Uspehi sodobnega naravoslovja. Razlika med klasično in sodobno formulacijo Mendelejevega periodičnega zakona Sodobna formulacija periodičnega zakona temelji na

1. Dokažite, da ima periodični zakon D. I. Mendelejeva, tako kot kateri koli drug naravni zakon, razlagalno, posploševalno in napovedovalno funkcijo. Navedite primere, ki ponazarjajo te funkcije drugih zakonov, ki jih poznate iz tečajev kemije, fizike in biologije.

Mendelejev periodični zakon je eden temeljnih zakonov kemije. Lahko trdimo, da je na njej zgrajena vsa sodobna kemija. Razloži odvisnost lastnosti atomov od njihove zgradbe, to odvisnost posploši za vse elemente, jih razdeli v različne skupine in tudi napove njihove lastnosti glede na strukturo in strukturo glede na lastnosti.

Obstajajo tudi drugi zakoni, ki imajo pojasnjevalno, posploševalno in napovedovalno funkcijo. Na primer zakon o ohranitvi energije, zakon o lomu svetlobe, Mendelov genetski zakon.

2. Poimenujte kemijski element, v katerega atomu so elektroni razporejeni po nivojih glede na niz številk: 2, 5. Katera preprosta snov tvori ta element? Kakšna je formula njegove vodikove spojine in kako se imenuje? Kakšno formulo ima najvišji oksid tega elementa, kakšen je njegov značaj? Zapišite reakcijske enačbe, ki označujejo lastnosti tega oksida.

3. Berilij je bil včasih razvrščen kot element III. skupine, njegova relativna atomska masa pa je veljala za 13,5. Zakaj ga je D. I. Mendelejev prenesel v skupino II in popravil atomsko maso berilija s 13,5 na 9?

Prej je bil element berilij pomotoma dodeljen skupini III. Razlog za to je bila napačna določitev atomske mase berilija (namesto 9 je veljala za 13,5). D. I. Mendeleev je na podlagi kemijskih lastnosti elementa predlagal, da je berilij v skupini II. Lastnosti berilija so bile zelo podobne lastnostim Mg in Ca in popolnoma drugačne od lastnosti Al. Ker je vedel, da sta atomski masi Li in B, sosednjih elementov Be, 7 oziroma 11, je D. I. Mendelejev predlagal, da je atomska masa berilija 9.

4. Zapišite enačbe reakcij med preprosto snovjo, ki jo tvori kemični element, v atomu katerega so elektroni razporejeni po energijskih nivojih glede na niz števil: 2, 8, 8, 2, in enostavnimi snovmi, ki jih tvorijo elementi št. 7 in številka 8 v periodnem sistemu. Kakšna je vrsta kemične vezi v produktih reakcije? Kakšna je kristalna struktura začetnih enostavnih snovi in ​​produktov njihove interakcije?

5. Naslednje elemente razporedite po vrstnem redu krepitve kovinskih lastnosti: As, Sb, N, P, Bi. Utemelji nastalo serijo glede na strukturo atomov teh elementov.

N, P, As, Sb, Bi - krepitev kovinskih lastnosti. Kovinske lastnosti v skupinah so izboljšane.

6. Naslednje elemente razvrstite po vrstnem redu krepitve nekovinskih lastnosti: Si, Al, P, S, Cl, Mg, Na. Utemelji nastalo serijo glede na strukturo atomov teh elementov.

Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl - krepitev nekovinskih lastnosti. Nekovinske lastnosti v obdobjih so izboljšane.

7. Po oslabitvi kislinskih lastnosti razvrstite okside, katerih formule so: SiO2, P2O5, Al2O3, Na2O, MgO, Cl2O7. Utemelji nastalo serijo. Zapišite formule hidroksidov, ki ustrezajo tem oksidom. Kako se njihov kisli značaj spremeni v seriji, ki ste jo predlagali?

8. Napiši formule za borove, berilijeve in litijeve okside in jih razporedi po naraščajočem vrstnem redu glavnih lastnosti. Zapišite formule hidroksidov, ki ustrezajo tem oksidom. Kakšna je njihova kemična narava?

9. Kaj so izotopi? Kako je odkritje izotopov prispevalo k oblikovanju periodičnega zakona?

Periodični sistem elementov odraža odnos kemičnih elementov. Atomsko število elementa je enako naboju jedra, številčno je enako številu protonov. Število nevtronov v jedrih enega elementa je v nasprotju s številom protonov lahko različno. Atome istega elementa, katerih jedra vsebujejo različno število nevtronov, imenujemo izotopi.

