Свойствата на химичните елементи позволяват те да бъдат обединени в подходящи групи. На този принцип беше създадена периодична система, която промени идеята за съществуващи вещества и направи възможно да се приеме съществуването на нови, неизвестни досега елементи.

Във връзка с

Периодична система на Менделеев

Периодичната система на химичните елементи е съставена от Д. И. Менделеев през втората половина на 19 век. Какво е това и защо е необходимо? Той съчетава всички химични елементи в реда на увеличаване на атомното тегло и всички те са подредени така, че техните свойства се променят периодично.

Въведена е периодичната система на Менделеев единна системавсички съществуващи елементи, считани преди това за просто отделни вещества.

Въз основа на проучването си нов химически вещества. Значението на това откритие за науката не може да бъде надценено., той беше много по-напред от времето си и даде тласък на развитието на химията в продължение на много десетилетия.

Има три най-често срещани опции за маса, които условно се наричат ​​​​"къси", "дълги" и "екстра дълги". ». Основната маса се счита за дълга маса, т.е одобрени официално.Разликата между тях е разположението на елементите и дължината на периодите.

Какво е период

Системата съдържа 7 периода. Те са представени графично като хоризонтални линии. В този случай периодът може да има един или два реда, наречени редове. Всеки следващ елемент се различава от предишния чрез увеличаване на ядрения заряд (броя на електроните) с единица.

Казано просто, периодът е хоризонтален ред в периодичната таблица. Всеки от тях започва с метал и завършва с инертен газ. Всъщност това създава периодичност - свойствата на елементите се променят в рамките на един период, повтаряйки се отново в следващия. Първият, вторият и третият период са непълни, те се наричат ​​малки и съдържат съответно 2, 8 и 8 елемента. Останалите са пълни, имат по 18 елемента.

Какво е група

Групата е вертикална колона, съдържащи елементи с еднаква електронна структура или по-просто казано с еднакви висши . Официално одобрената дълга таблица съдържа 18 групи, които започват с алкални метали и завършват с инертни газове.

Всяка група има собствено име, което улеснява намирането или класифицирането на елементите. Стават по-силни метални свойстванезависимо от елемента в посока отгоре надолу. Това се дължи на увеличаване на броя на атомните орбити - колкото повече са, толкова по-слаби са електронните връзки, което прави кристалната решетка по-изразена.

Метали в периодичната таблица

Метали в масатаМенделеев имат преобладаващ брой, списъкът им е доста обширен. Характеризират се Общи черти, според свойствата си те са разнородни и се делят на групи. Някои от тях имат малко общо с металите във физически смисъл, докато други могат да съществуват само за части от секундата и абсолютно не се срещат в природата (поне на планетата), защото са създадени, по-точно изчислени и потвърдени в лаборатория, изкуствено. Всяка група има свои собствени характеристики, името е доста забележимо различно от останалите. Тази разлика е особено изразена в първата група.

Позицията на металите

Каква е позицията на металите в периодичната таблица? Елементите се подреждат чрез увеличаване на атомната маса или броя на електроните и протоните. Техните свойства се променят периодично, така че няма спретнато разположение едно към едно в таблицата. Как да определите металите и възможно ли е да направите това според периодичната таблица? За да се опрости въпросът, беше изобретен специален трик: условно се изчертава диагонална линия от Бор до Полоний (или до Астат) на кръстовището на елементите. Тези отляво са метали, тези отдясно са неметали. Би било много просто и страхотно, но има изключения - германий и антимон.

Такъв „метод“ е вид измамен лист, той е измислен само за да опрости процеса на запаметяване. За по-точно представяне, запомнете това списъкът на неметалите е само 22 елемента,следователно, отговаряйки на въпроса колко метала се съдържат в периодичната таблица

На фигурата можете ясно да видите кои елементи са неметали и как са подредени в таблицата по групи и периоди.

Общи физични свойства

Има общи физични свойства на металите. Те включват:

• Пластмасов.
• характерен блясък.
• Електропроводимост.
• Висока топлопроводимост.
• Всичко с изключение на живака е в твърдо състояние.

