ویژگی های جدول تناوبی سخنرانی با موضوع: جدول تناوبی عناصر شیمیایی توسط D. Mendeleev. جدول تناوبی عناصر شیمیایی توسط D.I

شیمیدان درخشان روسی D.I. مندلیف در طول زندگی خود با میل به درک ناشناخته ها متمایز بود. این تمایل، و همچنین عمیق ترین و گسترده ترین دانش، همراه با شهود علمی غیرقابل انکار، به دیمیتری ایوانوویچ اجازه داد تا طبقه بندی علمی عناصر شیمیایی - سیستم تناوبی را در قالب جدول معروف خود ایجاد کند.

سیستم تناوبی عناصر شیمیایی مندلیف را می توان به عنوان یک خانه بزرگ تصور کرد که در آن مطلقاً تمام عناصر شیمیایی شناخته شده برای انسان "با هم زندگی می کنند". برای اینکه بتوانید از جدول تناوبی استفاده کنید، باید الفبای شیمیایی، یعنی علائم عناصر شیمیایی را مطالعه کنید.

با کمک آنها، نوشتن کلمات - فرمول های شیمیایی را یاد خواهید گرفت و بر اساس آنها می توانید جملات - معادلات واکنش های شیمیایی را بنویسید. هر عنصر شیمیایی با علامت یا نماد شیمیایی خود مشخص می شود که به همراه نام عنصر شیمیایی در جدول مندلیف نوشته شده است. به پیشنهاد شیمیدان سوئدی J. Berzelius، حروف اولیه اسامی لاتین عناصر شیمیایی در بیشتر موارد به عنوان نماد پذیرفته شد. بنابراین، هیدروژن (نام لاتین Hydrogenium - hydrogenium) با حرف H (به عنوان خوانده شده "خاکستر")، اکسیژن (نام لاتین Oxygenium - oxygenium) - با حرف O (بخوانید "o")، کربن (نام لاتین Сarboneum - carboneum) نشان داده می شود. ) - با حرف C (به عنوان خوانده شده "tse").

نام لاتین چندین عنصر شیمیایی دیگر با حرف C شروع می شود: کلسیم (

کلسیم)، مس (Cuprum)، کبالت (Cobaltum) و غیره برای تشخیص آنها، I. Berzelius پیشنهاد کرد که یکی از حروف بعدی نام را به حرف اولیه نام لاتین اضافه کنید. بنابراین، علامت شیمیایی برای کلسیم با نماد Ca (به عنوان خوانده شده "کلسیم")، مس - مس (بخوانید "Cuprum")، کبالت - Co (بخوانید "کبالت") نوشته می شود.

نام برخی از عناصر شیمیایی منعکس کننده مهم ترین خواص عناصر است، به عنوان مثال، هیدروژن - که آب تولید می کند، اکسیژن - که اسید تولید می کند، فسفر - که نور را حمل می کند (شکل 20) و غیره.

برنج. 20.
ریشه شناسی نام عنصر شماره 15 جدول تناوبی D.I. Mendeleev

عناصر دیگر از اجرام آسمانی یا سیارات منظومه شمسی - سلنیوم و تلوریم (شکل 21) (از یونانی Selene - ماه و Telluris - زمین)، اورانیوم، نپتونیم، پلوتونیوم نامگذاری شده اند.

برنج. 21.
ریشه شناسی نام عنصر شماره 52 جدول تناوبی D.I. Mendeleev

برخی از نام ها از اساطیر وام گرفته شده است (شکل 22). به عنوان مثال، تانتالیوم. این نام پسر محبوب زئوس بود. برای جنایات علیه خدایان، تانتالوس به شدت مجازات شد. او تا گردنش در آب ایستاد و شاخه هایی با میوه های آبدار و معطر روی او آویزان بود. با این حال، به محض اینکه خواست بنوشد، به محض اینکه می خواست گرسنگی اش را برطرف کند، دستش را به سمت میوه ها دراز کرد - شاخه ها به طرفین منحرف شدند. شیمیدانان در تلاش برای جداسازی تانتالیوم از سنگ معدن، عذاب کمتری را تجربه کردند.

برنج. 22.
ریشه شناسی نام عنصر شماره 61 جدول تناوبی D.I. Mendeleev

برخی از عناصر به نام ایالت ها یا نقاط مختلف جهان نامگذاری شدند. به عنوان مثال، ژرمانیوم، گالیوم (گال نام باستانی فرانسه)، پولونیوم (به افتخار لهستان)، اسکاندیم (به افتخار اسکاندیناوی)، فرانسیم، روتنیوم (روتنیوم نام لاتین روسیه است)، یوروپیوم و آمریکیوم. عناصری که به نام شهرها نامگذاری شده اند عبارتند از: هافنیوم (به افتخار کپنهاگ)، لوتتیوم (در قدیم به پاریس لوتتیوم می گفتند)، برکلیوم (به افتخار شهر برکلی در ایالات متحده آمریکا)، ایتریم، تربیوم، اربیوم، ایتربیوم ( نام این عناصر از ایتربی - شهر کوچکی در سوئد که ماده معدنی حاوی این عناصر برای اولین بار کشف شد، دوبنیوم آمده است (شکل 23).

برنج. 23.
ریشه شناسی نام عنصر شماره 105 جدول تناوبی D.I. Mendeleev

در نهایت، نام عناصر نام دانشمندان بزرگ را جاودانه می کند: کوریم، فرمیوم، اینشتینیم، مندلیوم (شکل 24)، لاورنسیوم.

برنج. 24.
ریشه شناسی نام عنصر شماره 101 جدول تناوبی D.I. Mendeleev

هر عنصر شیمیایی در جدول تناوبی، در "خانه" مشترک همه عناصر، "آپارتمان" خود - یک سلول با یک عدد کاملاً تعریف شده اختصاص داده شده است. معنی عمیق تر این عدد با مطالعه بیشتر شیمی برای شما آشکار خواهد شد. تعداد طبقات این "آپارتمان ها" نیز به شدت توزیع شده است - دوره هایی که عناصر "زندگی می کنند". مانند شماره سریال یک عنصر (شماره "آپارتمان")، عدد نقطه ("طبقه") مهم ترین اطلاعات در مورد ساختار اتم های عناصر شیمیایی را پنهان می کند. به صورت افقی - "طبقه" - جدول تناوبی به هفت دوره تقسیم می شود:

• دوره اول شامل دو عنصر است: هیدروژن H و هلیوم He.
• دوره دوم با لیتیوم لی شروع می شود و با نئون Ne (8 عنصر) به پایان می رسد.
• دوره سوم با سدیم سدیم شروع می شود و با آرگون Ar (8 عنصر) به پایان می رسد.

