елемент означава запълване на следващия с електрони, все повече и повече високо ниво. В група IA външният електрон на натриевия атом е в 3s орбитала, калият е в 4s орбитала, рубидият е в 5s орбитала и т.н. Тъй като 4s орбитала е по-голяма по размер от 3s орбитала, калиевият атом е по-голям по размер от натриевия атом. По същата причина във всяка група размерите на атомите се увеличават отгоре надолу .

Докато се движите надясно през период, атомните маси се увеличават, но размерите на атомите, като правило, намаляват. Във втория период, например, неоновият Ne атом е по-малък по размер от флуорния атом, който от своя страна е по-малък от кислородния атом.

Електроотрицателност

Друга тенденция, разкрита от периодичната таблица, е естествената промяна в електроотрицателността на елементите, тоест относителната способност на атомите да привличат електрони, които образуват връзки с други атоми. Например, атомите на благородния газ не са склонни да получават или губят електрони, докато металните атоми лесно се отказват от електрони, а неметалните атоми лесно ги приемат. Електроотрицателността (способността да се привличат, придобиват електрони) се увеличава отляво надясно в рамките на период и отдолу нагоре в рамките на група.Последната група (инертни газове) попада извън тези модели.

Флуорът F, разположен в горния десен ъгъл на периодичната таблица, е най-електроотрицателният елемент, а франций Fr, разположен в долния ляв ъгъл, е най-малко електроотрицателният. Промяната в електроотрицателността също е показана със стрелки на фигурата. Използвайки тази закономерност, може например да се твърди, че кислородът е по-електроотрицателен елемент от въглерода или сярата. Това означава, че кислородните атоми привличат електрони по-силно от въглеродните и серните атоми.

Първата и широко известна скала на Полинг за относителната атомна електроотрицателност варира от 0,7 за франциеви атоми до 4,0 за флуорни атоми.

Електронна структура на благородни газове

Елементите от последната група на периодичната система се наричат ​​инертни (благородни) газове. В атомите на тези елементи, с изключение на хелия He, има осем електрона във външната електронна обвивка. Благородните газове не влизат в химични реакции и не образуват съединения с други елементи (с изключение на много малко изключения). Това е така, защото конфигурацията от осем електрона във външната електронна обвивка е изключително стабилна.

Образуват се атоми на други елементи химически връзкитака че във външната им обвивка има осем електрона. Тази позиция често се нарича октетно правило .

ПЕРИОДИЧНА СИСТЕМА, подреден набор от химикали. елементи, тяхната природа. , което е табличен израз. Прототипът на периодиката химически системи елементи се основава на таблицата „Опитът на система от елементи въз основа на тяхното химическо сходство“, съставена от Д. И. Менделеев на 1 март 1869 г. (фиг. 1). Последно През годините ученият подобрява таблицата, развива идеи за периоди и групи от елементи и мястото на даден елемент в системата. През 1870 г. Менделеев нарича системата естествена, а през 1871 г. периодична. В резултат на това още тогава периодичната система в много отношения придоби съвременната си форма. структурни очертания. Въз основа на него Менделеев предсказва съществуването на светци ок. 10 непознати елемента; тези прогнози впоследствие бяха потвърдени.

Ориз. 1 Таблица „Опит на система от елементи, основана на тяхното химическо сходство“ (Д. И. Менделеев. I мирта 1869).

Въпреки това през следващите повече от 40 години периодичната таблица означава. степента беше само емпирична. обобщаване на фактите, тъй като не е имало физ периодично обяснение на причините. промени в CB-B елементите в зависимост от тяхното увеличение. Подобно обяснение беше невъзможно без добре обосновани идеи за структурата (виж). Следователно най-важният крайъгълен камък в развитието на периодичната таблица е планетарният (ядрен) модел, предложен от Е. Ръдърфорд (1911 г.). През 1913 г. А. ван ден Брук стига до извода, че елемент в периодичната таблица е числено равен на posi. заряд (Z) на нейното ядро. Това заключение е експериментално потвърдено от G. Moseley (закон на Moseley, 1913-14). В резултат на това периодично законът получи строги физически формулировка, беше възможно недвусмислено да се определи следното. граница на периодичната система (H като елемент с минимум Z=1), оценете точно числоелементи между H и U и определете кои елементи все още не са отворени (Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87). Теорията на периодичната таблица е разработена в началото. 1920 г (виж отдолу).

