Devetnaesti vek u istoriji čovečanstva je vek u kome su reformisane mnoge nauke, uključujući i hemiju. U to vrijeme pojavio se Mendeljejevljev periodični sistem, a sa njim i periodični zakon. Upravo je on postao osnova moderne hemije. Periodični sistem D. I. Mendeljejeva je sistematizacija elemenata, koja utvrđuje zavisnost hemijskih i fizičkih svojstava o strukturi i naboju atoma supstance.

Priča

Početak časopisa postavila je knjiga "Korelacija svojstava sa atomskom težinom elemenata", napisana u trećoj četvrtini 17. veka. Prikazivao je osnovne pojmove relativno poznatih hemijskih elemenata (u to vrijeme ih je bilo samo 63). Osim toga, za mnoge od njih, atomske mase su pogrešno određene. To je uvelike ometalo otkriće D. I. Mendeljejeva.

Dmitrij Ivanovič je započeo svoj rad upoređivanjem svojstava elemenata. Prije svega, preuzeo je hlor i kalij, a tek onda prešao na rad s alkalnim metalima. Naoružan posebnim karticama koje prikazuju hemijske elemente, više puta je pokušavao da sastavi ovaj "mozaik": položio ga je na svoj sto u potrazi za potrebnim kombinacijama i šibicama.

Nakon mnogo truda, Dmitrij Ivanovič je ipak pronašao obrazac koji je tražio i ugradio elemente u periodične serije. Dobivši prazne ćelije između elemenata kao rezultat, naučnik je shvatio da ruskim istraživačima nisu poznati svi hemijski elementi i da je on taj koji bi ovom svetu trebalo da da znanje iz oblasti hemije koje mu još nije dao. prethodnici.

Svi znaju mit da se periodna tablica pojavila Mendeljejevu u snu, a on je sakupio elemente iz sjećanja u jedan sistem. Ovo je, grubo rečeno, laž. Činjenica je da je Dmitrij Ivanovič radio na svom poslu dosta dugo i koncentrisano, i to ga je jako iscrpilo. Dok je radio na sistemu elemenata, Mendeljejev je jednom zaspao. Kada se probudio, shvatio je da nije završio sto, već je nastavio da popunjava prazne ćelije. Njegov poznanik, izvjesni Inostrantsev, univerzitetski nastavnik, odlučio je da je Mendeljejevljev sto san i proširio ovu glasinu među svojim studentima. Tako je nastala ova hipoteza.

poznat

Hemijski elementi Mendeljejeva su odraz periodičnog zakona koji je stvorio Dmitrij Ivanovič još u trećoj četvrtini 19. veka (1869). Bilo je to 1869. godine na sastanku ruske hemijske zajednice pročitano je obaveštenje Mendeljejeva o stvaranju određene strukture. Iste godine je objavljena knjiga "Osnovi hemije" u kojoj je prvi put objavljen Mendeljejevljev periodični sistem hemijskih elemenata. A u knjizi "Prirodni sistem elemenata i njegova upotreba za označavanje kvaliteta neotkrivenih elemenata", D. I. Mendeljejev je prvi put spomenuo koncept "periodskog zakona".

Struktura i pravila postavljanja

Prve korake u stvaranju periodičnog zakona napravio je Dmitrij Ivanovič još 1869-1871. godine, tada je naporno radio na utvrđivanju zavisnosti svojstava ovih elemenata od mase njihovog atoma. Moderna verzija je dvodimenzionalna tablica elemenata.

Položaj elementa u tabeli ima određeno hemijsko i fizičko značenje. Po lokaciji elementa u tabeli možete saznati koja je njegova valencija i odrediti druge hemijske karakteristike. Dmitrij Ivanovič je pokušao uspostaviti vezu između elemenata, sličnih po svojstvima i različitih.

Valenciju i atomsku masu stavio je kao osnovu za klasifikaciju tada poznatih hemijskih elemenata. Upoređujući relativna svojstva elemenata, Mendeljejev je pokušao da pronađe obrazac koji bi ujedinio sve poznate hemijske elemente u jedan sistem. Nakon što ih je rasporedio, na osnovu povećanja atomskih masa, on je ipak postigao periodičnost u svakom od redova.

Dalji razvoj sistema

Periodični sistem, koji se pojavio 1969. godine, dorađen je više puta. Sa pojavom plemenitih gasova 1930-ih, bilo je moguće otkriti najnoviju zavisnost elemenata - ne od mase, već od serijskog broja. Kasnije je bilo moguće utvrditi broj protona u atomskim jezgrama, a pokazalo se da se poklapa sa serijskim brojem elementa. Naučnici 20. veka proučavali su elektron, a pokazalo se da i on utiče na periodičnost. To je uvelike promijenilo ideju o svojstvima elemenata. Ova se tačka odrazila u kasnijim izdanjima Mendeljejevljevog periodnog sistema. Svako novo otkriće svojstava i karakteristika elemenata organski se uklapa u tabelu.

Karakteristike periodnog sistema Mendeljejeva

Periodični sistem je podijeljen na periode (7 redova raspoređenih vodoravno), koji su, pak, podijeljeni na velike i male. Period počinje alkalnim metalom, a završava se elementom sa nemetalnim svojstvima.
Vertikalno, tabela Dmitrija Ivanoviča podijeljena je u grupe (8 kolona). Svaka od njih u periodičnom sistemu sastoji se od dvije podgrupe, glavne i sekundarne. Nakon dugih sporova, na prijedlog D. I. Mendelejeva i njegovog kolege W. Ramsaya, odlučeno je da se uvede tzv. nulta grupa. Uključuje inertne gasove (neon, helijum, argon, radon, ksenon, kripton). 1911. godine naučnici F. Soddy su predložili da se u periodični sistem smjeste nerazlučivi elementi, takozvani izotopi - za njih su dodijeljene zasebne ćelije.

Uprkos vjernosti i tačnosti periodnog sistema, naučna zajednica dugo nije željela priznati ovo otkriće. Mnogi veliki naučnici ismijavali su aktivnosti D. I. Mendeljejeva i vjerovali da je nemoguće predvidjeti svojstva elementa koji još nije otkriven. Ali nakon što su otkriveni navodni hemijski elementi (a to su bili, na primer, skandijum, galijum i germanijum), Mendeljejevljev sistem i njegov periodični zakon postali su nauka o hemiji.

Sto u moderno doba

Mendeljejevljev periodični sistem elemenata je osnova većine hemijskih i fizičkih otkrića vezanih za atomsku i molekularnu nauku. Savremeni koncept elementa razvio se upravo zahvaljujući velikom naučniku. Pojava Mendeljejevljevog periodičnog sistema dovela je do fundamentalnih promena u idejama o raznim jedinjenjima i jednostavnim supstancama. Stvaranje periodičnog sistema od strane naučnika imalo je ogroman uticaj na razvoj hemije i svih nauka povezanih sa njom.

