Az emberiség történetében a tizenkilencedik század az az évszázad, amelyben számos tudomány megreformálódott, beleértve a kémiát is. Ekkor jelent meg Mengyelejev periodikus rendszere, és vele együtt a periodikus törvény. Ő volt az, aki a modern kémia alapja lett. Periódusos táblázat D.I. Mengyelejev az elemek rendszerezése, amely megállapítja a kémiai és a függőséget fizikai tulajdonságok az anyag atomjának szerkezetéről és töltéséről.

Sztori

A periódus kezdetét a 17. század harmadik negyedében írt „Tulajdonságok összefüggése az elemek atomi tömegével” című könyv tette. A viszonylag jól ismert alapfogalmakat jelenítette meg kémiai elemek(akkor még csak 63-an voltak). Ráadásul sokuk atomtömegét hibásan határozták meg. Ez nagymértékben megzavarta D. I. Mengyelejev felfedezését.

Dmitrij Ivanovics az elemek tulajdonságainak összehasonlításával kezdte munkáját. Először is klórral és káliummal foglalkozott, majd csak azután tért át az alkálifémekkel való munkára. Speciális kártyákkal felfegyverkezve, amelyeken kémiai elemeket ábrázoltak, többször is megpróbálta összeállítani ezt a „mozaikot”: kirakta az asztalára, hogy megkeresse a szükséges kombinációkat és egyezéseket.

Sok erőfeszítés után Dmitrij Ivanovics végre megtalálta a keresett mintát, és periodikus sorokba rendezte az elemeket. Miután ennek eredményeként üres cellákat kapott az elemek között, a tudós rájött, hogy az orosz kutatók nem ismerik az összes kémiai elemet, és neki kell átadnia a világnak azt a kémiai ismeretet, amelyet még nem adott meg. elődök.

Mindenki ismeri azt a mítoszt, hogy a periódusos rendszer álmában jelent meg Mengyelejevnek, és emlékezetből gyűjtötte össze az elemeket egyetlen rendszerbe. Ez durván szólva hazugság. Az a tény, hogy Dmitrij Ivanovics meglehetősen sokáig dolgozott, és a munkájára koncentrált, és ez nagyon kimerítette. Miközben az elemek rendszerén dolgozott, Mengyelejev egyszer elaludt. Amikor felébredt, rájött, hogy még nem fejezte be az asztalt, inkább folytatta az üres cellák kitöltését. Ismerőse, egy bizonyos Inosztrancev, egyetemi tanár úgy döntött, hogy a periódusos rendszert Mengyelejev álmodta meg, és elterjesztette ezt a pletykát tanítványai között. Így született meg ez a hipotézis.

Hírnév

Mengyelejev kémiai elemei visszatükrözik azokat, amelyeket Dmitrij Ivanovics alkotott a harmadikban negyede a XIX századi (1869) időszaki törvény. 1869-ben az orosz vegyipari közösség ülésén felolvasták Mengyelejev értesítését egy bizonyos szerkezet létrehozásáról. És ugyanebben az évben megjelent a „Kémia alapjai” című könyv, amelyben először tették közzé Mengyelejev kémiai elemek periodikus rendszerét. És a könyvben" Természetes rendszer elemek és használata a fel nem fedezett elemek minőségének jelzésére” D. I. Mengyelejev említette először a „periodikus törvény” fogalmát.

Az elemek felépítése és elhelyezésének szabályai

A periodikus törvény megalkotásának első lépéseit Dmitrij Ivanovics 1869-1871-ben tette meg, akkoriban keményen dolgozott azon, hogy megállapítsa ezen elemek tulajdonságainak függőségét az atom tömegétől. Modern változat kétdimenziós táblázatban összefoglalt elemeket ábrázol.

Egy elem helyzete a táblázatban egy adott kémiai és fizikai jelentése. Egy elem helye alapján a táblázatban megtudhatja, mi a vegyértéke, és meghatározhat más kémiai jellemzőket. Dmitrij Ivanovics megpróbált kapcsolatot létesíteni az elemek között, amelyek tulajdonságaiban hasonlóak és eltérőek.

Az akkor ismert kémiai elemek osztályozását a vegyértékre és az atomtömegre alapozta. Az elemek relatív tulajdonságainak összehasonlításával Mengyelejev megpróbált olyan mintát találni, amely az összes ismert kémiai elemet egy rendszerbe egyesítené. Azáltal, hogy növekvő atomtömegek alapján rendezte őket, mégis minden sorban periodicitást ért el.

A rendszer továbbfejlesztése

Az 1969-ben megjelent periódusos rendszert nem egyszer finomították. A nemesgázok megjelenésével az 1930-as években lehetővé vált az elemek új függősége – nem a tömegtől, hanem a tömegtől. sorozatszám. Később sikerült megállapítani a protonok számát az atommagokban, és kiderült, hogy ez egybeesik az elem rendszámával. A 20. század tudósai az elektronikus energiát vizsgálták, és kiderült, hogy az is befolyásolja a periodicitást. Ez nagymértékben megváltoztatta az elemek tulajdonságairól alkotott elképzeléseket. Ez a szempont tükröződött Mengyelejev periódusos rendszerének későbbi kiadásaiban. Az elemek tulajdonságainak és jellemzőinek minden új felfedezése szervesen illeszkedik a táblázatba.

Mengyelejev periodikus rendszerének jellemzői

A periódusos rendszer periódusokra van felosztva (7 sor vízszintesen elhelyezve), amelyek viszont nagyra és kicsire vannak osztva. Az időszak azzal kezdődik alkálifém, és egy nem fémes tulajdonságú elemmel végződik.
Dmitrij Ivanovics táblázata függőlegesen csoportokra van osztva (8 oszlop). A periódusos rendszerben mindegyik két alcsoportból áll, nevezetesen a fő és a másodlagos csoportból. Hosszas vita után D. I. Mengyelejev és kollégája, U. Ramsay javaslatára úgy döntöttek, hogy bevezetik az úgynevezett nulladik csoportot. Ide tartoznak az inert gázok (neon, hélium, argon, radon, xenon, kripton). 1911-ben F. Soddy tudósokat megkérték, hogy helyezzenek el megkülönböztethetetlen elemeket, az úgynevezett izotópokat a periódusos rendszerbe – külön cellákat jelöltek ki számukra.

A periodikus rendszer helyessége és pontossága ellenére tudományos társaság sokáig nem akarta beismerni ezt a felfedezést. Sok nagy tudós nevetségessé tette D. I. Mengyelejev munkáját, és úgy vélte, hogy lehetetlen megjósolni egy olyan elem tulajdonságait, amelyet még nem fedeztek fel. De miután felfedezték a feltételezett kémiai elemeket (ezek például a szkandium, a gallium és a germánium), a Mengyelejev-rendszer és periódusos törvénye a kémia tudományává vált.

Asztal a modern időkben

Mengyelejev elemeinek periódusos rendszere a legtöbb ezzel kapcsolatos kémiai és fizikai felfedezés alapja atom-molekuláris tudomány. Modern koncepció elem pontosan a nagy tudósnak köszönhetően alakult ki. Mengyelejev periodikus rendszerének megjelenése alapvető változásokat vezetett be a különféle vegyületekről és egyszerű anyagokról alkotott elképzelésekben. A periódusos rendszer tudósok általi létrehozása óriási hatással volt a kémia és a hozzá kapcsolódó tudományok fejlődésére.