Структура на периодичната таблица.Съвременната периодична таблица включва 109 химически елементи(има информация за синтеза през 1988 г. на елемент с Z = 110). От тях в естествени намерени предмети 89; всички елементи, следващи U, или (Z = 93 109), както и Tc (Z = 43), Pm (Z = 61) и At (Z = 85) са изкуствено синтезирани с помощта на разлагане. . Елементите с Z = 106 109 все още не са получили имена, така че в таблиците няма съответстващи символи; за елемент с Z = 109 максималните стойности все още не са известни. дълголетник

През цялата история на периодичната таблица са публикувани повече от 500 различни версии на нейното изображение. Това се дължи на опитите да се намери рационално решение на някои спорни проблеми на структурата на периодичната таблица (поставяне на H, лантаниди и др.). Наиб. разпределете както следва. таблични форми на изразяване на периодичната система: 1) кратката е предложена от Менделеев (в сегашния си вид е поставена в началото на тома върху цветната форзаца); 2) дългата е разработена от Менделеев, подобрена през 1905 г. от А. Вернер (фиг. 2); 3) стълбище, публикувано през 1921 г. (фиг. 3). През последните десетилетия кратките и дългите форми са особено широко използвани, тъй като са визуални и практически удобни. Всички изброени. Формите имат определени предимства и недостатъци. Едва ли обаче е възможно да се предложи к.-л. вселени. вариант на представянето на периодичната таблица, който би отразявал адекватно цялото многообразие на света на химията. елементи и спецификата на измененията в хим. поведение, когато Z нараства.

Фундамент. Принципът на конструиране на периодичната таблица е да се разграничат периоди (хоризонтални редове) и групи (вертикални колони) от елементи в нея. Съвременната периодична система се състои от 7 периода (седмият, още незавършен, трябва да завършва с хипотетичен елемент с Z = 118) и 8 групи.Периодът се нарича. набор от елементи, който започва (или първия период) и завършва. Броят на елементите в периодите естествено се увеличава и, като се започне от втория, се повтаря по двойки: 8, 8, 18, 18, 32, 32, ... ( специален случайпървият период, съдържащ само два елемента). Групата от елементи няма ясна дефиниция; Формално неговият брой отговаря на макс. значението на съставните му елементи, но това условие в редица случаи не е изпълнено. Всяка група е разделена на главни (а) и вторични (б) подгрупи; всеки от тях съдържа елементи, които са химически подобни. св. ти, които се характеризират с еднаква външна структура. електронни обвивки. В повечето групи елементите от подгрупи a и b показват определен химикал. подобие, прем. в по-високо.

VIII група заема специално място в структурата на периодичната система. За дълго време време, само елементи от „триадите“ са му приписани: Fe-Co-Ni и (Ru Rh Pd и Os-Ir-Pt) и всички са поставени на независими позиции. нулева група; следователно периодичната таблица съдържа 9 групи. След като през 60-те години. бяха получени съед. Xe, Kr и Rn започнаха да се поставят в подгрупа VIIIa, а нулевата група беше премахната. Елементите на триадите съставляват подгрупа VIII6. Този „структурен дизайн“ на група VIII сега се появява в почти всички публикувани изрази на периодичната таблица.

Ще различи. Особеността на първия период е, че той съдържа само 2 елемента: H и He. поради светите - единства. елемент, който няма ясно определено място в периодичната система. Символът H се поставя или в подгрупа Ia, или в подгрупа VIIa, или и в двете едновременно, затваряйки символа в скоби в една от подгрупите или накрая го изобразявайки като отделен. шрифтове. Тези начини за подреждане на H се основават на факта, че има определени формални прилики и с двете.

Ориз. 2. Дълга периодична форма. химически системи елементи (модерна версия). Ориз. 3. Периодична форма на стълба. химически системи елементи (H., 1921).

Вторият период (Li-Ne), съдържащ 8 елемента, започва с Li (единици, + 1); последвано от Be(+2). Металик знак B (+3) е слабо изразен, а следващият, C, е типичен (+4). Следните са N, O, F и Ne неметали, като само N има най-висок + 5, съответстващ на номера на групата; O и F са сред най-активните.

Третият период (Na-Ar) също включва 8 елемента, естеството на химическата промяна. Св. в който е в много отношения подобен на наблюдавания през втория период. Mg и Al обаче са по-„метални“ от съответните. Be и B. Останалите елементи са Si, P, S, Cl и Ar неметали; всички те показват , равен на номера на групата, с изключение на Ar. T.обр., във втория и третия период, когато Z се увеличава, се наблюдава отслабване на металните и увеличаване на неметалните. природата на елементите.