Трябва да се разбере, че свойствата на металите са много различни по отношение на тяхната химична или физическа природа. Някои от тях почти не приличат на металите в обикновения смисъл на думата. Например, живакът заема специална позиция. Тя е при нормални условияе в течно състояние, не притежава кристална решетка, на присъствието на които други метали дължат своите свойства. Свойствата на последните в този случай са условни, живакът е свързан с тях в по-голяма степен по химични характеристики.

Интересно!Елементи от първата група, алкални метали, в чиста формане се срещат, като са част от различни съединения.

Най-мекият метал, който съществува в природата - цезият - принадлежи към тази група. Той, подобно на други подобни алкални вещества, има малко общо с по-типичните метали. Някои източници твърдят, че всъщност най-мекият метал е калият, което е трудно да се оспори или потвърди, тъй като нито единият, нито другият елемент съществуват самостоятелно - отделяйки се в резултат на химическа реакция, те бързо се окисляват или реагират.

Втората група метали - алкалоземните - е много по-близо до основните групи. Името "алкалоземни" идва от древни времена, когато оксидите са били наричани "земи", защото имат рохкава ронлива структура. Повече или по-малко познати (в ежедневния смисъл) свойства притежават метали, започващи от 3-та група. С увеличаването на броя на групата количеството метали намалява.

Периодична система на химичните елементи (таблица на Менделеев)- класификация на химичните елементи, установяване на зависимостта на различните свойства на елементите от заряда атомно ядро. Системата е графичен израз на периодичния закон, установен от руския химик Д. И. Менделеев през 1869 г. Първоначалната му версия е разработена от Д. И. Менделеев през 1869-1871 г. и установява зависимостта на свойствата на елементите от тяхното атомно тегло (в съвременните термини от атомната маса). Общо са предложени няколкостотин опции за изображения. периодична система(аналитични криви, таблици, геометрични формии т.н.). AT съвременна версиясистема, се предполага, че елементите се редуцират в двумерна таблица, в която всяка колона (група) определя основните физически Химични свойства, а линиите представляват периоди, които са донякъде подобни един на друг.

Периодична система на химичните елементи на Д. И. Менделеев

Откритието, направено от руския химик Менделеев, изигра (далеч) най-важната роля в развитието на науката, а именно в развитието на атомната и молекулярната наука. Това откритие направи възможно получаването на най-разбираемите и лесни за научаване идеи за простото и сложното химични съединения. Само благодарение на таблицата имаме онези понятия за елементите, които използваме в модерен свят. През двадесети век се проявява прогностичната роля на периодичната система при оценката на химичните свойства на трансурановите елементи, показана от създателя на таблицата.

Разработената през 19 век периодична таблица на Менделеев в интерес на науката химия, дава готова систематизация на видовете атоми за развитието на ФИЗИКАТА през 20 век (физика на атома и ядрото на атома) . В началото на двадесети век, физици, чрез изследване беше установено, че серийният номер (известен още като атомен) също е мярка за електрическия заряд на атомното ядро ​​на този елемент. А номерът на периода (т.е. хоризонталният ред) определя броя на електронните обвивки на атома. Оказа се също, че номерът на вертикалния ред на таблицата определя квантовата структура на външната обвивка на елемента (по този начин елементите от същия ред се дължат на сходството на химичните свойства).

Откритието на руския учен, отбеляза себе си, нова ерав историята на световната наука това откритие позволи не само да се направи огромен скок в химията, но също така беше безценно за редица други области на науката. Периодичната таблица даде последователна система от информация за елементите, въз основа на която стана възможно да се направят научни заключения и дори да се предвидят някои открития.

Периодична таблица Една от характеристиките на периодичната таблица на Менделеев е, че групата (колоната в таблицата) има по-значими изрази на периодичната тенденция, отколкото за периоди или блокове. В наши дни теорията квантова механикаи атомната структура обяснява груповата природа на елементите с факта, че те имат еднакви електронни конфигурации на валентните обвивки и в резултат на това елементите, които са в една и съща колона, имат много сходни (идентични) характеристики на електронната конфигурация, с подобни химични характеристики. Съществува и ясна тенденция на стабилна промяна в свойствата с увеличаване на атомната маса. Трябва да се отбележи, че в някои области на периодичната таблица (например в блокове D и F) хоризонталните прилики са по-забележими от вертикалните.