Svako ko je išao u školu sjeća se da je jedan od obaveznih predmeta za učenje bila hemija. Moglo bi joj se svidjeti, ili joj se ne sviđa - nije bitno. I vjerovatno je da je mnogo znanja iz ove discipline već zaboravljeno i ne primjenjuje se u životu. Međutim, svi se vjerojatno sjećaju tabele hemijskih elemenata D. I. Mendelejeva. Za mnoge je to ostala raznobojna tablica, u kojoj su u svaki kvadrat upisana određena slova koja označavaju nazive kemijskih elemenata. Ali ovdje nećemo govoriti o hemiji kao takvoj i opisati stotine kemijskih reakcija i procesa, već ćemo govoriti o tome kako se pojavio periodni sistem općenito - ova priča će biti od interesa za svaku osobu, a zaista i za sve one koji žele zanimljive i korisne informacije.

Malo pozadine

Davne 1668. godine, izvanredni irski hemičar, fizičar i teolog Robert Boyle objavio je knjigu u kojoj su razobličeni mnogi mitovi o alhemiji iu kojoj je govorio o potrebi traženja nerazgradivih hemijskih elemenata. Naučnik je dao i njihovu listu, koja se sastoji od samo 15 elemenata, ali je dozvolio ideju da može biti više elemenata. To je postalo polazna tačka ne samo u potrazi za novim elementima, već i u njihovoj sistematizaciji.

Stotinu godina kasnije, francuski hemičar Antoine Lavoisier sastavio je novu listu koja je već uključivala 35 elemenata. Kasnije je utvrđeno da su njih 23 nerazgradiva. Ali potragu za novim elementima nastavili su naučnici širom svijeta. A glavnu ulogu u ovom procesu odigrao je poznati ruski hemičar Dmitrij Ivanovič Mendeljejev - on je prvi iznio hipotezu da bi mogla postojati veza između atomske mase elemenata i njihove lokacije u sistemu.

Zahvaljujući mukotrpnom radu i poređenju hemijskih elemenata, Mendeljejev je uspeo da otkrije vezu između elemenata u kojoj oni mogu biti jedno, a njihova svojstva nisu nešto što se podrazumeva, već su fenomen koji se periodično ponavlja. Kao rezultat toga, u februaru 1869. Mendeljejev je formulisao prvi periodični zakon, a već u martu je svoj izvještaj „Odnos svojstava sa atomskom težinom elemenata“ podnio Ruskom hemijskom društvu istoričar hemije N. A. Menshutkin. Potom je iste godine objavljena Mendeljejevljeva publikacija u časopisu Zeitschrift fur Chemie u Njemačkoj, a 1871. nova obimna publikacija naučnika posvećena njegovom otkriću objavljena je u drugom njemačkom časopisu Annalen der Chemie.

Kreiranje periodnog sistema

Do 1869. Mendeljejev je već formirao glavnu ideju i to za prilično kratko vreme, ali nije mogao da je formalizuje u bilo kakav uređeni sistem koji jasno prikazuje šta je šta, dugo nije mogao. U jednom od razgovora sa kolegom A. A. Inostrancevom, čak je rekao da mu je sve već prošlo u glavi, ali nije mogao sve da iznese na sto. Nakon toga, prema Mendeljejevljevim biografima, počeo je mukotrpan rad na svom stolu, koji je trajao tri dana bez pauze za spavanje. Razvrstani su se razni načini organizovanja elemenata u tabeli, a posao je bio komplikovan činjenicom da u to vreme nauka još nije znala za sve hemijske elemente. Ali, uprkos tome, tabela je ipak kreirana, a elementi sistematizovani.

Legenda o snu Mendeljejeva

Mnogi su čuli priču da je D. I. Mendeljejev sanjao svoj stol. Ovu verziju je aktivno distribuirao već spomenuti kolega Mendeljejeva, A. A. Inostrantsev, kao smiješnu priču kojom je zabavljao svoje učenike. Rekao je da je Dmitrij Ivanovič otišao u krevet i u snu je jasno vidio svoj stol, u kojem su svi hemijski elementi raspoređeni u pravom redoslijedu. Nakon toga, studenti su se čak našalili da je na isti način otkrivena i votka od 40°. Ali još su postojali stvarni preduslovi za priču o spavanju: kao što je već pomenuto, Mendeljejev je radio za stolom bez sna i odmora, a Inostrancev ga je jednom zatekao umornog i iscrpljenog. Popodne je Mendeljejev odlučio da napravi pauzu, a nešto kasnije se naglo probudio, odmah uzeo komad papira i na njemu prikazao gotov sto. Ali sam naučnik je opovrgao cijelu ovu priču snom, rekavši: "Razmišljam o tome možda dvadeset godina, a vi mislite: sjedio sam i odjednom je... spremno." Dakle, legenda o snu može biti vrlo privlačna, ali stvaranje stola bilo je moguće samo napornim radom.

Dalji rad

U periodu od 1869. do 1871. Mendeljejev je razvio ideje periodičnosti, kojima je naučna zajednica bila sklona. A jedna od važnih faza ovog procesa bilo je shvatanje da bilo koji element u sistemu treba da bude lociran na osnovu ukupnosti njegovih svojstava u poređenju sa svojstvima drugih elemenata. Na osnovu toga, a takođe i na osnovu rezultata istraživanja promene stakloformirajućih oksida, hemičar je uspeo da izmeni vrednosti atomskih masa nekih elemenata, među kojima su uran, indijum, berilijum i drugi.

Naravno, Mendeljejev je želio što prije popuniti prazne ćelije koje su ostale u tabeli, a 1870. je predvidio da će uskoro biti otkriveni nauci nepoznati hemijski elementi, čije je atomske mase i svojstva mogao izračunati. Prvi od njih bili su galijum (otkriven 1875.), skandij (otkriven 1879.) i germanijum (otkriven 1885.). Tada su se predviđanja nastavila ostvarivati, a otkriveno je još osam novih elemenata, među kojima su: polonijum (1898), renijum (1925), tehnecijum (1937), francijum (1939) i astat (1942-1943). Inače, 1900. godine D. I. Mendeleev i škotski hemičar William Ramsay došli su do zaključka da elemente nulte grupe također treba uključiti u tabelu - do 1962. zvali su se inertni, a poslije - plemeniti plinovi.