Всички елементи от първите три периода принадлежат към подгрупи а. Според съвременните терминология се наричат ​​елементи, принадлежащи към подгрупи Ia и IIa. I-елементи (в таблицата с цветове техните символи са дадени в червено), към подгрупи IIIa-VIIIa-p-елементи (оранжеви символи).

Четвъртият период (K-Kr) съдържа 18 елемента. След K и алкалоземни. Ca (s-елементи) следва поредица от 10 т.нар. преход (Sc-Zn), или d-елементи (сини символи), които са включени в подгрупи b. Мнозинството (всички от тях - ) показват по-високи, равни на номера на групата, с изключение на триадата Fe-Co-Ni, където Fe при определени условия има +6, а Co и Ni са максимално тривалентни. Елементите от Ga до Kr принадлежат към подгрупи a (p-елементи) и естеството на промяната в техните свойства е в много отношения подобно на промяната в свойствата на елементите от втория и третия период в съответните интервали от Z стойности За Kr бяха получени няколко. относително стабилни съединения, главно с Ф.

Петият период (Rb-Xe) е конструиран подобно на четвъртия; също има вмъкване от 10 преходни или d-елемента (Y-Cd). Особености на промените в силата на елементите в периода: 1) в триадата Ru-Rh-Pd показва максимум 4-8; 2) всички елементи от подгрупи а, включително Xe, показват по-високи стойности, равни на номера на групата; 3) I има слаби метални свойства. Св. Например, свойствата на елементите от четвъртия и петия период се променят по-сложно с увеличаване на Z, отколкото свойствата на елементите от втория и третия период, което се дължи главно на наличието на преходни d-елементи.

Шестият период (Cs-Rn) съдържа 32 елемента. В допълнение към десет d-елемента (La, Hf-Hg), той включва семейство от 14 f-елемента (черни символи, от Ce до Lu)-лантаниди. Те са много сходни по химия. Свети за вас (за предпочитане при +3) и следователно не може. поставени според различни системни групи. В кратката форма на периодичната таблица всички лантаниди са включени в подгрупа IIIa (La) и тяхната съвкупност е дешифрирана под таблицата. Тази техника не е лишена от недостатъци, тъй като 14-те елемента изглеждат извън системата. В дългите и стълбовидни форми на периодичната система спецификата се отразява в общия фон на нейната структура. д-р особености на елементите от периода: 1) в триадата Os Ir Pt само Os проявява макс. +8; 2) At има по-изразен метален ефект в сравнение с I. характер; 3) Rn макс. е реактивен, но силният му химичен състав го прави труден за изследване. Св.

Седмият период, както и шестият, трябва да съдържа 32 елемента, но все още не е завършен. Fr и Ra елементи съответно. подгрупи Ia и IIa, Ac е аналог на елементи от подгрупа III6. Според актинидната концепция на G. Seaborg (1944), след Ac идва семейство от 14 f елемента (Z = 90 103). В кратката форма на периодичната таблица, последните са включени в Ac и се записват по подобен начин като dept. ред под таблицата. Тази техника предполага наличието на определен химикал. прилики между елементи от две f-семейства. Въпреки това, подробно проучване показа, че те показват много по-широк диапазон, включително като +7 (Np, Pu, Am). В допълнение, тежките се характеризират със стабилизиране на по-ниските (+ 2 или дори +1 за Md).

Химична оценка естеството на Ku (Z = 104) и Ns (Z = 105), синтезирани в редица единични, много краткотрайни, ни позволи да заключим, че тези елементи са аналози на съответно. Hf и Ta, т.е. d-елементи, и трябва да бъдат разположени в подгрупи IV6 и V6. Chem. елементи с Z = 106 109 не са извършени, но може да се приеме, че принадлежат към седмия период. Компютърните изчисления показват, че елементите с Z = 113,118 принадлежат към p-елементите (подгрупа IIIa VIIIa).

Теория на периодичната системабеше предварително. създаден от Х. (1913 21) въз основа на предложения от него квантов модел. Отчитайки спецификата на промените в свойствата на елементите в периодичната система и информацията за тях, той разработи схема за изграждане на електронни конфигурации с нарастване на Z, което я прави основа за обяснение на явлението периодичност и структурата на периодичната система . Тази схема се основава на определена последователност от запълващи обвивки (наричани още слоеве, нива) и подобвивки (обвивки, поднива) в съответствие с нарастването на Z. Подобни електронни конфигурации вътр. електронните обвивки се повтарят периодично, което определя периодичността. химическа промяна св. елементи. Това каза гл. причиняват физически природата на явлението периодичност. Електронните обвивки, с изключение на тези, които съответстват на стойностите 1 и 2 на основното квантово число l, не се запълват последователно и монотонно до пълното им завършване (числата в последователните обвивки са: 2, 8, 18, 32, 50,... ); тяхното изграждане периодично се прекъсва от появата на агрегати (съставляващи определени подчерупки), които съответстват на големи стойности на n. Това е същността на съществата. особеност на „електронната“ интерпретация на структурата на периодичната система.