Vsak kemični element ima več izotopov (naravnih ali umetnih). Atomska masa kemičnega elementa je enaka povprečni vrednosti mas vseh njegovih naravnih izotopov, upoštevajoč njihovo številčnost.

Z odkritjem izotopov so se za porazdelitev elementov v periodnem sistemu začeli uporabljati naboji jeder namesto njihovih atomskih mas.

10. Zakaj se naboji atomskih jeder elementov v periodnem sistemu D. I. Mendelejeva spreminjajo monotono, tj. naboj jedra vsakega naslednjega elementa se poveča za eno v primerjavi z nabojem atomskega jedra prejšnjega elementa in se lastnosti elementov in snovi, ki jih tvorijo, periodično spreminjajo?

To je posledica dejstva, da lastnosti elementov in njihovih spojin niso odvisne od skupnega števila elektronov, temveč le od valenčnih elektronov, ki so na zadnji plasti. Število valenčnih elektronov se periodično spreminja, zato se periodično spreminjajo tudi lastnosti elementov.

11. Navedite tri formulacije periodičnega zakona, v katerih so relativna atomska masa, naboj atomskega jedra in struktura zunanjih energijskih nivojev v elektronski ovojnici atoma vzeti kot osnova za sistematizacijo kemijskih elementov.

1. Lastnosti kemičnih elementov in snovi, ki jih tvorijo, so v periodični odvisnosti od relativnih atomskih mas elementov.
2. Lastnosti kemičnih elementov in snovi, ki jih tvorijo, so v periodični odvisnosti od naboja atomskih jeder elementov.
3. Lastnosti kemičnih elementov in snovi, ki jih tvorijo, so v periodični odvisnosti od strukture zunanjih energijskih nivojev v elektronski lupini atoma.

Periodični zakon kemijskih elementov je temeljni zakon narave, ki določa periodičnost spreminjanja lastnosti kemijskih elementov, ko se naboji jeder njihovih atomov povečujejo. Datum odkritja zakona je 1. marec (17. februar, stari stil) 1869, ko je D. I. Mendelejev dokončal razvoj "Izkušnje sistema elementov na podlagi njihove atomske teže in kemijske podobnosti". Izraz "periodični zakon" ("zakon periodičnosti") je znanstvenik prvič uporabil konec leta 1870. Po Mendelejevu so "tri vrste podatkov" prispevale k odkritju periodičnega zakona. Prvič, prisotnost dovolj velikega števila znanih elementov (63); drugič, zadovoljivo poznavanje lastnosti večine od njih; tretjič, da so bile atomske teže mnogih elementov določene z dobro natančnostjo, tako da so lahko kemični elementi razvrščeni v naravno vrsto glede na povečanje njihove atomske teže. Mendelejev je menil, da je odločilni pogoj za odkritje zakona primerjava vseh elementov glede na atomsko težo (prej so primerjali le kemijsko podobne elemente).

Klasična formulacija periodičnega zakona, ki jo je dal Mendelejev julija 1871, se glasi: "Lastnosti elementov in s tem lastnosti preprostih in kompleksnih teles, ki jih tvorijo, so v periodični odvisnosti od njihove atomske teže." Ta formulacija je ostala veljavna več kot 40 let, vendar je periodični zakon ostal le izjava o dejstvih in ni imel fizične utemeljitve. To je postalo mogoče šele sredi 1910-ih, ko je bil razvit jedrsko-planetarni model atoma (glej Atom) in ugotovljeno, da je redna številka elementa v periodnem sistemu numerično enaka naboju jedra atoma. njegov atom. Kot rezultat je postala mogoča fizikalna formulacija periodičnega zakona: "Lastnosti elementov ter preprostih in kompleksnih snovi, ki jih tvorijo, so v periodični odvisnosti od velikosti nabojev jeder (Z) njihovih atomov. " Še danes se pogosto uporablja. Bistvo periodičnega zakona je mogoče izraziti z drugimi besedami: "Konfiguracije zunanjih elektronskih lupin atomov se periodično ponavljajo, ko Z raste"; to je nekakšna "elektronska" formulacija zakona.