Organizacija periodnog sistema

Hemijski elementi u tabeli D. I. Mendeljejeva raspoređeni su u redove, u skladu sa povećanjem njihove mase, a dužina redova je odabrana tako da elementi u njima imaju slična svojstva. Na primjer, plemeniti gasovi kao što su radon, ksenon, kripton, argon, neon i helijum ne reaguju lako sa drugim elementima, a takođe imaju nisku hemijsku aktivnost, zbog čega se nalaze u krajnjem desnom stubu. I elementi lijevog stupca (kalijum, natrijum, litijum, itd.) savršeno reaguju sa ostalim elementima, a same reakcije su eksplozivne. Pojednostavljeno rečeno, unutar svake kolone elementi imaju slična svojstva, koja se razlikuju od kolone do kolone. Svi elementi do br. 92 nalaze se u prirodi, a sa brojem 93. počinju umjetni elementi koji se mogu stvoriti samo u laboratoriji.

U originalnoj verziji periodični sistem je shvaćen samo kao odraz poretka koji postoji u prirodi i nije bilo objašnjenja zašto bi sve tako trebalo da bude. I tek kada se pojavila kvantna mehanika, pravo značenje redosleda elemenata u tabeli postalo je jasno.

Lekcije kreativnog procesa

Govoreći o tome koje se pouke kreativnog procesa mogu izvući iz čitave istorije stvaranja periodnog sistema D. I. Mendeljejeva, kao primjer se mogu navesti ideje engleskog istraživača u oblasti kreativnog mišljenja Grahama Wallacea i francuskog naučnika Henri Poincaré. Hajdemo ih ukratko.

Prema Poincaréu (1908) i Grahamu Wallaceu (1926), postoje četiri glavne faze u kreativnom razmišljanju:

• Trening- faza formulisanja glavnog zadatka i prvi pokušaji njegovog rješavanja;
• Inkubacija- faza tokom koje dolazi do privremenog odvraćanja pažnje od procesa, ali se rad na pronalaženju rješenja problema odvija na podsvjesnom nivou;
• uvid- faza u kojoj se pronalazi intuitivno rješenje. Štaviše, ovo rešenje se može naći u situaciji koja apsolutno nije relevantna za zadatak;
• Ispitivanje- faza testiranja i implementacije rješenja, u kojoj se vrši verifikacija ovog rješenja i njegov mogući dalji razvoj.

Kao što vidimo, u procesu kreiranja svoje tabele, Mendeljejev je intuitivno pratio ove četiri faze. Koliko je to efektivno može se suditi po rezultatima, tj. jer je tabela kreirana. A s obzirom na to da je njegovo stvaranje predstavljalo veliki iskorak ne samo za hemijsku nauku, već i za čitavo čovečanstvo, navedene četiri faze mogu se primeniti kako na realizaciju malih projekata, tako i na realizaciju globalnih planova. Glavna stvar koju treba zapamtiti je da se ni jedno otkriće, niti jedno rješenje problema ne može pronaći samo po sebi, ma koliko željeli da ih vidimo u snu i koliko god spavali. Da biste uspjeli, bilo da se radi o izradi tabele hemijskih elemenata ili izradi novog marketinškog plana, potrebno je imati određena znanja i vještine, kao i vješto koristiti svoj potencijal i vrijedno raditi.

Želimo Vam uspjeh u Vašim nastojanjima i uspješnu realizaciju Vaših planova!

D. I. Mendeljejev je došao do zaključka da njihova svojstva moraju biti posljedica nekih osnovnih zajedničkih karakteristika. Odabrao je atomsku masu elementa kao takvu fundamentalnu karakteristiku za hemijski element i ukratko formulisao periodični zakon (1869):

Svojstva elemenata, kao i svojstva jednostavnih i složenih tijela koja su od njih formirana, u periodičnoj su ovisnosti o vrijednostima atomskih težina elemenata.

Zasluga Mendeljejeva leži u činjenici da je manifestovanu zavisnost shvatio kao objektivni zakon prirode, što njegovi prethodnici nisu mogli učiniti. D. I. Mendeljejev je smatrao da su sastav jedinjenja, njihova hemijska svojstva, tačke ključanja i topljenja, struktura kristala i slično u periodičnoj zavisnosti od atomske mase. Duboko razumijevanje suštine periodične zavisnosti dalo je Mendeljejevu priliku da izvuče nekoliko važnih zaključaka i pretpostavki.

Savremeni periodni sistem

Prvo, od 63 elementa poznata u to vrijeme, Mendeljejev je promijenio atomske mase gotovo 20 elemenata (Be, In, La, Y, Ce, Th, U). Drugo, predvidio je postojanje oko 20 novih elemenata i ostavio im mjesto u periodnom sistemu. Tri od njih, a to su ecabor, ecaaluminium i ecasilicium, opisana su dovoljno detaljno i sa iznenađujućom tačnošću. To je trijumfalno potvrđeno u narednih petnaest godina, kada su otkriveni elementi galijum (ekaaluminijum), skandij (ekabor) i germanijum (ekasilicijum).

Periodični zakon je jedan od osnovnih zakona prirode. Njegov uticaj na razvoj naučnog pogleda na svet može se porediti samo sa zakonom održanja mase i energije ili kvantnom teorijom. Još u danima D. I. Mendeljejeva, periodični zakon postao je osnova hemije. Dalja otkrića strukture i fenomena izotopije pokazala su da glavna kvantitativna karakteristika elementa nije atomska masa, već naboj jezgra (Z). Godine 1913. Moseley i Rutherford su uveli koncept "atomskog broja elementa", numerisali sve simbole u periodnom sistemu i pokazali da se klasifikacija elemenata zasniva na rednom broju elementa, koji je jednak naboju elementa. jezgra njihovih atoma.

Ova izjava je sada poznata kao Moseleyjev zakon.

Stoga je moderna definicija periodičnog zakona formulirana na sljedeći način:

Svojstva jednostavnih supstanci, kao i oblici i svojstva spojeva elemenata, periodično zavise od vrednosti naelektrisanja njihovih atomskih jezgara (ili od rednog broja elementa u periodnom sistemu).

Elektronske strukture atoma elemenata jasno pokazuju da sa povećanjem naboja jezgra dolazi do redovnog periodičnog ponavljanja elektronskih struktura, a time i do ponavljanja svojstava elemenata. To se ogleda u periodnom sistemu elemenata, za koji je predloženo nekoliko stotina varijanti. Najčešće se koriste dva oblika tabela - skraćeni i prošireni - koji sadrže sve poznate elemente i imaju slobodna mjesta za još neotvorene.

Svaki element zauzima određenu ćeliju u periodičnoj tablici, koja označava simbol i naziv elementa, njegov serijski broj, relativnu atomsku masu, a za radioaktivne elemente, maseni broj najstabilnijeg ili dostupnog izotopa dat je u uglastim zagradama. U modernim tabelama često se daju neke druge referentne informacije: gustina, tačke ključanja i topljenja jednostavnih supstanci, itd.

Periodi

Glavne strukturne jedinice periodnog sistema su periodi i grupe - prirodni agregati u koje su hemijski elementi podeljeni prema elektronskim strukturama.

