Devetnajsto stoletje v zgodovini človeštva je stoletje, v katerem so bile reformirane številne znanosti, vključno s kemijo. V tem času se je pojavil Mendelejev periodični sistem in z njim periodični zakon. Prav on je postal osnova sodobne kemije. Periodični sistem D. I. Mendelejeva je sistematizacija elementov, ki ugotavlja odvisnost kemičnih in fizikalnih lastnosti od strukture in naboja atoma snovi.

Zgodovina

Začetek revije je postavila knjiga "Korelacija lastnosti z atomsko težo elementov", napisana v tretji četrtini 17. stoletja. Prikazal je osnovne pojme relativno znanih kemičnih elementov (takrat jih je bilo le 63). Poleg tega so bile za mnoge od njih atomske mase določene napačno. To je močno oviralo odkritje D. I. Mendelejeva.

Dmitrij Ivanovič je začel svoje delo s primerjavo lastnosti elementov. Najprej je prevzel klor in kalij in šele nato prešel na delo z alkalijskimi kovinami. Oborožen s posebnimi kartami, ki prikazujejo kemične elemente, je večkrat poskušal sestaviti ta "mozaik": položil ga je na svojo mizo v iskanju potrebnih kombinacij in ujemanj.

Po velikem trudu je Dmitrij Ivanovič kljub temu našel pravilnost, ki jo je iskal, in elemente vgradil v periodične serije. Po tem, ko je med elementi prejel prazne celice, je znanstvenik spoznal, da ruski raziskovalci niso poznali vseh kemičnih elementov in da bi moral prav on dati temu svetu znanje na področju kemije, ki ga njegov še ni dal. predhodniki.

Vsi poznajo mit, da se je periodična tabela Mendelejevu pojavila v sanjah in elemente je zbral iz spomina v en sam sistem. To je, grobo rečeno, laž. Dejstvo je, da je Dmitrij Ivanovič na svojem delu delal precej dolgo in zbrano, kar ga je močno izčrpalo. Med delom na sistemu elementov je Mendelejev nekoč zaspal. Ko se je zbudil, je ugotovil, da še ni končal mize, in je raje nadaljeval polniti prazne celice. Njegov znanec, neki Inostrantsev, univerzitetni učitelj, se je odločil, da je Mendelejeva miza sanjska, in je to govorico razširil med svoje študente. Tako se je rodila ta hipoteza.

Slava

Kemični elementi Mendelejeva so odraz periodičnega zakona, ki ga je ustvaril Dmitrij Ivanovič v tretji četrtini 19. stoletja (1869). Leta 1869 je bilo na sestanku ruske kemične skupnosti prebrano obvestilo Mendelejeva o nastanku določene strukture. In istega leta je izšla knjiga "Osnove kemije", v kateri je bil prvič objavljen Mendelejev periodični sistem kemičnih elementov. In v knjigi "Naravni sistem elementov in njegova uporaba za označevanje lastnosti neodkritih elementov" je D. I. Mendeleev prvič omenil koncept "periodičnega zakona".

Struktura in pravila umestitve

Prve korake pri ustvarjanju periodičnega zakona je Dmitrij Ivanovič naredil že v letih 1869-1871, takrat je trdo delal, da bi ugotovil odvisnost lastnosti teh elementov od mase njihovega atoma. Sodobna različica je dvodimenzionalna tabela elementov.

Položaj elementa v tabeli ima določen kemični in fizikalni pomen. Po lokaciji elementa v tabeli lahko ugotovite, kakšna je njegova valenca, in določite druge kemijske lastnosti. Dmitrij Ivanovič je poskušal vzpostaviti povezavo med elementi, tako podobnimi po lastnostih kot različnimi.

Za osnovo za klasifikacijo takrat znanih kemičnih elementov je postavil valenco in atomsko maso. Mendelejev je s primerjavo relativnih lastnosti elementov poskušal najti vzorec, ki bi vse znane kemične elemente združil v en sistem. Ko jih je razporedil na podlagi povečanja atomskih mas, je kljub temu dosegel periodičnost v vsaki od vrstic.

Nadaljnji razvoj sistema

Periodični sistem, ki se je pojavil leta 1969, je bil večkrat izpopolnjen. S prihodom žlahtnih plinov v tridesetih letih prejšnjega stoletja je bilo mogoče razkriti najnovejšo odvisnost elementov - ne od mase, ampak od serijske številke. Kasneje je bilo mogoče ugotoviti število protonov v atomskih jedrih in izkazalo se je, da sovpada z zaporedno številko elementa. Znanstveniki 20. stoletja so preučevali elektron, izkazalo se je, da vpliva tudi na periodičnost. To je močno spremenilo predstavo o lastnostih elementov. Ta točka se je odražala v poznejših izdajah Mendelejevega periodičnega sistema. Vsako novo odkritje lastnosti in značilnosti elementov se organsko prilega v tabelo.

Značilnosti periodičnega sistema Mendelejeva

Periodični sistem je razdeljen na obdobja (7 vrstic, razporejenih vodoravno), ki pa so razdeljene na velike in majhne. Obdobje se začne z alkalijsko kovino in konča z elementom z nekovinskimi lastnostmi.
Navpično je tabela Dmitrija Ivanoviča razdeljena na skupine (8 stolpcev). Vsaka od njih v periodnem sistemu je sestavljena iz dveh podskupin, in sicer glavne in sekundarne. Po dolgih sporih je bilo na predlog D. I. Mendelejeva in njegovega kolega W. Ramsaya odločeno, da se uvede tako imenovana ničelna skupina. Vključuje inertne pline (neon, helij, argon, radon, ksenon, kripton). Leta 1911 so znanstveniki F. Soddy predlagali, da se v periodični sistem postavijo nerazločljivi elementi, tako imenovani izotopi - zanje so bile dodeljene ločene celice.

Kljub zvestobi in natančnosti periodičnega sistema znanstvena skupnost tega odkritja dolgo ni hotela priznati. Mnogi veliki znanstveniki so se posmehovali dejavnosti D. I. Mendelejeva in verjeli, da je nemogoče napovedati lastnosti elementa, ki še ni bil odkrit. Toda potem, ko so bili domnevni kemični elementi odkriti (in to so bili na primer skandij, galij in germanij), je Mendelejev sistem in njegov periodični zakon postal kemijska znanost.

Miza v sodobnem času

Mendelejev periodični sistem elementov je osnova za večino kemijskih in fizikalnih odkritij, povezanih z atomsko in molekularno znanostjo. Sodobni koncept elementa se je razvil prav po zaslugi velikega znanstvenika. Pojav Mendelejevega periodičnega sistema je prinesel kardinalne spremembe v predstavah o različnih spojinah in preprostih snoveh. Ustvarjanje periodičnega sistema s strani znanstvenika je imelo velik vpliv na razvoj kemije in vseh znanosti, povezanih z njo.