Bistvena značilnost periodičnega zakona je, da za razliko od nekaterih drugih temeljnih naravnih zakonov (na primer zakona univerzalne gravitacije ali zakona ekvivalence mase in energije) nima kvantitativnega izraza, tj. v obliki katere koli matematične formule ali enačbe. Medtem so Mendelejev in drugi znanstveniki poskušali najti matematični izraz zakona. V obliki formul in enačb je mogoče kvantitativno izraziti različne pravilnosti v konstrukciji elektronskih konfiguracij atomov glede na vrednosti glavnega in orbitalnega kvantnega števila. Kar zadeva periodični zakon, ima vizualno grafično predstavitev v obliki periodnega sistema kemičnih elementov, ki je predstavljen predvsem z različnimi vrstami tabel.

Periodični zakon je univerzalni zakon za celotno vesolje, ki se kaže povsod, kjer obstajajo materialne strukture atomskega tipa. Ko pa se Z poveča, se občasno ne spreminjajo le konfiguracije atomov. Izkazalo se je, da se tudi struktura in lastnosti atomskih jeder periodično spreminjajo, čeprav je sama narava periodičnih sprememb tukaj veliko bolj zapletena kot pri atomih: v jedrih se pojavlja pravilna gradnja protonskih in nevtronskih lupin. Jedra, v katerih so te lupine napolnjene (vsebujejo 2, 8, 20, 50, 82, 126 protonov ali nevtronov), se imenujejo "čarobne" in veljajo za svojevrstne meje obdobij periodičnega sistema atomskih jeder.

Od prvih ur kemije ste uporabljali tabelo D. I. Mendelejeva. Jasno dokazuje, da so vsi kemični elementi, ki tvorijo snovi sveta okoli nas, medsebojno povezani in spoštujejo skupne zakone, torej predstavljajo eno celoto - sistem kemičnih elementov. Zato se v sodobni znanosti tabela D. I. Mendelejeva imenuje periodni sistem kemičnih elementov.

Zakaj "periodični", vam je tudi jasno, saj se splošni vzorci spreminjanja lastnosti atomov, enostavnih in kompleksnih snovi, ki jih tvorijo kemični elementi, ponavljajo v tem sistemu v določenih intervalih - obdobjih. Nekateri od teh vzorcev, prikazanih v tabeli 1, so vam že znani.

Tako so vsi kemični elementi, ki obstajajo na svetu, podvrženi enemu, objektivno delujočemu v naravi periodičnemu zakonu, katerega grafični prikaz je periodni sistem elementov. Ta zakon in sistem nosita ime velikega ruskega kemika D. I. Mendelejeva.

D. I. Mendelejev je prišel do odkritja periodičnega zakona s primerjavo lastnosti in relativnih atomskih mas kemijskih elementov. Za to je D. I. Mendelejev za vsak kemični element zapisal na kartico: simbol elementa, vrednost relativne atomske mase (v času D. I. Mendelejeva se je ta vrednost imenovala atomska teža), formule in naravo višje oksid in hidroksid. Razporedil je 63 do takrat znanih kemičnih elementov v eno verigo v naraščajočem vrstnem redu glede na njihove relativne atomske mase (slika 1) in analiziral ta niz elementov ter poskušal v njem najti določene vzorce. Kot rezultat intenzivnega ustvarjalnega dela je ugotovil, da v tej verigi obstajajo intervali - obdobja, v katerih se lastnosti elementov in snovi, ki jih tvorijo, spreminjajo na podoben način (slika 2).

riž. 1.
Kartice elementov, razvrščene po naraščajočih relativnih atomskih masah

riž. 2.
Kartice elementov, urejene po vrstnem redu periodičnih sprememb lastnosti elementov in snovi, ki jih tvorijo

Laboratorijski poskus št. 2
Modeliranje konstrukcije periodičnega sistema D. I. Mendelejeva

Še enkrat, z modernimi izrazi, navajamo redne spremembe nepremičnin, ki se pojavljajo v obdobjih:

• kovinske lastnosti oslabijo;
• izboljšane so nekovinske lastnosti;
• stopnja oksidacije elementov v višjih oksidih se poveča od +1 do +8;
• stopnja oksidacije elementov v hlapnih vodikovih spojinah se poveča od -4 do -1;
• oksidi od bazičnih do amfoternih se zamenjajo s kislimi;
• hidrokside iz alkalij preko amfoternih hidroksidov nadomestijo kisline, ki vsebujejo kisik.