Period je horizontalni uzastopni niz elemenata u čijim atomima elektroni ispunjavaju isti broj energetskih nivoa.

Broj perioda poklapa se sa brojem spoljašnjeg kvantnog nivoa. Na primjer, element kalcijum (4s 2) se nalazi u četvrtom periodu, odnosno njegov atom ima četiri energetska nivoa, a valentni elektroni su na vanjskom, četvrtom nivou. Razlika u redoslijedu punjenja vanjskih i elektronskih slojeva bliže jezgru objašnjava razlog za različite dužine perioda.

U atomima s- i p-elemenata gradi se spoljašnji nivo, u d-elementima - drugi energetski nivo spolja, a u f-elementima - treći energetski nivo spolja.

Stoga se razlika u svojstvima najjasnije očituje u susjednim s- ili p-elementima. Kod d- i posebno f-elemenata istog perioda razlika u svojstvima je manje značajna.

Kao što je već pomenuto, na osnovu broja energetskog podnivoa koji izgrađuju elektroni, elementi se kombinuju u elektronske porodice. Na primjer, u periodima IV-VI postoje porodice koje sadrže po deset d-elemenata: 3d-familija (Sc-Zn), 4d-familija (Y-Cd), 5d-familija (La, Hf-Hg). U šestom i sedmom periodu, po četrnaest elemenata čini f-familije: 4f-porodicu (Ce-Lu), koja se naziva lantanidom, i 5f-porodicu (Th-Lr) - aktinid. Ove porodice se nalaze pod periodnim sistemom.

Prva tri perioda nazivaju se malim ili tipičnim periodima, jer su svojstva elemenata ovih perioda osnova za raspodjelu svih ostalih elemenata u osam grupa. Svi ostali periodi, uključujući i sedmi, nepotpuni, nazivaju se velikim periodima.

Svi periodi, osim prvog, počinju alkalnim (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) i završavaju se, sa izuzetkom sedmog, nepotpunih, inertnih elemenata (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn ). Alkalni metali imaju istu eksternu elektronsku konfiguraciju n s 1 , gdje n- broj perioda. Inertni elementi, osim helijuma (1s 2), imaju istu strukturu vanjskog elektronskog sloja: n s2 n p 6 , odnosno elektronski pandani.

Razmatrana pravilnost omogućava da se dođe do zaključka:

Periodično ponavljanje istih elektronskih konfiguracija vanjskog elektronskog sloja razlog je sličnosti fizičkih i kemijskih svojstava analognih elemenata, budući da su vanjski elektroni atoma ti koji uglavnom određuju njihova svojstva.

U malim tipičnim periodima, s povećanjem serijskog broja, uočava se postepeno smanjenje metalnih i povećanje nemetalnih svojstava, jer se povećava broj valentnih elektrona na vanjskom energetskom nivou. Na primjer, atomi svih elemenata trećeg perioda imaju tri elektronska sloja. Struktura dva unutrašnja sloja je ista za sve elemente trećeg perioda (1s 2 2s 2 2p 6), dok je struktura spoljašnjeg, trećeg, sloja različita. U prijelazu sa svakog prethodnog elementa na svaki sljedeći element, naboj atomskog jezgra se povećava za jedan i, shodno tome, povećava se broj vanjskih elektrona. Kao rezultat toga, njihova privlačnost za jezgro se povećava, a radijus atoma se smanjuje. To dovodi do slabljenja metalnih svojstava i rasta nemetalnih.

Treći period počinje vrlo aktivnim metalnim natrijem (11 Na - 3s 1), nakon čega slijedi nešto manje aktivni magnezijum (12 Mg - 3s 2). Oba ova metala pripadaju porodici 3s. Prvi p-element trećeg perioda, aluminijum (13 Al - 3s 2 3p 1), čija je metalna aktivnost manja od magnezijuma, ima amfoterna svojstva, odnosno može se ponašati i kao nemetal u hemijskim reakcijama . Slijede nemetali silicijum (14 Si - 3s 2 3p 2), fosfor (15 P - 3s 2 3p 3), sumpor (16 S - 3s 2 3p 4), hlor (17 Cl - 3s 2 3p 5) . Njihova nemetalna svojstva se povećavaju od Si do Cl, koji je aktivni nemetal. Period se završava inertnim elementom argonom (18 Ar - 3s 2 3p 6).

U jednom periodu svojstva elemenata se postepeno mijenjaju, a pri prelasku iz prethodnog perioda u sljedeći uočava se nagla promjena svojstava, jer počinje izgradnja novog energetskog nivoa.

Postepena promena svojstava tipična je ne samo za jednostavne supstance, već i za složena jedinjenja, kao što je prikazano u tabeli 1.

Tabela 1 - Neka svojstva elemenata trećeg perioda i njihovih spojeva

Elektronska porodica	s-elementi		p-elementi
Simbol elementa	N / A	mg	Al	Si	P	S	Cl	Ar
Naboj jezgra atoma	+11	+12	+13	+14	+15	+16	+17	+18
Eksterna elektronska konfiguracija	3s 1	3s 2	3s 2 3p 1	3s 2 3p 2	3s 2 3p 3	3s 2 3p 4	3s 2 3p 5	3s 2 3p 6
Atomski radijus, nm	0,189	0,160	0,143	0,118	0,110	0,102	0,099	0,054
Maksimalna valencija	I	II	III	IV	V	VI	VII	—
Viši oksidi i njihova svojstva	Na2O	MgO	Al2O3	SiO2	P2O5	SO 3	Cl2O7	—
	Osnovna svojstva		Amfoterna svojstva	Svojstva kiselina				—
Hidrati oksida (baze ili kiseline)	NaOH	Mg(OH)2	Al(OH)3	H2SiO3	H3PO4	H2SO4	HClO 4	—
	Baza	Slaba osnova	amfoterni hidroksid	Slaba kiselina	kiselina srednje jačine	jaka kiselina	jaka kiselina	—
Jedinjenja sa vodonikom	NaH	MgH2	AlH 3	SiH4	PH 3	H 2 S	HCl	—
	Čvrste slane supstance			Gasovite supstance				—

U dugim periodima, metalna svojstva slabije sporije. To je zbog činjenice da se počevši od četvrtog perioda pojavljuje deset prijelaznih d-elemenata, u kojima se ne gradi vanjski, već drugi vanjski d-podnivo, a na vanjskom sloju d-elemenata nalazi se jedan ili dva s-elektrona, koji donekle određuju svojstva ovih elemenata. Stoga, za d-elemente, obrazac postaje nešto složeniji. Na primjer, u petom periodu, metalna svojstva postepeno opadaju od alkalnog Rb, dostižući minimalnu čvrstoću u metalima porodice platine (Ru, Rh, Pd).