Kdor je hodil v šolo, se spomni, da je bila ena od obveznih predmetov za študij kemija. Lahko bi ji bilo všeč ali pa ji ne bi bilo všeč - ni pomembno. In verjetno je veliko znanja v tej disciplini že pozabljeno in se ne uporablja v življenju. Vendar se verjetno vsi spomnijo tabele kemičnih elementov D. I. Mendelejeva. Za mnoge je ostala večbarvna miza, kjer so v vsak kvadrat vpisane določene črke, ki označujejo imena kemičnih elementov. Toda tukaj ne bomo govorili o kemiji kot takšni in opisali na stotine kemičnih reakcij in procesov, ampak bomo govorili o tem, kako se je na splošno pojavil periodni sistem - ta zgodba bo zanimiva za vsako osebo in pravzaprav za vse tiste, ki želijo zanimive in uporabne informacije.

Malo ozadja

Davnega leta 1668 je izjemni irski kemik, fizik in teolog Robert Boyle izdal knjigo, v kateri so bili razblinjeni številni miti o alkimiji in v kateri je govoril o potrebi po iskanju nerazgradljivih kemičnih elementov. Znanstvenik je dal tudi njihov seznam, sestavljen iz samo 15 elementov, vendar je dovolil idejo, da je elementov morda več. To je postalo izhodišče ne le pri iskanju novih elementov, temveč tudi pri njihovi sistematizaciji.

Sto let pozneje je francoski kemik Antoine Lavoisier sestavil nov seznam, ki je vseboval že 35 elementov. Kasneje je bilo ugotovljeno, da jih je 23 nerazgradljivih. Toda iskanje novih elementov nadaljujejo znanstveniki po vsem svetu. In glavno vlogo v tem procesu je imel slavni ruski kemik Dmitrij Ivanovič Mendeljejev - on je bil prvi, ki je postavil hipotezo, da bi lahko obstajala povezava med atomsko maso elementov in njihovo lokacijo v sistemu.

Zahvaljujoč mukotrpnemu delu in primerjanju kemičnih elementov je Mendelejevu uspelo odkriti razmerje med elementi, v katerih so lahko eno, njihove lastnosti pa niso nekaj samoumevnega, ampak so občasno ponavljajoč se pojav. Kot rezultat, je februarja 1869 Mendelejev oblikoval prvi periodični zakon, že marca pa je svoje poročilo "Razmerje lastnosti z atomsko težo elementov" Ruskemu kemijskemu društvu predložil zgodovinar kemije N. A. Menshutkin. Nato je istega leta objavljena Mendelejeva publikacija v reviji Zeitschrift fur Chemie v Nemčiji, leta 1871 pa je nova obsežna publikacija znanstvenika, posvečena njegovemu odkritju, objavljena v drugi nemški reviji Annalen der Chemie.

Ustvarjanje periodične tabele

Do leta 1869 je glavno idejo oblikoval že Mendeljejev in to v dokaj kratkem času, vendar je ni mogel formalizirati v kakršen koli urejen sistem, ki bi jasno prikazal, kaj je kaj, dolgo časa ni mogel. V enem od pogovorov s kolegom A. A. Inostrancevom je celo dejal, da se mu je v glavi že vse izšlo, a vsega ni mogel spraviti na mizo. Po tem je po besedah ​​Mendelejevih biografov začel mukotrpno delo na svoji mizi, ki je trajalo tri dni brez odmora za spanje. Razvrščeni so bili različni načini organiziranja elementov v tabeli, delo pa je bilo zapleteno zaradi dejstva, da takrat znanost še ni poznala vseh kemičnih elementov. Toda kljub temu je bila tabela še vedno ustvarjena, elementi pa so bili sistematizirani.

Legenda o Mendelejevih sanjah

Mnogi so slišali zgodbo, da je D. I. Mendelejev sanjal o svoji mizi. To različico je že omenjeni Mendelejev kolega A. A. Inostrantsev aktivno distribuiral kot smešno zgodbo, s katero je zabaval svoje študente. Rekel je, da je Dmitrij Ivanovič šel spat in v sanjah je jasno videl svojo mizo, v kateri so bili vsi kemični elementi razporejeni v pravem vrstnem redu. Po tem so se študentje celo pošalili, da so na enak način odkrili vodko 40°. Toda še vedno so bili resnični predpogoji za zgodbo o spanju: kot že omenjeno, je Mendeljejev delal na mizi brez spanja in počitka, Inostrantsev pa ga je nekoč našel utrujenega in izčrpanega. Popoldne se je Mendelejev odločil za odmor in nekaj časa pozneje se je nenadoma zbudil, takoj vzel kos papirja in na njem upodobil že pripravljeno mizo. Toda sam znanstvenik je vso to zgodbo ovrgel s sanjami, rekoč: "Razmišljam o tem morda dvajset let, vi pa mislite: sedel sem in nenadoma ... je pripravljeno." Legenda o sanjah je torej lahko zelo privlačna, a ustvarjanje mize je bilo mogoče le s trdim delom.

Nadaljnje delo

V obdobju od 1869 do 1871 je Mendelejev razvil ideje periodičnosti, h katerim je bila nagnjena znanstvena skupnost. In ena od pomembnih stopenj tega procesa je bilo razumevanje, da je treba kateri koli element v sistemu locirati na podlagi celote njegovih lastnosti v primerjavi z lastnostmi drugih elementov. Na podlagi tega in tudi na podlagi rezultatov raziskav o spremembi oksidov, ki tvorijo steklo, je kemiku uspelo spremeniti vrednosti atomskih mas nekaterih elementov, med katerimi so bili uran, indij, berilij in drugi.

Seveda je Mendelejev želel čim prej zapolniti prazne celice, ki so ostale v tabeli, in je leta 1870 napovedal, da bodo kmalu odkriti znanost neznani kemični elementi, katerih atomske mase in lastnosti je lahko izračunal. Prvi med njimi so bili galij (odkrit leta 1875), skandij (odkrit leta 1879) in germanij (odkrit leta 1885). Nato so se napovedi še naprej uresničevali in odkrili so še osem novih elementov, med drugim: polonij (1898), renij (1925), tehnecij (1937), francij (1939) in astat (1942-1943). Mimogrede, D. I. Mendeleev in škotski kemik William Ramsay sta leta 1900 prišla do zaključka, da je treba v tabelo vključiti tudi elemente ničelne skupine - do leta 1962 so jih imenovali inertni, pozneje pa - žlahtni plini.