Na podlagi teh opazovanj je D. I. Mendeleev leta 1869 zaključil - oblikoval je periodični zakon, ki z uporabo sodobnih izrazov zveni takole:

D. I. Mendelejev je sistematiziral kemijske elemente na podlagi njihovih relativnih atomskih mas, posvetil veliko pozornost tudi lastnostim elementov in snovem, ki jih tvorijo, pri čemer je elemente s podobnimi lastnostmi razdelil v navpične stolpce - skupine. Včasih je v nasprotju s pravilnostjo, ki jo je razkril, postavil težje elemente pred elemente z nižjimi vrednostmi relativnih atomskih mas. V svojo tabelo je na primer zapisal kobalt pred nikljem, telur pred jodom, ob odkritju inertnih (žlahtnih) plinov pa argon pred kalijem. D. I. Mendeleev je menil, da je ta vrstni red razporeditve potreben, ker bi drugače ti elementi padli v skupine elementov, ki jim niso podobni po lastnostih. Torej bi predvsem alkalijska kovina kalij spadala v skupino inertnih plinov, inertni plin argon pa v skupino alkalijskih kovin.

D. I. Mendelejev ni mogel pojasniti teh izjem od splošnega pravila, pa tudi razloga za periodičnost spreminjanja lastnosti elementov in snovi, ki jih tvorijo. Vendar je predvidel, da je ta razlog v kompleksni strukturi atoma. Znanstvena intuicija D. I. Mendelejeva mu je omogočila, da je zgradil sistem kemičnih elementov ne v vrstnem redu naraščanja njihovih relativnih atomskih mas, temveč v vrstnem redu naraščajočih nabojev njihovih atomskih jeder. O tem, da lastnosti elementov določajo prav naboji njihovih atomskih jeder, zgovorno priča obstoj izotopov, ki ste jih spoznali lani (spomnite se, kaj so, navedite primere izotopov, ki jih poznate).

V skladu s sodobnimi predstavami o strukturi atoma so osnova za klasifikacijo kemičnih elementov naboji njihovih atomskih jeder, sodobna formulacija periodičnega zakona pa je naslednja:

Periodičnost spreminjanja lastnosti elementov in njihovih spojin je razložena s periodičnim ponavljanjem v strukturi zunanjih energijskih ravni njihovih atomov. Število energijskih ravni, skupno število elektronov, ki se nahajajo na njih, in število elektronov na zunanji ravni odražajo simboliko, sprejeto v periodnem sistemu, tj. razkrivajo fizični pomen serijske številke elementa, številke obdobja in številko skupine (iz česa je sestavljena?).

Struktura atoma omogoča tudi razlago vzrokov za spremembo kovinskih in nekovinskih lastnosti elementov v obdobjih in skupinah.

Posledično periodični zakon in periodični sistem D. I. Mendelejeva povzemata podatke o kemičnih elementih in snoveh, ki jih tvorijo, ter pojasnjujeta periodičnost spreminjanja njihovih lastnosti in razlog za podobnost lastnosti elementov iste skupine.

Ta dva najpomembnejša pomena Periodnega zakona in Periodnega sistema D. I. Mendelejeva dopolnjujeta še en, to je sposobnost napovedovanja, torej predvidevanja, opisovanja lastnosti in nakazovanja poti odkrivanja novih kemijskih elementov. D. I. Mendeleev je že v fazi ustvarjanja periodičnega sistema podal številne napovedi o lastnostih elementov, ki takrat še niso bili znani, in nakazal načine njihovega odkrivanja. D. I. Mendelejev je v tabeli, ki jo je ustvaril, pustil prazne celice za te elemente (slika 3).

riž. 3.
Periodni sistem elementov, ki ga je predlagal D. I. Mendeleev

Živahni primeri napovedne moči periodičnega zakona so bila kasnejša odkritja elementov: leta 1875 je Francoz Lecoq de Boisbaudran odkril galij, ki ga je D. I. Mendelejev predvidel pet let prej kot element, imenovan "ekaaluminij" (eka - sledenje); leta 1879 je Šved L. Nilsson odkril "ekabor" po D. I. Mendelejevu; leta 1886 nemški K. Winkler - "ekazilicij" po D. I. Mendelejevu (opredelite sodobna imena teh elementov iz tabele D. I. Mendelejeva). Kako natančen je bil D. I. Mendelejev v svojih napovedih, ponazarjajo podatki v tabeli 2.

tabela 2
Predvidene in eksperimentalno opažene lastnosti germanija

Znanstveniki, ki so odkrili nove elemente, so zelo cenili odkritje ruskega znanstvenika: »Težko je bolj jasnega dokaza o veljavnosti doktrine periodičnosti elementov od odkritja še vedno hipotetičnega ekasilicija; je seveda več kot preprosta potrditev drzne teorije - označuje izjemno širitev kemijskega vidnega polja, velikanski korak na področju znanja «(K. Winkler).