Međutim, nakon neaktivnog srebra Ag, postavlja se kadmijum Cd, u kojem se uočava naglo povećanje metalnih svojstava. Nadalje, s povećanjem rednog broja elementa, pojavljuju se nemetalne osobine koje se postepeno povećavaju do tipičnog nemetala joda. Ovaj period se završava, kao i svi prethodni, inertnim gasom. Periodične promjene svojstava elemenata unutar velikih perioda omogućavaju njihovu podjelu u dvije serije, u kojima drugi dio perioda ponavlja prvi.

Grupe

Vertikalni stupci elemenata u periodnom sistemu - grupe se sastoje od podgrupa: glavne i sekundarne, ponekad se označavaju slovima A i B, respektivno.

Glavne podgrupe uključuju s- i p-elemente, a sekundarne podgrupe uključuju d- i f-elemente velikih perioda.

Glavna podgrupa je skup elemenata koji je postavljen vertikalno u periodnom sistemu i ima istu konfiguraciju vanjskog elektronskog sloja u atomima.

Kao što slijedi iz gornje definicije, pozicija elementa u glavnoj podgrupi određena je ukupnim brojem elektrona (s- i p-) vanjskog energetskog nivoa, jednakim broju grupe. Na primjer, sumpor (S - 3s 2 3p 4 ), čiji atom sadrži šest elektrona na vanjskom nivou, pripada glavnoj podgrupi šeste grupe, argonu (Ar - 3s 2 3p 6 ) - glavnoj podgrupi osme grupe, i stroncijum (Sr - 5s 2 ) - u IIA-podgrupu.

Elemente jedne podgrupe karakterišu slična hemijska svojstva. Kao primjer, razmotrite elemente ÍA i VÍÍA podgrupa (Tabela 2). Sa povećanjem naboja jezgra, povećava se broj elektronskih slojeva i radijus atoma, ali broj elektrona na vanjskom energetskom nivou ostaje konstantan: za alkalne metale (podgrupa IA) - jedan, a za halogene ( podgrupa VIIA) - sedam. Budući da su vanjski elektroni ti koji najznačajnije utiču na kemijska svojstva, jasno je da svaka od razmatranih grupa analognih elemenata ima slična svojstva.

Ali unutar iste podgrupe, uz sličnost svojstava, uočava se i određena promjena. Dakle, elementi podgrupe ÍA su svi, osim H, aktivni metali. Ali s povećanjem radijusa atoma i broja elektronskih slojeva koji štite utjecaj jezgra na valentne elektrone, metalna svojstva se povećavaju. Dakle, Fr je aktivniji metal od Cs, a Cs je aktivniji od R, itd. I u podgrupi VIIA, iz istog razloga, nemetalna svojstva elemenata su oslabljena povećanjem serijskog broja. Prema tome, F je aktivniji nemetal od Cl, a Cl je aktivniji nemetal od Br, i tako dalje.

Tabela 2 - Neke karakteristike elemenata ÍA i VÍÍA-podgrupa

period	Podgrupa IA				Podgrupa VIIA
	Simbol elementa	Core charge	Radijus atoma, nm		Simbol elementa	Core charge	Radijus atoma, nm	Eksterna elektronska konfiguracija
II	Li	+3	0,155	2 s 1	F	+9	0,064	2 s2 2 p5
III	N / A	+11	0,189	3 s 1	Cl	+17	0,099	3 s2 3 p5
IV	K	+19	0,236	4 s 1	Br	35	0,114	4 s2 4 p5
V	Rb	+37	0,248	5 s 1	I	+53	0,133	5 s2 5 p5
VI	Cs	55	0,268	6 s 1	At	85	0,140	6 s2 6 p5
VII	o	+87	0,280	7 s 1	—	—	—	—

Bočna podgrupa je skup elemenata koji su postavljeni okomito u periodnom sistemu i imaju isti broj valentnih elektrona zbog izgradnje vanjskog s- i drugog vanjskog d-energetskog podnivoa.

Svi elementi sekundarnih podgrupa pripadaju d-familiji. Ovi elementi se ponekad nazivaju prelaznim metalima. U bočnim podgrupama svojstva se sporije mijenjaju, jer u atomima d-elemenata elektroni grade drugi energetski nivo izvana, a samo jedan ili dva elektrona nalaze se na vanjskom nivou.

Položaj prvih pet d-elemenata (podgrupe IIIB-VIIB) svakog perioda može se odrediti zbirom eksternih s-elektrona i d-elektrona drugog vanjskog nivoa. Na primjer, iz elektronske formule skandijuma (Sc - 4s 2 3d 1 ) vidi se da se nalazi u sporednoj podgrupi (pošto je d-element) treće grupe (pošto je zbir valentnih elektrona tri), a mangan (Mn - 4s 2 3d 5 ) se nalazi u sekundarnoj podgrupi sedme grupe.

Položaj posljednja dva elementa svakog perioda (podgrupe IB i IIB) može se odrediti brojem elektrona na vanjskom nivou, budući da je u atomima ovih elemenata prethodni nivo potpuno završen. Na primjer Ag(5s 1 5d 10) nalazi se u sekundarnoj podgrupi prve grupe, Zn (4s 2 3d 10) - u sekundarnoj podgrupi druge grupe.

Trijade Fe-Co-Ni, Ru-Rh-Pd i Os-Ir-Pt nalaze se u sekundarnoj podgrupi osme grupe. Ove trijade čine dvije porodice: željezo i platinoidi. Pored ovih familija, posebno se izdvaja porodica lantanida (četrnaest 4f elemenata) i familija aktinida (četrnaest 5f elemenata). Ove porodice pripadaju sekundarnoj podgrupi treće grupe.

Povećanje metalnih svojstava elemenata u podgrupama od vrha do dna, kao i smanjenje ovih svojstava u jednom periodu s lijeva na desno, uzrokuju pojavu dijagonalnog uzorka u periodnom sistemu. Dakle, Be je vrlo sličan Al, B je sličan Si, Ti je vrlo sličan Nb. To se jasno očituje u činjenici da u prirodi ovi elementi tvore slične minerale. Na primjer, u prirodi se Te uvijek javlja sa Nb, formirajući minerale - titanijumove oniobate.

Periodični zakon D.I. Mendeljejev i periodni sistem hemijskih elemenata ima veliki značaj u razvoju hemije. Zaronimo u 1871. godinu, kada je profesor hemije D.I. Mendeljejev je kroz brojne pokušaje i greške došao do zaključka da "... svojstva elemenata, a samim tim i svojstva jednostavnih i složenih tijela koja formiraju, stoje u periodičnoj zavisnosti od njihove atomske težine." Periodičnost promjena svojstava elemenata nastaje zbog periodičnog ponavljanja elektronske konfiguracije vanjskog elektronskog sloja s povećanjem naboja jezgra.