سه دوره اول که هر کدام از یک ردیف تشکیل شده اند، دوره های کوچک نامیده می شوند.

دوره های 4، 5 و 6 شامل دو ردیف از عناصر است که به آنها دوره های بزرگ می گویند. دوره های 4 و 5 هر کدام شامل 18 عنصر، 6 - 32 عنصر است.

دوره هفتم ناتمام است، تا کنون فقط از یک ردیف تشکیل شده است.

به «طبقه‌های زیرزمین» جدول تناوبی توجه کنید - 14 عنصر دوقلو در آنجا زندگی می‌کنند، برخی از نظر خواص شبیه به لانتانیم La، برخی دیگر به اکتینیوم Ac، که آنها را در «طبقه‌های» بالایی جدول نشان می‌دهند: دوره های ششم و هفتم.

به طور عمودی، عناصر شیمیایی "زندگی" در "آپارتمان ها" با ویژگی های مشابه در زیر یکدیگر در ستون های عمودی قرار دارند - گروه هایی که هشت مورد از آنها در جدول D.I.

هر گروه از دو زیر گروه - اصلی و فرعی تشکیل شده است. زیرگروهی که شامل عناصر هر دو دوره کوتاه و بلند است، زیرگروه اصلی یا گروه A نامیده می شود. زیرگروهی که شامل عناصر فقط دوره های طولانی است، زیرگروه ثانویه یا گروه B نامیده می شود. بنابراین، زیرگروه اصلی گروه I. (گروه IA) شامل لیتیوم، سدیم، پتاسیم، روبیدیم و فرانسیم زیر گروه لیتیوم لی هستند. یک زیر گروه جانبی از این گروه (گروه IB) توسط مس، نقره و طلا تشکیل شده است - این زیر گروه مس مس است.

علاوه بر شکل جدول D.I. مندلیف، که دوره کوتاه نامیده می شود (در برگه مگس کتاب درسی نشان داده شده است)، بسیاری از اشکال دیگر، به عنوان مثال، نسخه طولانی مدت وجود دارد.

همانطور که یک کودک می تواند تعداد زیادی اشیاء مختلف را از عناصر بازی لگو بسازد (نگاه کنید به شکل 10)، طبیعت و انسان نیز از عناصر شیمیایی مواد مختلفی را ایجاد کرده است که ما را احاطه کرده است. مدل دیگری حتی واضح تر است: همانطور که 33 حرف از الفبای روسی ترکیب های مختلف، ده ها هزار کلمه را تشکیل می دهند، 114 عنصر شیمیایی در ترکیب های مختلف بیش از 20 میلیون ماده مختلف ایجاد می کنند.

سعی کنید قوانین تشکیل کلمات - فرمول های شیمیایی را بیاموزید و سپس دنیای مواد با همه تنوع رنگارنگ در برابر شما باز می شود.

اما برای این کار ابتدا حروف - نمادهای عناصر شیمیایی را یاد بگیرید (جدول 1).

میز 1
نام برخی از عناصر شیمیایی

کلمات و عبارات کلیدی

1. جدول تناوبی عناصر شیمیایی (جدول) توسط D.I. Mendeleev.
2. دوره های بزرگ و کوچک.
3. گروه ها و زیر گروه ها - اصلی (گروه A) و فرعی (گروه B).
4. نمادهای عناصر شیمیایی

با کامپیوتر کار کنید

1. به برنامه الکترونیکی مراجعه کنید. مطالب درسی را مطالعه کنید و وظایف محول شده را تکمیل کنید.
2. آدرس‌های ایمیلی را در اینترنت پیدا کنید که می‌توانند به‌عنوان منابع اضافی که محتوای کلمات کلیدی و عبارات موجود در پاراگراف را نشان می‌دهند، عمل کنند. در تهیه یک درس جدید به معلم کمک کنید - از کلمات و عبارات کلیدی پاراگراف بعدی گزارش تهیه کنید.

سوالات و وظایف

1. با استفاده از فرهنگ لغت (اصطلاحات ریشه شناسی، دایره المعارفی و شیمیایی)، مهمترین خواصی را که در نام عناصر شیمیایی منعکس شده است نام ببرید: برم Br، نیتروژن N، فلوئور F.
2. توضیح دهید که چگونه نام عناصر شیمیایی تیتانیوم و وانادیوم تأثیر اساطیر یونان باستان را نشان می دهد.
3. چرا نام لاتین طلا Aurum (aurum) و نقره - Argentum (argentum) است؟
4. داستان کشف یک عنصر شیمیایی به انتخاب خود را بگویید و ریشه نام آن را توضیح دهید.
5. "مختصات"، یعنی موقعیت در جدول تناوبی D.I مندلیف (تعداد عنصر، تعداد دوره و نوع آن - بزرگ یا کوچک، تعداد گروه و زیر گروه - اصلی یا فرعی)، برای عناصر شیمیایی زیر بنویسید: کلسیم، روی. آنتیموان، تانتالیم، یوروپیوم.
6. عناصر شیمیایی فهرست شده در جدول 1 را بر اساس "تلفظ نماد شیمیایی" به سه گروه تقسیم کنید. آیا انجام این فعالیت می تواند به شما کمک کند نمادهای شیمیایی را به خاطر بسپارید و نمادهای عنصر را تلفظ کنید؟

D.I. مندلیف به این نتیجه رسید که ویژگی های آنها باید توسط برخی از ویژگی های کلی اساسی تعیین شود. او جرم اتمی عنصر را به عنوان یک ویژگی اساسی برای یک عنصر شیمیایی انتخاب کرد و قانون تناوبی را به طور خلاصه فرموله کرد (1869):

خواص عناصر، و همچنین خواص اجسام ساده و پیچیده ای که تشکیل می دهند، به طور دوره ای به مقادیر وزن اتمی عناصر وابسته است.