Organizacija periodičnega sistema

Kemični elementi v tabeli D. I. Mendelejeva so razvrščeni v vrstice, v skladu s povečanjem njihove mase, dolžina vrstic pa je izbrana tako, da imajo elementi v njih podobne lastnosti. Na primer, žlahtni plini, kot so radon, ksenon, kripton, argon, neon in helij, ne reagirajo zlahka z drugimi elementi in imajo tudi nizko kemično aktivnost, zato se nahajajo v skrajnem desnem stolpcu. In elementi levega stolpca (kalij, natrij, litij itd.) odlično reagirajo z drugimi elementi, same reakcije pa so eksplozivne. Preprosto povedano, znotraj vsakega stolpca imajo elementi podobne lastnosti, ki se razlikujejo od enega stolpca do drugega. Vse elemente do št. 92 najdemo v naravi, s št. 93 pa se začnejo umetni elementi, ki jih lahko ustvarimo le v laboratoriju.

V izvirni različici je bil periodični sistem razumljen le kot odraz reda, ki obstaja v naravi, in ni bilo razlag, zakaj bi moralo biti vse tako. In šele ko se je pojavila kvantna mehanika, je postal jasen pravi pomen vrstnega reda elementov v tabeli.

Lekcije ustvarjalnega procesa

Ko govorimo o tem, kakšne nauke ustvarjalnega procesa je mogoče črpati iz celotne zgodovine nastanka periodnega sistema DI Mendelejeva, lahko kot primer navedemo ideje angleškega raziskovalca na področju ustvarjalnega mišljenja Grahama Wallacea in francoskega znanstvenika. Henri Poincaré. Poglejmo jih na kratko.

Po Poincaréju (1908) in Grahamu Wallaceu (1926) obstajajo štiri glavne stopnje v ustvarjalnem razmišljanju:

• Usposabljanje- faza oblikovanja glavne naloge in prvi poskusi njenega reševanja;
• Inkubacija- faza, v kateri se začasno odvrne od procesa, vendar se delo na iskanju rešitve problema izvaja na podzavestni ravni;
• vpogled- stopnja, v kateri se najde intuitivna rešitev. Poleg tega je to rešitev mogoče najti v situaciji, ki absolutno ni pomembna za nalogo;
• Pregled- faza testiranja in implementacije rešitve, v kateri poteka preverjanje te rešitve in njen morebitni nadaljnji razvoj.

Kot lahko vidimo, je Mendelejev v procesu ustvarjanja svoje tabele intuitivno sledil tem štirim fazam. Kako učinkovito je to, lahko presodimo po rezultatih, t.j. ker je bila tabela ustvarjena. In glede na to, da je bil njen nastanek ogromen korak naprej ne le za kemijsko znanost, ampak za celotno človeštvo, je zgornje štiri faze mogoče uporabiti tako pri izvajanju majhnih projektov kot pri izvajanju globalnih načrtov. Glavna stvar, ki si jo je treba zapomniti, je, da niti enega odkritja, niti ene rešitve problema ni mogoče najti sami, ne glede na to, kako zelo jih želimo videti v sanjah in ne glede na to, koliko spimo. Za uspeh, pa naj bo to izdelava tabele kemičnih elementov ali razvoj novega marketinškega načrta, morate imeti določena znanja in veščine ter spretno izkoristiti svoj potencial in trdo delati.

Želimo vam uspeh pri vaših prizadevanjih in uspešno uresničevanje vaših načrtov!

D. I. Mendelejev je prišel do zaključka, da morajo biti njihove lastnosti posledica nekaterih temeljnih skupnih značilnosti. Kot tako temeljno značilnost kemičnega elementa je izbral atomsko maso elementa in na kratko oblikoval periodični zakon (1869):

Lastnosti elementov, pa tudi lastnosti preprostih in zapletenih teles, ki jih tvorijo, so v periodični odvisnosti od vrednosti atomske teže elementov.

Zasluga Mendelejeva je v tem, da je očitno odvisnost razumel kot objektivni zakon narave, česar njegovi predhodniki niso mogli storiti. D. I. Mendelejev je verjel, da so sestava spojin, njihove kemijske lastnosti, vrelišče in tališče, struktura kristalov in podobno v periodični odvisnosti od atomske mase. Globoko razumevanje bistva periodične odvisnosti je Mendeleevu omogočilo, da naredi več pomembnih sklepov in predpostavk.

Sodobna periodična tabela

Prvič, od takrat znanih 63 elementov je Mendelejev spremenil atomske mase skoraj 20 elementov (Be, In, La, Y, Ce, Th, U). Drugič, napovedal je obstoj približno 20 novih elementov in jim pustil mesto v periodnem sistemu. Trije od njih, in sicer ecabor, ecaaluminium in ecasilicium, so opisani dovolj podrobno in s presenetljivo natančnostjo. To se je zmagoslavno potrdilo v naslednjih petnajstih letih, ko so odkrili elemente Galij (ekaaluminij), skandij (ekabor) in germanij (ekasilicij).

Periodični zakon je eden od temeljnih zakonov narave. Njegov vpliv na razvoj znanstvenega pogleda na svet je mogoče primerjati le z zakonom o ohranjanju mase in energije ali kvantno teorijo. V časih D. I. Mendelejeva je periodični zakon postal osnova kemije. Nadaljnja odkritja strukture in pojava izotopije so pokazala, da glavna kvantitativna značilnost elementa ni atomska masa, temveč naboj jedra (Z). Leta 1913 sta Moseley in Rutherford uvedla koncept "atomskega števila elementa", oštevilčila vse simbole v periodnem sistemu in pokazala, da je osnova za razvrstitev elementov redna številka elementa, enaka naboju elementa. jedra njihovih atomov.

Ta izjava je zdaj znana kot Moseleyjev zakon.

Zato je sodobna definicija periodičnega zakona oblikovana na naslednji način:

Lastnosti preprostih snovi, kot tudi oblike in lastnosti spojin elementov, so periodično odvisne od vrednosti naboja njihovih atomskih jeder (ali od redne številke elementa v periodnem sistemu).

Elektronske strukture atomov elementov jasno kažejo, da se s povečanjem naboja jedra pojavlja redno periodično ponavljanje elektronskih struktur in s tem ponavljanje lastnosti elementov. To se odraža v periodnem sistemu elementov, za katerega je predlaganih več sto variant. Najpogosteje se uporabljata dve obliki tabel - skrajšana in razširjena -, ki vsebujeta vse znane elemente in imata prosta mesta za še neodprte.

Vsak element zaseda določeno celico v periodnem sistemu, ki označuje simbol in ime elementa, njegovo serijsko številko, relativno atomsko maso, pri radioaktivnih elementih pa je v oglatih oklepajih navedeno masno število najbolj stabilnega oziroma razpoložljivega izotopa. V sodobnih tabelah so pogosto podane še nekatere druge referenčne informacije: gostota, vrelišče in tališče preprostih snovi itd.