Savremena formulacija periodičnog zakona je:

"svojstva hemijskih elemenata (tj. svojstva i oblik jedinjenja koja oni formiraju) su u periodičnoj zavisnosti od naboja jezgra atoma hemijskih elemenata."

Dok je predavao hemiju, Mendeljejev je shvatio da pamćenje pojedinačnih svojstava svakog elementa uzrokuje poteškoće kod učenika. Počeo je da traži načine za stvaranje sistemske metode kako bi se lakše zapamtila svojstva elemenata. Kao rezultat toga, bilo je prirodni sto, kasnije je postao poznat kao periodični.

Naš moderni sto je veoma sličan Mendeljejevom. Razmotrimo to detaljnije.

periodni sistem

Periodični sistem Mendeljejeva sastoji se od 8 grupa i 7 perioda.

Pozivaju se vertikalne kolone tabele grupe . Elementi unutar svake grupe imaju slična hemijska i fizička svojstva. To se objašnjava činjenicom da elementi jedne grupe imaju slične elektronske konfiguracije vanjskog sloja, broj elektrona na kojem je jednak broju grupe. Grupa se zatim deli na glavne i sekundarne podgrupe.

AT Glavne podgrupe uključuje elemente čiji se valentni elektroni nalaze na vanjskim ns- i np-podnivoima. AT Bočne podgrupe uključuje elemente čiji se valentni elektroni nalaze na vanjskom ns-podnivou i unutrašnjem (n - 1) d-podnivou (ili (n-2) f-podnivou).

Svi elementi unutra periodni sistem , u zavisnosti od toga na kom su podnivou (s-, p-, d- ili f-) valentni elektroni se klasifikuju na: s-elemente (elemente glavne podgrupe I i II grupe), p-elemente (elemente glavne podgrupe III - VII grupe), d- elementi (elementi bočnih podgrupa), f- elementi (lantanidi, aktinidi).

Najveća valencija elementa (sa izuzetkom O, F, elemenata podgrupe bakra i osme grupe) jednaka je broju grupe u kojoj se nalazi.

Za elemente glavne i sekundarne podgrupe formule viših oksida (i njihovih hidrata) su iste. U glavnim podgrupama sastav jedinjenja vodika je isti za elemente ove grupe. Čvrsti hidridi čine elemente glavnih podgrupa grupa I-III, a grupe IV-VII formiraju gasovita vodonikova jedinjenja. Jedinjenja vodonika tipa EN 4 su neutralnija jedinjenja, EN 3 su baze, H 2 E i NE su kiseline.

Horizontalni redovi tabele se nazivaju periodi. Elementi u periodima se razlikuju jedni od drugih, ali im je zajedničko da su zadnji elektroni na istom energetskom nivou ( glavni kvantni brojn- jednako ).

Prvi period se razlikuje od ostalih po tome što tamo postoje samo 2 elementa: vodonik H i helijum He.

U drugom periodu ima 8 elemenata (Li - Ne). Litijum Li - alkalni metal počinje period, a zatvara svoj plemeniti gas neon Ne.

U trećem periodu, kao iu drugom, ima 8 elemenata (Na - Ar). Alkalni metal natrijum Na započinje period, a plemeniti gas argon Ar ga zatvara.

U četvrtom periodu ima 18 elemenata (K - Kr) - Mendeljejev ga je označio kao prvi veliki period. Takođe počinje sa alkalnim metalom Kalijumom i završava se inertnim gasom kriptonom Kr. Sastav velikih perioda uključuje prelazne elemente (Sc - Zn) - d- elementi.

U petom periodu, slično kao i četvrtom, nalazi se 18 elemenata (Rb - Xe) i po strukturi je slična četvrtom. Takođe počinje sa alkalnim metalom rubidijumom Rb, a završava sa inertnim gasom ksenonom Xe. Sastav velikih perioda uključuje prelazne elemente (Y - Cd) - d- elementi.

Šesti period se sastoji od 32 elementa (Cs - Rn). Osim 10 d-elemenata (La, Hf - Hg) sadrži red od 14 f-elementi (lantanidi) - Ce - Lu

Sedmi period nije završen. Počinje sa Francium Fr, može se pretpostaviti da će sadržavati, kao i šesti period, 32 elementa koja su već pronađena (do elementa sa Z = 118).

Interaktivni periodni sistem

Ako pogledate Mendeljejevljev periodni sistem i nacrtajte zamišljenu liniju koja počinje od bora i završava između polonijuma i astatina, tada će svi metali biti lijevo od linije, a nemetali desno. Elementi neposredno uz ovu liniju imat će svojstva i metala i nemetala. Zovu se metaloidi ili polumetali. To su bor, silicijum, germanijum, arsen, antimon, telur i polonijum.

Periodični zakon

Mendeljejev je dao sljedeću formulaciju periodičnog zakona: „svojstva jednostavnih tijela, kao i oblici i svojstva spojeva elemenata, a time i svojstva jednostavnih i složenih tijela koja su od njih formirana, stoje u periodičnoj zavisnosti od njihova atomska težina."
Postoje četiri glavna periodična obrasca:

Oktetno pravilo kaže da svi elementi teže da dobiju ili izgube elektron kako bi imali konfiguraciju od osam elektrona najbližeg plemenitog plina. Jer Budući da su vanjske s i p orbitale plemenitih plinova potpuno popunjene, oni su najstabilniji elementi.
Energija jonizacije je količina energije potrebna za odvajanje elektrona od atoma. Prema pravilu okteta, kretanje s lijeva na desno po periodnom sistemu zahtijeva više energije za odvajanje elektrona. Dakle, elementi sa leve strane stola teže da izgube elektron, a oni sa desne strane da ga dobiju. Inertni gasovi imaju najveću energiju jonizacije. Energija jonizacije opada kako se krećete niz grupu, jer elektroni na niskim energetskim nivoima imaju sposobnost da odbiju elektrone sa viših energetskih nivoa. Ovaj fenomen se zove zaštitni efekat. Zbog ovog efekta, vanjski elektroni su slabije vezani za jezgro. Krećući se duž perioda, energija jonizacije postepeno raste s lijeva na desno.

afinitet prema elektronu je promjena energije nakon akvizicije dodatnog elektrona od strane atoma tvari u plinovitom stanju. Kada se krećete niz grupu, afinitet elektrona postaje manje negativan zbog efekta skrininga.

Elektronegativnost- mjera koliko snažno teži da privuče elektrone drugog atoma vezanog za njega. Elektronegativnost se povećava kako se krećete periodni sistem lijevo na desno i odozdo prema gore. Treba imati na umu da plemeniti plinovi nemaju elektronegativnost. Dakle, najelektronegativniji element je fluor.

Na osnovu ovih koncepata, razmotrimo kako se mijenjaju svojstva atoma i njihovih spojeva periodni sistem.