شایستگی مندلیف در این واقعیت نهفته است که او وابستگی آشکار را به عنوان یک قانون عینی طبیعت درک می کرد که پیشینیان او نمی توانستند انجام دهند. D.I. مندلیف معتقد بود که ترکیب ترکیبات، خواص شیمیایی آنها، نقاط جوش و ذوب، ساختار کریستالی و موارد مشابه به طور دوره ای به جرم اتمی بستگی دارد. درک عمیق ماهیت وابستگی دوره ای به مندلیف این فرصت را داد تا چندین نتیجه گیری و فرض مهم را بیان کند.

جدول تناوبی مدرن

اولاً، از 63 عنصر شناخته شده در آن زمان، مندلیف جرم اتمی تقریباً 20 عنصر (Be، In، La، Y، Ce، Th، U) را تغییر داد. ثانیاً وجود حدود 20 عنصر جدید را پیش بینی کرد و در جدول تناوبی جایی برای آنها باقی گذاشت. سه مورد از آنها، یعنی اکابورون، اکالومینیم و اکاسیلیکن، با جزئیات کافی و با دقت شگفت انگیزی شرح داده شده است. این پیروزمندانه طی پانزده سال بعد، زمانی که عناصر گالیوم (اکا-آلومینیوم)، اسکاندیم (اکابورون) و ژرمانیوم (اکا-سیلیکون) کشف شدند، تأیید شد.

قانون تناوبی یکی از قوانین اساسی طبیعت است. تأثیر آن بر توسعه جهان بینی علمی را فقط می توان با قانون بقای جرم و انرژی یا نظریه کوانتومی مقایسه کرد. حتی در زمان D.I مندلیف، قانون تناوبی اساس شیمی شد. اکتشافات بیشتر ساختار و پدیده های ایزوتوپی نشان داد که مشخصه کمی اصلی یک عنصر جرم اتمی نیست، بلکه بار هسته ای (Z) است. در سال 1913، موزلی و رادرفورد مفهوم "عدد ترتیبی یک عنصر" را معرفی کردند، تمام نمادهای سیستم تناوبی را شماره گذاری کردند و نشان دادند که طبقه بندی عناصر بر اساس عدد ترتیبی یک عنصر برابر با بار هسته ها است. از اتم های آنها

این جمله اکنون به قانون موزلی معروف است.

بنابراین، تعریف مدرن قانون تناوبی به شرح زیر است:

خواص مواد ساده و همچنین اشکال و خواص ترکیبات عناصر به صورت دوره ای به مقدار بار هسته اتمی آنها (یا به عدد اتمی عنصر در جدول تناوبی) بستگی دارد.

ساختارهای الکترونیکی اتم‌های عناصر به وضوح نشان می‌دهند که با افزایش بار هسته، ساختارهای الکترونیکی دوره‌ای طبیعی تکرار می‌شوند و بنابراین خواص عناصر تکرار می‌شوند. این در جدول تناوبی عناصر منعکس شده است که چند صد گزینه برای آن پیشنهاد شده است. اغلب از دو شکل جداول استفاده می شود - کوتاه شده و بزرگ شده - حاوی تمام عناصر شناخته شده و دارای فضاهای خالی برای آنهایی که هنوز باز نشده اند.

هر عنصر یک سلول خاص در جدول تناوبی را اشغال می کند که نماد و نام عنصر، شماره سریال، جرم اتمی نسبی آن را نشان می دهد و برای عناصر رادیواکتیو عدد جرمی پایدارترین یا قابل دسترس ترین ایزوتوپ را در پرانتز آورده شده است. جداول مدرن اغلب اطلاعات مرجع دیگری را ارائه می دهند: چگالی، نقطه جوش و ذوب مواد ساده و غیره.

دوره ها

واحدهای ساختاری اصلی سیستم تناوبی دوره ها و گروه ها هستند - سنگدانه های طبیعی که عناصر شیمیایی بر اساس ساختارهای الکترونیکی خود به آنها تقسیم می شوند.

پریود یک سری متوالی افقی از عناصر است که در اتم های آن الکترون ها همان تعداد سطوح انرژی را پر می کنند.

عدد دوره با تعداد سطح کوانتومی خارجی منطبق است. به عنوان مثال، عنصر کلسیم (4s 2) در دوره چهارم است، یعنی اتم آن دارای چهار سطح انرژی است و الکترون های ظرفیت در سطح بیرونی، چهارم قرار دارند. تفاوت در توالی پر کردن لایه‌های الکترونیکی خارجی و نزدیک‌تر به هسته، دلیل طول دوره‌های مختلف را توضیح می‌دهد.

در اتم های عناصر s و p، سطح بیرونی ساخته می شود، در عناصر d - دوم در خارج، و در عناصر f - سومین سطح انرژی بیرونی.

بنابراین، تفاوت در خواص به وضوح در عناصر همسایه s یا p آشکار می شود. در عناصر d و به خصوص f همان دوره، تفاوت در خواص کمتر قابل توجه است.

همانطور که قبلا ذکر شد، بر اساس تعداد زیرسطح انرژی ساخته شده توسط الکترون ها، عناصر در خانواده های الکترونیکی ترکیب می شوند. به عنوان مثال، در دوره های IV-VI خانواده هایی وجود دارند که حاوی ده عنصر d هستند: 3d-family (Sc-Zn)، 4d-family (Y-Cd)، 5d-family (La، Hf-Hg). در دوره های ششم و هفتم، چهارده عنصر هر کدام خانواده های f را تشکیل می دهند: خانواده 4f (Ce-Lu)، که لانتانید نامیده می شود، و خانواده 5f (Th-Lr) - اکتینید. این خانواده ها زیر جدول تناوبی قرار می گیرند.

سه دوره اول دوره‌های کوچک یا معمولی نامیده می‌شوند، زیرا ویژگی‌های عناصر این دوره‌ها مبنای توزیع همه عناصر دیگر به هشت گروه است. تمام دوره های دیگر، از جمله دوره هفتم، ناقص، دوره های اصلی نامیده می شوند.