Obdobja

Glavne strukturne enote periodnega sistema so obdobja in skupine - naravni agregati, na katere so kemični elementi razdeljeni po elektronskih strukturah.

Perioda je vodoravna zaporedna vrsta elementov, v katerih atomi elektroni zapolnjujejo enako število energijskih nivojev.

Število obdobja sovpada s številko zunanje kvantne ravni. Na primer, element kalcij (4s 2) je v četrti periodi, to pomeni, da ima njegov atom štiri energijske ravni, valenčni elektroni pa so na zunanji, četrti ravni. Razlika v zaporedju polnjenja zunanjih in bližje jedru elektronskih plasti pojasnjuje razlog za različne dolžine obdobij.

V atomih s- in p-elementov se gradi zunanja raven, v d-elementih - druga energetska raven zunaj in v f-elementih - tretja energijska raven zunaj.

Zato se razlika v lastnostih najbolj jasno kaže v sosednjih s- ali p-elementih. Pri d- in predvsem f-elementih istega obdobja je razlika v lastnostih manj pomembna.

Kot smo že omenili, se na podlagi števila energijskih podravni, ki jih gradijo elektroni, elementi združijo v elektronske družine. Na primer, v obdobjih IV-VI obstajajo družine, ki vsebujejo po deset d-elementov: 3d-družina (Sc-Zn), 4d-družina (Y-Cd), 5d-družina (La, Hf-Hg). V šestem in sedmem obdobju po štirinajst elementov sestavljajo f-družine: 4f-družina (Ce-Lu), ki se imenuje lantanid, in 5f-družina (Th-Lr) - aktinid. Te družine so uvrščene pod periodično tabelo.

Prva tri obdobja se imenujejo majhna ali tipična obdobja, saj so lastnosti elementov teh obdobij osnova za razporeditev vseh ostalih elementov v osem skupin. Vsa druga obdobja, vključno s sedmo, nepopolno, se imenujejo velika obdobja.

Vsa obdobja, razen prve, se začnejo z alkalnimi (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) in končajo, razen sedmih, nepopolnih, inertnih elementov (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn ). Alkalijske kovine imajo enako zunanjo elektronsko konfiguracijo n s 1, kjer n- številka obdobja. Inertni elementi, razen helija (1s 2), imajo enako strukturo zunanje elektronske plasti: n s2 n p 6 , torej elektronski primerki.

Upoštevana pravilnost omogoča sklepanje:

Periodično ponavljanje istih elektronskih konfiguracij zunanje elektronske plasti je razlog za podobnost fizikalnih in kemijskih lastnosti analognih elementov, saj so zunanji elektroni atomov tisti, ki v glavnem določajo njihove lastnosti.

V majhnih tipičnih obdobjih s povečanjem serijskega števila opazimo postopno zmanjšanje kovinskih in povečanje nekovinskih lastnosti, saj se število valenčnih elektronov na zunanji energijski ravni povečuje. Na primer, atomi vseh elementov tretjega obdobja imajo tri elektronske plasti. Struktura obeh notranjih plasti je enaka za vse elemente tretjega obdobja (1s 2 2s 2 2p 6), medtem ko je struktura zunanjega, tretjega, sloja različna. Pri prehodu iz vsakega prejšnjega elementa v vsak naslednji se naboj atomskega jedra poveča za eno in s tem se poveča število zunanjih elektronov. Posledično se poveča njihova privlačnost do jedra, polmer atoma pa se zmanjša. To vodi v oslabitev kovinskih lastnosti in rast nekovinskih.

Tretje obdobje se začne z zelo aktivnim kovinskim natrijem (11 Na - 3s 1), sledi nekoliko manj aktivni magnezij (12 Mg - 3s 2). Obe kovini spadata v družino 3s. Prvi p-element tretjega obdobja, aluminij (13 Al - 3s 2 3p 1), katerega kovinska aktivnost je manjša od magnezijeve, ima amfoterne lastnosti, torej se lahko v kemičnih reakcijah obnaša kot nekovina. . Sledijo nekovinski silicij (14 Si - 3s 2 3p 2), fosfor (15 P - 3s 2 3p 3), žveplo (16 S - 3s 2 3p 4), klor (17 Cl - 3s 2 3p 5) . Njihove nekovinske lastnosti se povečajo iz Si ​​v Cl, ki je aktivna nekovina. Obdobje se konča z inertnim elementom argonom (18 Ar - 3s 2 3p 6).

V enem obdobju se lastnosti elementov postopoma spreminjajo, med prehodom iz prejšnjega obdobja v naslednje pa opazimo močno spremembo lastnosti, saj se začne gradnja nove energetske ravni.

Postopno spreminjanje lastnosti ni značilno samo za preproste snovi, ampak tudi za kompleksne spojine, kot je prikazano v tabeli 1.

Tabela 1 - Nekatere lastnosti elementov tretjega obdobja in njihovih spojin

Elektronska družina	s-elementi		p-elementi
Simbol elementa	Na	mg	Al	Si	P	S	Cl	Ar
Naboj jedra atoma	+11	+12	+13	+14	+15	+16	+17	+18
Zunanja 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 polmer, nm	0,189	0,160	0,143	0,118	0,110	0,102	0,099	0,054
Največja valenca	jaz	II	III	IV	V	VI	VII	—
Višji oksidi in njihove lastnosti	Na2O	MgO	Al2O3	SiO2	P2O5	SO 3	Cl2O7	—
	Osnovne lastnosti		Amfoterne lastnosti	Lastnosti kisline				—
Hidrati oksidov (baz ali kislin)	NaOH	Mg(OH)2	Al(OH)3	H2SiO3	H3PO4	H2SO4	HClO 4	—
	Osnova	Šibka osnova	amfoterni hidroksid	Šibka kislina	kislina srednje jakosti	močna kislina	močna kislina	—
Spojine z vodikom	NaH	MgH2	AlH 3	SiH4	PH 3	H 2 S	HCl	—
	Trdne slane snovi			Plinaste snovi				—

V daljših obdobjih kovinske lastnosti slabijo počasneje. To je posledica dejstva, da se od četrtega obdobja pojavi deset prehodnih d-elementov, v katerih ni zgrajena zunanja, ampak druga zunanja d-podnivo, na zunanji plasti d-elementov pa je en ali dva s-elektrona, ki do neke mere določata lastnosti teh elementov. Tako za d-elemente vzorec postane nekoliko bolj zapleten. Na primer, v petem obdobju se kovinske lastnosti postopoma zmanjšujejo od alkalnega Rb in dosežejo minimalno trdnost v kovinah družine platine (Ru, Rh, Pd).