Dakle, u periodičnoj zavisnosti su takva svojstva atoma koja su povezana sa njegovom elektronskom konfiguracijom: atomski radijus, energija ionizacije, elektronegativnost.

Razmotrite promjenu svojstava atoma i njihovih spojeva ovisno o položaju u periodni sistem hemijskih elemenata.

Povećava se nemetaličnost atoma prilikom kretanja u periodnom sistemu lijevo na desno i odozdo prema gore. U vezi osnovna svojstva oksida se smanjuju, a svojstva kiseline se povećavaju istim redoslijedom - slijeva na desno i odozdo prema gore. Istovremeno, kisela svojstva oksida su to jača, što je veći stepen oksidacije elementa koji ga formira.

Po tački s lijeva na desno osnovna svojstva hidroksidi oslabiti, u glavnim podgrupama od vrha do dna, snaga baza se povećava. U isto vrijeme, ako metal može formirati nekoliko hidroksida, tada s povećanjem stupnja oksidacije metala, osnovna svojstva hidroksidi slabe.

Po periodu s lijeva na desno povećava se jačina kiselina koje sadrže kiseonik. Kada se krećete od vrha do dna unutar iste grupe, jačina kiselina koje sadrže kisik se smanjuje. U ovom slučaju, jačina kiseline raste s povećanjem stupnja oksidacije elementa koji stvara kiselinu.

Po periodu s lijeva na desno povećava se jačina anoksičnih kiselina. Prilikom kretanja odozgo prema dolje unutar iste grupe, jačina anoksičnih kiselina se povećava.

kategorije ,

Periodični sistem hemijskih elemenata je klasifikacija hemijskih elemenata koju je stvorio D. I. Mendeljejev na osnovu periodičnog zakona koji je otkrio 1869. godine.

D. I. Mendeljejev

Prema savremenoj formulaciji ovog zakona, u kontinuiranom nizu elemenata raspoređenih uzlaznim redoslijedom pozitivnog naboja jezgara njihovih atoma, periodično se ponavljaju elementi sličnih svojstava.

Periodični sistem hemijskih elemenata, predstavljen u obliku tabele, sastoji se od perioda, serija i grupa.

Na početku svakog perioda (osim prvog) nalazi se element sa izraženim metalnim svojstvima (alkalni metal).

Simboli za tabelu boja: 1 - hemijski znak elementa; 2 - ime; 3 - atomska masa (atomska težina); 4 - serijski broj; 5 - raspodjela elektrona po slojevima.

Kako se redni broj elementa povećava, jednak vrijednosti pozitivnog naboja jezgra njegovog atoma, metalna svojstva postepeno slabe, a nemetalna se povećavaju. Pretposljednji element u svakom periodu je element sa izraženim nemetalnim svojstvima (), a posljednji je inertni plin. U periodu I postoje 2 elementa, u II i III - po 8 elemenata, u IV i V - po 18 elemenata, u VI - 32 iu VII (nepotpuni period) - 17 elemenata.

Prva tri perioda nazivaju se malim periodima, svaki od njih se sastoji od jednog horizontalnog reda; ostatak - u velikim periodima, od kojih se svaki (osim VII perioda) sastoji od dva horizontalna reda - parnog (gornjeg) i neparnog (donjeg). U parnim redovima velikih perioda nalaze se samo metali. Svojstva elemenata u ovim redovima se neznatno mijenjaju s povećanjem serijskog broja. Svojstva elemenata u neparnim serijama velikih perioda se mijenjaju. U periodu VI, lantan je praćen sa 14 elemenata koji su veoma slični po hemijskim svojstvima. Ovi elementi, zvani lantanidi, navedeni su odvojeno ispod glavne tabele. Aktinidi, elementi nakon aktinijuma, na sličan su način prikazani u tabeli.

Tabela ima devet vertikalnih grupa. Broj grupe, uz rijetke izuzetke, jednak je najvećoj pozitivnoj valenci elemenata ove grupe. Svaka grupa, isključujući nulu i osmu, podijeljena je u podgrupe. - glavni (nalazi se desno) i bočni. U glavnim podgrupama, sa povećanjem serijskog broja, metalna svojstva elemenata su poboljšana, a nemetalna svojstva elemenata su oslabljena.

Dakle, hemijska i brojna fizička svojstva elemenata su određena mestom koje dati element zauzima u periodnom sistemu.

Biogeni elementi, odnosno elementi koji čine organizme i obavljaju određenu biološku ulogu u njemu, zauzimaju gornji dio periodnog sistema. Ćelije koje zauzimaju elementi koji čine većinu (više od 99%) žive materije obojene su plavom bojom, ćelije koje zauzimaju mikroelementi su obojene u ružičasto (vidi).

Periodični sistem hemijskih elemenata je najveće dostignuće savremene prirodne nauke i živopisan izraz najopštijih dijalektičkih zakona prirode.

Vidi također, Atomska težina.

Periodični sistem hemijskih elemenata je prirodna klasifikacija hemijskih elemenata koju je stvorio D. I. Mendeljejev na osnovu periodičnog zakona koji je otkrio 1869. godine.

U originalnoj formulaciji periodični zakon D. I. Mendeljejeva je glasio: svojstva hemijskih elemenata, kao i oblici i svojstva njihovih jedinjenja, u periodičnoj su zavisnosti od veličine atomske težine elemenata. Kasnije, razvojem doktrine o strukturi atoma, pokazalo se da tačnija karakteristika svakog elementa nije atomska težina (vidi), već vrijednost pozitivnog naboja jezgra atoma element, jednak rednom (atomskom) broju ovog elementa u periodičnom sistemu D. I. Mendeljejeva. Broj pozitivnih naboja na jezgru atoma jednak je broju elektrona koji okružuju jezgro atoma, budući da su atomi u cjelini električno neutralni. U svetlu ovih podataka, periodični zakon je formulisan na sledeći način: svojstva hemijskih elemenata, kao i oblici i svojstva njihovih jedinjenja, u periodičnoj su zavisnosti od pozitivnog naboja jezgara njihovih atoma. To znači da će se u kontinuiranom nizu elemenata, poredanih uzlaznim redoslijedom pozitivnih naboja jezgara njihovih atoma, periodično ponavljati elementi sličnih svojstava.

Tabelarni oblik periodnog sistema hemijskih elemenata predstavljen je u njegovom modernom obliku. Sastoji se od perioda, serija i grupa. Period predstavlja uzastopni horizontalni niz elemenata raspoređenih uzlaznim redoslijedom pozitivnog naboja jezgara njihovih atoma.