Ameriški znanstveniki, ki so odkrili element št. 101, so ga poimenovali "mendelevij" kot priznanje zaslugam velikega ruskega kemika Dmitrija Mendelejeva, ki je prvi uporabil periodni sistem elementov za napovedovanje lastnosti elementov, ki jih še ni bilo. odkriti.

Spoznali ste se v 8. razredu in boste uporabljali letošnjo obliko periodnega sistema, ki se imenuje kratka perioda. Vendar pa se v profilnih razredih in v visokošolskem izobraževanju večinoma uporablja drugačna oblika - dolgoročna različica. Primerjaj jih. Kaj je enako in kaj je različno v teh dveh oblikah periodnega sistema?

Nove besede in pojmi

1. Periodični zakon D. I. Mendelejeva.
2. Periodični sistem kemijskih elementov D. I. Mendelejeva je grafični prikaz periodičnega zakona.
3. Fizični pomen številke elementa, številke obdobja in številke skupine.
4. Vzorci spreminjanja lastnosti elementov v obdobjih in skupinah.
5. Pomen periodičnega zakona in periodičnega sistema kemijskih elementov D. I. Mendelejeva.

Naloge za samostojno delo

1. Dokažite, da ima periodični zakon D. I. Mendelejeva, tako kot kateri koli drug naravni zakon, razlagalno, posploševalno in napovedovalno funkcijo. Navedite primere, ki ponazarjajo te funkcije drugih zakonov, ki jih poznate iz tečajev kemije, fizike in biologije.
2. Poimenujte kemijski element, v atomu katerega so elektroni razporejeni po nivojih glede na niz številk: 2, 5. Katera preprosta snov tvori ta element? Kakšna je formula njegove vodikove spojine in kako se imenuje? Kakšno formulo ima najvišji oksid tega elementa, kakšen je njegov značaj? Zapišite reakcijske enačbe, ki označujejo lastnosti tega oksida.
3. Berilij je bil nekoč razvrščen kot element III. skupine, njegova relativna atomska masa pa je veljala za 13,5. Zakaj ga je D. I. Mendelejev prenesel v skupino II in popravil atomsko maso berilija s 13,5 na 9?
4. Napišite enačbe reakcij med preprosto snovjo, ki jo tvori kemični element, v atomu katerega so elektroni razporejeni po energijskih nivojih glede na niz števil: 2, 8, 8, 2, in enostavnimi snovmi, ki jih tvorita elementa št. 7 in Št. 8 v periodnem sistemu. Kakšna je vrsta kemične vezi v produktih reakcije? Kakšna je kristalna struktura začetnih enostavnih snovi in ​​produktov njihove interakcije?
5. Naslednje elemente razporedite po naraščajočih kovinskih lastnostih: As, Sb, N, P, Bi. Utemelji nastalo serijo glede na strukturo atomov teh elementov.
6. Naslednje elemente razporedite po vrstnem redu krepitve nekovinskih lastnosti: Si, Al, P, S, Cl, Mg, Na. Utemelji nastalo serijo glede na strukturo atomov teh elementov.
7. Razporedite po vrstnem redu oslabitve kislih lastnosti oksidov, katerih formule so: SiO 2, P 2 O 5, Al 2 O 3, Na 2 O, MgO, Cl 2 O 7. Utemelji nastalo serijo. Zapišite formule hidroksidov, ki ustrezajo tem oksidom. Kako se njihov kisli značaj spremeni v seriji, ki ste jo predlagali?
8. Napiši formule za borove, berilijeve in litijeve okside in jih razporedi po naraščajočem vrstnem redu njihovih glavnih lastnosti. Zapišite formule hidroksidov, ki ustrezajo tem oksidom. Kakšna je njihova kemična narava?
9. Kaj so izotopi? Kako je odkritje izotopov prispevalo k oblikovanju periodičnega zakona?
10. Zakaj se naboji atomskih jeder elementov v periodnem sistemu D. I. Mendelejeva spreminjajo monotono, tj. naboj jedra vsakega naslednjega elementa se poveča za eno v primerjavi z nabojem atomskega jedra prejšnjega elementa in lastnosti ali se elementi in snovi, ki jih tvorijo, periodično spreminjajo?
11. Navedite tri formulacije periodičnega zakona, v katerih so relativna atomska masa, naboj atomskega jedra in struktura zunanjih energijskih nivojev v elektronski lupini atoma vzeti kot osnova za sistematizacijo kemijskih elementov.

