Якщо таблиця Менделєєва здається вам складним для розуміння, ви не самотні! Хоча буває непросто зрозуміти її принципи, вміння працювати з нею допоможе при вивченні природничих наук. Для початку вивчіть структуру таблиці і те, яку інформацію можна дізнатися з неї про кожен хімічний елемент. Потім можна приступити до вивчення властивостей кожного елемента. І нарешті, за допомогою таблиці Менделєєва можна визначити число нейтронів в атомі того чи іншого хімічного елемента.

кроки

Частина 1

структура таблиці

Таблиця Менделєєва, або періодична система хімічних елементів, починається в лівому верхньому кутку і закінчується в кінці останнього рядка таблиці (в нижньому правому куті). Елементи в таблиці розташовані зліва направо в порядку зростання їх атомного номера. Атомний номер показує, скільки протонів міститься в одному атомі. Крім того, зі збільшенням атомного номера зростає і атомна маса. Таким чином, по розташуванню того чи іншого елемента в таблиці Менделєєва можна визначити його атомну масу.

Як видно, кожен наступний елемент містить на один протон більше, ніж попередній йому елемент. Це очевидно, якщо подивитися на атомні номери. Атомні номери зростають на один при русі зліва направо. Оскільки елементи розташовані по групах, деякі елементи таблиці залишаються порожніми.

• Наприклад, перший рядок таблиці містить водень, який має атомний номер 1, і гелій з атомним номером 2. Однак вони розташовані на протилежних краях, тому що належать до різних груп.

1. Дізнайтеся про групи, які включають в себе елементи зі схожими фізичними і хімічними властивостями. Елементи кожної групи розташовуються у відповідній вертикальній колонці. Як правило, вони позначаються одним кольором, що допомагає визначити елементи зі схожими фізичними і хімічними властивостями і передбачити їх поведінку. Всі елементи тієї чи іншої групи мають однакове число електронів на зовнішній оболонці.

   • Водень можна віднести як до групи лужних металів, так і до групи галогенів. У деяких таблицях його вказують в обох групах.
   • У більшості випадків групи пронумеровані від 1 до 18, і номери ставляться вгорі або внизу таблиці. Номери можуть бути вказані римськими (наприклад, IA) або арабськими (наприклад, 1A або 1) цифрами.
   • При русі вздовж колонки зверху вниз кажуть, що ви «переглядаєте групу».

2. Дізнайтеся, чому в таблиці присутні порожні клітинки. Елементи впорядковані не тільки відповідно до їх атомним номером, але і по групах (елементи однієї групи мають схожі фізичними і хімічними властивостями). Завдяки цьому можна легше зрозуміти, як поводиться той чи інший елемент. Однак зі зростанням атомного номера не завжди присутні елементи, які потрапляють до відповідної групи, тому в таблиці зустрічаються порожні клітинки.

   • Наприклад, перші 3 рядки мають порожні клітинки, оскільки перехідні метали зустрічаються лише з атомного номера 21.
   • Елементи з атомними номерами з 57 по 102 відносяться до рідкоземельних елементів, і зазвичай їх виносять в окрему підгрупу в нижньому правому куті таблиці.

3. Кожен рядок таблиці являє собою період. Всі елементи одного періоду мають однакове число атомних орбіталей, на яких розташовані електрони в атомах. Кількість орбіталей відповідає номеру періоду. Таблиця містить 7 рядків, тобто 7 періодів.

   • Наприклад, атоми елементів першого періоду мають одну орбіталь, а атоми елементів сьомого періоду - 7 орбіталей.
   • Як правило, періоди позначаються цифрами від 1 до 7 зліва таблиці.
   • При русі вздовж рядка зліва направо кажуть, що ви «переглядаєте період».

4. Навчіться розрізняти метали, металоїди і неметали. Ви краще будете розуміти властивості того чи іншого елемента, якщо зможете визначити, до якого типу він відноситься. Для зручності в більшості таблиць метали, металоїди і неметали позначаються різними кольорами. Метали знаходяться в лівій, а неметали - в правій частині таблиці. Металоїди розташовані між ними.

   Частина 2

   позначення елементів

   1. Кожен елемент позначається однією або двома латинськими буквами. Як правило, символ елемента наведено великими літерами в центрі відповідного осередку. Символ являє собою скорочену назву елемента, яке збігається в більшості мов. При проведенні експериментів і роботі з хімічними рівняннями зазвичай використовуються символи елементів, тому корисно пам'ятати їх.

      • Зазвичай символи елементів є скороченням їх латинської назви, хоча для деяких, особливо недавно відкритих елементів, вони отримані з загальноприйнятої назви. Наприклад, гелій позначається символом He, що близько до загальноприйнятої назви в більшості мов. У той же час залізо позначається як Fe, що є скороченням його латинської назви.

   2. Зверніть увагу на повну назву елемента, якщо воно наведено в таблиці. Це «ім'я» елемента використовується в звичайних текстах. Наприклад, «гелій» і «вуглець» є назвами елементів. Зазвичай, хоча і не завжди, повні назви елементів вказуються під їх хімічним символом.

      • Іноді в таблиці не вказуються назви елементів і наводяться лише їх хімічні символи.

   3. Знайдіть атомний номер. Зазвичай атомний номер елемента розташований вгорі відповідного осередку, посередині або в кутку. Він може також перебувати під символом або назвою елемента. Елементи мають атомні номери від 1 до 118.

      • Атомний номер завжди є цілим числом.

   4. Пам'ятайте про те, що атомний номер відповідає числу протонів в атомі. Всі атоми того чи іншого елемента містять однакову кількість протонів. На відміну від електронів, кількість протонів в атомах елемента залишається постійним. В іншому випадку вийшов би інший хімічний елемент!