Aki járt iskolába, emlékszik rá, hogy az egyik kötelező tantárgy a kémia volt. Lehet, hogy kedveled, vagy nem kedveled – ez nem számít. És valószínű, hogy sok tudás ebben a tudományágban már feledésbe merült, és nem használják fel az életben. Azonban valószínűleg mindenki emlékszik D. I. Mengyelejev kémiai elemek táblázatára. Sokak számára ez egy sokszínű táblázat maradt, ahol minden négyzetbe bizonyos betűket írnak, amelyek a kémiai elemek nevét jelzik. De itt nem a kémiáról, mint olyanról fogunk beszélni, hanem több száz kémiai reakciót és folyamatot írunk le, hanem elmondjuk, hogyan jelent meg a periódusos rendszer - ez a történet minden ember számára érdekes lesz, sőt mindazok számára, akik ki vannak éhezve az érdekes és hasznos információkra.

Egy kis háttér

A kiváló ír kémikus, fizikus és teológus, Robert Boyle még 1668-ban kiadott egy könyvet, amelyben az alkímiáról szóló számos mítoszt megdöntött, és amelyben a felbonthatatlan kémiai elemek keresésének szükségességét tárgyalta. A tudós egy listát is adott róluk, amely mindössze 15 elemből állt, de elismerte, hogy több elem is lehet. Ez lett a kiindulópont nemcsak az új elemek felkutatásában, hanem rendszerezésében is.

Száz évvel később Antoine Lavoisier francia kémikus összeállította új lista, amely már 35 elemet tartalmazott. Közülük 23-ról később kiderült, hogy felbonthatatlanok. De a tudósok világszerte folytatták az új elemek keresését. ÉS főszerep Ebben a folyamatban szerepet játszott a híres orosz kémikus, Dmitrij Ivanovics Mengyelejev – ő volt az első, aki felvetette azt a hipotézist, hogy összefüggés lehet az elemek atomtömege és a rendszerben való elhelyezkedésük között.

A fáradságos munkának és a kémiai elemek összehasonlításának köszönhetően Mengyelejevnek sikerült felfedeznie az elemek közötti kapcsolatot, amelyben egyek lehetnek, és tulajdonságaik nem természetesek, hanem időszakosan ismétlődő jelenségek. Ennek eredményeként 1869 februárjában Mengyelejev megfogalmazta az első időszakos törvényt, és már márciusban a „Tulajdonságok kapcsolata az elemek atomtömegével” című jelentését N. A. Menshutkin kémiatörténész bemutatta az Orosz Kémiai Társaságnak. Aztán ugyanebben az évben Mengyelejev publikációja megjelent a „Zeitschrift fur Chemie” című folyóiratban Németországban, 1871-ben pedig egy másik német folyóirat, az „Annalen der Chemie” új, kiterjedt publikációt adott ki a tudós felfedezésének szentelve.

Periódusos rendszer létrehozása

1869-re a fő gondolatot már Mengyelejev formálta meg, méghozzá elég gyorsan. egy kis idő, de sokáig nem tudta olyan rendezett rendszerbe rendezni, amely egyértelműen megjeleníti, hogy mi az. Kollégájával, A. A. Inosztrancevvel folytatott egyik beszélgetésében még azt is elmondta, hogy már minden kidolgozott a fejében, de nem tudott mindent egy táblázatba foglalni. Ezt követően Mengyelejev életrajzírói szerint gondos munkát kezdett az asztalán, amely három napig tartott alvási szünetek nélkül. Mindenféle módon megpróbálkoztak az elemek táblázatba rendezésével, és a munkát az is nehezítette, hogy akkor még nem tudott minden kémiai elemről a tudomány. De ennek ellenére a táblázatot mégis elkészítették, az elemeket rendszerezték.

Mengyelejev álmának legendája

Sokan hallották a történetet, hogy D. I. Mengyelejev az asztaláról álmodott. Ezt a verziót a fent említett Mengyelejev munkatársa, A. A. Inosztrantsev aktívan terjesztette. vicces történet amellyel diákjait szórakoztatta. Azt mondta, hogy Dmitrij Ivanovics lefeküdt, és álmában tisztán látta az asztalát, amelyben az összes kémiai elem a megfelelő sorrendben volt elrendezve. Ezek után még viccelődtek is a diákok, hogy a 40°-os vodkát is így fedezték fel. De az alvással még mindig megvoltak a valódi előfeltételei a történetnek: amint már említettük, Mengyelejev alvás és pihenés nélkül dolgozott az asztalon, Inosztrantsev pedig egyszer fáradtnak és kimerültnek találta. Mengyelejev napközben úgy döntött, hogy pihen egy kicsit, majd valamivel később hirtelen felébredt, azonnal elővett egy papírt és rajzolt rá. kész asztal. De a tudós maga cáfolta ezt az egész történetet az álommal, mondván: "Talán húsz éve gondolkodom rajta, és azt gondolod: ültem, és hirtelen... kész." Tehát az álom legendája nagyon vonzó lehet, de az asztal elkészítése csak kemény munkával volt lehetséges.

További munka

1869 és 1871 között Mengyelejev kidolgozta a periodicitás elképzeléseit, amelyek felé a tudományos közösség hajlott. És az egyik fontos szakaszai Ez a folyamat annak megértése volt, hogy a rendszer bármely elemének rendelkeznie kell, tulajdonságainak összessége alapján, összehasonlítva más elemek tulajdonságaival. Ennek alapján, valamint az üvegképző oxidok változásaival kapcsolatos kutatások eredményeire támaszkodva a vegyész korrekciót tudott végrehajtani egyes elemek, köztük az urán, az indium, a berillium és mások atomtömegének értékén.

Mengyelejev persze gyorsan meg akarta tölteni a táblázatban maradt üres cellákat, és 1870-ben megjósolta, hogy hamarosan felfedezik a tudomány számára ismeretlen kémiai elemeket, amelyek atomtömegét és tulajdonságait ki tudja számítani. Ezek közül az első a gallium (1875-ben), a szkandium (1879-ben) és a germánium (1885-ben fedezték fel). Ezután az előrejelzések továbbra is megvalósultak, és további nyolc új elemet fedeztek fel, köztük: polóniumot (1898), réniumot (1925), technéciumot (1937), franciumot (1939) és asztatint (1942-1943). Egyébként 1900-ban D. I. Mengyelejev és William Ramsay skót kémikus arra a következtetésre jutott, hogy az elemeket is fel kell venni a táblázatba. nulla csoport– 1962-ig inert gázoknak, utána nemesgázoknak nevezték őket.