همه دوره ها، به جز دوره اول، با عناصر قلیایی (Li، Na، K، Rb، Cs، Fr) شروع می شوند و به استثنای دوره هفتم، ناقص، با عناصر بی اثر (He، Ne، Ar، Kr، Xe، Rn). فلزات قلیایی دارای پیکربندی الکترونیکی خارجی یکسانی هستند n s 1، جایی که n- شماره دوره عناصر بی اثر، به جز هلیوم (1s 2)، ساختار یکسانی با لایه الکترونیکی بیرونی دارند: n s 2 n p 6، یعنی آنالوگ های الکترونیکی.

الگوی در نظر گرفته شده باعث می شود به این نتیجه برسیم:

تکرار دوره ای پیکربندی های الکترونیکی یکسان لایه الکترونیکی بیرونی دلیل شباهت خواص فیزیکی و شیمیایی عناصر مشابه است، زیرا این الکترون های بیرونی اتم ها هستند که عمدتاً خواص آنها را تعیین می کنند.

در دوره‌های معمولی کوچک، با افزایش عدد اتمی، کاهش تدریجی خواص فلزی و افزایش خواص غیرفلزی مشاهده می‌شود، زیرا تعداد الکترون‌های ظرفیت در سطح انرژی خارجی افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، اتم های تمام عناصر دوره سوم دارای سه لایه الکترونی هستند. ساختار دو لایه داخلی برای همه عناصر دوره سوم (1s 2 2s 2 2p 6) یکسان است و ساختار لایه بیرونی سوم متفاوت است. هنگام حرکت از هر عنصر قبلی به هر عنصر بعدی، بار هسته اتم یک افزایش می یابد و بر این اساس، تعداد الکترون های خارجی افزایش می یابد. در نتیجه جاذبه آنها به سمت هسته افزایش می یابد و شعاع اتم کاهش می یابد. این منجر به تضعیف خواص فلزی و افزایش خواص غیرفلزی می شود.

دوره سوم با سدیم فلزی بسیار فعال (11 Na - 3s 1) شروع می شود و به دنبال آن منیزیم تا حدودی کمتر فعال (12 Mg - 3s 2) قرار می گیرد. هر دوی این فلزات متعلق به خانواده 3s هستند. اولین عنصر p دوره سوم آلومینیوم است (13 Al - 3s 2 3p 1) که فعالیت فلزی آن کمتر از منیزیم است، دارای خواص آمفوتریک است، یعنی در واکنش های شیمیایی نیز می تواند مانند یک غیرفلز رفتار کند. . بعد سیلیکون غیرفلزی (14 Si - 3s 2 3p 2)، فسفر (15 P - 3s 2 3p 3)، گوگرد (16 S - 3s 2 3p 4)، کلر (17 Cl - 3s 2 3p 5) قرار می گیرند. خواص غیر فلزی آنها از سی به کلر که غیرفلز فعال است افزایش می یابد. دوره با عنصر بی اثر آرگون (18 Ar - 3s 2 3p 6) به پایان می رسد.

در یک دوره، خواص عناصر به تدریج تغییر می کند و در طول انتقال از دوره قبلی به دوره بعدی، تغییر شدید خواص مشاهده می شود، زیرا ساخت یک سطح انرژی جدید آغاز می شود.

تغییر تدریجی خواص نه تنها برای مواد ساده، بلکه برای ترکیبات پیچیده نیز مشخص است، همانطور که در جدول 1 ارائه شده است.

جدول 1 - برخی از خواص عناصر دوره سوم و ترکیبات آنها

در طول دوره های طولانی، خواص فلزی کندتر ضعیف می شود. این به این دلیل است که با شروع از دوره چهارم، ده عنصر d انتقالی ظاهر می شود که در آنها نه زیرسطح بیرونی، بلکه دوم بیرونی d ساخته شده است و در لایه بیرونی عناصر d وجود دارد. یک یا دو الکترون s که تا حدودی خواص این عناصر را تعیین می کنند. بنابراین، برای عناصر d الگو تا حدودی پیچیده تر می شود. به عنوان مثال، در دوره پنجم، خواص فلزی به تدریج از Rb قلیایی کاهش می یابد و در فلزات خانواده پلاتین (Ru, Rh, Pd) به حداقل استحکام می رسد.

با این حال، پس از نقره غیر فعال نقره، کادمیوم Cd قرار می گیرد که افزایش ناگهانی خواص فلزی را نشان می دهد. علاوه بر این، با افزایش تعداد اتمی عنصر، خواص غیرفلزی ظاهر می شود و به تدریج افزایش می یابد تا به ید غیر فلزی معمولی برسد. این دوره مانند تمام دوره های قبلی با یک گاز بی اثر به پایان می رسد. تغییر دوره ای در خواص عناصر در دوره های بزرگ به ما امکان می دهد آنها را به دو سری تقسیم کنیم که در آن قسمت دوم دوره اول را تکرار می کند.

گروه ها

ستون های عمودی عناصر در جدول تناوبی - گروه ها از زیر گروه ها تشکیل شده اند: اصلی و ثانویه، آنها گاهی اوقات به ترتیب با حروف A و B تعیین می شوند.

زیرگروه های اصلی شامل عناصر s و p و زیرگروه های فرعی شامل عناصر d و f دوره های بزرگ هستند.

زیرگروه اصلی مجموعه ای از عناصر است که به صورت عمودی در جدول تناوبی قرار می گیرند و دارای همان پیکربندی لایه الکترونی بیرونی در اتم ها هستند.

همانطور که از تعریف بالا بر می آید، موقعیت یک عنصر در زیر گروه اصلی با تعداد کل الکترون ها (s- و p-) سطح انرژی خارجی برابر با عدد گروه تعیین می شود. به عنوان مثال، گوگرد (S - 3s 2 3p 4 ، که اتم آن شامل شش الکترون در سطح بیرونی است، متعلق به زیر گروه اصلی گروه ششم، آرگون (Ar - 3s) است. 2 3p 6 ) - به زیر گروه اصلی گروه هشتم و استرانسیوم (Sr - 5s) 2 ) - به زیر گروه IIA.