Періодичний закон Д.І. Менделєєва і періодична система хімічних елементів має велике значення в розвитку хімії. Зануримося в 1871 рік, коли професор хімії Д.І. Менделєєв, методом численних спроб і помилок, прийшов до висновку, що «... властивості елементів, а тому і властивості утворених ними простих і складних тіл, стоять у періодичній залежності від їх атомної ваги». Періодичність зміни властивостей елементів виникає внаслідок періодичного повторення електронної конфігурації зовнішнього електронного шару зі збільшенням заряду ядра.

Сучасна формулювання періодичного закону така:

«Властивості хімічних елементів (тобто властивості і форма утворених ними сполук) перебувають у періодичній залежності від заряду ядра атомів хімічних елементів».

Викладаючи хімію, Менделєєв розумів, що запам'ятовування індивідуальних властивостей кожного елемента, викликає у студентів труднощі. Він став шукати шляхи створення системного методу, щоб полегшити запам'ятовування властивостей елементів. В результаті з'явилася природна таблиця, Пізніше вона стала називатися періодичної.

Наша сучасна таблиця дуже схожа на менделеевскую. Розглянемо її докладніше.

таблиця Менделєєва

Періодична таблиця Менделєєва складається з 8 груп і 7 періодів.

Вертикальні стовпці таблиці називають групами . Елементи, всередині кожної групи, володіють схожими хімічними і фізичними властивостями. Це пояснюється тим, що елементи однієї групи мають подібні електронні конфігурації зовнішнього шару, число електронів на якому дорівнює номеру групи. При цьому група розділяється на головні і побічні підгрупи.

В Головні підгрупи входять елементи, у яких валентні електрони розташовуються на зовнішніх ns- і np- подуровнях. В побічні підгрупи входять елементи, у яких валентні електрони розташовуються на зовнішньому ns- підрівні і внутрішньому (n - 1) d- підрівні (або (n - 2) f- підрівні).

Всі елементи в періодичної таблиці , В залежності від того, на якому підрівні (s-, p-, d- або f-) знаходяться валентні електрони класифікуються на: s- елементи (елементи головної підгрупи I і II груп), p- елементи (елементи головних підгруп III - VII груп), d- елементи (елементи побічних підгруп), f- елементи (лантаноїди, актиноїди).

Вища валентність елемента (за винятком O, F, елементів підгрупи міді і восьмий групи) дорівнює номеру групи, в якій він знаходиться.

Для елементів головних і побічних підгруп однаковими є формули вищих оксидів (і їх гідратів). У головних підгрупах складу водневих з'єднань є однаковими, для елементів, що знаходяться в цій групі. Тверді гідриди утворюють елементи головних підгруп I - III груп, а IV - VII груп утворюють а газоподібні водневі сполуки. Водневі сполуки типу ЕН 4 - нейтральнішою з'єднання, ЕН 3 - підстави, Н 2 Е і НЕ - кислоти.

Горизонтальні ряди таблиці називають періодами. Елементи в періодах відрізняються між собою, але загальне у них те, що останні електрони перебувають на одному енергетичному рівні ( головне квантове числоn - однаково ).

Перший період відрізняється від інших тим, що там знаходяться всього 2 елементи: водень H і гелій He.

У другому періоді знаходяться 8 елементів (Li - Ne). Літій Li - лужний метал починає період, а замикає його благородний газ неон Ne.

У третьому періоді, також як і в другому знаходяться 8 елементів (Na - Ar). Починає період лужної метал натрій Na, а замикає його благородний газ аргон Ar.

У четвертому періоді знаходяться 18 елементів (K - Kr) - Менделеев його позначив як перший великий період. Починається він також з лужного металу Калій, а закінчується інертним газом криптон Kr. До складу великих періодів входять перехідні елементи (Sc - Zn) - d-елементи.

У п'ятому періоді, аналогічно четвертому знаходяться 18 елементів (Rb - Xe) і структура його подібна до четвертим. Починається він також з лужного металу рубідій Rb, а закінчується інертним газом ксенон Xe. До складу великих періодів входять перехідні елементи (Y - Cd) - d-елементи.

Шостий період складається з 32 елементів (Cs - Rn). Крім 10 d-елементів (La, Hf - Hg) в ньому знаходиться ряд з 14 f-елементів (лантаноїди) - Ce - Lu

Сьомий період не закінчений. Він починається з Францій Fr, можна припустити, що він буде містити, також як і шостий період, 32 елемента, які вже знайдені (до елемента з Z \u003d 118).

Інтерактивна таблиця Менделєєва

Якщо подивитися на періодичну таблицю Менделєєва і провести уявну межу, що починається у бору і закінчується між полонієм і астату, то все метали будуть знаходитися зліва від межі, а неметали - справа. Елементи, що безпосередньо прилягають до цієї лінії будуть мати властивості як металів, так і неметалів. Їх називають металоїдами або напівметал. Це бор, кремній, германій, миш'як, сурма, телур і полоній.

періодичний закон

Менделєєв дав наступне формулювання Періодичного закону: «властивості простих тіл, а також форми і властивості з'єднань елементів, а тому і властивості утворених ними простих і складних тіл, стоять у періодичній залежності від їх атомної ваги».
Існує чотири основних періодичних закономірності:

правило октету стверджує, що всі елементи прагнуть придбати або втратити електрон, щоб мати восьміелектронную конфігурацію найближчого благородного газу. Оскільки зовнішні s- і p-орбіталі благородних газів повністю заповнені, то вони є найбільш стабільними елементами.
енергія іонізації - це кількість енергії, необхідне для відриву електрона від атома. Згідно з правилом октету, при русі по періодичній таблиці зліва направо для відриву електрона потрібно більше енергії. Тому елементи з лівого боку таблиці прагнуть втратити електрон, а з правого боку - його придбати. Найвища енергія іонізації у інертних газів. Енергія іонізації зменшується при русі вниз по групі, тому що у електронів низьких енергетичних рівнів є здатність відштовхувати електрони з більш високих енергетичних рівнів. Це явище названо ефектом екранування. Завдяки цьому ефекту зовнішні електрони мене міцно пов'язані з ядром. Рухаючись по періоду енергія іонізації плавно збільшується зліва направо.