Vendar pa se po neaktivnem srebru Ag postavi kadmij Cd, ki kaže naglo povečanje kovinskih lastnosti. Nadalje, s povečanjem redne številke elementa se pojavijo nekovinske lastnosti in se postopoma povečajo do tipičnega nekovinskega joda. To obdobje se konča, tako kot vsa prejšnja, z inertnim plinom. Periodična sprememba lastnosti elementov v velikih obdobjih omogoča, da jih razdelimo v dve seriji, v katerih se drugi del obdobja ponovi prvi.

Skupine

Navpični stolpci elementov v periodnem sistemu - skupine so sestavljene iz podskupin: glavne in sekundarne, včasih so označene s črkama A oziroma B.

Glavne podskupine vključujejo s- in p-elemente, v sekundarne pa d- in f-elemente velikih obdobij.

Glavna podskupina je zbirka elementov, ki je postavljena navpično v periodni sistem in ima enako konfiguracijo zunanje elektronske plasti v atomih.

Kot izhaja iz zgornje definicije, je položaj elementa v glavni podskupini določen s skupnim številom elektronov (s- in p-) zunanje energetske ravni, ki je enako številki skupine. Na primer, žveplo (S - 3s 2 3p 4 ), katerega atom vsebuje šest elektronov na zunanji ravni, spada v glavno podskupino šeste skupine, argon (Ar - 3s 2 3p 6 ) - v glavno podskupino osme skupine in stroncij (Sr - 5s 2 ) - v podskupino IIA.

Za elemente ene podskupine so značilne podobne kemijske lastnosti. Kot primer si oglejmo elemente podskupin ІА in VІІА (tabela 2). S povečanjem naboja jedra se število elektronskih plasti in polmer atoma povečata, vendar število elektronov na zunanji energijski ravni ostane konstantno: za alkalijske kovine (podskupina IA) - ena in za halogene ( podskupina VIIA) - sedem. Ker so zunanji elektroni tisti, ki najbolj vplivajo na kemijske lastnosti, je jasno, da ima vsaka od obravnavanih skupin analognih elementov podobne lastnosti.

Toda znotraj iste podskupine je poleg podobnosti lastnosti opaziti nekaj sprememb. Torej so elementi podskupine ІА vse, razen H, aktivne kovine. Toda s povečanjem polmera atoma in števila elektronskih plasti, ki ščitijo vpliv jedra na valenčne elektrone, se kovinske lastnosti povečajo. Zato je Fr bolj aktivna kovina kot Cs, Cs pa je bolj aktiven kot R itd. In v podskupini VIIA so iz istega razloga nekovinske lastnosti elementov oslabljene s povečanjem serijske številke. Zato je F bolj aktivna nekovina kot Cl, Cl pa je bolj aktivna nekovina kot Br itd.

Tabela 2 - Nekatere značilnosti elementov IА in VІІА-podskupin

obdobje	podskupina IA				podskupina VIIA
	Simbol elementa	Jedrni naboj	Polmer atoma, nm		Simbol elementa	Jedrni naboj	Polmer atoma, nm	Zunanja elektronska konfiguracija
II	Li	+3	0,155	2 s 1	F	+9	0,064	2 s2 2 p5
III	Na	+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	jaz	+53	0,133	5 s2 5 p5
VI	Cs	55	0,268	6 s 1	Pri	85	0,140	6 s2 6 p5
VII	Fr	+87	0,280	7 s 1	—	—	—	—

Stranska podskupina je zbirka elementov, ki so postavljeni navpično v periodnem sistemu in imajo enako število valenčnih elektronov zaradi izgradnje zunanje s- in druge zunanje d-energetske podravni.

Vsi elementi sekundarnih podskupin spadajo v d-družino. Te elemente včasih imenujemo prehodne kovine. V stranskih podskupinah se lastnosti spreminjajo počasneje, saj v atomih d-elementov elektroni zgradijo drugo energijsko raven od zunaj, na zunanji ravni pa se nahajata le en ali dva elektrona.

Položaj prvih petih d-elementov (podskupine IIIB-VIIB) vsakega obdobja je mogoče določiti s pomočjo vsote zunanjih s-elektronov in d-elektronov drugega zunanjega nivoja. Na primer, iz elektronske formule skadija (Sc - 4s 2 3d 1 ) je razvidno, da se nahaja v stranski podskupini (ker je d-element) tretje skupine (ker je vsota valenčnih elektronov tri) in mangan (Mn - 4s 2 3d 5 ) je uvrščen v sekundarno podskupino sedme skupine.

Položaj zadnjih dveh elementov vsakega obdobja (podskupini IB in IIB) je mogoče določiti s številom elektronov na zunanji ravni, saj je predhodna raven v atomih teh elementov popolnoma dokončana. Na primer Ag(5s 1 5d 10) je uvrščen v sekundarno podskupino prve skupine, Zn (4s 2 3d 10) - v sekundarni podskupini druge skupine.

Triade Fe-Co-Ni, Ru-Rh-Pd in ​​Os-Ir-Pt se nahajajo v sekundarni podskupini osme skupine. Te triade tvorijo dve družini: železo in platinoidi. Poleg teh družin ločeno ločimo družino lantanidov (štirinajst elementov 4f) in družino aktinidov (štirinajst elementov 5f). Te družine spadajo v sekundarno podskupino tretje skupine.

Povečanje kovinskih lastnosti elementov v podskupinah od zgoraj navzdol, pa tudi zmanjšanje teh lastnosti v enem obdobju od leve proti desni povzroči pojav diagonalnega vzorca v periodnem sistemu. Tako je Be zelo podoben Al, B je podoben Si, Ti je zelo podoben Nb. To se jasno kaže v dejstvu, da v naravi ti elementi tvorijo podobne minerale. Na primer, v naravi se Te vedno pojavlja z Nb, ki tvori minerale - titanove oniobate.

Periodični zakon D.I. Mendelejev in periodni sistem kemičnih elementov ima velik pomen pri razvoju kemije. Potopimo se v leto 1871, ko je profesor kemije D.I. Mendelejev je s številnimi poskusi in napakami prišel do zaključka, da "... lastnosti elementov in s tem lastnosti preprostih in zapletenih teles, ki jih tvorijo, so v periodični odvisnosti od njihove atomske teže." Periodičnost sprememb lastnosti elementov nastane zaradi periodičnega ponavljanja elektronske konfiguracije zunanje elektronske plasti s povečanjem naboja jedra.

Sodobna formulacija periodičnega zakona je:

"lastnosti kemičnih elementov (tj. lastnosti in oblika spojin, ki jih tvorijo) so v periodični odvisnosti od naboja jedra atomov kemičnih elementov."