عناصر یک زیر گروه با خواص شیمیایی مشابه مشخص می شوند. به عنوان مثال، اجازه دهید به عناصر زیر گروه های IA و VIIA (جدول 2) نگاه کنیم. با افزایش بار هسته، تعداد لایه های الکترونی و شعاع اتم افزایش می یابد، اما تعداد الکترون ها در سطح انرژی بیرونی ثابت می ماند: برای فلزات قلیایی (زیر گروه IA) - یک، و برای هالوژن ها (زیر گروه VIIA). ) - هفت. از آنجایی که این الکترون های بیرونی هستند که بیشترین تأثیر را بر خواص شیمیایی دارند، واضح است که هر یک از گروه های در نظر گرفته شده از عناصر آنالوگ خواص مشابهی دارند.

اما در یک زیرگروه همراه با تشابه خواص، تغییراتی نیز مشاهده می شود. بنابراین، تمام عناصر زیر گروه IA، به جز H، فلزات فعال هستند. اما با افزایش شعاع اتم و تعداد لایه‌های الکترونیکی که از تأثیر هسته بر الکترون‌های ظرفیت محافظت می‌کنند، خواص فلزی افزایش می‌یابد. بنابراین، Fr یک فلز فعال تر از Cs، و Cs فعال تر از R و غیره است. و در زیرگروه VIIA به همین دلیل خواص غیرفلزی عناصر با افزایش عدد اتمی ضعیف می شود. بنابراین، F در مقایسه با کلر، نافلز فعال تر و کلر در مقایسه با Br و غیره نافلز فعال تر است.

جدول 2 - برخی از ویژگی های عناصر زیرگروه های IA و VIIA

زیرگروه‌های جانبی مجموعه‌ای از عناصر هستند که به صورت عمودی در جدول تناوبی قرار گرفته‌اند و به دلیل ساخت لایه‌های فرعی انرژی s خارجی و دوم بیرونی، تعداد الکترون‌های ظرفیت یکسانی دارند.

تمام عناصر زیر گروه های جانبی به خانواده d تعلق دارند. این عناصر گاهی اوقات فلزات واسطه نامیده می شوند. در زیرگروه‌های جانبی، خواص کندتر تغییر می‌کنند، زیرا در اتم‌های عناصر d، الکترون‌ها سطح انرژی دوم را از بیرون می‌سازند و تنها یک یا دو الکترون در سطح بیرونی وجود دارد.

موقعیت پنج عنصر d اول (زیرگروه های IIIB-VIIB) هر دوره را می توان با استفاده از مجموع الکترون های بیرونی و d-الکترون های سطح بیرونی دوم تعیین کرد. به عنوان مثال، از فرمول الکترونیکی اسکاندیم (Sc - 4s 2 3 بعدی 1 واضح است که در زیرگروه ثانویه (از آنجایی که یک عنصر d است) از گروه سوم (از آنجایی که مجموع الکترون های ظرفیت سه است) و منگنز (Mn - 4s) قرار دارد. 2 3 بعدی 5 ) در یک زیر گروه ثانویه از گروه هفتم قرار می گیرد.

موقعیت دو عنصر آخر هر دوره (زیرگروه های IB و IIB) را می توان با تعداد الکترون ها در سطح بیرونی تعیین کرد، زیرا در اتم های این عناصر سطح قبلی کاملاً تکمیل شده است. به عنوان مثال، Ag (5s 1 5d 10) در زیرگروه ثانویه گروه اول، Zn (4s 2 3d 10) - در یک زیر گروه ثانویه از گروه دوم.

سه گانه های Fe-Co-Ni، Ru-Rh-Pd و Os-Ir-Pt در زیرگروه ثانویه گروه هشتم قرار دارند. این سه گانه دو خانواده را تشکیل می دهند: آهن و پلاتینوئید. علاوه بر این خانواده ها، خانواده لانتانید (چهارده عنصر 4f) و خانواده اکتینید (چهارده عنصر 5f) به طور جداگانه متمایز می شوند. این خانواده ها به یک زیرگروه ثانویه از گروه سوم تعلق دارند.

افزایش خواص فلزی عناصر در زیر گروه ها از بالا به پایین و همچنین کاهش این خواص در یک دوره از چپ به راست، ظاهر یک الگوی مورب را در سیستم تناوبی تعیین می کند. بنابراین، Be بسیار شبیه به Al، B - به Si، Ti - به Nb است. این به وضوح با این واقعیت نشان داده می شود که در طبیعت این عناصر مواد معدنی مشابهی را تشکیل می دهند. به عنوان مثال، در طبیعت، Te همیشه با Nb، تشکیل مواد معدنی - تیتانونیوبات ها رخ می دهد.

از ردیف های عمودی (گروه ها) و ردیف های افقی (دوره ها) تشکیل شده است. برای درک بهتر اصول ترکیب عناصر در گروه ها و دوره ها، اجازه دهید چندین عنصر را در نظر بگیریم، مثلاً گروه اول، چهارم و هفتم.

از پیکربندی‌های الکترونیکی بالا واضح است که لایه‌های الکترونی خارجی (بالاترین انرژی) اتم‌های همان گروه با الکترون‌ها به طور مساوی پر شده‌اند. عناصری که در همان ستون عمودی جدول قرار دارند به یک گروه تعلق دارند. عناصر گروه IVA جدول تناوبی دارای دو الکترون در اوربیتال s و دو الکترون در اوربیتال p هستند. پیکربندی لایه الکترونی بیرونی اتم های فلوئور F، کلر کلر و برم Br نیز یکسان است (دو الکترون s و پنج p). و این عناصر متعلق به یک گروه (VIIA) هستند. اتم های عناصر یک گروه دارای ساختار یکسانی با لایه الکترونی بیرونی هستند. به همین دلیل است که چنین عناصری خواص شیمیایی مشابهی دارند. خواص شیمیایی هر عنصر توسط ساختار الکترونیکی اتم های این عنصر تعیین می شود . این یک اصل اساسی شیمی مدرن است. این است که زیربنای جدول تناوبی است.