Схемата за формиране на електронни конфигурации, която е в основата на теорията на периодичната система, по този начин отразява определена последователност на появата, когато Z расте на агрегати (подчерупки), характеризиращи се с определени стойности на главните и орбиталните (l) квантови числа . Тази схема в общ изгледсе записва под формата на таблица. (виж отдолу).

Вертикалните линии разделят подобвивките, които се запълват в елементите, съставляващи последователността. периоди на периодичната система (номера на периодите са обозначени с числа в горната част); Подчерупките, които завършват образуването на черупки с даден елемент, са подчертани с удебелен шрифт.

Числата в черупките и подчерупките са дефинирани на . По отношение на , като частици с полуцяло число, той постулира това по никакъв начин. две s същите стойностивсички квантови числа. Капацитетите на черупките и подчерупките са съответно равни. 2n 2 и 2(2l + 1). Този принцип не определя.

въпреки това, последователността на образуване на електронни конфигурации с нарастване на Z. От горната диаграма капацитетите се намират последователно. периоди: 2, 8, 18, 32, 32, ....

Всеки период започва с елемент, в който за първи път се появява с дадена стойност n при l = 0 (ns 1 -елементи), и завършва с елемент, в който е запълнена подобвивка със същото n и l = 1 (np 6 -елементи Вие); изключение е първият период (само 1s елементи). Всички s- и p-елементи принадлежат към подгрупи a. Подгрупи b включват елементи, в които черупките, които преди това са останали незавършени, са завършени (стойностите на h са по-малки от номера на периода, l = 2 и 3). Първите три периода включват елементи само от подгрупи а, т.е. s- и p-елементи.

Реалната схема за изграждане на електронни конфигурации се описва с т.нар. (n + l)-правило, формулирано (1951) от В. М. Клечковски. Изграждането на електронни конфигурации става в съответствие с последователното нарастване на сумата (n + /). Освен това във всяка такава сума първо се запълват подслои с по-голямо l и по-малко n, след това с по-малко l и по-голямо n.

Започвайки от шестия период, изграждането на електронни конфигурации всъщност става по-сложно, което се изразява в нарушаване на ясни граници между последователно запълнени подчерупки. Например, 4f електронът се появява не в La с Z = 57, а в следващия Ce (Z = 58); последователен конструкцията на 4f подобвивката е прекъсната в Gd (Z = 64, наличие на 5d електрон). Подобно „размиване на периодичността“ ясно засяга седмия период за Z > 89, което се отразява в свойствата на елементите.

Истинската схема първоначално не е изведена от к.-л. строги теоретични представителства. Тя се основава на добре известни хим. свещени елементи и информация за техните спектри. Валиден физически реалната схема получи своята обосновка чрез прилагането на методи за описание на структурата. В квантовата механика. интерпретация на теорията на структурата, концепцията за електронни черупки и подчерупки със строг подход е загубила първоначалното си значение; концепцията за атомна сега е широко използвана. Независимо от това, разработеният принцип на физическото тълкуването на явлението периодичност не е загубило значението си и в първо приближение обяснява теоретичната теория доста изчерпателно. основите на периодичната таблица. Във всеки случай публикуваните форми на периодичната таблица отразяват идеята за естеството на разпределението между черупките и подчерупките.

Строеж и химични свойства на елементите.Основни характеристики на химията. поведението на елементите се определя от характера на конфигурациите на външните (една или две) електронни обвивки. Тези характеристики са различни за елементи от подгрупи a (s- и p-елементи), подгрупи b (d-елементи), f-семейства ( и ).

Специално място заемат елементите 1s от първия период (H и He). поради наличието само в един има голяма разликаСв. Конфигурацията на He (1s 2) е изключителна, което определя химичния му състав инерция. Тъй като елементите на подгрупи a са запълнени с ext. електронни обвивки (с n равно на номера на периода), свойствата на елементите се променят забележимо с нарастване на Z в съответните периоди, което се изразява в отслабване на металните и укрепване на неметалните. Св. Всички с изключение на H и He са p-елементи. В същото време, във всяка подгрупа а, с увеличаването на Z се наблюдава увеличаване на металността. Св. Тези модели се обясняват с отслабването на външната свързваща енергия. с ядрото по време на прехода от период в период.