Периодичната таблица съдържа групи, на които са присвоени поредни номера от 1 до 18 (отляво надясно), според международна системаимена на групи. В старите дни римските цифри са били използвани за идентифициране на групи. В Америка практиката беше след римската цифра да се поставя буквата "А", когато групата се намира в блокове S и P, или буквите "В" - за групите, разположени в блок D. Идентификаторите, използвани тогава са същият като последния брой съвременни указатели в наше време (например името IVB, съответства на елементите от 4-та група в наше време, а IVA е 14-та група елементи). В европейските страни от онова време се използва подобна система, но тук буквата "А" се отнася за групи до 10, а буквата "Б" - след 10 включително. Но групи 8,9,10 имат идентификатор VIII като една тройна група. Тези имена на групи престанаха да съществуват, след като през 1988 г. влезе в сила новата нотационна система IUPAC, която все още се използва днес.

Много групи са получили несистематични имена от традиционен характер (например "алкалоземни метали" или "халогени" и други подобни имена). Групи от 3 до 14 не са получили такива имена, поради факта, че те са по-малко сходни една с друга и имат по-малко съответствие с вертикални модели, те обикновено се наричат ​​или по номер, или по името на първия елемент от групата (титан , кобалт и др.).

Химични елементипериодичните таблици, принадлежащи към същата група, показват определени тенденции в електроотрицателността, атомния радиус и йонизационната енергия. В една група, отгоре надолу, радиусът на атома се увеличава, тъй като енергийните нива се запълват, валентните електрони на елемента се отстраняват от ядрото, докато йонизационната енергия намалява и връзките в атома отслабват, което опростява отстраняването на електрони. Електроотрицателността също намалява, това е следствие от факта, че разстоянието между ядрото и валентните електрони се увеличава. Но има и изключения от тези модели, например, електроотрицателността се увеличава, вместо да намалява, в група 11, отгоре надолу. В периодичната таблица има ред, наречен "Период".

Сред групите има такива, в които хоризонталните посоки са по-значими (за разлика от други, в които вертикалните посоки са по-важни), такива групи включват F блок, в който лантанидите и актинидите образуват две важни хоризонтални последователности.

Елементите показват определени модели по отношение на атомния радиус, електроотрицателността, йонизационната енергия и енергията на електронен афинитет. Поради факта, че във всеки следващ елемент броят на заредените частици се увеличава и електроните се привличат към ядрото, атомен радиуснамалява в посока отляво надясно, заедно с това йонизационната енергия се увеличава, с увеличаване на връзката в атома се увеличава сложността на отстраняването на електрон. Металите, разположени от лявата страна на таблицата, се характеризират с по-нисък енергиен индикатор за електронен афинитет и съответно от дясната страна, енергиен индикатор за електронен афинитет, за неметалите този индикатор е по-голям (без да се брои благородни газове).

Различни области на периодичната таблица на Менделеев, в зависимост от това на коя обвивка на атома е последният електрон и с оглед на значението на електронната обвивка, е обичайно да се описва като блокове.

S-блокът включва първите две групи елементи (алкални и алкалоземни метали, водород и хелий).
P-блокът включва последните шест групи, от 13 до 18 (според IUPAC или според системата, приета в Америка - от IIIA до VIIIA), този блок включва и всички металоиди.

Блок - D, групи 3 до 12 (IUPAC или IIIB до IIB на американски), този блок включва всички преходни метали.
Блок - F, обикновено изваден от периодичната таблица и включва лантаниди и актиниди.

В природата има много повтарящи се последователности:

• сезони;
• Часове от деня;
• дни от седмицата…

В средата на 19 век Д. И. Менделеев забеляза, че химичните свойства на елементите също имат определена последователност (казват, че тази идея му хрумнала насън). Резултатът от чудотворните сънища на учения беше Периодичната таблица на химичните елементи, в която Д.И. Менделеев подрежда химичните елементи в реда на увеличаване на атомната маса. В съвременната таблица химичните елементи са подредени във възходящ ред на атомния номер на елемента (броя на протоните в ядрото на атома).