A periódusos rendszer felépítése

D. I. Mengyelejev táblázatában a kémiai elemek sorokba vannak rendezve, tömegük növekedésének megfelelően, és a sorok hosszát úgy választják meg, hogy a bennük lévő elemek hasonló tulajdonságokkal rendelkezzenek. Például az olyan nemesgázok, mint a radon, a xenon, a kripton, az argon, a neon és a hélium nehezen reagálnak más elemekkel, és alacsony a kémiai reakcióképességük is, ezért a jobb szélső oszlopban helyezkednek el. A bal oldali oszlopban lévő elemek (kálium, nátrium, lítium stb.) pedig jól reagálnak más elemekkel, és maguk a reakciók robbanásveszélyesek. Egyszerűen fogalmazva, az egyes oszlopokon belül az elemek hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek oszlopról a másikra változnak. A 92-es számig minden elem megtalálható a természetben, a 93-astól pedig mesterséges elemek kezdődnek, amelyek csak laboratóriumi körülmények között jöhetnek létre.

Eredeti változatában a periódusos rendszert csak a természetben létező rend visszatükröződéseként értelmezték, és nem volt magyarázat arra, hogy miért kell mindennek így lennie. És csak amikor megjelent a kvantummechanika, igaz értelme Világossá vált az elemek sorrendje a táblázatban.

Az alkotói folyamat tanulságai

Arról beszélünk, milyen leckékről van szó kreatív folyamat kivonható a periódusos rendszer D. I. Mengyelejev-alkotásának teljes történetéből, példaként említhető Graham Wallace angol kreatív gondolkodás kutató és Henri Poincaré francia tudós ötlete. Mutassuk meg őket röviden.

Poincaré (1908) és Graham Wallace (1926) tanulmányai szerint a kreatív gondolkodásnak négy fő szakasza van:

• Készítmény– a fő probléma megfogalmazásának szakasza és az első megoldási kísérletek;
• Inkubálás– egy szakasz, amely során átmenetileg elvonják a figyelmet a folyamatról, de a probléma megoldására irányuló munka tudatalatti szinten folyik;
• Betekintés– az a szakasz, ahol az intuitív megoldás található. Sőt, ez a megoldás olyan helyzetben is megtalálható, amely teljesen független a problémától;
• Vizsgálat– a megoldás tesztelésének és megvalósításának szakasza, ahol ezt a megoldást tesztelik és lehetséges továbbfejlesztését.

Amint látjuk, Mengyelejev táblázatának elkészítése során intuitív módon pontosan ezt a négy szakaszt követte. Hogy ez mennyire hatékony, azt az eredmények alapján lehet megítélni, pl. azáltal, hogy a táblázat létrejött. Tekintettel arra, hogy létrehozása nemcsak a kémiai tudomány, hanem az egész emberiség számára is óriási előrelépést jelentett, a fenti négy szakasz mind a kisprojektek, mind a globális tervek megvalósítására alkalmazható. A legfontosabb, hogy emlékezzünk arra, hogy egyetlen felfedezés, egyetlen probléma megoldása sem található önmagában, bármennyire is szeretnénk látni őket álomban, és bármennyit is alszunk. Ahhoz, hogy valami sikerüljön, mindegy, hogy a kémiai elemek táblázatát vagy egy új marketingterv kidolgozásáról van szó, bizonyos ismeretekkel és készségekkel kell rendelkeznie, valamint ügyesen ki kell használnia a benne rejlő lehetőségeket és keményen kell dolgoznia.

Sok sikert kívánunk törekvéseihez és tervei sikeres megvalósításához!

D. I. Mengyelejev arra a következtetésre jutott, hogy tulajdonságaikat valamilyen alapvető szempontnak kell meghatároznia Általános jellemzők. Az elem atomtömegét választotta a kémiai elem ilyen alapvető jellemzőjének, és röviden megfogalmazta a periodikus törvényt (1869):

Az elemek tulajdonságai, valamint az általuk alkotott egyszerű és összetett testek tulajdonságai időszakosan függenek az elemek atomtömegének értékétől.

Mengyelejev érdeme abban rejlik, hogy a megnyilvánuló függőséget objektív természeti törvényként fogta fel, amit elődei nem tudtak megtenni. D.I. Mengyelejev úgy vélte, hogy a vegyületek összetétele, azok Kémiai tulajdonságok, forrás- és olvadáspont, kristályszerkezet és hasonlók. Az időszakos függőség lényegének mély megértése lehetőséget adott Mengyelejevnek, hogy számos fontos következtetést és feltételezést vonjon le.

Modern periódusos rendszer

Először is, az akkor ismert 63 elem közül Mengyelejev csaknem 20 elem (Be, In, La, Y, Ce, Th, U) atomtömegét változtatta meg. Másodszor, mintegy 20 új elem létezését jósolta meg, és helyet hagyott nekik a periódusos rendszerben. Közülük hármat, nevezetesen az ekaboront, az ekaaluminiumot és az ecasilicont kellő részletességgel és elképesztő pontossággal leírták. Ez diadalmasan beigazolódott a következő tizenöt évben, amikor felfedezték a galliumot (eca-alumínium), a szkandiumot (ecaboron) és a germániumot (eca-szilíciumot).

Periodikus törvény a természet egyik alapvető törvénye. A tudományos világkép alakulására gyakorolt ​​hatása csak a tömeg- és energiamegmaradás törvényével ill kvantum elmélet. Még D. I. Mengyelejev idejében is a periodikus törvény lett a kémia alapja. További felfedezések szerkezetek és izotópjelenségek azt mutatták, hogy a fő mennyiségi jellemzők tétel nem atomtömeg, és az atommag töltése (Z). 1913-ban Moseley és Rutherford bevezette az „elem sorszámának” fogalmát, megszámozta a periódusos rendszer összes szimbólumát, és megmutatta, hogy az elemek osztályozása egy elem sorszámán alapul, amely megegyezik az atommagok töltésével. atomjaikról.

Ezt az állítást ma Moseley törvényeként ismerik.

Ezért modern meghatározás A periodikus törvény a következőképpen fogalmazódik meg:

Az egyszerű anyagok tulajdonságai, valamint az elemek vegyületeinek formái és tulajdonságai periodikusan függnek atommagjuk töltésértékétől (vagy az elem rendszámától a periódusos rendszerben).

Az elemek atomjainak elektronszerkezetei egyértelműen azt mutatják, hogy az atommag töltésének növekedésével az elektronszerkezetek természetes periodikus ismétlődése következik be, tehát az elemek tulajdonságai is ismétlődnek. Ez tükröződik az elemek periódusos rendszerében, amelyre több száz lehetőséget javasoltak. Leggyakrabban kétféle táblázatot használnak - rövidített és kibővített -, amelyek az összes ismert elemet tartalmazzák, és szabad helyet biztosítanak a még meg nem nyitottak számára.

Minden elem felveszi periódusos táblázat meghatározott cella, amelyben az elem szimbóluma és neve, rendszáma, relatív atomtömege, radioaktív elemeknél pedig szögletes zárójelben a legstabilabb vagy legelérhetőbb izotóp tömegszáma szerepel. A modern táblázatok gyakran más referenciainformációkat is tartalmaznak: egyszerű anyagok sűrűsége, forráspontja és olvadáspontja stb.

Időszakok

A periodikus rendszer fő szerkezeti egységei periódusok és csoportok - természetes aggregátumok, amelyekbe a kémiai elemeket elektronikus szerkezetük szerint osztják fel.