Значение на периодичната таблица. Тази система играе и продължава да играе огромна роля в развитието на плурализма. естествени науки дисциплини. Тя стана важна връзка в атомния кей. учения, допринесли за формулирането на съвр. понятието "химичен елемент" и изясняването на идеите за прости вещества и съединения. влияние върху развитието на теорията за структурата и появата на понятието изотопия. Строго научната е свързана с периодичната система. формулиране на проблема за прогнозиране в товасе проявява както в предсказването на съществуването на непознати елементи и техните свойства, така и в нови химични характеристики. поведение на вече отворени елементи. Периодичната таблица е най-важната основа на неорг. ; обслужва например задачите синтез на веществас предварително определени свойства, създаване на нови материали, по-специално полупроводникови материали, избор на специфични материали. за разл. хим. процеси. Периодична система - научна. обща и неорганизационна учебна база , както и някои клонове на атомната физика.

Лит.: Менделеев Д.И., Периодичен закон. Основни статии, М., 1958; Кедров Б. М. Три аспекта на атомизма, част 3. Законът на Менделеев, М., 1969; Трифонов Д Н. За количествената интерпретация на периодичността, М., 1971; Трифонов Д. Н., Кривомазов А. Н., Лисневски Ю. И., Учението за периодичността и учението за. Комбинирана хронология на най-важните събития. М., 1974; Карапетями MX. Дракий С.И., Строение, М., 1978; Учението за периодичността. История и съвременност. сб. статии. М.. 1981. Королков Д.В., Основи, М., 1982; Мелников В. П., Дмитриев И. С. Допълнителни видове периодичност в периодичната система на Д. И. Менделеев, М. 1988. Д. Н. Трифонов.

Свойствата на химичните елементи позволяват обединяването им в подходящи групи. На този принцип е създадена периодичната система, която промени идеята за съществуващи вещества и направи възможно да се приеме съществуването на нови, неизвестни досега елементи.

Във връзка с

Периодичната таблица на Менделеев

Периодичната таблица на химичните елементи е съставена от Д. И. Менделеев през втората половина на 19 век. Какво представлява и за какво служи? Той обединява всички химични елементи в реда на увеличаване на атомното тегло и всички те са подредени по такъв начин, че свойствата им се променят периодично.

Периодичната система на Менделеев събра заедно единна системавсички съществуващи елементи, които преди са били считани просто за отделни вещества.

Въз основа на неговото изследване са предсказани и впоследствие синтезирани нови химични вещества. Значението на това откритие за науката не може да бъде надценено, той значително изпревари времето си и даде тласък на развитието на химията в продължение на много десетилетия.

Има три най-често срещани опции за маса, които условно се наричат ​​„къси“, „дълги“ и „изключително дълги“ ». Основната маса се счита за дълга маса, т.е официално одобрен.Разликата между тях е подредбата на елементите и продължителността на периодите.

Какво е период

Системата съдържа 7 периода. Представени са графично като хоризонтални линии. В този случай периодът може да има един или два реда, наречени редове. Всеки следващ елемент се различава от предходния чрез увеличаване на ядрения заряд (броя електрони) с един.

За да бъде просто, периодът е хоризонтален ред от периодичната таблица. Всеки от тях започва с метал и завършва с инертен газ. Всъщност това създава периодичност - свойствата на елементите се променят в рамките на един период, повтаряйки се отново в следващия. Първият, вторият и третият период са непълни, те се наричат ​​малки и съдържат съответно 2, 8 и 8 елемента. Останалите са пълни, имат по 18 елемента.

Какво е група

Групата е вертикална колона, съдържащи елементи със същата електронна структура или по-просто казано със същата по-висока стойност. Официално одобрената дълга таблица съдържа 18 групи, които започват с алкални метали и завършват с благородни газове.

Всяка група има собствено име, което улеснява търсенето или класифицирането на елементи. Металните свойства се подобряват, независимо от елемента, отгоре надолу. Това се дължи на увеличаване на броя на атомните орбити - колкото повече са, толкова по-слаби са електронните връзки, което прави кристалната решетка по-изразена.