شماره گروه جدول تناوبی با تعداد الکترون های لایه الکترونی بیرونی مطابقت دارد اتم های عناصر این گروه تعداد دوره (ردیف افقی جدول تناوبی) با تعداد بالاترین اوربیتال الکترونی اشغال شده منطبق است.به عنوان مثال، سدیم و کلر هر دو عناصر دوره سوم هستند و هر دو نوع اتم دارای بالاترین سطح پر از الکترون هستند - سومین.

به بیان دقیق، تعداد الکترون‌ها در پوسته الکترونی بیرونی، تعداد گروه را فقط برای عناصر به اصطلاح غیرگذری که در گروه‌هایی با شاخص حرف A قرار دارند، تعیین می‌کند.

ساختار الکترونیکی اتم ها خواص شیمیایی و فیزیکی عناصر را تعیین می کند. و از آنجایی که ساختار الکترونیکی اتم ها پس از یک دوره تکرار می شود، خواص عناصر نیز به صورت دوره ای تکرار می شوند.

قانون تناوبی D.I مندلیف فرمول زیر را دارد: "خواص عناصر شیمیایی، و همچنین اشکال و خواص مواد و ترکیبات ساده ای که تشکیل می دهند، به طور دوره ای به بزرگی بارهای هسته اتم های آنها بستگی دارد.".

اندازه های اتمی

ما باید روی دو نوع دیگر از اطلاعات به دست آمده از جدول تناوبی بمانیم. اولین مورد از اینها مسئله اندازه (شعاع) اتم ها است. اگر در یک گروه معین به سمت پایین حرکت کنید، حرکت به هر عنصر بعدی به معنای پر کردن سطح بعدی، بالاتر و بالاتر با الکترون است. در گروه IA، الکترون بیرونی اتم سدیم در اوربیتال 3s، پتاسیم در اوربیتال 4s، روبیدیم در اوربیتال 5s و غیره. از آنجایی که اوربیتال 4s از نظر اندازه بزرگتر از اوربیتال 3s است، اتم پتاسیم از نظر اندازه بزرگتر از اتم سدیم به همان دلیل در هر گروه اندازه اتم ها از بالا به پایین افزایش می یابد .

همانطور که در یک دوره به سمت راست حرکت می کنید، جرم اتمی افزایش می یابد، اما اندازه اتم ها، به عنوان یک قاعده، کاهش می یابد. به عنوان مثال، در دوره دوم، اتم نئون از نظر اندازه کوچکتر از اتم فلوئور است که به نوبه خود از اتم اکسیژن کوچکتر است.

الکترونگاتیوی

روند دیگری که جدول تناوبی نشان می دهد، تغییر طبیعی در الکترونگاتیوی عناصر است، یعنی توانایی نسبی اتم ها برای جذب الکترون هایی که با اتم های دیگر پیوند ایجاد می کنند. به عنوان مثال، اتم‌های گاز نجیب تمایلی به گرفتن یا از دست دادن الکترون ندارند، در حالی که اتم‌های فلز به راحتی الکترون‌ها را رها می‌کنند و اتم‌های غیرفلز به راحتی آنها را می‌پذیرند. الکترونگاتیوی (توانایی جذب، به دست آوردن الکترون) از چپ به راست در یک دوره و از پایین به بالا در یک گروه افزایش می یابد.آخرین گروه (گازهای بی اثر) خارج از این الگوها قرار می گیرند.

فلوئور F که در گوشه سمت راست بالای جدول تناوبی قرار دارد، الکترونگاتیوترین عنصر و فرانسیم Fr که در گوشه پایین سمت چپ قرار دارد، کمترین الکترونگاتیو را دارد. تغییر در الکترونگاتیوی نیز با فلش های در شکل نشان داده شده است. برای مثال، با استفاده از این نظم، می توان ادعا کرد که اکسیژن عنصر الکترونگاتیو تری نسبت به کربن یا گوگرد است. این بدان معنی است که اتم های اکسیژن الکترون ها را قوی تر از اتم های کربن و گوگرد جذب می کنند.

مقیاس الکترونگاتیوی نسبی اتمی پاولینگ برای اولین بار و به طور گسترده شناخته شده است از 0.7 برای اتم های فرانسیم تا 4.0 برای اتم های فلوئور.

ساختار الکترونیکی گازهای نجیب

عناصر گروه آخر جدول تناوبی را گازهای بی اثر (نجیب) می نامند. در اتم های این عناصر، به جز هلیوم He، هشت الکترون در لایه الکترونی بیرونی وجود دارد. گازهای نجیب وارد واکنش های شیمیایی نمی شوند و هیچ ترکیبی با عناصر دیگر تشکیل نمی دهند (به جز موارد بسیار کمی). این به این دلیل است که پیکربندی هشت الکترون در لایه الکترونی بیرونی بسیار پایدار است.

اتم های عناصر دیگر پیوندهای شیمیایی تشکیل می دهند به گونه ای که هشت الکترون در لایه بیرونی خود دارند. این موقعیت اغلب نامیده می شود قانون هشتگانه .

بسیاری از دانشمندان تلاش هایی را برای سیستم بندی عناصر شیمیایی انجام داده اند. اما تنها در سال 1869 D.I. مندلیف موفق به ایجاد یک طبقه بندی از عناصری شد که ارتباط و وابستگی مواد شیمیایی و بار هسته اتمی را ایجاد کرد.

داستان

فرمول مدرن قانون تناوبی به شرح زیر است: خواص عناصر شیمیایی، و همچنین اشکال و خواص ترکیبات عناصر، به طور دوره ای به بار هسته اتم های عنصر وابسته است.

تا زمان کشف قانون، 63 عنصر شیمیایی شناخته شده بود. با این حال، جرم اتمی بسیاری از این عناصر به اشتباه تعیین شده است.