Спорідненість до електрону- зміна енергії при придбанні додаткового електрона атомом речовини в газоподібному стані. При русі по групі вниз спорідненість до електрону стає менш негативним внаслідок ефекту екранування.

електронегативність - міра того, наскільки сильно прагне притягувати до себе електрони пов'язаної з нею іншої атома. Електронегативність збільшується при русі в періодичної таблиці зліва направо і знизу вгору. При цьому треба пам'ятати, що благородні гази не мають електронегативності. Таким чином, найбільш електронегативний елемент - фтор.

На підставі цих понять, розглянемо як змінюються властивості атомів і їх сполук в таблиці Менделєєва.

Отже, в періодичній залежності знаходяться такі властивості атома, які пов'язані з його електронною конфігурацією: атомний радіус, енергія іонізації, електронегативність.

Розглянемо зміну властивостей атомів і їх сполук в залежності від положення в періодичної системі хімічних елементів.

Неметаллічность атома збільшується при русі в періодичній таблиці зліва направо і знизу вгору. У зв'язку з цим основні властивості оксидів зменшуються, а кислотні властивості збільшуються в тому ж порядку - при русі зліва направо і знизу вгору. При цьому кислотні властивості оксидів тим сильніше, чим більше ступінь окислення утворить його елемента

За періодом зліва направо основні властивості гідроксидівслабшають, по головним підгрупах зверху вниз сила підстав збільшується. При цьому, якщо метал може утворити кілька гідроксидів, то зі збільшенням ступеня окислення металу, основні властивості гідроксидів слабшають.

за періодом зліва направо збільшується сила кисневмісних кислот. При русі зверху вниз в межах однієї групи сила кисневмісних кислот зменшується. При цьому сила кислоти збільшується зі збільшенням ступеня окислення утворить кислоту елемента.

за періодом зліва направо збільшується сила безкисневих кислот. При русі зверху вниз в межах однієї групи сила безкисневих кислот збільшується.

категорії,

ПЕРІОДИЧНА СИСТЕМА, Впорядкована множина хім. елементів, їх природ. , Що є табличним виразом. Прообразом пе-ріодіч. системи хім. елементів послужила таблиця "Досвід системи елементів, заснованої на їх і хімічній подібності", складена Д. І. Менделєєвим 1 березня 1869 (рис. 1). У послід. роки вчений удосконалював таблицю, розвинув уявлення про періоди і групах елементів і про місце елемента в системі. У 1870 Менделєєв назвав систему природною, а в 1871 періодичної. В результаті вже тоді періодична система багато в чому придбала суч. структурні обриси. Спираючись на неї, Менделєєв передбачив існування і св-ва ок. 10 невідомих елементів; ці прогнози згодом підтвердилися.

Мал. 1 Таблиця "Досвід системи елементів, заснованої на їх і хімічній подібності" (Д. І. Менделєєв. I мирта 1869).

Однак протягом наступних понад 40 років періодична система в значить. ступеня представляла собою лише емпіріч. узагальнення фактів, оскільки було відсутнє фіз. пояснення причин периодич. зміни CB-B елементів в залежності від зростання їх. Таке пояснення було неможливо без обґрунтованих уявлень про будову (див.). Тому важливою віхою в розвитку періодичної системи стала планетарна (ядерна) модель, запропонована Е. Резерфордом (1911). У 1913 А. ван ден Брук прийшов до висновку, що елемента в періодичній системі чисельно дорівнює покладе. заряду (Z) ядра його. Цей висновок був експериментально підтверджений Г. Мозлі (закон Мозлі, 1913-14). В результаті периодич. закон отримав сувору фіз. формулювання, вдалося однозначно визначити ниж. кордон періодичної системи (H як елемент з мінім. Z \u003d 1), оцінити точне число елементів між H і U і встановити, які елементи ще не відкриті (Z \u003d 43, 61, 72, 75, 85, 87). Теорія періодичної системи була розроблена в нач. 1920-х рр. (див. нижче).

Структура періодіческаяой системи.Сучасна періодична система включає 109 хімічних речовин (є відомості про синтез в 1988 елементу з Z \u003d 110). З них в прир. об'єктах виявлені 89; всі елементи, які йдуть за U, або (Z \u003d 93 109), а також Tc (Z \u003d 43), Pm (Z \u003d 61) і At (Z \u003d 85) були штучно синтезовані за допомогою разл. . Елементи з Z \u003d 106 109 поки не отримали назв, тому відповідні їм символи в таблицях відсутні; для елемента з Z \u003d 109 ще невідомі наиб. довгоживучих.

За всю історію періодичної системи було опубліковано більше 500 разл варіантів її зображення. Це обумовлювалося спробами відшукати раціональне рішення деяких спірних проблем структури періодичної системи (розміщення H, Ланта-Ноїда і тощо). Наїб. поширення набули слід. табличні форми вираження періодичної системи: 1) коротка запропонована Менделєєвим (в суч. вигляді поміщена на початку томи на кольоровому форзаці); 2) довга розроблялася Менделєєвим, вдосконалена в 1905 А. Вернером (рис.2); 3) сходова опублікована в 1921 H. (рис. 3). В останні десятиліття особливо широко використовуються коротка і довга форми, як наочні і практично зручні. Все перечисл. форми мають певні переваги і недоліки. Однак навряд чи можна запропонувати до.-л. універсам. варіант зображення періодичної системи, к-рий адекватно відбив би все різноманіття св-в хім. елементів і специфіку зміни їх хім. поведінки в міру зростання Z.