Метали в периодичната таблица

Метали в масатаМенделеев имат преобладаващ брой, списъкът им е доста обширен. Характеризират се Общи черти, според свойствата си са разнородни и се делят на групи. Някои от тях имат малко общо с металите във физически смисъл, докато други могат да съществуват само за част от секундата и абсолютно не се срещат в природата (поне на планетата), тъй като са създадени или по-скоро изчислени и потвърдено в лабораторни условия, изкуствено. Всяка група има свои собствени характеристики, името е доста забележимо различно от останалите. Тази разлика е особено изразена в първата група.

Позиция на металите

Каква е позицията на металите в периодичната таблица? Елементите се подреждат според увеличаването на атомната маса или броя на електроните и протоните. Свойствата им се променят периодично, така че няма правилно разположение на базата едно към едно в таблицата. Как да идентифицираме металите и възможно ли е това да се направи с помощта на периодичната таблица? За да се опрости въпросът, беше изобретена специална техника: условно се изчертава диагонална линия от Бор до Полоний (или до Астат) на кръстовищата на елементите. Тези отляво са метали, тези отдясно са неметали. Това би било много просто и готино, но има изключения - германий и антимон.

Тази „методология“ е вид измамен лист; тя е измислена само за да опрости процеса на запаметяване. За по-точно представяне трябва да се помни, че списъкът на неметалите е само 22 елемента,следователно, отговаряйки на въпроса колко метала се съдържат в периодичната таблица?

На фигурата ясно се вижда кои елементи са неметали и как са подредени в таблицата по групи и периоди.

Общи физични свойства

Има общи физични свойстваметали Те включват:

• Пластмаса.
• Характерен блясък.
• Електропроводимост.
• Висока топлопроводимост.
• Всички с изключение на живака са в твърдо състояние.

Трябва да се разбере, че свойствата на металите се различават значително по отношение на тяхната химична или физическа същност. Някои от тях почти не приличат на металите в обикновения смисъл на думата. Например, живакът заема специална позиция. При нормални условия е в течно състояние, няма кристална решетка, наличието на която други метали дължат своите свойства. Свойствата на последните в този случай са условни, живакът е подобен на тях в по-голяма степен по своите химични характеристики.

Интересно!Елементите от първата група, алкалните метали, не се срещат в чист вид, а се срещат в различни съединения.

Най-мекият съществуващ в природата метал, цезият, принадлежи към тази група. То, подобно на други алкални подобни вещества, има малко общо с повече типични метали. Някои източници твърдят, че всъщност най-мекият метал е калият, което е трудно да се оспори или потвърди, тъй като нито единият, нито другият елемент съществуват самостоятелно - когато се отделят в резултат на химическа реакция, те бързо се окисляват или реагират.

Втората група метали - алкалоземните метали - са много по-близо до основните групи. Името "алкалоземни" идва от древни времена, когато оксидите са били наричани "земи", защото са имали рохкава, ронлива структура. Металите, започващи от група 3, имат повече или по-малко познати (в ежедневния смисъл) свойства. С увеличаването на броя на групата количеството метали намалява, като се заменят с неметални елементи. Последната група се състои от инертни (или благородни) газове.

Определяне на металите и неметалите в периодичната таблица. Прости и сложни вещества.

Прости вещества (метали и неметали)

Заключение

Съотношението на металите и неметалите в периодичната таблица очевидно е в полза на първото. Тази ситуация показва, че групата метали е комбинирана твърде широко и изисква по-подробна класификация, която е призната от научната общност.

Химическият елемент е сборен термин, който описва съвкупност от атоми на просто вещество, тоест такова, което не може да бъде разделено на по-прости (според структурата на техните молекули) компоненти. Представете си да ви дадат парче чисто желязо и да ви помолят да го разделите на хипотетичните му съставки, като използвате всяко устройство или метод, изобретен някога от химиците. Но не можете да направите нищо, желязото никога няма да бъде разделено на нещо по-просто. Едно просто вещество - желязо - съответства на химичния елемент Fe.

Теоретична дефиниция

Експерименталният факт, отбелязан по-горе, може да бъде обяснен със следната дефиниция: химическият елемент е абстрактна колекция от атоми (не молекули!) на съответното просто вещество, т.е. атоми от един и същи вид. Ако имаше начин да се разгледа всеки от отделните атоми в парчето чисто желязо, споменато по-горе, тогава всички те щяха да бъдат железни атоми. За разлика от това, химическо съединение, например железен оксид, винаги съдържа поне два различни вида атоми: железни атоми и кислородни атоми.

Условия, които трябва да знаете

Атомна маса: Масата на протоните, неутроните и електроните, които изграждат атом на химичен елемент.