خود D.I. مندلیف در سال 1869 قانون خود را به عنوان یک وابستگی دوره ای به وزن اتمی عناصر فرموله کرد، زیرا در قرن 19 علم هنوز اطلاعاتی در مورد ساختار اتم نداشت. با این حال، آینده نگری مبتکرانه دانشمند به او اجازه داد تا عمیق تر از همه هم عصرانش الگوهایی را که تناوب خواص عناصر و مواد را تعیین می کنند، درک کند. او نه تنها افزایش جرم اتمی، بلکه خواص از قبل شناخته شده مواد و عناصر را نیز در نظر گرفت و با در نظر گرفتن ایده تناوبی، توانست به طور دقیق وجود و خواص عناصر و مواد ناشناخته را پیش بینی کند. برای علم در آن زمان، جرم اتمی تعدادی از عناصر را تصحیح کنید و عناصر را به درستی در سیستم بچینید و فضاهای خالی باقی بگذارید و بازآرایی ایجاد کنید.

برنج. 1. D. I. مندلیف.

افسانه ای وجود دارد که مندلیف در مورد جدول تناوبی خواب دیده است. با این حال، این فقط یک داستان زیبا است که یک واقعیت اثبات شده نیست.

ساختار جدول تناوبی

جدول تناوبی عناصر شیمیایی توسط D.I. مندلیف بازتابی گرافیکی از قانون خودش است. عناصر بر اساس یک معنای شیمیایی و فیزیکی خاص در جدول مرتب شده اند. با مکان یک عنصر، می توانید ظرفیت آن، تعداد الکترون ها و بسیاری از ویژگی های دیگر را تعیین کنید. جدول به صورت افقی به دوره های بزرگ و کوچک و به صورت عمودی به گروه ها تقسیم می شود.

برنج. 2. جدول تناوبی.

7 دوره وجود دارد که با یک فلز قلیایی شروع می شود و به موادی ختم می شود که خاصیت غیرفلزی دارند. گروه ها نیز به نوبه خود متشکل از 8 ستون به زیرگروه های اصلی و فرعی تقسیم می شوند.

توسعه بیشتر علم نشان داده است که تکرار دوره ای خواص عناصر در فواصل زمانی معین، به ویژه در دوره های کوچک دوم و سوم به وضوح آشکار می شود، با تکرار ساختار الکترونیکی سطوح انرژی بیرونی، جایی که الکترون های ظرفیت قرار دارند توضیح داده می شود. ، که به دلیل تشکیل پیوندهای شیمیایی و مواد جدید در واکنش ها اتفاق می افتد. بنابراین، در هر گروه ستون عمودی عناصری با ویژگی های مشخصه تکرار شونده وجود دارد. این به وضوح در گروه های حاوی خانواده های فلزات قلیایی بسیار فعال (گروه I، زیر گروه اصلی) و فلزات غیر هالوژن (گروه VII، زیر گروه اصلی) آشکار می شود. از چپ به راست در طول دوره، تعداد الکترون ها از 1 به 8 افزایش می یابد، در حالی که خواص فلزی عناصر کاهش می یابد. بنابراین، هرچه الکترون های کمتری در سطح بیرونی وجود داشته باشد، خواص فلزی بارزتر است.

برنج. 3. دوره های کوچک و بزرگ در جدول تناوبی.

خواص اتمی مانند انرژی یونیزاسیون، انرژی میل ترکیبی الکترون و الکترونگاتیوی نیز به صورت دوره ای تکرار می شوند. این مقادیر با توانایی یک اتم برای رها کردن الکترون از سطح خارجی (یونیزاسیون) یا حفظ الکترون شخص دیگری در سطح خارجی آن (میل الکترون) مرتبط است. مجموع امتیازات دریافت شده: 117.

جدول تناوبی عناصر شیمیایی (جدول تناوبی)- طبقه بندی عناصر شیمیایی، ایجاد وابستگی خواص مختلف عناصر به بار هسته اتم. این سیستم بیانی گرافیکی از قانون تناوبی است که توسط شیمیدان روسی D.I. Mendeleev در سال 1869 ایجاد شد. نسخه اصلی آن توسط D.I. مندلیف در 1869-1871 ایجاد شد و وابستگی خواص عناصر را به وزن اتمی آنها (به عبارت مدرن، به جرم اتمی) مشخص کرد. در مجموع، چند صد گزینه برای به تصویر کشیدن سیستم تناوبی (منحنی های تحلیلی، جداول، اشکال هندسی و غیره) پیشنهاد شده است. در نسخه مدرن سیستم، فرض بر این است که عناصر در یک جدول دو بعدی خلاصه می شوند، که در آن هر ستون (گروه) خصوصیات فیزیکی و شیمیایی اصلی را تعریف می کند و ردیف ها دوره هایی را نشان می دهند که تا حدی مشابه هستند. به یکدیگر.

جدول تناوبی عناصر شیمیایی توسط D.I

کشف شیمیدان روسی مندلیف (با فاصله زیاد) مهمترین نقش را در توسعه علم، یعنی در توسعه علم اتمی - مولکولی ایفا کرد. این کشف به دست آوردن قابل فهم ترین و آسان ترین ایده ها در مورد ترکیبات شیمیایی ساده و پیچیده را ممکن ساخت. فقط به لطف جدول است که مفاهیمی در مورد عناصری که در دنیای مدرن استفاده می کنیم را داریم. در قرن بیستم، نقش پیش‌بینی‌کننده سیستم تناوبی در ارزیابی خواص شیمیایی عناصر ترانس اورانیوم، که توسط خالق جدول نشان داده شد، ظاهر شد.

جدول تناوبی مندلیف که در قرن نوزدهم توسعه یافت، یک سیستم‌بندی آماده از انواع اتم‌ها برای توسعه فیزیک در قرن بیستم (فیزیک اتم و هسته اتم) ارائه کرد. در آغاز قرن بیستم، فیزیکدانان با تحقیقاتی به این نتیجه رسیدند که عدد اتمی (که به عنوان عدد اتمی نیز شناخته می شود) معیاری برای اندازه گیری بار الکتریکی هسته اتمی این عنصر است. و تعداد دوره (یعنی سری افقی) تعداد لایه های الکترونی اتم را تعیین می کند. همچنین مشخص شد که تعداد ردیف عمودی جدول ساختار کوانتومی پوسته بیرونی عنصر را تعیین می کند (بنابراین، عناصر همان ردیف موظف هستند خواص شیمیایی مشابهی داشته باشند).