A periódus olyan elemek vízszintes, egymás utáni sorozata, amelyek atomjaiban az elektronok ugyanannyi energiaszintet töltenek ki.

A periódusszám egybeesik a külső kvantumszint számával. Például a kalcium elem (4s 2) a negyedik periódusban van, vagyis atomjának négy energiaszintje van, a vegyértékelektronok pedig a külső, negyedik szinten vannak. A külső és a magelektronikus réteghez közelebb eső kitöltési sorrend különbsége magyarázza az eltérő periódushosszok okát.

Az s- és p-elemek atomjainál a külső szint épül fel, a d-elemeknél a második külső, az f-elemeknél a harmadik külső energiaszint.

Ezért a tulajdonságok különbsége legvilágosabban a szomszédos s- vagy p-elemekben nyilvánul meg. Az azonos időszak d- és főleg f-elemeiben a tulajdonságok különbsége kevésbé jelentős.

Mint már említettük, az elektronok által felépített energia-alszint száma alapján az elemeket egyesítik elektronikus családok. Például a IV-VI. periódusban vannak olyan családok, amelyek tíz d-elemet tartalmaznak: 3d-család (Sc-Zn), 4d-család (Y-Cd), 5d-család (La, Hf-Hg). A hatodik és hetedik periódusban tizennégy elem alkotja az f-családot: a 4f-család (Ce-Lu), amelyet lantanidnak neveznek, és az 5f-család (Th-Lr) - aktinid. Ezek a családok a periódusos rendszer alá kerülnek.

Az első három periódust kis, vagy tipikus periódusnak nevezzük, mivel ezen periódusok elemeinek tulajdonságai alapján az összes többi elemet nyolc csoportba osztjuk. Az összes többi időszakot, beleértve a hetedik, hiányos időszakot is, főperiódusnak nevezzük.

Az első kivételével minden periódus lúgos elemekkel kezdődik (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), és a hetedik kivételével nem teljes, inert elemekkel (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). Az alkálifémek azonos külső elektronkonfigurációval rendelkeznek n s 1, ahol n— időszak száma. Az inert elemek, kivéve a héliumot (1s 2), a külső elektronréteg szerkezetével azonosak: n s 2 n p 6, azaz elektronikus analógok.

A figyelembe vett minta lehetővé teszi a következő következtetés levonását:

A külső elektronréteg azonos elektronkonfigurációinak periodikus ismétlődése az oka az analóg elemek fizikai és kémiai tulajdonságainak hasonlóságának, hiszen elsősorban az atomok külső elektronjai határozzák meg tulajdonságaikat.

Kis tipikus periódusokban az atomszám növekedésével a fémesség fokozatos csökkenése és a nemfémes tulajdonságok növekedése figyelhető meg, mivel a vegyértékelektronok száma a külső energiaszinten növekszik. Például a harmadik periódus összes elemének atomja három elektronréteggel rendelkezik. A két belső réteg felépítése a harmadik periódus minden eleménél azonos (1s 2 2s 2 2p 6), a külső, harmadik réteg szerkezete eltérő. Amikor minden előző elemről minden következő elemre haladunk, az atommag töltése eggyel nő, és ennek megfelelően nő a külső elektronok száma. Ennek eredményeként az atommaghoz való vonzódásuk nő, az atom sugara csökken. Ez a fémes tulajdonságok gyengüléséhez és a nem fémes tulajdonságok növekedéséhez vezet.

A harmadik periódus a nagyon aktív fém-nátriummal kezdődik (11 Na - 3s 1), ezt követi a valamivel kevésbé aktív magnézium (12 Mg - 3s 2). Mindkét fém a 3s családba tartozik. A harmadik periódus első p-eleme az alumínium (13 Al - 3s 2 3p 1), amelynek fémaktivitása kisebb, mint a magnéziumé, amfoter tulajdonságokkal rendelkezik, azaz kémiai reakciókban nemfémként is viselkedhet. . Következik a nemfémek szilícium (14 Si - 3s 2 3p 2), foszfor (15 P - 3s 2 3p 3), kén (16 S - 3s 2 3p 4), klór (17 Cl - 3s 2 3p 5). Nem fémes tulajdonságaik Si-ről Cl-ra nőnek, amely az aktív nemfém. A periódus az argon inert elemmel zárul (18 Ar - 3s 2 3p 6).

Egy perióduson belül az elemek tulajdonságai fokozatosan, és az átmenet során változnak előző időszak A következőre a tulajdonságok éles változása figyelhető meg, mivel megkezdődik egy új energiaszint építése.

A tulajdonságok fokozatos változása nemcsak az egyszerű anyagokra, hanem a komplex vegyületekre is jellemző, amint azt az 1. táblázat mutatja.

1. táblázat - A harmadik periódus elemeinek néhány tulajdonsága és vegyületeik

Elektronikus család	s-elemek		p-elemek
Elem szimbólum	Na	Mg	Al	Si	P	S	Cl	Ar
Az atommag töltése	+11	+12	+13	+14	+15	+16	+17	+18
Külső elektronikus konfiguráció	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
Atomsugár, nm	0,189	0,160	0,143	0,118	0,110	0,102	0,099	0,054
Maximális valencia	én	II	III	IV	V	VI	VII	—
Magasabb oxidok és tulajdonságaik	Na2O	MgO	Al2O3	SiO2	P2O5	SO 3	Cl2O7	—
	Alaptulajdonságok		Amfoter tulajdonságok	Savas tulajdonságok				—
Oxid-hidrátok (bázis vagy sav)	NaOH	Mg(OH)2	Al(OH)3	H2SiO3	H3PO4	H2SO4	HClO 4	—
	Bázis	Gyenge alapozás	Amfoter hidroxid	Gyenge sav	Közepes erősségű sav	Erős sav	Erős sav	—
Hidrogénvegyületek	Nem	MgH 2	AlH3	SiH4	PH 3	H2S	HCl	—
	Szilárd sószerű anyagok			Gáznemű anyagok				—

Hosszú időn keresztül a fémes tulajdonságok lassabban gyengülnek. Ez annak köszönhető, hogy a negyedik periódustól kezdve tíz átmeneti d-elem jelenik meg, amelyekben nem a külső, hanem a második külső d-alszint épül fel, a d-elemek külső rétegén pedig egy vagy két s-elektron, amelyek bizonyos mértékig meghatározzák ezen elemek tulajdonságait. Így a d-elemeknél a minta némileg bonyolultabbá válik. Például az ötödik periódusban a fémes tulajdonságok fokozatosan csökkennek a lúgos Rb-ről, és elérik a minimális szilárdságot a platinacsalád fémeiben (Ru, Rh, Pd).

Az inaktív Ag-ezüst után azonban kadmium-Cd kerül elhelyezésre, amely a fémes tulajdonságok hirtelen növekedését mutatja. Továbbá, ahogy az elem rendszáma növekszik, nemfémes tulajdonságok jelennek meg és fokozatosan növekednek, egészen a tipikus nemfémes jódig. Ez az időszak, mint minden korábbi, inert gázzal ér véget. Az elemek tulajdonságainak nagy periódusokon belüli periodikus változása lehetővé teszi, hogy két sorozatra bontsuk őket, amelyekben a periódus második része megismétli az elsőt.