Periodični zakon je temeljni zakon, ki ga je oblikoval D.I. Mendelejev leta 1869.

V formulaciji Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva je periodičnizakon je bil: « Lastnosti elementov, oblike in lastnosti spojin, ki jih tvorijo, so v periodični odvisnosti od vrednosti njihove atomske mase.» Periodična sprememba lastnosti elementov, ki jih je Mendelejev povezal z atomsko maso. Razumevanje periodičnosti sprememb številnih lastnosti je Dmitriju Ivanoviču omogočilo določiti in opisati lastnosti snovi, ki jih tvorijo še neodkriti kemični elementi, predvideti naravne vire rud in celo njihove kraje pojavljanja.

Kasnejše študije so pokazale, da so lastnosti atomov in njihovih spojin odvisne predvsem od elektronske zgradbe atoma. In elektronsko strukturo določajo lastnosti atomsko jedro. Še posebej, naboj jedra atoma .

Zato je sodobna formulacija periodičnega zakona:

« Lastnosti elementov, oblika in lastnosti spojin, ki jih tvorijo, so v periodični odvisnosti od velikosti naboja jeder njihovih atomov. «.

Posledica periodičnega zakona je spreminjanje lastnosti elementov v določenih množicah, pa tudi ponavljanje lastnosti v obdobjih, tj. skozi določeno število elementov. Mendelejev je takšne agregate imenoval obdobja.

Obdobja – to so vodoravne vrste elementov z enakim številom zapolnjenih elektronskih nivojev. Številka obdobja označuje število energijskih nivojev v atomu elementa. Vse dobe (razen prve) se začnejo z alkalno kovino (s-elementom) in končajo z žlahtnim plinom.

Skupine – navpični stolpci elementov z enakim številom valenčnih elektronov enaka številki skupine. Obstajajo glavne in sekundarne podskupine. Glavne podskupine sestavljajo elementi majhne in velike periode, katerih valenčni elektroni se nahajajo na zunanji n s— in n str- podravni.

Periodni sistem kemijskih elementov D.I. Mendelejev

Periodični sistem elementov D. I. Mendelejeva je sestavljen iz sedem obdobij ki so vodoravna zaporedja elementov, razvrščenih v naraščajočem vrstnem redu naboja njihovega atomskega jedra.

Vsako obdobje (z izjemo prvega) se začne atomi alkalijskih kovin(Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) in se konča žlahtni plini(Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), pred katerimi so značilne nekovine.

V obdobjih od leve proti desni se poveča število elektronov na zunanjem nivoju.

Posledično

V obdobjih od leve proti desni kovinske lastnosti postopoma slabijo, nekovinske pa se povečujejo..

IN prvi obdobje ima dva elementa. vodik in helij. V tem primeru vodik pogojno uvrščamo v podskupino IA ali VIIA, saj kaže podobnosti tako z alkalijskimi kovinami kot s halogeni. Tako kot alkalijske kovine je vodik redukcijsko sredstvo. Vodik odda en elektron in tvori enojno nabit kation H +. Tako kot halogeni je vodik nekovina, tvori dvoatomsko molekulo H 2 in lahko pri interakciji z aktivnimi kovinami kaže oksidativne lastnosti:

2Na + H 2 → 2NaH

IN četrti periodi za Ca je 10 prehodnih elementov (od skandij Sc do cink Zn), ki jim sledi preostalih 6 glavnih elementov periode (od galija Ga do kriptona Kr). podobno zgrajena peti obdobje. Prehodni elementi običajno imenovani kateri koli elementi z valenčnimi d- ali f-elektroni.

Šesto in sedmič obdobja imajo dvojne vstavke elementov. Elementu Ba sledi deset d-elementov (od lantana La do gadolinija Hg), za prvim prehodnim elementom lantanom La pa 14 f-elementov - lantanidi(Se - Lu). Za živim srebrom Hg je preostalih 6 glavnih p-elementov šeste periode (Tl - Rn).