Атомният номер е показан над символа на химичен елемент, под символа е неговата атомна маса (сумата от протони и неутрони). Имайте предвид, че атомната маса на някои елементи не е цяло число! Запомнете изотопите!Атомната маса е среднопретеглената стойност на всички изотопи на даден елемент, които се срещат естествено при естествени условия.

Под таблицата са лантанидите и актинидите.

Метали, неметали, металоиди

Те се намират в периодичната таблица вляво от стъпаловидна диагонална линия, която започва с бор (B) и завършва с полоний (Po) (изключенията са германий (Ge) и антимон (Sb). Лесно е да се види, че металите заемат повечетоПериодичната таблица. Основни свойства на металите: твърди (с изключение на живак); блясък; добри електрически и топлинни проводници; пластмасов; ковък; даряват електрони лесно.

Елементите вдясно от стъпаловиден диагонал B-Po се наричат неметали. Свойствата на неметалите са директно противоположни на свойствата на металите: лоши проводници на топлина и електричество; чуплив; нековани; непластмасови; обикновено приемат електрони.

Металоиди

Между металите и неметалите са полуметали(металоиди). Те се характеризират със свойствата както на метали, така и на неметали. Полуметалите са намерили основното си индустриално приложение в производството на полупроводници, без които не е немислима нито една съвременна микросхема или микропроцесор.

Периоди и групи

Както бе споменато по-горе, периодичната таблица се състои от седем периода. Във всеки период атомните номера на елементите нарастват отляво надясно.

Свойствата на елементите в периодите се променят последователно: така натрият (Na) и магнезият (Mg), които са в началото на третия период, отдават електрони (Na отдава един електрон: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1; Mg отдава два електрона: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2). Но хлорът (Cl), разположен в края на периода, отнема един елемент: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5.

В групите, напротив, всички елементи имат еднакви свойства. Например в групата IA(1) всички елементи от литий (Li) до франций (Fr) даряват един електрон. И всички елементи от група VIIA(17) вземат един елемент.

Някои групи са толкова важни, че са им дадени специални имена. Тези групи са обсъдени по-долу.

Група IA(1). Атомите на елементите от тази група имат само един електрон във външния електронен слой, така че лесно отдават един електрон.

Най-важните алкални метали са натрий (Na) и калий (K), тъй като те играят важна роля в процеса на човешкия живот и са част от солите.

Електронни конфигурации:

• Ли- 1s 2 2s 1;
• Na- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1;
• К- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Група IIA (2). Атомите на елементите от тази група имат два електрона във външния електронен слой, които също се отказват по време на химични реакции. Повечето важен елемент- калций (Ca) - основата на костите и зъбите.

Електронни конфигурации:

• Бъда- 1s 2 2s 2;
• мг- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2;
• ок- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Група VIIA(17). Атомите на елементите от тази група обикновено получават по един електрон, т.к. на външния електронен слой има по пет елемента и само един електрон липсва до "пълния комплект".

Най-известните елементи от тази група са: хлор (Cl) – влиза в състава на солта и белината; йод (I) - елемент, който играе важна роля в дейността щитовидната жлезачовек.

Електронна конфигурация:

• Е- 1s 2 2s 2 2p 5 ;
• кл- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5;
• бр- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5

Група VIII(18).Атомите на елементите от тази група имат напълно "набит" външен електронен слой. Следователно, те "не трябва" да приемат електрони. И не искат да ги дават. Оттук - елементите на тази група са много "неохотни" за влизане химична реакция. Дълго време се смяташе, че те изобщо не реагират (оттук и името "инертни", т.е. "неактивни"). Но химикът Нийл Барлет откри, че някои от тези газове, при определени условия, все още могат да реагират с други елементи.