Na početku svakog perioda (osim prvog) nalazi se element sa izraženim metalnim svojstvima (alkalni metal). Zatim, kako se serijski broj povećava, metalna svojstva elemenata postepeno slabe, a nemetalna svojstva elemenata se povećavaju. Pretposljednji element u svakom periodu je element sa izraženim nemetalnim svojstvima (halogen), a posljednji je inertni plin. Period I se sastoji od dva elementa, ulogu alkalnog metala i halogena istovremeno obavlja vodonik. II i III period uključuju po 8 elemenata, koji se nazivaju Mendeljejevskim tipikom. IV i V period imaju po 18 elemenata, VI-32. VII period još nije završen i dopunjen je umjetno stvorenim elementima; trenutno postoji 17 elemenata u ovom periodu. I, II i III periodi se nazivaju malim, svaki od njih se sastoji od jednog horizontalnog reda, IV-VII - velikog: oni (sa izuzetkom VII) uključuju dva horizontalna reda - parni (gornji) i neparni (donji). U parnim redovima velikih perioda nalaze se samo metali, a promjena svojstava elemenata u redu slijeva na desno je slabo izražena.

U neparnim serijama velikih perioda, svojstva elemenata u nizu se mijenjaju na isti način kao i svojstva tipičnih elemenata. U parnom broju VI perioda nakon lantana slijedi 14 elemenata [koji se nazivaju lantanidi (vidi), lantanidi, rijetki zemni elementi], sličnih hemijskim svojstvima lantanu i jedni drugima. Njihova lista je data posebno ispod tabele.

Odvojeno, elementi koji slijede nakon aktinijum-aktinida (aktinida) su ispisani i dati ispod tabele.

U periodnom sistemu hemijskih elemenata postoji devet vertikalnih grupa. Broj grupe jednak je najvećoj pozitivnoj valentnosti (vidi) elemenata ove grupe. Izuzetak su fluor (događa se samo negativno monovalentno) i brom (ne dešava se sedmovalentno); pored toga, bakar, srebro, zlato mogu pokazati valencu veću od +1 (Cu-1 i 2, Ag i Au-1 i 3), a od elemenata grupe VIII samo osmijum i rutenijum imaju valencu od +8 . Svaka grupa, sa izuzetkom osme i nulte, podijeljena je u dvije podgrupe: glavnu (nalazi se desno) i sekundarnu. Glavne podgrupe uključuju tipične elemente i elemente velikih perioda, sekundarne - samo elemente velikih perioda i, osim toga, metale.

U pogledu hemijskih svojstava, elementi svake podgrupe ove grupe značajno se razlikuju jedni od drugih, a samo je najveća pozitivna valencija ista za sve elemente ove grupe. U glavnim podgrupama, od vrha do dna, metalna svojstva elemenata se povećavaju, a nemetalna slabe (npr. francij je element s najizraženijim metalnim svojstvima, a fluor je nemetalni). Dakle, mjesto elementa u periodičnom sistemu Mendeljejeva (redni broj) određuje njegova svojstva, koja su prosjek svojstava susjednih elemenata vertikalno i horizontalno.

Neke grupe elemenata imaju posebna imena. Dakle, elementi glavnih podgrupa grupe I nazivaju se alkalni metali, grupa II - zemnoalkalni metali, grupa VII - halogeni, elementi koji se nalaze iza urana - transuranijum. Elementi koji ulaze u sastav organizama, učestvuju u metaboličkim procesima i imaju izraženu biološku ulogu nazivaju se biogeni elementi. Svi oni zauzimaju gornji dio tabele D. I. Mendeljejeva. To su prvenstveno O, C, H, N, Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg i Fe, koji čine najveći dio žive tvari (više od 99%). Mesta koja zauzimaju ovi elementi u periodnom sistemu obojena su svetloplavom bojom. Biogeni elementi, kojih u tijelu ima vrlo malo (od 10 -3 do 10 -14%), nazivaju se mikroelementima (vidi). U ćelije periodnog sistema, obojene žutom bojom, smešteni su mikroelementi, čija je vitalna važnost za čoveka dokazana.

Prema teoriji strukture atoma (vidi Atom), hemijska svojstva elemenata zavise uglavnom od broja elektrona u vanjskoj elektronskoj ljusci. Periodične promjene u svojstvima elemenata s povećanjem pozitivnog naboja atomskih jezgara objašnjavaju se periodičnim ponavljanjem strukture vanjske elektronske ljuske (energetski nivo) atoma.

U malim periodima, sa povećanjem pozitivnog naboja jezgra, broj elektrona u vanjskom omotaču raste sa 1 na 2 u periodu I i sa 1 na 8 u periodima II i III. Otuda i promena svojstava elemenata u periodu od alkalnog metala do inertnog gasa. Vanjska elektronska ljuska, koja sadrži 8 elektrona, je kompletna i energetski stabilna (elementi nulte grupe su kemijski inertni).

U velikim periodima u parnim redovima, s povećanjem pozitivnog naboja jezgara, broj elektrona u vanjskoj ljusci ostaje konstantan (1 ili 2), a druga vanjska ljuska je ispunjena elektronima. Otuda spora promjena svojstava elemenata u parnim redovima. U neparnim serijama dugih perioda, s povećanjem naboja jezgara, vanjski omotač se puni elektronima (od 1 do 8) i svojstva elemenata se mijenjaju na isti način kao i kod tipičnih elemenata.

Broj elektronskih ljuski u atomu jednak je broju perioda. Atomi elemenata glavnih podgrupa imaju broj elektrona na svojim vanjskim omotačima jednak broju grupe. Atomi elemenata sekundarnih podgrupa sadrže jedan ili dva elektrona na vanjskim omotačima. Ovo objašnjava razliku u svojstvima elemenata glavne i sekundarne podgrupe. Broj grupe označava mogući broj elektrona koji mogu sudjelovati u formiranju kemijskih (valentnih) veza (vidi Molekul), stoga se takvi elektroni nazivaju valentnim. Za elemente sekundarnih podgrupa, ne samo elektroni vanjskih ljuski, već i oni pretposljednji, su valentni. Broj i struktura elektronskih ljuski naznačeni su u priloženom periodnom sistemu hemijskih elemenata.

Periodični zakon D. I. Mendeljejeva i sistem zasnovan na njemu su od izuzetnog značaja u nauci i praksi. Periodični zakon i sistem bili su osnova za otkrivanje novih hemijskih elemenata, tačno određivanje njihove atomske težine, razvoj teorije strukture atoma, uspostavljanje geohemijskih zakona za raspodelu elemenata u zemljinoj kori. i razvoj modernih ideja o živoj materiji, čiji sastav i zakoni povezani s njim su u skladu sa periodičnim sistemom. Biološka aktivnost elemenata i njihov sadržaj u tijelu također su u velikoj mjeri determinirani mjestom koje oni zauzimaju u periodičnom sistemu Mendeljejeva. Dakle, s povećanjem serijskog broja u nizu grupa, povećava se toksičnost elemenata i smanjuje se njihov sadržaj u tijelu. Periodični zakon je živopisan izraz najopštijih dijalektičkih zakona razvoja prirode.