V sedmi (nepopolni) periodi Ac sledi 14 f-elementov- aktinoidi(Th - Lr). Nedavno sta bila La in Ac razvrščena kot lantanidi oziroma aktinidi. Lantanidi in aktinoidi so postavljeni ločeno na dnu tabele.

V periodnem sistemu se vsak element nahaja na strogo določenem mestu, ki ustreza njegovemu serijska številka .

Elemente v periodnem sistemu delimo na osem skupin (I - VIII), ki se delijo na podskupine — glavni , ali podskupine A in stranski učinki , ali podskupina B. Podskupina VIIIB je posebna, vsebuje triade elementi, ki sestavljajo družine kovin železa (Fe, Co, Ni) in platine (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt).

Znotraj vsake podskupine imajo elementi podobne lastnosti in podobno kemijsko strukturo. namreč:

V glavnih podskupinah se od zgoraj navzdol kovinske lastnosti povečujejo, nekovinske pa slabijo.

V glavnih podskupinah od zgoraj navzdol poveča se stabilnost spojin elementov v najnižjem oksidacijskem stanju.

V stranskih podskupinah pa ravno nasprotno: od zgoraj navzdol kovinske lastnosti oslabijo in stabilnost spojin z najvišjim oksidacijskim stanjem se poveča.

Glede na to, katera energijska orbitala je zapolnjena v zadnjem atomu, lahko kemične elemente delimo na s-elemente, p-elemente, d- in f-elemente.

Atomi s-elementov so napolnjeni s s-orbitalami na zunanjih energijskih nivojih. S-elementi vključujejo vodik in helij ter vse elemente skupin I in II glavnih podskupin (litij, berilij, natrij itd.). V p-elementih so p-orbitale napolnjene z elektroni. Ti vključujejo elemente skupin III-XIII, glavnih podskupin. Pri d-elementih so d-orbitale zapolnjene. Ti vključujejo elemente sekundarnih podskupin.

Katere druge lastnosti so omenjene v periodičnem zakonu?

Takšne značilnosti atomov, kot so orbitalni polmer, energija afinitete za elektrone, elektronegativnost, ionizacijska energija, oksidacijsko stanje itd., So periodično odvisne od naboja jedra.

Poglejmo, kako se spreminja atomski polmer . Na splošno atomski polmer– koncept je precej zapleten in dvoumen. Razlikovati kovinski atomski polmeri in kovalentni polmeri nekovin.

Polmer kovinskega atoma je enaka polovici razdalje med središči dveh sosednjih atomov v kovinski kristalni mreži. Atomski polmer je odvisen od vrste kristalne mreže snovi, faznega stanja in mnogih drugih lastnosti.

Govorimo o orbitalni polmerizoliran atom.

Orbitalni polmer je teoretično izračunana razdalja od jedra do največjega kopičenja zunanjih elektronov.

Orbitalni polmer zvit predvsem na število energijskih nivojev, zapolnjenih z elektroni.

Večje kot je število energijskih ravni, napolnjenih z elektroni, večji je polmer delca.

Na primer , v seriji atomov: F - Cl - Br - I se poveča število zapolnjenih energijskih nivojev, zato se poveča tudi orbitalni polmer.

Če je število napolnjenih energijskih nivojev enako, potem je polmer določen z nabojem jedra delca.

Večji kot je naboj jedra, močnejša je privlačnost valenčnih elektronov k jedru.

Večja kot je privlačnost valenčnih elektronov k jedru, manjši je polmer delca. Zato:

Večji kot je naboj jedra atoma (z enakim številom zapolnjenih energijskih nivojev), manjši je atomski polmer.

Na primer , v nizu Li - Be - B - C se poveča število napolnjenih energijskih nivojev, naboj jedra, zato se zmanjša tudi orbitalni polmer.

IN skupine od zgoraj navzdol se število energijskih nivojev v atomih povečuje. Večje kot je število energijskih nivojev v atomu, dlje so elektroni zunanjega energijskega nivoja od jedra in večji je orbitalni radij atoma.

V glavnih podskupinah se orbitalni polmer povečuje od zgoraj navzdol.

IN obdobjaštevilo energijskih nivojev se ne spremeni. Toda v obdobjih od leve proti desni se naboj jedra atomov poveča. Posledično se v obdobjih od leve proti desni orbitalni polmer atomov zmanjšuje.

V obdobjih od leve proti desni se orbitalni polmer atomov zmanjšuje.

Razmislite o vzorcih sprememb ionski polmeri : kationi in anioni.