Csoportok

A periódusos rendszer elemeinek függőleges oszlopai - a csoportok alcsoportokból állnak: fő és másodlagos, ezeket néha A, illetve B betűkkel jelöljük.

A fő alcsoportokba az s- és p-elemek, a másodlagos alcsoportokba pedig a nagy periódusú d- és f-elemek tartoznak.

A fő alcsoport olyan elemek halmaza, amelyek függőlegesen helyezkednek el a periódusos rendszerben, és azonos konfigurációval rendelkeznek az atomok külső elektronrétegével.

A fenti definícióból következik, hogy egy elem pozíciója a fő alcsoportban meghatározásra kerül teljes szám csoportszámmal megegyező külső energiaszint elektronjai (s- és p-). Például a kén (S - 3s 2 3p 4 ), amelynek atomja külső szinten hat elektront tartalmaz, a hatodik csoport fő alcsoportjába, az argon (Ar - 3s) tartozik. 2 3p 6 ) - a nyolcadik csoport fő alcsoportjába, és a stroncium (Sr - 5s 2 ) - az IIA-alcsoportba.

Egy alcsoport elemeit hasonló kémiai tulajdonságok jellemzik. Példaként nézzük az IA és VIIA alcsoport elemeit (2. táblázat). Az atommag töltésének növekedésével az elektronrétegek száma és az atom sugara növekszik, de az elektronok száma a külső energiaszinten állandó marad: az alkálifémeknél (IA alcsoport) egy, a halogéneknél pedig (VIIA alcsoport) ) - hét. Mivel a külső elektronok befolyásolják a legjelentősebben a kémiai tulajdonságokat, nyilvánvaló, hogy az analóg elemek mindegyik csoportja hasonló tulajdonságokkal rendelkezik.

Egy alcsoporton belül azonban a tulajdonságok hasonlósága mellett némi változás is megfigyelhető. Így a H kivételével az IA alcsoport összes eleme aktív fém. De az atom sugarának és az atommag vegyértékelektronokra gyakorolt ​​hatását árnyékoló elektronikus rétegek számának növekedésével a fémes tulajdonságok nőnek. Ezért az Fr aktívabb fém, mint a Cs, és a Cs aktívabb, mint az R stb. A VIIA alcsoportban pedig ugyanezen okból az elemek nemfémes tulajdonságai gyengülnek az atomszám növekedésével. Ezért az F aktívabb nemfém a Cl-hoz képest, és a Cl aktívabb nemfém a Brhoz képest stb.

2. táblázat - Az IA és VIIA alcsoportok elemeinek néhány jellemzője

időszak	Alcsoport I.A.				Alcsoport VIIA
	Elem szimbólum	Alaptöltés	Atomsugár, nm		Elem szimbólum	Alaptöltés	Atomsugár, nm	Külső elektronikus konfiguráció
II	Li	+3	0,155	2 s 1	F	+9	0,064	2 s 2 2 p5
III	Na	+11	0,189	3 s 1	Cl	+17	0,099	3 s 2 3 p5
IV	K	+19	0,236	4 s 1	Br	35	0,114	4 s 2 4 p5
V	Rb	+37	0,248	5 s 1	én	+53	0,133	5 s 2 5 p5
VI	Cs	55	0,268	6 s 1	Nál nél	85	0,140	6 s 2 6 p5
VII	Fr	+87	0,280	7 s 1	—	—	—	—

Az oldalsó alcsoportok a periódusos rendszerben függőlegesen elhelyezett elemek halmaza, amelyek a külső s- és a második külső d-energia-alszint felépítése miatt azonos számú vegyértékelektronnal rendelkeznek.

Az oldalsó alcsoportok minden eleme a d-családba tartozik. Ezeket az elemeket néha átmeneti fémeknek is nevezik. Az oldalsó alcsoportokban lassabban változnak a tulajdonságok, mivel a d-elemek atomjaiban az elektronok kívülről építik fel a második energiaszintet, a külső szinten pedig csak egy-két elektron található.

Az egyes periódusok első öt d-elemének (IIIB-VIB alcsoportok) helyzete a második külső szint külső s-elektronjainak és d-elektronjainak összegével határozható meg. Például a szkandium elektronikus képletéből (Sc - 4s 2 3d 1 ) egyértelmű, hogy a harmadik csoport (mivel a vegyértékelektronok összege három) és a mangán (Mn - 4s) másodlagos alcsoportjában található (mivel d-elem). 2 3d 5 ) a hetedik csoport másodlagos alcsoportjába került.

Az egyes periódusok utolsó két elemének (IB és IIB alcsoportok) helyzete a külső szinten lévő elektronok számával határozható meg, mivel ezen elemek atomjaiban az előző szint teljesen kiteljesedik. Például Ag (5s 1 5d 10) az első csoport másodlagos alcsoportjába, a Zn (4s 2 3d 10) - a második csoport másodlagos alcsoportjában.

A Fe-Co-Ni, Ru-Rh-Pd és Os-Ir-Pt triádok a nyolcadik csoport másodlagos alcsoportjában helyezkednek el. Ezek a triádok két családot alkotnak: vasat és platinoidokat. Ezeken a családokon kívül külön megkülönböztetjük a lantanid családot (tizennégy 4f elem) és az aktinid családot (tizennégy 5f elem). Ezek a családok a harmadik csoport másodlagos alcsoportjába tartoznak.

Az alcsoportok elemeinek fémes tulajdonságainak növekedése felülről lefelé, valamint ezeknek a tulajdonságoknak egy perióduson belüli csökkenése balról jobbra meghatározza az átlós mintázat megjelenését a periódusos rendszerben. Így a Be nagyon hasonló az Al-hoz, B - a Si-hez, a Ti - az Nb-hez. Ezt egyértelműen bizonyítja, hogy a természetben ezek az elemek hasonló ásványokat alkotnak. Például a természetben a Te mindig Nb-vel fordul elő, ásványokat képezve – titanoniobátokat.

Periodikus törvény D.I. Mengyelejev és a kémiai elemek periódusos rendszere Megvan nagyon fontos a kémia fejlődésében. Térjünk vissza 1871-be, amikor D. I. kémiaprofesszor. Mengyelejev számos próbálkozás és hiba során arra a következtetésre jutott „...az elemek tulajdonságai, és így az általuk alkotott egyszerű és összetett testek tulajdonságai is periodikusan függnek atomsúlyuktól.” Az elemek tulajdonságaiban bekövetkező változások periodikussága a külső elektronréteg elektronikus konfigurációjának periodikus ismétlődése miatt következik be, az atommag töltésének növekedésével.

A periódusos törvény modern megfogalmazása ez:

"a kémiai elemek tulajdonságai (azaz az általuk képzett vegyületek tulajdonságai és formája) időszakosan függenek a kémiai elemek atommagjának töltésétől."

A kémia tanítása közben Mengyelejev megértette, hogy az egyes elemek egyedi tulajdonságainak emlékezése nehézségeket okoz a tanulóknak. Keresni kezdett egy olyan szisztematikus módszer létrehozására, amely megkönnyíti az elemek tulajdonságainak megjegyezését. Az eredmény az volt természetes asztal, később ismertté vált időszakos.