Фундам. принцип побудови періодичної системи полягає у виділенні в ній періодів (горизонтальні ряди) і груп (вертикальні стовпці) елементів. Сучасна періодична система складається з 7 періодів (сьомий, поки не завершений, повинен закінчуватися гіпотетічен. Елементом з Z \u003d 118) і 8 груп Періодом зв. сукупність елементів, що починається (або перший період) і закінчується. Числа елементів в періодах закономірно зростають і, починаючи з другого, попарно повторюються: 8, 8, 18, 18, 32, 32, ... (особливий випадок перший період, що містить всього два елементи). Група елементів не має чіткої дефініції; формально її номер відповідає макс. значенням складових її елементів, але ця умова в ряді випадків не виконується. Кожна група поділяється на головну (а) і побічну (б) підгрупи; в кожній з них містяться елементи, подібні за хімічним. св-вам, яких брало характеризуються однаковим будовою зовн. електронних оболонок. У більшості груп елементи підгруп а й б виявляють певний хім. схожість, переважно. у вищих.

Особливе місце в структурі періодичної системи займає група VIII. Протягом довгих. часу до неї відносили тільки елементи "тріад": Fe-Co-Ni і (Ru Rh Pd і Os-Ir-Pt), а все мали в самостійно. нульової групи; отже, періодична система містила 9 груп. Після того як в 60-х рр. були отримані сполуки. Xe, Kr і Rn, стали розміщувати в підгрупі VIIIa, а нульову групу скасували. Елементи ж тріад склали підгрупу VIII6. Таке "структурне оформлення" групи VIII фігурує нині практично у всіх публікованих варіантах вираження періодичної системи.

Відрізнить. риса першого періоду полягає в тому, що він містить всього 2 елементи: H і Чи не. внаслідок св-в - єдностей. елемент, який не має чітко визначеного місця в періодичній системі. Символ H поміщають або в підгрупу Ia, або в підгрупу VIIa, або в обидві одночасно, укладаючи в одній з підгруп символ в дужки, або, нарешті, зображуючи його разл. шрифтами. Ці способи розташування H засновані на тому, що він має нек-риє формальні риси подібності як з, так і с.

Мал. 2. Довга форма периодич. системи хім. елементів (суч. варіант). Мал. 3. Сходова форма періодичної. системи хім. елементів (H., 1921).

Другий період (Li-Ne), що містить 8 елементів, починається Li (єдностей, + 1); за ним слід Be (+ 2). Металеві. характер В (+3) виражений слабо, а наступний за ним С - типовий (+4). Наступні N, О, F і Ne-неметали, причому тільки у N вища + 5 відповідає номеру групи; О і F відносяться до числа найактивніших.

Третій період (Na-Ar) також включає 8 елементів, характер зміни хім. св-в яких брало багато в чому аналогічний що спостерігається в другому періоді. Однак Mg і Al більш "металеві-ни", ніж соотв. Be і В. Інші елементи-Si, P, S, Cl і Ar-неметали; всі вони виявляють, рівні номеру групи, крім Ar. T.обр., у другому і третьому періодах у міру збільшення Z спостерігається ослаблення металевого і посилення неметаллич. характеру елементів.

Всі елементи перших трьох періодів відносяться до підгрупах а. За суч. термінології, елементи, що належать до підгрупах Ia і IIa, наз. I-елементами (в кольоровій таблиці їх символи дані червоним кольором), до підгрупах IIIa-VIIIa-р-елементами (символи оранжевого кольору).

Четвертий період (K-Kr) містить 18 елементів. Після До і щел.-зем. Ca (s-елементи) слід ряд з 10 т. Зв. перехідних (Sc-Zn), або d-елементів (символи синього кольору), к-які входять в підгрупи б. Більшість (всі вони -) виявляють вищі, рівні номеру групи, виключаючи тріаду Fe-Co-Ni, де Fe в певних умовах має +6, а З і Ni максимально Тривалентне. Елементи від Ga до Kr відносяться до підгрупах a (р-елементи), і характер зміни їх св-в багато в чому подібний до зміни св-в елементів другого і третього періодів у відповідних інтервалах значень Z. Для Kr отримано дек. щодо стійких соед., в осн. з F.

П'ятий період (Rb-Xe) побудований аналогічно четвертому; в ньому також є вставка з 10 перехідних, або d-елементів (Y-Cd). Особливості зміни св-в елементів в періоді: 1) в тріаді Ru-Rh-Pd проявляє макс, 4 8; 2) всі елементи підгруп а, включаючи Xe, проявляють вищі, рівні номеру групи; 3) у I відзначаються слабкі металеві. св-ва. T. обр., Св-ва елементів четвертого і п'ятого періодів у міру збільшення Z змінюються складніше, ніж св-ва елементів в другому і третьому періодах, що, в першу чергу, обумовлено наявністю перехідних d-елементів.

Шостий період (Cs-Rn) містить 32 елемента. У нього крім десяти d-елементів (La, Hf-Hg) входить сімейство з 14 f-елементів (символи чорного кольору, від Ce до Lu) -лaнтaнoідoв. Вони дуже схожі за хімічним. св-вам (переважно. в +3) і тому не м. б. розміщені по разл. групам системи. У короткій формі періодичної системи все Ланта-Ноїда включені в підгрупу IIIa (La), а їх сукупність розшифрована під таблицею. Цей прийом не позбавлений недоліків, оскільки 14 елементів як би виявляються поза системою. У довгій і сходовому формах періодичної системи спеці-Фіка відбивається на загальному тлі її структури. Др. особливості елементів періоду: 1) в тріаді Os Ir Pt тільки Os проявляє макс. +8; 2) At має більш виражений у порівнянні з I металеві. характер; 3) Rn наиб. реакционноспособен з, однак сильна ускладнює вивчення його хім. св-в.

Сьомий період подібно шостому повинен містити 32 елемента, але ще не завершений. Fr і Ra елементи соотв. підгруп Ia і IIa, Ac аналог елементів підгрупи III6. Згідно актінідной концепції Г. Сиборга (1944), після Ac слід сімейство з 14 f-елементів (Z \u003d 90 103). У короткій формі періодичної системи останні включаються в Ac і подібно записуються отд. рядком під таблицею. Цей прийом передбачав наявність певного хім. подібності елементів двох f-сімейств. Однак детальне вивчення показало, що вони проявляють набагато ширший діапазон, в т. Ч. І таких, як +7 (Np, Pu, Am). Крім того, для важких характерна стабілізація нижчих (+ 2 або навіть +1 для Md).