Med poučevanjem kemije je Mendelejev razumel, da zapomnitev posameznih lastnosti vsakega elementa študentom povzroča težave. Začel je iskati načine za ustvarjanje sistemske metode za lažje zapomnitev lastnosti elementov. Posledično je bilo naravna miza, kasneje je postal znan kot periodično.

Naša sodobna miza je zelo podobna Mendelejevi. Razmislimo o tem podrobneje.

Tabela Mendelejeva

Periodični sistem Mendelejeva je sestavljen iz 8 skupin in 7 obdobij.

Navpični stolpci tabele se imenujejo skupine . Elementi v vsaki skupini imajo podobne kemične in fizikalne lastnosti. To je razloženo z dejstvom, da imajo elementi ene skupine podobne elektronske konfiguracije zunanje plasti, na kateri je število elektronov enako številki skupine. Nato se skupina razdeli na glavne in sekundarne podskupine.

IN Glavne podskupine vključuje elemente, katerih valenčni elektroni se nahajajo na zunanjih ns- in np-podravni. IN Stranske podskupine vključuje elemente, katerih valenčni elektroni se nahajajo na zunanji ns-podravni in notranji (n-1) d-podravni (ali (n-2) f-podravni).

Vsi elementi v periodična tabela , glede na to, na kateri podravni (s-, p-, d- ali f-) so valenčni elektroni, so razvrščeni na: s-elemente (elemente glavnih podskupin I in II skupine), p-elemente (elemente glavne podskupine III - VII skupine), d- elementi (elementi stranskih podskupin), f- elementi (lantanidi, aktinidi).

Najvišja valenca elementa (z izjemo O, F, elementov bakrene podskupine in osme skupine) je enaka številu skupine, v kateri se nahaja.

Za elemente glavne in sekundarne podskupine so formule višjih oksidov (in njihovih hidratov) enake. V glavnih podskupinah je sestava vodikovih spojin enaka za elemente v tej skupini. Trdni hidridi tvorijo elemente glavnih podskupin skupin I-III, skupine IV-VII pa tvorijo plinaste vodikove spojine. Vodikove spojine tipa EN 4 so bolj nevtralne spojine, EN 3 so baze, H 2 E in NE so kisline.

Vodoravne vrstice tabele se imenujejo obdobja. Elementi v obdobjih se med seboj razlikujejo, skupno pa jim je, da so zadnji elektroni na isti energijski ravni ( glavno kvantno številon- enako ).

Prvo obdobje se od ostalih razlikuje po tem, da sta tam le 2 elementa: vodik H in helij He.

V drugem obdobju je 8 elementov (Li - Ne). Litij Li - alkalna kovina začne obdobje in zapre svoj žlahtni plin neon Ne.

V tretji fazi, pa tudi v drugem, je 8 elementov (Na - Ar). Obdobje začne alkalijski natrij Na, zapre ga žlahtni plin argon Ar.

V četrtem obdobju je 18 elementov (K - Kr) - Mendelejev ga je označil kot prvo veliko obdobje. Začne se tudi z alkalijsko kovino Kalij in konča z inertnim plinom kriptonom Kr. Sestava velikih obdobij vključuje prehodne elemente (Sc - Zn) - d- elementov.

V petem obdobju je podobno kot v četrtem 18 elementov (Rb - Xe) in je po zgradbi podobna četrti. Začne se tudi z alkalijskim rubidijem Rb in konča z inertnim plinom ksenonom Xe. Sestava velikih obdobij vključuje prehodne elemente (Y - Cd) - d- elementov.

Šesto obdobje sestavlja 32 elementov (Cs - Rn). Razen 10 d-elementov (La, Hf - Hg) vsebuje vrstico 14 f-elementi (lantanidi) - Ce - Lu

Sedmo obdobje se še ni končalo. Začne se s Francijem Fr, domnevamo lahko, da bo vseboval, tako kot šesto obdobje, 32 že najdenih elementov (do elementa z Z = 118).

Interaktivna periodična tabela

Če pogledate Mendelejev periodični sistem in narišite namišljeno črto, ki se začne pri boru in konča med polonijem in astatinom, potem bodo vse kovine levo od črte, nekovine pa desno. Elementi, ki so neposredno ob tej črti, bodo imeli lastnosti tako kovin kot nekovin. Imenujejo se metaloidi ali polkovine. To so bor, silicij, germanij, arzen, antimon, telur in polonij.

Periodični zakon

Mendelejev je dal naslednjo formulacijo periodičnega zakona: "Lastnosti preprostih teles, pa tudi oblike in lastnosti spojin elementov in zato lastnosti preprostih in kompleksnih teles, ki jih tvorijo, so v periodični odvisnosti od njihova atomska teža."
Obstajajo štirje glavni periodični vzorci:

Oktetno pravilo navaja, da vsi elementi nagibajo k pridobivanju ali izgubi elektrona, da bi imeli konfiguracijo z osmimi elektroni najbližjega žlahtnega plina. Ker Ker sta zunanji s in p orbitali žlahtnih plinov popolnoma napolnjeni, so najbolj stabilni elementi.
Ionizacijska energija je količina energije, potrebna za ločitev elektrona od atoma. V skladu z oktetnim pravilom je za premikanje od leve proti desni po periodni tabeli potrebno več energije za ločitev elektrona. Zato elementi na levi strani mize ponavadi izgubijo elektron, tisti na desni strani pa ga pridobijo. Inertni plini imajo največjo ionizacijsko energijo. Energija ionizacije se zmanjšuje, ko se premikate po skupini, ker elektroni z nizko energijsko raven imajo sposobnost odvračanja elektronov od višjih energijskih nivojev. Ta pojav se imenuje zaščitni učinek. Zaradi tega učinka so zunanji elektroni manj močno vezani na jedro. S premikom vzdolž obdobja se energija ionizacije postopoma povečuje od leve proti desni.

afiniteta do elektronov je sprememba energije ob pridobitvi dodatnega elektrona z atomom snovi v plinastem stanju. Pri premikanju navzdol po skupini postane afiniteta elektronov zaradi presejalnega učinka manj negativna.

Elektronegativnost- merilo, kako močno se nagiba k pritegovanju elektronov drugega atoma, ki so nanj vezani. Med premikanjem se elektronegativnost povečuje periodična tabela od leve proti desni in od spodaj navzgor. Ne smemo pozabiti, da žlahtni plini nimajo elektronegativnosti. Tako je najbolj elektronegativen element fluor.

Na podlagi teh konceptov razmislimo, kako se spreminjajo lastnosti atomov in njihovih spojin periodni sistem.

Torej, v periodični odvisnosti so takšne lastnosti atoma, ki so povezane z njegovo elektronsko konfiguracijo: atomski polmer, energija ionizacije, elektronegativnost.

Razmislite o spremembi lastnosti atomov in njihovih spojin glede na položaj v periodični sistem kemičnih elementov.