Електронни конфигурации:

• не- 1s 2 2s 2 2p 6 ;
• Ар- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ;
• кр- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

Валентни елементи в групи

Лесно е да се види, че във всяка група елементите са подобни един на друг по своите валентни електрони (електрони на s и p орбитали, разположени на външното енергийно ниво).

Алкалните метали имат по 1 валентен електрон:

• Ли- 1s 2 2s 1;
• Na- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1;
• К- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Алкалоземните метали имат 2 валентни електрона:

• Бъда- 1s 2 2s 2;
• мг- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2;
• ок- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Халогените имат 7 валентни електрона:

• Е- 1s 2 2s 2 2p 5 ;
• кл- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5;
• бр- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5

Инертните газове имат 8 валентни електрона:

• не- 1s 2 2s 2 2p 6 ;
• Ар- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ;
• кр- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

За повече информация вижте статията Валентност и Таблица на електронните конфигурации на атомите на химичните елементи по периоди.

Нека сега обърнем внимание на елементите, разположени в групи със символи AT. Те се намират в центъра на периодичната таблица и се наричат преходни метали.

Отличителна черта на тези елементи е наличието на електрони в атомите, които запълват d-орбитали:

1. sc- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1;
2. Ти- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2

Отделно от основната маса са разположени лантанидии актинидиса т.нар вътрешни преходни метали. В атомите на тези елементи се запълват електрони f-орбитали:

1. Ce- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 4f 1 5d 1 6s 2;
2. Th- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 4f 14 5d 10 6s 2 6p 6 6d 2 7s 2

Периодичен закон D.I. Менделеев и периодичната система на химичните елементиТо има голямо значениев развитието на химията. Нека се потопим в 1871 г., когато професорът по химия D.I. Менделеев чрез многобройни проби и грешки стигна до извода, че "... свойствата на елементите и следователно свойствата на простите и сложните тела, които те образуват, стоят в периодична зависимост от тяхното атомно тегло."Периодичността на промените в свойствата на елементите възниква поради периодичното повторение на електронната конфигурация на външния електронен слой с увеличаване на заряда на ядрото.

Съвременна формулировка на периодичния законе:

"свойствата на химичните елементи (т.е. свойствата и формата на съединенията, които образуват) са в периодична зависимост от заряда на ядрото на атомите на химичните елементи."

Докато преподава химия, Менделеев разбира, че запомнянето на индивидуалните свойства на всеки елемент създава трудности за учениците. Започва да търси начини да твори системен методза по-лесно запомняне на свойствата на елемента. В резултат на това имаше естествена маса, по-късно става известен като периодично издание.

Нашите модерна масамного подобен на Менделеев. Нека го разгледаме по-подробно.

периодичната таблица

Периодичната таблица на Менделеев се състои от 8 групи и 7 периода.

Вертикалните колони на таблица се наричат групи . Елементите във всяка група имат подобни химически и физични свойства. Това се обяснява с факта, че елементите от една група имат подобни електронни конфигурации на външния слой, броят на електроните в който е равен на номера на групата. След това групата се разделя на главни и второстепенни подгрупи.

AT Основни подгрупивключва елементи, чиито валентни електрони са разположени на външните ns- и np-поднива. AT Странични подгрупивключва елементи, чиито валентни електрони са разположени на външното ns-подниво и вътрешното (n - 1) d-подниво (или (n - 2) f-подниво).

Всички елементи в периодичната таблица , в зависимост от това на кое подниво (s-, p-, d- или f-) са валентните електрони се класифицират на: s-елементи (елементи от основните подгрупи I и II групи), p-елементи (елементи от главните подгрупи III - VII група), d- елементи (елементи от странични подгрупи), f- елементи (лантаниди, актиниди).

Най-високата валентност на елемент (с изключение на O, F, елементи от медната подгрупа и осма група) е равна на номера на групата, в която се намира.

За елементите от главните и вторичните подгрупи формулите на висшите оксиди (и техните хидрати) са еднакви. В основните подгрупи съставът на водородните съединения е еднакъв за елементите от тази група. Твърдите хидриди образуват елементи от основните подгрупи на групи I-III, а групите IV-VII образуват газообразни водородни съединения. Водородните съединения от типа EN 4 са по-неутрални съединения, EN 3 са основи, H 2 E и NE са киселини.