Атомно число: Броят на протоните в ядрото на атома на даден елемент.

Химически символ: буква или двойка латински букви, представляващи обозначението на даден елемент.

Химическо съединение: вещество, което се състои от два или повече химически елемента, комбинирани един с друг в определено съотношение.

Метал: Елемент, който губи електрони при химични реакции с други елементи.

Металоид: Елемент, който реагира понякога като метал, а понякога като неметал.

Неметални: елемент, който се стреми да привлече електрони химична реакцияс други елементи.

Периодична таблица на химичните елементи: Система за класифициране на химичните елементи според техните атомни номера.

Синтетичен елемент: Такъв, който се произвежда изкуствено в лаборатория и обикновено не се среща в природата.

Естествени и синтетични елементи

Деветдесет и два химически елемента се срещат естествено на Земята. Останалите са получени по изкуствен път в лаборатории. Синтетичният химичен елемент обикновено е продукт на ядрени реакции в ускорители на частици (устройства, използвани за увеличаване на скоростта на субатомни частици като електрони и протони) или ядрени реактори (устройства, използвани за контролиране на енергията, освободена от ядрени реакции). Първият синтетичен елемент с атомен номер 43 е технеций, открит през 1937 г. от италианските физици К. Перие и Е. Сегре. Освен технеций и прометий, всички синтетични елементи имат ядра, по-големи от урана. Последният синтетичен химичен елемент, който получава името си, е ливермориум (116), а преди това е бил флеровиум (114).

Две дузини общи и важни елементи

* Ако стойността не е посочена, тогава елементът е по-малък от 0,1 процента.

Големият взрив като първопричина за образуването на материя

Кой химичен елемент е първият във Вселената? Учените смятат, че отговорът на този въпрос се крие в звездите и процесите, чрез които се образуват звездите. Смята се, че Вселената е възникнала в даден момент от времето между 12 и 15 милиарда години. До този момент не се мисли за нищо съществуващо освен енергия. Но се случи нещо, което превърна тази енергия в огромна експлозия (така наречения Голям взрив). В следващите секунди след Големия взрив материята започва да се образува.

Първите най-прости форми на материята, които се появяват, са протоните и електроните. Някои от тях се комбинират, за да образуват водородни атоми. Последният се състои от един протон и един електрон; това е най-простият атом, който може да съществува.

Бавно, за дълги периоди от време, водородните атоми започнаха да се групират заедно в определени области на пространството, образувайки плътни облаци. Водородът в тези облаци беше изтеглен в компактни образувания от гравитационните сили. В крайна сметка тези облаци от водород станаха достатъчно плътни, за да образуват звезди.

Звездите като химически реактори на нови елементи

Звездата е просто маса от материя, която генерира енергия от ядрени реакции. Най-често срещаната от тези реакции включва комбинацията от четири водородни атома, образуващи един хелиев атом. След като започнаха да се образуват звезди, хелият стана вторият елемент, който се появи във Вселената.

Когато звездите остаряват, те преминават от водородно-хелиеви ядрени реакции към други видове. В тях хелиевите атоми образуват въглеродни атоми. По-късно въглеродните атоми образуват кислород, неон, натрий и магнезий. Още по-късно неонът и кислородът се свързват един с друг, за да образуват магнезий. Докато тези реакции продължават, се образуват все повече и повече химични елементи.

Първите системи от химични елементи

Преди повече от 200 години химиците започват да търсят начини да ги класифицират. В средата на деветнадесети век са били известни около 50 химични елемента. Един от въпросите, които химиците искаха да разрешат. се свежда до следното: химическият елемент вещество ли е напълно различно от всеки друг елемент? Или някои елементи, свързани с други по някакъв начин? Дали има общо право, обединявайки ги?

Химиците предложиха различни системи от химични елементи. Например английският химик Уилям Праут през 1815 г. предполага, че атомните маси на всички елементи са кратни на масата на водородния атом, ако я приемем равна на единица, т.е. те трябва да бъдат цели числа. По това време атомните маси на много елементи вече са били изчислени от J. Dalton по отношение на масата на водорода. Но ако това е приблизително така за въглерода, азота и кислорода, тогава хлорът с маса 35,5 не се вписва в тази схема.