Оцінка хім. природи Ku (Z \u003d 104) і Ns (Z \u003d 105), синтезованих в кол-ве одиничних вельми короткоживучих, дозволила зробити висновок, що ці елементи аналоги соотв. Hf і Та, т. Е. D-елементи, і повинні розташовуватися в підгрупах IV6 і V6. Хім. елементів з Z \u003d 106 109 не проводилася, але можна припускати, що вони відносяться до сьомого періоду. Розрахунки за допомогою ЕОМ свідчать про приналежність елементів з Z \u003d 113 118 до p-елементів (підгрупи IIIa VIIIa).

Теорія періодичної системибула переважно. створена H. (1913 21) на базі запропонованої ним квантової моделі. З огляду на специфіку зміни св-в елементів у періодичній системі та відомості про їх, розробив схему побудови електронних конфігурацій у міру зростання Z, поклавши її в основу пояснення явища періодичності та структури періодичної системи. Ця схема спирається на певну послідовність заповнення оболонок (наз. Також шарами, рівнями) і подоболочек (оболонок, підрівнів) в відповідно до збільшення Z. Подібні електронні конфігурації зовн. електронних оболонок в періодично повторюються, що і обумовлює периодич. зміна хім. св-в елементів. У цьому полягає гл. причина фіз. природи феномена періодичності. Електронні оболонки, за винятком тих, к-які відповідають значенням 1 і 2 головного квантового чіела л, не заповнюються послідовно і монотонно до свого повного завершення (числа в последоват. Оболонках складають: 2, 8, 18, 32, 50, ... ); побудова їх періодично переривається появою сукупностей (складових певні подоболочки), к-які відповідають великим значенням п. У цьому полягає істот. особливість "електронного" тлумачення структури періодичної системи.

Схема формування електронних конфігурацій, що лежить в основі теорії періодичної системи, відображає, т. Обр., Певну послідовність появи в у міру зростання Z сукупностей (подоболочек), що характеризуються нек-римі значеннями головного і орбітального (l) квантових чисел. Дана схема в загальному вигляді записується у вигляді табл. (див. нижче).

Вертикальними рисами розділені подоболочки, к-які заповнюються в елементів, що становлять последоват. періоди періодичної системи (номера періодів позначені цифрами зверху); жирним шрифтом виділені подоболочки, завершальні формування оболонок з даними п.

Числа в оболонках і подоболочкі визначаються на. Стосовно до, як часткам з напівцілим, він постулює, що в не м. Б. двох з однаковими значеннями всіх квантових чисел. Ємності оболонок і подоболочек рівні соотв. 2п 2 і 2 (2l + 1). Цей принцип не визначає.

	період	1	2	3	4	5	6	7
	Електронна конфігурація	1s	2s 2р	3s 3р	4s 3d 4р	5s 4d 5р	6s 4f 5d 6p	7s 5f 6d 7p
	n	l	22	33	434	545	6456	7567
	l	0	01	01	021	021	0321	0321
		2	26	26	2106	2106	214106	214106
	Число елементів в періоді	2	8	8	18	18	32	32

однак, послідовність формування електронних конфігурацій у міру зростання Z. З наведеної вище схеми знаходяться ємності последоват. періодів: 2, 8, 18, 32, 32, ....

Кожен період починається елементом, в к-якого вперше з'являється з даними значенням n при l \u003d 0 (ns 1 -елементи), і закінчується елементом, в к-якого заповнена подоболочка з тим же n і l \u003d 1 (np 6 -елемен- ти); виняток-перший період (тільки 1s-елементи). Все s- і p- елементи належать до підгрупах а. До підгрупах б відносяться елементи, в яких брало добудовуються оболонки, раніше залишилися недобудованими (значення h менше номера періоду, l \u003d 2 і 3). У перші три періоди входять елементи тільки підгруп а, т. Е. S- і р-елементи.

Реальна схема побудови електронних конфігурацій описується т. Зв. (П + l) -правілом, сформульованим (1951) В. M. Клечковского. Побудова електронних конфігурацій відбувається відповідно до последоват збільшенням суми (п + /). При цьому в межах кожної такої суми спочатку заповнюються подоболочки з великими l і меншими n, потім з меншими l і великими п.

Починаючи з шостого періоду побудова електронних конфігурацій в дійсності набуває більш складний характер, що виражається в порушенні чітких меж між послідовно заповнювати подобу-оболонка. Напр., 4f-електрон з'являється не в La з Z \u003d 57, а в наступного за ним Ce (Z \u003d 58); последоват. побудова 4f -подоболочки переривається в Gd (Z \u003d 64, наявність 5d-електрона). Подібне "розмивання періодичності" чітко позначається в сьомому періоді для з Z\u003e 89, що відбивається на св-вах елементів.

Реальна схема спочатку була виведена з до.-л. строгих теоретич. уявлень. Вона грунтувалася на відомих хім. св-вах елементів і відомостях про їх спектрах. Действит. фіз. обгрунтування реальна схема отримала завдяки застосуванню методів до опису будови. У квантовомех. інтерпретації теорії будови поняття електронних оболонок і подоболочек при строгому підході втратило свій початковий сенс; нині широко використовується уявлення про атомні. Проте розроблений принцип фіз. інтерпретації явища періодичності не втратила свого значення і в першому наближенні досить вичерпно пояснює теоретич. основи періодичної системи. У всякому разі, у публікованих формах зображення періодичної системи відбивається уявлення про характер розподілу по оболонок і подоболочкі.

Будова і хімічні властивості елементів.Осн особливості хім. поведінки елементів визначаються характером конфігурацій зовнішніх (однієї-двох) електронних оболонок. Ці особливості різні для елементів підгруп a (s- і p-елементів), підгруп б (d-елементи), f-сімейств (і).