Poveča se nekovnost atoma pri premikanju v periodnem sistemu od leve proti desni in od spodaj navzgor. Zaradi tega osnovne lastnosti oksidov se zmanjšajo, in kislinske lastnosti se povečujejo v istem vrstnem redu - od leve proti desni in od spodaj navzgor. Hkrati so kislinske lastnosti oksidov močnejše, večja je stopnja oksidacije elementa, ki ga tvori.

Po piki od leve proti desni osnovne lastnosti hidroksidi oslabi, v glavnih podskupinah od zgoraj navzdol se moč baz povečuje. Hkrati, če lahko kovina tvori več hidroksidov, potem s povečanjem stopnje oksidacije kovine, osnovne lastnosti hidroksidi oslabijo.

Po obdobju od leve proti desni poveča se moč kislin, ki vsebujejo kisik. Pri premikanju od zgoraj navzdol znotraj iste skupine se jakost kislin, ki vsebujejo kisik, zmanjša. V tem primeru se moč kisline poveča s povečanjem stopnje oksidacije elementa, ki tvori kislino.

Po obdobju od leve proti desni poveča se moč anoksičnih kislin. Pri premikanju od zgoraj navzdol znotraj iste skupine se moč anoksičnih kislin poveča.

kategorije ,

Periodični sistem kemičnih elementov je klasifikacija kemičnih elementov, ki jo je ustvaril D. I. Mendelejev na podlagi periodičnega zakona, ki ga je odkril leta 1869.

D. I. Mendelejev

V skladu s sodobno formulacijo tega zakona se v neprekinjenem nizu elementov, razporejenih v vrstnem redu naraščajoče velikosti pozitivnega naboja jeder njihovih atomov, občasno ponavljajo elementi s podobnimi lastnostmi.

Periodični sistem kemičnih elementov, predstavljen v obliki tabele, je sestavljen iz obdobij, vrst in skupin.

Na začetku vsakega obdobja (z izjemo prvega) je element z izrazitimi kovinskimi lastnostmi (alkalna kovina).

Simboli za barvno tabelo: 1 - kemijski znak elementa; 2 - ime; 3 - atomska masa (atomska teža); 4 - serijska številka; 5 - porazdelitev elektronov po plasteh.

Ko se poveča redna številka elementa, ki je enaka vrednosti pozitivnega naboja jedra njegovega atoma, kovinske lastnosti postopoma oslabijo, nekovinske pa se povečajo. Predzadnji element v vsakem obdobju je element z izrazitimi nekovinskimi lastnostmi (), zadnji pa inertni plin. V obdobju I sta 2 elementa, v II in III - po 8 elementov, v IV in V - po 18 elementov, v VI - 32 in v VII (nepopolno obdobje) - 17 elementov.

Prva tri obdobja se imenujejo majhna obdobja, vsako od njih je sestavljeno iz ene vodoravne vrstice; ostalo - v velikih obdobjih, od katerih je vsako (razen obdobja VII) sestavljeno iz dveh vodoravnih vrstic - sode (zgornje) in lihe (spodnje). V sodnih vrstah velikih obdobij so le kovine. Lastnosti elementov v teh vrsticah se rahlo spreminjajo z naraščanjem serijske številke. Lastnosti elementov v lihih serijah velikih obdobij se spreminjajo. V obdobju VI lantanu sledi 14 elementov, ki so si po kemijskih lastnostih zelo podobni. Ti elementi, imenovani lantanidi, so navedeni ločeno pod glavno tabelo. Aktinidi, elementi za aktinijem, so podobno predstavljeni v tabeli.

Tabela ima devet vertikalnih skupin. Število skupine, z redkimi izjemami, je enako najvišji pozitivni valenci elementov te skupine. Vsaka skupina, razen ničle in osme, je razdeljena na podskupine. - glavni (nahaja se na desni) in stranski. V glavnih podskupinah se s povečanjem serijske številke izboljšajo kovinske lastnosti elementov in oslabijo nekovinske lastnosti elementov.

Tako so kemijske in številne fizikalne lastnosti elementov določene z mestom, ki ga dani element zavzema v periodnem sistemu.

Biogeni elementi, torej elementi, ki sestavljajo organizme in v njem opravljajo določeno biološko vlogo, zasedajo zgornji del periodnega sistema. Celice, ki jih zasedajo elementi, ki sestavljajo večino (več kot 99%) žive snovi, so obarvane modro, celice, ki jih zasedajo mikroelementi, so obarvane rožnato (glej).

Periodični sistem kemičnih elementov je največji dosežek sodobnega naravoslovja in nazoren izraz najsplošnejših dialektičnih zakonov narave.

Glej tudi , Atomska teža.

Periodični sistem kemičnih elementov je naravna klasifikacija kemičnih elementov, ki jo je ustvaril D. I. Mendelejev na podlagi periodičnega zakona, ki ga je odkril leta 1869.

V izvirni formulaciji je periodični zakon D. I. Mendelejeva navajal: lastnosti kemičnih elementov, pa tudi oblike in lastnosti njihovih spojin, so v periodični odvisnosti od velikosti atomske teže elementov. Kasneje, z razvojem doktrine o zgradbi atoma, se je pokazalo, da natančnejša lastnost vsakega elementa ni atomska teža (glej), ampak vrednost pozitivnega naboja jedra atoma element, enak redni (atomski) številki tega elementa v periodnem sistemu DI Mendelejeva. Število pozitivnih nabojev na jedru atoma je enako številu elektronov, ki obdajajo jedro atoma, saj so atomi kot celota električno nevtralni. Glede na te podatke je periodični zakon oblikovan takole: lastnosti kemičnih elementov, pa tudi oblike in lastnosti njihovih spojin, so v periodični odvisnosti od pozitivnega naboja jeder njihovih atomov. To pomeni, da se bodo v neprekinjenem nizu elementov, razporejenih v naraščajočem vrstnem redu pozitivnih nabojev jeder njihovih atomov, občasno ponavljali elementi s podobnimi lastnostmi.

Tabelarna oblika periodičnega sistema kemičnih elementov je predstavljena v sodobni obliki. Sestavljen je iz obdobij, serij in skupin. Obdobje predstavlja zaporedno vodoravno vrsto elementov, razporejenih v naraščajočem vrstnem redu pozitivnega naboja jeder njihovih atomov.