Немският химик Йохан Волфганг Доберейнер (1780 – 1849) показа през 1829 г., че три елемента от така наречената халогенна група (хлор, бром и йод) могат да бъдат класифицирани по техните относителни атомни маси. Атомното тегло на брома (79,9) се оказва почти точно средната стойност на атомните тегла на хлора (35,5) и йода (127), а именно 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (близо до 79,9). Това беше първият подход за конструиране на една от групите химични елементи. Доберейнер открива още две такива триади от елементи, но не успява да формулира общ периодичен закон.

Как се появи периодичната таблица на химичните елементи?

Повечето от ранните схеми за класификация не бяха много успешни. След това, около 1869 г., почти същото откритие е направено от двама химици почти по едно и също време. Руският химик Дмитрий Менделеев (1834-1907) и немският химик Юлиус Лотар Майер (1830-1895) предлагат организиране на елементи, които имат сходни физични и химични свойства, в подредена система от групи, серии и периоди. В същото време Менделеев и Майер посочиха, че свойствата на химичните елементи периодично се повтарят в зависимост от техните атомни тегла.

Днес Менделеев обикновено се смята за откривател на периодичния закон, защото той направи една стъпка, която Майер не направи. Когато всички елементи бяха подредени в периодичната таблица, се появиха някои пропуски. Менделеев прогнозира, че това са места за елементи, които все още не са открити.

Той обаче отиде още по-далеч. Менделеев предсказа свойствата на тези все още неоткрити елементи. Той знаеше къде се намират в периодичната таблица, така че можеше да предвиди свойствата им. Забележително е, че всеки химичен елемент, предвиден от Менделеев, галий, скандий и германий, е открит по-малко от десет години след публикуването на своя периодичен закон.

Кратка форма на периодичната таблица

Имаше опити да се изчисли колко опции графично изображениеПериодичната таблица е предложена от различни учени. Оказа се, че са повече от 500. Освен това 80% от общия брой опции са маси, а останалите са геометрични фигури, математически криви и др. В резултат на това практическа употребанамерени четири вида маси: къси, полудълги, дълги и стълбовидни (пирамидални). Последното е предложено от великия физик Н. Бор.

Картината по-долу показва кратката форма.

В него химичните елементи са подредени във възходящ ред на техните атомни номера отляво надясно и отгоре надолу. Така първият химичен елемент от периодичната таблица, водородът, има атомен номер 1, тъй като ядрата на водородните атоми съдържат един и само един протон. По същия начин кислородът има атомен номер 8, тъй като ядрата на всички кислородни атоми съдържат 8 протона (вижте фигурата по-долу).

Основните структурни фрагменти на периодичната система са периоди и групи от елементи. В шест периода всички клетки са запълнени, седмият все още не е завършен (елементи 113, 115, 117 и 118, въпреки че са синтезирани в лаборатории, все още не са официално регистрирани и нямат имена).

Групите са разделени на главна (А) и вторична (В) подгрупи. Елементи от първите три периода, всеки от които съдържа един ред, са включени изключително в А-подгрупи. Останалите четири периода включват два реда.

Химическите елементи в една и съща група са склонни да имат подобни химични свойства. По този начин първата група се състои от алкални метали, втората - алкалоземни метали. Елементите, разположени в същия период, имат свойства, които бавно се променят от алкален металкъм благороден газ. Фигурата по-долу показва как е един от имотите - атомен радиус- промени за отделни елементи в таблицата.

Дългопериодна форма на периодичната таблица

Показано е на фигурата по-долу и е разделено в две посоки, редове и колони. Има седем периодични реда, както в кратката форма, и 18 колони, наречени групи или семейства. Всъщност увеличаването на броя на групите от 8 в кратката форма до 18 в дългата форма се получава чрез поставяне на всички елементи в периоди, като се започне от 4-ти, не в два, а в един ред.

Две различни системи за номериране се използват за групи, както е показано в горната част на таблицата. Системата с римски цифри (IA, IIA, IIB, IVB и т.н.) традиционно е популярна в Съединените щати. Друга система (1, 2, 3, 4 и т.н.) се използва традиционно в Европа и беше препоръчана за използване в САЩ преди няколко години.

Появата на периодичните таблици на фигурите по-горе е малко подвеждаща, както при всяка такава публикувана таблица. Причината за това е, че двете групи елементи, показани в долната част на таблиците, всъщност трябва да се намират в тях. Лантанидите, например, принадлежат към период 6 между барий (56) и хафний (72). Освен това актинидите принадлежат към период 7 между радий (88) и ръдърфордий (104). Ако бяха поставени в маса, тя щеше да стане твърде широка, за да се побере върху лист хартия или стенна диаграма. Ето защо е обичайно тези елементи да се поставят в долната част на таблицата.