Особливе місце займають 1s-елементи першого періоду (H і Не). внаслідок присутності в тільки одного відрізняється великоюсв-в. Винятковою характеризується конфігурація Чи не (1s 2), що обумовлює його хім. інертність. Оскільки у елементів підгруп а відбувається заповнення зовн. електронних оболонок (з n, рівним номеру періоду), св-ва елементів помітно змінюються в міру зростання Z у відповідних періодах, що виражається в ослабленні металевих і посилення неметаллич. св-в. Все, крім H і Не, -p-елементи. У той же час в кожній підгрупі а в міру збільшення Z спостерігається посилення металеві. св-в. Ці закономірності пояснюються ослабленням енергії зв'язку зовн. з ядром при переході від періоду до періоду.

Значення періодичної системи. Ця система зіграла і продовжує грати величезну роль у розвитку мн. естественнонауч. дисциплін. Вона стала важливою ланкою в атомно-мол. вчення, сприяла формулюванню суч. поняття "хім. елемент" і уточненню уявлень про простих в-вах і соед., справила значить. вплив на розробку теорії будови і виникнення поняття изотопии. З періодичної системою пов'язана строго науч. постановка проблеми прогнозування в, щопроявилося як в прогнозі існування невідомих елементів і їх св-в, так і нових особливостей хім. поведінки вже відкритих елементів. Періодична система - найважливіша основа неорг. ; вона служить, напр., завданням синтезу в-в з наперед заданими св-вами, створення нових матеріалів, зокрема напівпровідникових, підбору специфічний. для разл. хім. процесів. Періодична система -навчитеся. база викладання загальної та неорг. , А також деяких розділів атомної фізики.

Літ .: Менделєєв Д. І., Періодичний закон. Основні статті, M., 1958; Кедрів Б. M .. Три аспекти атомістики, ч. 3. Закон Менделєєва, M., 1969; Трифонов Д H., Про кількісної інтерпретації періодичності, M., 1971; Трифонов Д. H., Кривомазов A. H., Лісневський Ю. І., Вчення про періодичність та вчення про. Коммешірованная хронологія найважливіших подій. M., 1974; Карапет MX. Бійки С. І., Будова, M., 1978; Вчення про періодичність. Історія і сучасність. Зб. статей. M .. 1981. Корольков Д. В., Основи, M., 1982; Мельников В. П., Дмитрієв І С. Додаткові види періодичності в періодичній системі Д. І. Менделєєва, М. 1988. Д. Н Трифонов.

На цьому уроці ви дізнаєтеся про Періодичний закон Менделєєва, який описує зміну властивостей простих тіл, а також форми і властивості з'єднань елементів в залежності від величини їхніх атомних мас. Розгляньте, як по положенню в Періодичній системі можна описати хімічний елемент.

Тема: Періодичний закон іПеріодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва

Урок: Опис елемента за положенням в Періодичній системі елементів Д. І. Менделєєва

У 1869 році Д. І. Менделєєв на основі даних накопичених про хімічні елементи сформулював свій періодичний закон. Тоді він звучав так: «Властивості простих тіл, а також форми і властивості з'єднань елементів знаходяться в періодичній залежності від величини атомних мас елементів». Дуже довго фізичний зміст закону Д. І. Менделєєва був незрозумілий. Все встало на свої місця після відкриття в XX столітті будови атома.

Сучасна формулювання періодичного закону: «Властивості простих речовин, також форми і властивості з'єднань елементів знаходяться в періодичній залежності від величини заряду ядра атома».

Заряд ядра атома дорівнює числу протонів в ядрі. Число протонів врівноважується числом електронів в атомі. Таким чином, атом електронейтрален.

Заряд ядра атома в Періодичної таблиці - це порядковий номер елемента.

номер періодупоказує число енергетичних рівнів,на яких обертаються електрони.

номер групипоказує число валентних електронів.Для елементів головних підгруп число валентних електронів дорівнює числу електронів на зовнішньому енергетичному рівні. Саме валентні електрони відповідають за утворення хімічних зв'язків елемента.

Хімічні елементи 8 групи - інертні гази мають на зовнішній електронній оболонці 8 електронів. Така електронна оболонка енергетично вигідна. Всі атоми прагнуть заповнити свою зовнішню електронну оболонку до 8 електронів.

Які ж характеристики атома змінюються в Періодичній системі періодично?

Повторюється будова зовнішнього електронного рівня.

Періодично змінюється радіус атома. У групі радіус збільшуєтьсязі збільшенням номера періоду, так як збільшується число енергетичних рівнів. У періоді зліва направо буде відбуватися зростання атомного ядра, але тяжіння до ядра буде більше і тому радіус атома зменшується.

Кожен атом прагне завершити останній енергетичний рівень У елементів 1 групи на останньому шарі 1 електрон. Тому їм легше його віддати. А елементам 7 групи легше притягнути 1 якого бракує до октету електрон. У групі здатність віддавати електрони буде збільшуватися зверху вниз, так ка збільшується радіус атома і тяжіння до ядра менше. У періоді зліва направо здатність віддавати електрони зменшується, тому що зменшується радіус атома.

Чим легше елемент віддає електрони з зовнішнього рівня, тим більшими металевими властивостями він володіє, а його оксиди і гідроксиди мають більші основними властивостями. Значить, металеві властивості в групах збільшуються зверху вниз, а в періодах справа наліво. З неметаллическими властивостями все навпаки.

Мал. 1. Положення магнію в таблиці

У групі магній є сусідами з берилієм і кальцієм. Рис.1. Магній стоїть нижче, ніж берилій, але вище кальцію в групі. У магнію більше металеві властивості, ніж у берилію, але менше ніж у кальцію. Основні властивості його оксидів і гідроксидів змінюються також. У періоді натрій варто лівіше, а алюміній правіше магнію. Натрій буде проявляти більше металеві властивості, ніж магній, а магній більше, чес алюміній. Таким чином, можна порівняти будь-який елемент з сусідами його по групі і періоду.

Кислотні і неметалеві властивості змінюються протилежно основним і металевим властивостями.

Характеристика хлору по його положенню в періодичній системі Д. І. Менделєєва.