Na začetku vsakega obdobja (z izjemo prvega) je element z izrazitimi kovinskimi lastnostmi (alkalna kovina). Nato, ko se serijska številka povečuje, kovinske lastnosti elementov postopoma oslabijo in nekovinske lastnosti elementov se povečajo. Predzadnji element v vsaki periodi je element z izrazitimi nekovinskimi lastnostmi (halogen), zadnji pa inertni plin. Obdobje I je sestavljeno iz dveh elementov, vlogo alkalijske kovine in halogena hkrati opravlja vodik. Obdobja II in III vključujeta po 8 elementov, imenovanih tipično Mendelejev. IV in V obdobje imata po 18 elementov, VI-32. VII obdobje še ni končano in je dopolnjeno z umetno ustvarjenimi elementi; trenutno je v tem obdobju 17 elementov. I, II in III obdobja se imenujejo majhna, vsako od njih je sestavljeno iz ene vodoravne vrstice, IV-VII - velike: vključujejo (z izjemo VII) dve vodoravni vrsti - sodo (zgornjo) in liho (spodnjo). V sodih vrstah velikih obdobij najdemo le kovine, sprememba lastnosti elementov v vrsti od leve proti desni pa je šibko izražena.

V lihih serijah velikih obdobij se lastnosti elementov v nizu spreminjajo na enak način kot lastnosti tipičnih elementov. V sodnem številu obdobja VI za lantanom sledi 14 elementov (imenovanih lantanidi (glej), lantanidi, redki zemeljski elementi), ki so po kemijskih lastnostih podobni lantanu in drug drugemu. Njihov seznam je pod tabelo ločeno.

Ločeno so elementi, ki sledijo aktinijem-aktinidom (aktinidom), izpisani in navedeni pod tabelo.

V periodnem sistemu kemičnih elementov je devet vertikalnih skupin. Številka skupine je enaka najvišji pozitivni valenci (glej) elementov te skupine. Izjema sta fluor (dogaja se le negativno enovalentno) in brom (sedemvalentno se ne zgodi); poleg tega lahko baker, srebro, zlato kažejo valenco večjo od +1 (Cu-1 in 2, Ag in Au-1 in 3), od elementov skupine VIII pa imata le osmij in rutenij valenco +8 . Vsaka skupina, razen osme in ničle, je razdeljena na dve podskupini: glavno (nahaja se na desni) in sekundarno. Glavne podskupine vključujejo tipične elemente in elemente velikih obdobij, sekundarne - samo elemente velikih obdobij in poleg tega kovine.

Glede na kemijske lastnosti se elementi vsake podskupine te skupine med seboj bistveno razlikujejo in le najvišja pozitivna valenca je enaka za vse elemente te skupine. V glavnih podskupinah, od zgoraj navzdol, se kovinske lastnosti elementov povečujejo, nekovinske pa slabijo (na primer francij je element z najbolj izrazitimi kovinskimi lastnostmi, fluor pa je nekovinski). Tako mesto elementa v periodnem sistemu Mendelejeva (zaporedna številka) določa njegove lastnosti, ki so povprečje lastnosti sosednjih elementov navpično in vodoravno.

Nekatere skupine elementov imajo posebna imena. Torej se elementi glavnih podskupin skupine I imenujejo alkalijske kovine, skupina II - zemeljskoalkalijske kovine, skupina VII - halogeni, elementi, ki se nahajajo za uranom - transuran. Elemente, ki so del organizmov, sodelujejo v presnovnih procesih in imajo izrazito biološko vlogo, imenujemo biogeni elementi. Vsi zasedajo zgornji del tabele D. I. Mendelejeva. To so predvsem O, C, H, N, Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg in Fe, ki predstavljajo glavnino žive snovi (več kot 99 %). Mesta, ki jih zasedajo ti elementi v periodnem sistemu, so obarvana svetlo modro. Biogeni elementi, ki jih je v telesu zelo malo (od 10 -3 do 10 -14%), se imenujejo mikroelementi (glej). V celice periodnega sistema, obarvane rumeno, so nameščeni mikroelementi, katerih vitalni pomen za človeka je dokazan.

Po teoriji strukture atomov (glej Atom) so kemijske lastnosti elementov odvisne predvsem od števila elektronov v zunanji elektronski lupini. Periodično spreminjanje lastnosti elementov s povečanjem pozitivnega naboja atomskih jeder je razloženo s periodičnim ponavljanjem strukture zunanje elektronske lupine (energetske ravni) atomov.

V majhnih obdobjih se s povečanjem pozitivnega naboja jedra število elektronov v zunanji lupini poveča z 1 na 2 v obdobju I in z 1 na 8 v obdobjih II in III. Od tod sprememba lastnosti elementov v obdobju od alkalijske kovine do inertnega plina. Zunanja elektronska lupina, ki vsebuje 8 elektronov, je popolna in energetsko stabilna (elementi ničelne skupine so kemično inertni).

V velikih obdobjih v sodih vrstah s povečanjem pozitivnega naboja jeder ostane število elektronov v zunanji lupini konstantno (1 ali 2), druga zunanja lupina pa je napolnjena z elektroni. Od tod počasna sprememba lastnosti elementov v sodih vrsticah. V neparnih serijah dolgih obdobij se s povečanjem naboja jeder zunanja lupina napolni z elektroni (od 1 do 8) in lastnosti elementov se spreminjajo na enak način kot pri tipičnih elementih.

Število elektronskih lupin v atomu je enako številu obdobja. Atomi elementov glavnih podskupin imajo na svojih zunanjih lupinah število elektronov, ki je enako številki skupine. Atomi elementov sekundarnih podskupin vsebujejo enega ali dva elektrona na zunanjih lupinah. To pojasnjuje razliko v lastnostih elementov glavne in sekundarne podskupine. Številka skupine označuje možno število elektronov, ki lahko sodelujejo pri tvorbi kemičnih (valenčnih) vezi (glej Molekula), zato se takšni elektroni imenujejo valenčni. Za elemente sekundarnih podskupin niso samo elektroni zunanjih lupin, ampak tudi predzadnji valenčni. Število in struktura elektronskih lupin sta navedena v priloženem periodnem sistemu kemičnih elementov.

Periodični zakon D. I. Mendelejeva in sistem, ki temelji na njem, sta v znanosti in praksi izjemno velikega pomena. Periodični zakon in sistem sta bila osnova za odkrivanje novih kemičnih elementov, natančno določanje njihove atomske teže, razvoj teorije zgradbe atomov, vzpostavitev geokemičnih zakonov za porazdelitev elementov v zemeljski skorji. in razvoj sodobnih idej o živi snovi, katere sestava in z njo povezani zakoni so v skladu s periodnim sistemom. Biološka aktivnost elementov in njihova vsebnost v telesu sta v veliki meri odvisna tudi od mesta, ki ga zasedajo v periodičnem sistemu Mendelejeva. Torej, s povečanjem serijskega števila v številnih skupinah se toksičnost elementov poveča in njihova vsebnost v telesu se zmanjša. Periodični zakon je nazoren izraz najsplošnejših dialektičnih zakonov razvoja narave.