Хоризонталните редове на таблицата се извикват периоди. Елементите в периоди се различават един от друг, но общото им е, че последните електрони са на едно и също енергийно ниво ( главно квантово числон- по равно ).

Първият период се различава от останалите по това, че там има само 2 елемента: водород H и хелий He.

Във втория период има 8 елемента (Li - Ne). Литиевият Li - алкален метал започва периода и затваря своя благороден газ неон Ne.

В третия период, както и във втория има 8 елемента (Na - Ar). Алкалният метал натрий Na започва периода, а благородният газ аргон Ar го затваря.

В четвъртия период има 18 елемента (К - Кр) - Менделеев го обозначава като първи голям период. Той също започва с алкалния метал калий и завършва с инертния газ криптон Kr. Съставът на големите периоди включва преходни елементи (Sc - Zn) - д-елементи.

В петия период, подобно на четвъртия, има 18 елемента (Rb - Xe) и структурата му е подобна на четвъртия. Той също започва с алкалния метал рубидий Rb и завършва с инертния газ ксенон Xe. Съставът на големите периоди включва преходни елементи (Y - Cd) - д-елементи.

Шестият период се състои от 32 елемента (Cs - Rn). Освен 10 д-елементи (La, Hf - Hg) съдържа ред от 14 f-елементи (лантаниди) - Ce - Lu

Седмият период не е приключил. Започва с Francium Fr, може да се предположи, че ще съдържа, подобно на шестия период, 32 елемента, които вече са намерени (до елемента с Z = 118).

Интерактивна периодична таблица

Ако погледнете Периодичната таблица на Менделееви начертайте въображаема линия, започваща от бор и завършваща между полоний и астат, тогава всички метали ще бъдат отляво на линията, а неметалите отдясно. Елементите непосредствено до тази линия ще имат свойствата както на метали, така и на неметали. Те се наричат ​​металоиди или полуметали. Това са бор, силиций, германий, арсен, антимон, телур и полоний.

Периодичен закон

Менделеев дава следната формулировка на периодичния закон: „свойствата на простите тела, както и формите и свойствата на съединенията на елементите, и следователно свойствата на образуваните от тях прости и сложни тела, стоят в периодична зависимост от тяхното атомно тегло."
Има четири основни периодични модела:

Правило за октетзаявява, че всички елементи са склонни да получат или загубят електрон, за да имат осемелектронна конфигурация на най-близкия благороден газ. защото Тъй като външните s и p орбитали на благородните газове са напълно запълнени, те са най-стабилните елементи.
Йонизационна енергияе количеството енергия, необходимо за отделяне на електрон от атом. Според правилото на октета, движението отляво надясно през периодичната таблица изисква повече енергия за отделяне на електрон. Следователно елементите от лявата страна на таблицата са склонни да загубят електрон, а тези от дясната страна - да го получат. Инертните газове имат най-висока енергия на йонизация. Енергията на йонизация намалява, докато се движите надолу по групата, защото електроните на ниски енергийни нива имат способността да отблъскват електрони от по-високи енергийни нива. Това явление се нарича екраниращ ефект. Поради този ефект външните електрони са по-слабо свързани с ядрото. Движейки се по периода, йонизационната енергия постепенно нараства отляво надясно.

електронен афинитете промяната в енергията при придобиване на допълнителен електрон от атом на вещество в газообразно състояние. Когато се движи надолу по групата, афинитетът към електрона става по-малко отрицателен поради екраниращия ефект.

Електроотрицателност- мярка за това колко силно се стреми да привлече електроните на друг атом, свързан с него. Електроотрицателността се увеличава, докато се движите периодичната таблицаотляво надясно и отдолу нагоре. Трябва да се помни, че благородните газове нямат електроотрицателност. Така най-електроотрицателният елемент е флуорът.

Въз основа на тези концепции, нека разгледаме как се променят свойствата на атомите и техните съединения периодичната таблица.

И така, в периодична зависимост са такива свойства на атома, които са свързани с него електронна конфигурация: атомен радиус, йонизационна енергия, електроотрицателност.