کشف این دانشمند روسی دوره جدیدی را در تاریخ علم جهان رقم زد. جدول تناوبی یک سیستم منسجم از اطلاعات در مورد عناصر ارائه می دهد، بر اساس آن، نتیجه گیری علمی و حتی پیش بینی برخی اکتشافات امکان پذیر شد.

جدول تناوبی یکی از ویژگی های جدول تناوبی این است که گروه (ستون در جدول) نسبت به دوره ها یا بلوک ها عبارات قابل توجهی از روند تناوبی دارد. امروزه نظریه مکانیک کوانتومی و ساختار اتمی ماهیت گروهی عناصر را با این واقعیت توضیح می دهد که آنها دارای پیکربندی الکترونیکی یکسانی از پوسته های ظرفیت هستند و در نتیجه عناصری که در یک ستون قرار دارند دارای ویژگی های بسیار مشابه (یکسان) هستند. از پیکربندی الکترونیکی، با خواص شیمیایی مشابه. همچنین تمایل آشکاری برای تغییر پایدار در خواص با افزایش جرم اتمی وجود دارد. لازم به ذکر است که در برخی از نواحی جدول تناوبی (مثلاً در بلوک های D و F)، شباهت های افقی بیشتر از موارد عمودی است.

جدول تناوبی شامل گروه هایی است که طبق سیستم نامگذاری گروه های بین المللی، شماره های سریال از 1 تا 18 (از چپ به راست) به آنها اختصاص داده شده است. در گذشته از اعداد رومی برای شناسایی گروه ها استفاده می شد. در آمریکا روشی وجود داشت که بعد از عدد رومی، حرف "A" را زمانی که گروه در بلوک های S و P قرار دارد، یا حرف "B" برای گروه های واقع در بلوک D قرار می دادند. شناسه های مورد استفاده در آن زمان عبارتند از مانند دومی تعداد شاخص های مدرن در زمان ما (به عنوان مثال، نام IVB مربوط به عناصر گروه 4 در زمان ما است، و IVA چهاردهمین گروه از عناصر است). در کشورهای اروپایی آن زمان از سیستم مشابهی استفاده می شد ، اما در اینجا حرف "A" به گروه های تا 10 و حرف "B" - بعد از 10 شامل می شود. اما گروه 8،9،10 دارای ID VIII، به عنوان یک گروه سه گانه بودند. این نام‌های گروه پس از اجرایی شدن سیستم نمادگذاری جدید IUPAC، که هنوز هم استفاده می‌شود، در سال 1988 وجود نداشت.

بسیاری از گروه‌ها نام‌های غیرسیستماتیک ماهیت گیاهی را دریافت کردند (مثلاً "فلزات خاکی قلیایی" یا "هالوژن‌ها" و نام‌های مشابه دیگر). گروه های 3 تا 14 به دلیل شباهت کمتری به یکدیگر و انطباق کمتری با الگوهای عمودی معمولاً یا با شماره یا با نام اولین عنصر گروه (تیتانیوم). ، کبالت و غیره) .

عناصر شیمیایی متعلق به همان گروه جدول تناوبی روندهای خاصی را در الکترونگاتیوی، شعاع اتمی و انرژی یونیزاسیون نشان می دهند. در یک گروه، از بالا به پایین، شعاع اتم با پر شدن سطوح انرژی افزایش می‌یابد، الکترون‌های ظرفیت عنصر از هسته دور می‌شوند، در حالی که انرژی یونیزاسیون کاهش می‌یابد و پیوندهای موجود در اتم ضعیف می‌شوند، که این امر باعث ساده‌سازی می‌شود. حذف الکترون ها الکترونگاتیوی نیز کاهش می یابد، این نتیجه این واقعیت است که فاصله بین هسته و الکترون های ظرفیت افزایش می یابد. اما استثناهایی نیز برای این الگوها وجود دارد، به عنوان مثال، الکترونگاتیوی به جای کاهش در گروه 11 در جهت از بالا به پایین افزایش می یابد. در جدول تناوبی خطی به نام دوره وجود دارد.

در میان گروه‌ها، گروه‌هایی وجود دارند که جهت‌های افقی در آنها مهم‌تر است (برخلاف سایر گروه‌ها که جهت‌های عمودی در آنها مهم‌تر است)، از جمله گروه‌هایی می‌توان به بلوک F اشاره کرد که در آن لانتانیدها و اکتینیدها دو دنباله افقی مهم را تشکیل می‌دهند.

عناصر الگوهای خاصی را در شعاع اتمی، الکترونگاتیوی، انرژی یونیزاسیون و انرژی میل الکترون نشان می دهند. با توجه به اینکه برای هر عنصر بعدی تعداد ذرات باردار افزایش می‌یابد و الکترون‌ها به سمت هسته جذب می‌شوند، شعاع اتمی از چپ به راست کاهش می‌یابد و در کنار آن انرژی یونیزاسیون افزایش می‌یابد و با افزایش پیوند در اتم، دشواری حذف یک الکترون افزایش می یابد. فلزات واقع در سمت چپ جدول با نشانگر انرژی میل الکترونی کمتر مشخص می شوند و بر این اساس، در سمت راست نشانگر انرژی میل الکترون برای غیر فلزات (بدون احتساب گازهای نجیب) بالاتر است.

نواحی مختلف جدول تناوبی، بسته به اینکه آخرین الکترون در کدام پوسته اتم قرار دارد و با توجه به اهمیت لایه الکترونی، معمولاً به عنوان بلوک توصیف می شوند.

بلوک S شامل دو گروه اول عناصر (فلزات قلیایی و قلیایی خاکی، هیدروژن و هلیوم) است.
بلوک P شامل شش گروه آخر است، از 13 تا 18 (طبق IUPAC، یا طبق سیستم اتخاذ شده در آمریکا - از IIIA تا VIIIA)، این بلوک همچنین شامل تمام متالوئیدها است.

بلوک - D، گروه 3 تا 12 (IUPAC، یا IIIB تا IIB در آمریکایی)، این بلوک شامل تمام فلزات واسطه است.
بلوک - F معمولاً خارج از جدول تناوبی قرار می گیرد و شامل لانتانیدها و اکتینیدها است.