Modern táblázatunk nagyon hasonlít a periódusos rendszerhez. Nézzük meg közelebbről.

Mengyelejev táblázat

Mengyelejev periódusos rendszere 8 csoportból és 7 periódusból áll.

A táblázat függőleges oszlopait ún csoportok . Az egyes csoportokon belüli elemek hasonló kémiai és fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek. Ez azzal magyarázható, hogy ugyanannak a csoportnak az elemei a külső réteg hasonló elektronikus konfigurációival rendelkeznek, amelyen az elektronok száma megegyezik a csoport számával. Ebben az esetben a csoport fel van osztva fő és másodlagos alcsoportok.

BAN BEN Fő alcsoportok olyan elemeket foglal magában, amelyek vegyértékelektronjai a külső ns- és np-alszinten helyezkednek el. BAN BEN Oldalsó alcsoportok olyan elemeket foglal magában, amelyek vegyértékelektronjai a külső ns-alszinten és a belső (n - 1) d-alszinten (vagy (n - 2) f-alszinten) helyezkednek el.

Minden elem benne periódusos táblázat , attól függően, hogy melyik alszintű (s-, p-, d- vagy f-) vegyértékelektronokat osztályozzák: s-elemek (az I. és II. csoport fő alcsoportjainak elemei), p-elemek (a III. fő alcsoportok elemei) - VII csoportok), d-elemek (mellékalcsoportok elemei), f-elemek (lantanidok, aktinidák).

Egy elem legmagasabb vegyértéke (az O, F kivételével, a réz alcsoport és a nyolcas csoport elemei) megegyezik annak a csoportnak a számával, amelyben található.

A fő és másodlagos alcsoport elemeinél a magasabb oxidok (és hidrátjaik) képlete megegyezik. A fő alcsoportokban a hidrogénvegyületek összetétele azonos az ebbe a csoportba tartozó elemek esetében. A szilárd hidridek az I-III csoportok fő alcsoportjainak elemeit alkotják, a IV-VII csoportok pedig gáznemű hidrogénvegyületeket alkotnak. Az EN 4 típusú hidrogénvegyületek inkább semleges vegyületek, az EN 3 a bázisok, a H 2 E és az NE savak.

A táblázat vízszintes sorait ún időszakokban. A periódusokban lévő elemek különböznek egymástól, de közös bennük, hogy az utolsó elektronok azonos energiaszinten vannak ( főkvantumszámn- ugyanaz ).

Az első periódus abban különbözik a többitől, hogy csak 2 elem van: hidrogén H és hélium He.

A második periódusban 8 elem van (Li - Ne). A lítium-lítium, egy alkálifém kezdi az időszakot, és a Neon nemesgáz zárja le.

A harmadik periódusban, akárcsak a másodikban, 8 elem van (Na - Ar). A periódus az alkálifém-nátrium Na-val kezdődik, és az Argon nemesgáz zárja le.

A negyedik periódus 18 elemet tartalmaz (K - Kr) - Mengyelejev ezt jelölte meg az első nagy periódusnak. Ugyancsak az alkálifém-káliummal kezdődik, és a Kr inert gázzal végződik. A nagy periódusok összetétele átmeneti elemeket tartalmaz (Sc - Zn) - d- elemeket.

Az ötödik periódusban a negyedikhez hasonlóan 18 elem van (Rb - Xe), szerkezete hasonló a negyedikhez. Ugyancsak az alkálifém-rubídium Rb-vel kezdődik, és a xenon Xe inert gázzal végződik. A nagy periódusok összetétele átmeneti elemeket tartalmaz (Y - Cd) - d- elemeket.

A hatodik periódus 32 elemből áll (Cs - Rn). Kivéve 10 d-elemek (La, Hf - Hg) 14-es sort tartalmaz f-elemek (lantanidok) - Ce - Lu

A hetedik időszak még nem ért véget. Franc Fr-rel kezdődik, feltételezhető, hogy a hatodik periódushoz hasonlóan 32 már megtalált elemet fog tartalmazni (a Z = 118 elemig).

Interaktív periódusos rendszer

Ha megnézed periódusos táblázatés húzz egy képzeletbeli vonalat, amely a bórnál kezdődik és a polónium és az asztatin között végződik, akkor az összes fém a vonal bal oldalán lesz, a nem fémek pedig a jobb oldalon. Az ezzel a vonallal közvetlenül szomszédos elemek fémek és nem fémek tulajdonságaival is rendelkeznek. Ezeket metalloidoknak vagy félfémeknek nevezik. Ezek a bór, szilícium, germánium, arzén, antimon, tellúr és polónium.

Periodikus törvény

Mengyelejev a következőképpen fogalmazta meg a periódusos törvényt: „az egyszerű testek tulajdonságai, valamint az elemek vegyületeinek formái és tulajdonságai, tehát az általuk alkotott egyszerű és összetett testek tulajdonságai periodikusan függnek atomsúlyuktól. ”
Négy fő periodikus mintázat létezik:

Oktett szabály kimondja, hogy minden elem hajlamos egy elektront nyerni vagy elveszíteni annak érdekében, hogy a legközelebbi nemesgáz nyolcelektronos konfigurációja legyen. Mert Mivel a nemesgázok külső s- és p-pályája teljesen kitöltött, ezért ezek a legstabilabb elemek.
Ionizációs energia az az energiamennyiség, amely egy elektron eltávolításához szükséges az atomból. Az oktett szabály szerint, amikor a periódusos rendszeren balról jobbra haladunk, több energiára van szükség az elektron eltávolításához. Ezért a táblázat bal oldalán lévő elemek hajlamosak elektront veszíteni, és azok, amelyek a jobb oldal- megvenni. A legtöbb nagy energia inert gázok ionizálása. Az ionizációs energia csökken, ahogy haladsz lefelé a csoportban, mert az alacsony energiaszinten lévő elektronok képesek a magasabb energiaszintű elektronok taszítására. Ezt a jelenséget az ún árnyékoló hatás. Ennek a hatásnak köszönhetően a külső elektronok kevésbé kötődnek az atommaghoz. A periódus mentén haladva az ionizációs energia simán balról jobbra növekszik.

Elektronaffinitás– az az energiaváltozás, amikor egy gáz halmazállapotú anyag atomja további elektront vesz fel. Ahogy az ember lefelé halad a csoportban, az elektronaffinitás kevésbé lesz negatív az átvilágító hatás miatt.

Elektronegativitás- annak mértéke, hogy milyen erősen hajlamos magához vonzani az elektronokat a hozzá kapcsolódó másik atomtól. Beköltözéskor az elektronegativitás nő periódusos táblázat balról jobbra és alulról felfelé. Emlékeztetni kell arra, hogy a nemesgázoknak nincs elektronegativitása. Így a legelektronegatívabb elem a fluor.

Ezen fogalmak alapján nézzük meg, hogyan változnak az atomok és vegyületeik tulajdonságai periódusos táblázat.

Tehát periodikus függőségben az atomnak vannak olyan tulajdonságai, amelyek az atomhoz kapcsolódnak elektronikus konfiguráció: atomsugár, ionizációs energia, elektronegativitás.