Мал. 4. Положення хлору в таблиці

. Значення порядкового номера 17 показує число протонов17 і електронов17 в атомі. Рис.4. Атомна маса 35 допоможе обчислити число нейтронів (35-17 \u003d 18). Хлор знаходиться в третьому періоді, значить число енергетичних рівнів в атомі дорівнює 3. Варто в 7 -А групі, відноситься до р- елементів. Це неметалл. Порівнюємо хлор з його сусідами по групі і по періоду. Неметалічні властивості хлору більше ніж у сірки, але менше, ніж у аргону. Хлор об-ла-да-ет мень-ши-ми Немі-тал-ли-че-скі-ми свій-ства-ми, ніж фтор і біль-ші-ми ніж бром. Розподілимо електрони по енергетичним рівням і напишемо електронну формулу. Загальний розподіл електронів матиме такий вигляд. Див.мал. 5

Мал. 5. Розподіл електронів атома хлору по енергетичним рівням

Визначаємо вищу і нижчу ступінь окислення хлору. Вища ступінь окислення дорівнює +7, так як він може віддати з останнього електронного шару 7 електронів. Нижча ступінь окислення дорівнює -1, тому що хлору до завершення необхідно 1 електрон. Формула вищого оксиду Cl 2 O 7 (кислотний оксид), водневого з'єднання HCl.

У процесі віддачі або приєднання електронів атом набуває умовний заряд. Цей умовний заряд називається .

- прості речовини мають ступінь окислення дорівнює нулю.

Елементи можуть проявляти максимальну ступінь окислення і мінімальну. максимальну ступінь окислення елемент проявляє тоді, коли віддаєвсі свої валентні електрони з зовнішнього електронного рівня. Якщо число валентних електронів дорівнює номеру групи, то і максимальний ступінь окислення дорівнює номеру групи.

Мал. 2. Положення миш'яку в таблиці

мінімальну ступінь окислення елемент буде проявляти тоді, коли він приймевсі можливі електрони для завершення електронного шару.

Розглянемо на прикладі елементу №33 значення ступенів окиснення.

Це миш'як As.Он знаходиться в п'ятій головною подгруппе.Ріс.2. На останньому електронному рівні у нього п'ять електронів. Значить, віддаючи їх, він буде мати ступінь окислення +5. До завершення електронного шару атома As не вистачає 3 електрона. Притягаючи їх, він буде мати ступінь окислення -3.

Положення елементів металів і неметалів в Періодичній системі Д.І. Менделєєва.

Мал. 3. Положення металів і неметалів в таблиці

В побічних підгрупах знаходяться всі метали . Якщо подумки провести діагональ від бору до астату , то вище цієї діагоналі в головних підгрупах будуть все неметали , а нижче цієї діагоналі - все метали . Рис.3.

1. №№ 1-4 (с.125) Рудзитис Г.Є. Неорганічна і органічна хімія. 8 клас: підручник для загальноосвітніх установ: базовий рівень / Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. М .: Просвещение. 2011 г.176с.: Ил.

2. Які характеристики атома змінюються періодичності?

3. Дайте характеристику хімічного елемента кисню по його положенню в Періодичній системі Д. І. Менделєєва.

Той, хто ходив в школу, пам'ятає, що одним з обов'язкових для вивчення предметів була хімія. Вона могла подобатися, а могла й не подобатися - це не важливо. І цілком ймовірно, що багато знань з цієї дисципліни вже забуті і в житті не застосовуються. Однак таблицю хімічних елементів Д. І. Менделєєва напевно пам'ятає кожен. Для багатьох вона так і залишилася різнобарвною таблицею, де в кожен квадратик вписані певні букви, що позначають назви хімічних елементів. Але тут ми не будемо говорити про хімію як такої, і описувати сотні хімічних реакцій і процесів, а розповімо про те, як взагалі з'явилася таблиця Менделєєва - ця історія буде цікава будь-якій людині, та й взагалі всім тим, хто охочий до цікавої і корисної інформації .

Невелика передісторія

У далекому 1668 році видатним ірландським хіміком, фізиком і богословом Робертом Бойл була опублікована книга, в якій було розвінчано чимало міфів про алхімію, і в якій він міркував про необхідність пошуку нерозкладних хімічних елементів. Вчений також навів їх список, що складається всього з 15 елементів, але допускав думку про те, що можуть бути ще елементи. Це стало відправною точкою не тільки в пошуку нових елементів, але і в їх систематизації.

Сто років потому французьким хіміком Антуаном Лавуазьє був складений новий перелік, в який входили вже 35 елементів. 23 з них пізніше були визнані нерозкладними. Але пошук нових елементів тривав вченими по всьому світу. І головну роль в цьому процесі зіграв знаменитий російський хімік Дмитро Іванович Менделєєв - він вперше висунув гіпотезу про те, що між атомною масою елементів і їх розташуванням в системі може бути взаємозв'язок.

Завдяки копіткій праці і порівняно хімічних елементів Менделєєв зміг виявити зв'язок між елементами, в якій вони можуть бути одним цілим, а їх властивості не є чимось само собою зрозумілим, а являють собою періодично повторюється явище. У підсумку, в лютому 1869 Менделєєв сформулював перший періодичний закон, а вже в березні його доповідь «Співвідношення властивостей з атомною вагою елементів» був представлений на розгляд Російського хімічного суспільства істориком хімії Н. А. Меншуткіним. Потім в тому ж році публікація Менделєєва була надрукована в журналі «Zeitschrift fur Chemie» в Німеччині, а в 1871 році нову велику публікацію вченого, присвячену його відкриття, опублікував інший німецький журнал «Annalen der Chemie».