Kationi – so pozitivno nabiti ioni. Kationi nastanejo, ko atom odda elektrone.

Polmer kationa je manjši od polmera ustreznega atoma. Ko se pozitivni naboj iona poveča, se polmer zmanjša.

Na primer, je polmer Na + iona manjši od polmera natrijevega atoma Na:

Anioni – so negativno nabiti ioni. Anioni nastanejo, ko atom sprejme elektrone.

Polmer aniona je večji od polmera ustreznega atoma.

Polmeri ionov so odvisni tudi od števila zapolnjenih energijskih nivojev v ionu in od naboja jedra.

Na primer , polmer iona Cl je večji od polmera atoma klora Cl.

Izoelektronski ioni – so ioni z enakim številom elektronov. Pri izoelektronskih delcih je polmer določen tudi z jedrski naboj: večji kot je naboj jedra iona, manjši je polmer.

Na primer : delca Na + in F - vsebujeta po 10 elektronov. Toda jedrski naboj natrija je +11, medtem ko je jedrski naboj fluora le +9. Zato je polmer Na + iona manjši od polmera F ‒ iona.

Druga zelo pomembna lastnost atomov je elektronegativnost (EO).

Elektronegativnost – To je sposobnost atoma, da premakne elektrone drugih atomov proti sebi, ko nastane vez. Elektronegativnost je mogoče oceniti le približno. Trenutno obstaja več sistemov za ocenjevanje relativne elektronegativnosti atomov. Eden najpogostejših - Paulingova lestvica.

Po Paulingu je najbolj elektronegativen atom fluor (vrednost EO ≈4). Najmanj elektronegativen atom je francij (EO = 0,7).

V glavnih podskupinah se elektronegativnost zmanjšuje od zgoraj navzdol.

V obdobjih od leve proti desni se elektronegativnost povečuje.

Lastnosti kemičnih elementov in njihovih spojin so v periodični odvisnosti od velikosti naboja jeder njihovih atomov, kar se izraža v periodičnem ponavljanju strukture zunanje valentne elektronske lupine.
In zdaj, več kot 130 let po odkritju periodičnega zakona, se lahko vrnemo k besedam Dmitrija Ivanoviča, ki so bile vzete kot moto naše lekcije: "Prihodnost ne ogroža periodičnega zakona z uničenjem, ampak le nadgradnjo in obljubljajo razvoj." Koliko kemijskih elementov je bilo do zdaj odkritih? In to še zdaleč ni meja.

Grafični prikaz periodnega zakona je periodni sistem kemijskih elementov. To je kratek povzetek celotne kemije elementov in njihovih spojin.

Spremembe lastnosti v periodnem sistemu s povečanjem vrednosti atomskih uteži v obdobju (od leve proti desni):

1. Kovinske lastnosti se zmanjšajo

2. Povečajo se nekovinske lastnosti

3. Lastnosti višjih oksidov in hidroksidov se spreminjajo od bazičnih preko amfoternih do kislih.

4. Valenca elementov v formulah višjih oksidov se poveča od I do VII, v formulah hlapnih vodikovih spojin pa se zmanjša od IV do I.

Osnovni principi konstrukcije periodnega sistema.

Grafični prikaz periodnega zakona je periodni sistem. Vsebuje 7 obdobij in 8 skupin.

1. Redna številka kemijskega elementa- številka, ki je bila dodeljena elementu, ko je oštevilčen. Prikazuje skupno število elektronov v atomu in število protonov v jedru, določa naboj jedra atoma danega kemijskega elementa.

2. Pika- kemijski elementi, razporejeni v liniji (skupaj je 7 obdobij). Perioda določa število energijskih nivojev v atomu.

Majhna obdobja (1 - 3) vključujejo samo s- in p-elemente (elemente glavnih podskupin) in so sestavljeni iz ene vrstice; veliki (4 - 7) vključujejo ne le s- in p-elemente (elemente glavnih podskupin), temveč tudi d- in f-elemente (elemente sekundarnih podskupin) in so sestavljeni iz dveh vrstic.

3. Skupine- kemijski elementi, razvrščeni v stolpec (samo 8 skupin). Skupina določa število elektronov zunanjega nivoja za elemente glavnih podskupin, pa tudi število valenčnih elektronov v atomu kemijskega elementa.

Glavna podskupina (A)– vključuje elemente velike in male periode (samo s- in p-elemente).

Stranska podskupina (B)– vključuje elemente le velikih period (samo d- ali f-elemente).