Tekintsük az atomok és vegyületeik tulajdonságainak változását a helyzetüktől függően kémiai elemek periódusos rendszere.

Az atom nemfémessége nő amikor a periódusos rendszerben mozog balról jobbra és lentről felfelé. Ennek köszönhetően az oxidok alapvető tulajdonságai csökkennek,és a savas tulajdonságok ugyanabban a sorrendben növekednek - balról jobbra és alulról felfelé haladva. Ráadásul az oxidok savas tulajdonságai annál erősebbek, minél magasabb az azt alkotó elem oxidációs állapota.

Időszakonként balról jobbra alapvető tulajdonságok hidroxidok gyengül; a fő alcsoportokban felülről lefelé az alapok szilárdsága nő. Ezenkívül, ha egy fém több hidroxidot is képezhet, akkor a fém oxidációs állapotának növekedésével alapvető tulajdonságok a hidroxidok gyengülnek.

Időszak szerint balról jobbra az oxigéntartalmú savak erőssége megnő. Egy csoporton belül felülről lefelé haladva az oxigéntartalmú savak erőssége csökken. Ebben az esetben a sav erőssége a savképző elem oxidációs állapotának növekedésével nő.

Időszak szerint balról jobbra az oxigénmentes savak erőssége megnő. Egy csoporton belül felülről lefelé haladva az oxigénmentes savak erőssége megnő.

Kategóriák,

A kémiai elemek periodikus rendszere a kémiai elemek osztályozása, amelyet D. I. Mengyelejev alkotott meg az általa 1869-ben felfedezett periodikus törvény alapján.

D. I. Mengyelejev

Ennek a törvénynek a modern megfogalmazása szerint az atommagok pozitív töltésének növekvő nagyságrendjébe rendezett elemek folyamatos sorozatában a hasonló tulajdonságú elemek periodikusan ismétlődnek.

A kémiai elemek periódusos rendszere, táblázatos formában, periódusokból, sorozatokból és csoportokból áll.

Minden periódus elején (az első kivételével) az elem kifejezett fémes tulajdonságokkal rendelkezik (alkáli fém).

A színtáblázat szimbólumai: 1 - az elem kémiai jele; 2 - név; 3 - atomtömeg ( atomtömeg); 4 - sorozatszám; 5 - az elektronok eloszlása ​​a rétegek között.

Ahogy az elem sorozatszáma növekszik, egyenlő az értékkel atommagjának pozitív töltése, a fémes tulajdonságok fokozatosan gyengülnek, a nemfémes tulajdonságok pedig növekednek. Az utolsó előtti elem minden periódusban egy kifejezett nemfémes tulajdonságokkal rendelkező elem (), az utolsó pedig egy inert gáz. Az I. periódusban 2 elem van, a II-ben és a III-ban - 8 elem, a IV-ben és az V-ben - 18, a VI-ban - 32 és a VII-ben (nem befejezett időszak) - 17 elem.

Az első három periódust kis periódusnak nevezzük, mindegyik egy vízszintes sorból áll; a többi - nagy időszakokban, amelyek mindegyike (a VII időszak kivételével) két vízszintes sorból áll - páros (felső) és páratlan (alsó). Csak fémek találhatók nagy periódusok egyenletes soraiban. Ezekben a sorozatokban az elemek tulajdonságai kismértékben változnak a sorszám növekedésével. A nagy periódusok páratlan soraiban lévő elemek tulajdonságai megváltoznak. A VI. periódusban a lantánt 14 elem követi, amelyek kémiai tulajdonságaiban nagyon hasonlóak. Ezek az elemek, az úgynevezett lantanidok, a fő táblázat alatt külön vannak felsorolva. Az aktinidákat, az aktíniumot követő elemeket hasonló módon mutatjuk be a táblázatban.

A táblázatnak kilenc függőleges csoportja van. A csoportszám ritka kivételektől eltekintve megegyezik a csoport elemeinek legmagasabb pozitív vegyértékével. Minden csoport – a nulla és nyolcadik kivételével – alcsoportokra oszlik. - fő (jobbra található) és másodlagos. A fő alcsoportokban az atomszám növekedésével az elemek fémes tulajdonságai erősödnek, a nemfémes tulajdonságok gyengülnek.

Így az elemek kémiai és számos fizikai tulajdonságát az határozza meg, hogy az adott elem milyen helyet foglal el a periódusos rendszerben.

Biogén elemek, azaz olyan elemek, amelyek szervezeteket alkotnak, és bizonyos funkciót látnak el benne biológiai szerepe, a periódusos rendszer felső részét foglalják el. Az élő anyag nagy részét (több mint 99%-át) kitevő elemek által elfoglalt sejtek kék színűek. rózsaszín szín- mikroelemek által elfoglalt sejtek (lásd).

A kémiai elemek periódusos rendszere a modern természettudomány legnagyobb vívmánya, és a legáltalánosabb dialektikus természeti törvények szemléletes kifejezése.

Lásd még: Atomtömeg.

A kémiai elemek periódusos rendszere - természetes osztályozás kémiai elemek, amelyeket D. I. Mengyelejev alkotott meg az általa 1869-ben felfedezett periodikus törvény alapján.

Eredeti megfogalmazásában D. I. Mengyelejev periodikus törvénye kimondta: a kémiai elemek tulajdonságai, valamint vegyületeik formája és tulajdonságai periodikusan függenek az elemek atomtömegétől. Ezt követően az atom szerkezetére vonatkozó tan kidolgozásával kiderült, hogy az egyes elemek pontosabb jellemzője nem az atomtömeg (lásd), hanem az elem atommagjának pozitív töltésének értéke, egyenlő ennek az elemnek a sorszámával (atom) D. I. Mengyelejev periodikus rendszerében. Az atommag pozitív töltéseinek száma megegyezik az atommagot körülvevő elektronok számával, mivel az atomok összességében elektromosan semlegesek. Ezen adatok fényében a periodikus törvény a következőképpen fogalmazódik meg: a kémiai elemek tulajdonságai, valamint vegyületeik formái és tulajdonságai periodikusan függnek atomjaik magjai pozitív töltésének nagyságától. Ez azt jelenti, hogy az elemek folyamatos sorozatában, amelyek atommagjaik pozitív töltésének növekedése sorrendjében vannak elrendezve, a hasonló tulajdonságú elemek periodikusan ismétlődnek.

A kémiai elemek periódusos rendszerének táblázatos formáját mutatja be modern forma. Periódusokból, sorozatokból és csoportokból áll. A periódus az elemek egymást követő vízszintes sorozatát jelöli, amelyek az atommagok pozitív töltése növekvő sorrendjében vannak elrendezve.