Створення періодичної таблиці

Основна ідея до 1869 вже була сформована Менделєєвим, причому за досить короткий час, але оформити її в будь-яку впорядковану систему, наочно відображає, що до чого, він довго не міг. В одній з розмов зі своїм соратником А. А. іностранцевія він навіть сказав, що в голові у нього вже все склалося, але ось привести все до таблиці він не може. Після цього, згідно з даними біографів Менделєєва, він приступив до кропіткої роботи над своєю таблицею, яка тривала три доби без перерв на сон. Перебиралися всілякі способи організації елементів в таблицю, а робота була ускладнена ще й тим, що в той період наука знала ще не про всі хімічні елементи. Але, незважаючи на це, таблиця все ж була створена, а елементи систематизовані.

Легенда про сон Менделєєва

Багато хто чув історію, що Д. І. Менделєєва його таблиця наснилася. Ця версія активно поширювалася вищезазначеним соратником Менделєєва А. А. іностранцевія як забавною історії, якій він розважав своїх студентів. Він говорив, що Дмитро Іванович ліг спати і уві сні виразно побачив свою таблицю, в якій всі хімічні елементи були розставлені в потрібному порядку. Після цього студенти навіть жартували, що таким же способом була відкрита 40 ° горілка. Але реальні передумови для історії зі сном все ж були: як уже згадувалося, Менделєєв працював над таблицею без сну і відпочинку, і Іноземців одного разу застав його втомленим і виснаженим. Вдень Менделєєв вирішив трохи перепочити, а через якийсь час, різко прокинувся, відразу ж узяв листок паперу і зобразив на ньому вже готову таблицю. Але сам учений спростовував всю цю історію зі сном, кажучи: «Я над нею, може бути, двадцять років думав, а ви думаєте: сидів і раптом ... готово». Так що легенда про сон може бути і дуже приваблива, але створення таблиці стало можливим тільки завдяки наполегливій праці.

подальша робота

У період з 1869 по 1871 роки Менделєєв розвивав ідеї періодичності, до яких схилялося наукове співтовариство. І одним з важливих етапів цього процесу стало розуміння того, що будь-який елемент в системі повинно мати у своєму розпорядженні, виходячи з сукупності його властивостей у порівнянні з властивостями інших елементів. Грунтуючись на цьому, а також спираючись на результати досліджень в зміні стеклообразующих оксидів, хіміку вдалося внести поправки в значення атомних мас деяких елементів, серед яких були уран, індій, берилій та інші.

Порожні клітини, що залишалися в таблиці, Менделєєв, звичайно ж, хотів швидше заповнити, і в 1870 році передбачив, що незабаром будуть відкриті невідомі науці хімічні елементи, атомні маси і властивості яких він зумів обчислити. Першими з них стали галій (відкритий в 1875 році), скандій (відкритий в 1879 році) і германій (відкритий в 1885 році). Потім прогнози продовжили реалізовуватися, і були відкриті ще вісім нових елементів, серед яких: полоній (1898 рік), реній (1925 рік), технецій (1937 рік), францій (1939 рік) і астат (1942-1943 роки). До речі, в 1900 році Д. І. Менделєєв і шотландський хімік Вільям Рамзай прийшли до думки, що в таблицю повинні бути включені і елементи нульової групи - до 1962 року вони називалися інертними, а після - благородними газами.

Організація періодичної системи

Хімічні елементи в таблиці Д. І. Менделєєва розташовані по рядах, відповідно до зростання їх маси, а довжина рядів підібрана так, щоб знаходяться в них елементи мали схожі властивості. Наприклад, благородні гази, такі як радон, ксенон, криптон, аргон, неон і гелій з працею вступають в реакції з іншими елементами, а також мають низьку хімічну активність, через що розташовані в крайньому правому стовпчику. А елементи лівого стовпця (калій, натрій, літій і т.д.) відмінно реагують з іншими елементами, а самі реакції носять вибуховий характер. Говорячи простіше, всередині кожного стовпця елементи мають подібні властивості, що варіюються при переході від одного стовпчика до іншого. Всі елементи, аж до №92 зустрічаються в природі, а з №93 починаються штучні елементи, які можуть бути створені лише в лабораторних умовах.

У своєму первісному варіанті періодична система розумілася тільки як відображення існуючого в природі порядку, і ніяких пояснень, чому все має бути саме так, не було. І лише коли з'явилася квантова механіка, істинний сенс порядку елементів в таблиці став зрозумілий.

Уроки творчого процесу

Говорячи про те, які уроки творчого процесу можна витягти з усієї історії створення періодичної таблиці Д. І. Менделєєва, можна привести в приклад ідеї англійського дослідника в області творчого мислення Грема Уоллеса і французького вченого Анрі Пуанкаре. Наведемо їх коротко.

Згідно з дослідженнями Пуанкаре (1908 рік) і Грема Уоллеса (1926 рік), існує чотири основних стадії творчого мислення:

• підготовка - етап формулювання основного завдання і перші спроби її вирішення;
• інкубація - етап, під час якого відбувається тимчасове відволікання від процесу, але робота над пошуком рішення задачі ведеться на підсвідомому рівні;
• осяяння - етап, на якому знаходиться інтуїтивне рішення. Причому, знайтися це рішення може в абсолютно не має до задачі ситуації;
• Перевірка - етап випробувань і реалізації рішення, на якому відбувається перевірка цього рішення і його можливий подальший розвиток.

Як ми бачимо, в процесі створення своєї таблиці Менделєєв інтуїтивно слідував саме цим чотирьом етапам. Наскільки це ефективно, можна судити за результатами, тобто по тому, що таблиця була створена. А враховуючи, що її створення стало величезним кроком вперед не тільки для хімічної науки, а й для всього людства, наведені вище чотири етапи можуть бути застосовні як до реалізації невеликих проектів, так і до здійснення глобальних задумів. Головне пам'ятати, що жодне відкриття, жодне рішення задачі не можуть бути знайдені самі по собі, як би не хотіли ми побачити їх уві сні і скільки б не спали. Щоб щось вийшло, не має значення, створення це таблиці хімічних елементів або розробка нового маркетинг-плану, потрібно володіти певними знаннями і навичками, а також уміло використовувати свої потенціал і наполегливо працювати.

Ми бажаємо вам успіхів у ваших починаннях і успішної реалізації задуманого!