Minden periódus elején (az első kivételével) van egy markáns fémes tulajdonságokkal rendelkező elem (alkáli fém). Ezután a sorozatszám növekedésével az elemek fémes tulajdonságai fokozatosan gyengülnek, a nem fémes tulajdonságok pedig nőnek. Minden periódusban az utolsó előtti elem egy kifejezett nemfémes tulajdonságú elem (halogén), az utolsó pedig egy inert gáz. Az első periódus két elemből áll, egy alkálifém és egy halogén szerepét itt egyszerre tölti be a hidrogén. A II. és a III. periódus mindegyike 8 elemet tartalmaz, amelyeket Mengyelejev tipikusnak nevez. A IV. és V. periódus 18 elemet tartalmaz, VI-32. A VII. időszak még nem zárult le, és mesterségesen létrehozott elemekkel van feltöltve; Jelenleg 17 elem van ebben az időszakban. Az I., II. és III. periódusokat kicsiknek nevezik, mindegyik egy vízszintes sorból áll, a IV-VII. nagyok: ezek (a VII kivételével) két vízszintes sort tartalmaznak - páros (felső) és páratlan (alsó). A nagy periódusok egyenletes soraiban csak fémek vannak, és a sorban lévő elemek tulajdonságainak változása balról jobbra gyengén kifejeződik.

Nagy periódusok páratlan sorozataiban a sorozat elemeinek tulajdonságai ugyanúgy változnak, mint a tipikus elemek tulajdonságai. A VI. periódus páros sorában a lantán után 14 elem [úgynevezett lantanidok (lásd lantanidok, ritkaföldfém elemek]) található, amelyek kémiai tulajdonságaiban hasonlítanak a lantánhoz és egymáshoz. Ezek listája a táblázat alatt külön található.

Az aktinium utáni elemeket – aktinidákat (aktinidákat) – külön soroljuk fel, és a táblázat alatt soroljuk fel.

A kémiai elemek periódusos rendszerében kilenc csoport helyezkedik el függőlegesen. A csoportszám megegyezik a csoport elemeinek legmagasabb pozitív vegyértékével (lásd). Ez alól kivétel a fluor (csak negatív egyértékű) és a bróm (nem lehet heptavalens); emellett a réz, ezüst, arany vegyértéke nagyobb, mint +1 (Cu-1 és 2, Ag és Au-1 és 3), a VIII. csoport elemei közül pedig csak az ozmium és a ruténium vegyértéke +8 . Minden csoport – a nyolcadik és a nulladik kivételével – két alcsoportra oszlik: a fő (jobbra található) és a másodlagos alcsoportra. A fő alcsoportok tipikus elemeket és hosszú periódusú elemeket tartalmaznak, a másodlagos alcsoportokba csak a hosszú periódusok elemei, illetve a fémek tartoznak.

Kémiai tulajdonságokat tekintve egy adott csoport egyes alcsoportjainak elemei jelentősen eltérnek egymástól, és csak a legmagasabb pozitív vegyérték azonos az adott csoport összes elemére. A fő alcsoportokban felülről lefelé az elemek fémes tulajdonságai erősödnek, a nemfémeseké gyengül (például a francium a legkifejezettebb fémes tulajdonságokkal rendelkező elem, a fluor pedig nem fémes). Így egy elem helye Mengyelejev periodikus rendszerében (sorszám) határozza meg tulajdonságait, amelyek a szomszédos elemek függőleges és vízszintes tulajdonságainak átlagai.

Egyes elemcsoportoknak speciális neveik vannak. Így az I. csoport fő alcsoportjainak elemeit alkálifémeknek, a II. csoportot - alkáliföldfémeknek, a VII. csoportot - halogéneket, az urán - transzurán mögött található elemeket nevezik. Az élőlényeket alkotó elemek részt vesznek az anyagcsere folyamatokban, és kifejezett biológiai szerepe, biogén elemeknek nevezzük. Mindegyik D. I. Mengyelejev táblázatának felső részét foglalja el. Ezek elsősorban az O, C, H, N, Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg és Fe, amelyek az élőanyag nagy részét (több mint 99%-át) teszik ki. A periódusos rendszerben ezen elemek által elfoglalt helyek világoskék színűek. A biogén elemeket, amelyekből nagyon kevés van a szervezetben (10 -3-10 -14%), mikroelemeknek nevezzük (lásd). A periódusos rendszer sejtjeiben, befestve sárga, olyan mikroelemeket helyeznek el, amelyek létfontosságúak az ember számára bebizonyosodott.

Az atomszerkezet elmélete szerint (lásd Atom) az elemek kémiai tulajdonságai főként a külső elektronhéjban lévő elektronok számától függenek. Az elemek tulajdonságainak periodikus változása az atommagok pozitív töltésének növekedésével az atomok külső elektronhéjának (energiaszintjének) szerkezetének periodikus ismétlődésével magyarázható.

Kis periódusokban, az atommag pozitív töltésének növekedésével, a külső héj elektronjainak száma az I. periódusban 1-ről 2-re, a II. és III. periódusban pedig 1-ről 8-ra nő. Ebből adódik az elemek tulajdonságainak változása az alkálifémből inert gázsá váló időszakban. A 8 elektront tartalmazó külső elektronhéj teljes és energetikailag stabil (a nulladik csoportba tartozó elemek kémiailag inertek).

Hosszú ideig egyenletes sorokban, ahogy az atommagok pozitív töltése növekszik, a külső héj elektronjainak száma állandó marad (1 vagy 2), és a második külső héj megtelik elektronokkal. Ebből adódik a páros sorokban lévő elemek tulajdonságainak lassú változása. A nagy periódusok páratlan sorozatában, ahogy az atommagok töltése növekszik, a külső héj megtelik elektronokkal (1-től 8-ig), és az elemek tulajdonságai ugyanúgy megváltoznak, mint a tipikus elemeké.

Az elektronhéjak száma egy atomban megegyezik a periódusszámmal. A fő alcsoportok elemeinek atomjainak külső héjában a csoportszámmal megegyező számú elektron található. Az oldalsó alcsoportok elemeinek atomjai egy vagy két elektront tartalmaznak a külső héjukban. Ez magyarázza a fő és a másodlagos alcsoport elemeinek tulajdonságainak különbségét. A csoportszám a kémiai (valencia) kötések kialakításában részt vevő elektronok lehetséges számát jelzi (lásd Molekula), ezért az ilyen elektronokat vegyértéknek nevezzük. Az oldalsó alcsoportok elemei esetében nemcsak a külső héjak elektronjai vegyérték, hanem az utolsó előttiek elektronjai is. Az elektronhéjak számát és szerkezetét a mellékelt kémiai elemek periódusos táblázata tartalmazza.

D. I. Mengyelejev periodikus törvénye és az arra épülő rendszer kiemelkedően nagy jelentőséggel bír a tudományban és a gyakorlatban. A periodikus törvény és rendszer volt az alapja az új kémiai elemek felfedezésének, pontos meghatározás atomtömegük, az atomok szerkezeti tanának kidolgozása, az elemek földkéregben való eloszlásának geokémiai törvényeinek megállapítása és fejlődése modern ötletekélő anyagról, amelynek összetétele és a hozzá kapcsolódó mintázatok összhangban vannak a periódusos rendszerrel. Az elemek biológiai aktivitását és a testben lévő tartalmukat nagymértékben meghatározza az is, hogy Mengyelejev periódusos rendszerében milyen helyet foglalnak el. Így a sorozatszám növekedésével számos csoportban az elemek toxicitása nő, és tartalmuk a szervezetben csökken. A periodikus törvény egyértelműen kifejezi a természet fejlődésének legáltalánosabb dialektikus törvényeit.