Помислете за промяната в свойствата на атомите и техните съединения в зависимост от позицията в периодична таблица на химичните елементи.

Увеличава се неметалността на атомапри движение в периодичната таблица отляво надясно и отдолу нагоре. Поради това основните свойства на оксидите намаляват,а киселинни свойстваувеличаване в същия ред - при движение отляво надясно и отдолу нагоре. В същото време киселинните свойства на оксидите са толкова по-силни, колкото по-висока е степента на окисление на елемента, който го образува

По период отляво надясно основни свойства хидроксидиотслабват, в главните подгрупи отгоре надолу силата на основите се увеличава. В същото време, ако един метал може да образува няколко хидроксиди, тогава с увеличаване на степента на окисление на метала, основни свойствахидроксидите отслабват.

По период от ляво на дясносилата на кислородсъдържащите киселини се увеличава. При движение отгоре надолу в рамките на една и съща група силата на кислородсъдържащите киселини намалява. В този случай силата на киселината се увеличава с увеличаване на степента на окисление на киселинообразуващия елемент.

По период от ляво на дясносилата на аноксичните киселини се увеличава. При движение отгоре надолу в рамките на една и съща група силата на аноксичните киселини се увеличава.

Как започна всичко?

Много добре известни изтъкнати химици в началото на XIX-XX век отдавна са забелязали, че физичните и химичните свойства на много химични елементи са много сходни един с друг. Така например калият, литият и натрият са всички активни метали, които при взаимодействие с вода образуват активни хидроксиди на тези метали; Хлорът, флуорът, бромът в техните съединения с водорода показват една и съща валентност, равна на I, и всички тези съединения са силни киселини. От това сходство отдавна се предполага, че всички известни химични елементи могат да бъдат комбинирани в групи и така, че елементите от всяка група да имат определен набор от физикохимични характеристики. Въпреки това, често такива групи са били неправилно съставени от различни елементи от различни учени и дълго времеедна от основните характеристики на елементите беше пренебрегната от мнозина - това е тяхната атомна маса. Беше игнорирано, защото имаше и има различно различни елементи, което означава, че не може да се използва като параметър за групиране. Единственото изключение беше френският химик Александър Емил Шанкуртуа, той се опита да подреди всички елементи в триизмерен модел по спирала, но работата му не беше призната от научната общност и моделът се оказа тромав и неудобен.

За разлика от много учени, D.I. Менделеев приема атомната маса (по това време все още „атомно тегло“) като ключов параметър в класификацията на елементите. В своята версия Дмитрий Иванович подрежда елементите във възходящ ред на техния атомни теглаи тук се появи модел, че на определени интервали на елементите техните свойства периодично се повтарят. Вярно, трябваше да се правят изключения: някои елементи бяха разменени и не съответстваха на увеличаването на атомните маси (например телур и йод), но те съответстваха на свойствата на елементите. По-нататъшното развитие на атомната и молекулярната теория оправда този напредък и показа валидността на тази подредба. Повече за това можете да прочетете в статията "Какво е откритието на Менделеев"

Както виждаме, оформлението на елементите в тази версия изобщо не е същото, което виждаме в съвременната форма. Първо, групите и периодите са обърнати: групи хоризонтално, периоди вертикално, и второ, в него има малко твърде много групи - деветнадесет, вместо осемнадесет, приети днес.

Но само година по-късно, през 1870 г., Менделеев формира нова версия на таблицата, която вече е по-разпознаваема за нас: подобни елементи са подредени вертикално, образувайки групи, а 6 периода са подредени хоризонтално. Особено забележително е, че както в първата, така и във втората версия на таблицата може да се види значителни постижения, които неговите предшественици нямат: в таблицата внимателно са оставени места за елементи, които според Менделеев тепърва ще бъдат открити. Съответните свободни работни места са посочени от него с въпросителен знак и можете да ги видите на снимката по-горе. Впоследствие наистина са открити съответните елементи: галий, германий, скандий. Така Дмитрий Иванович не само систематизира елементите в групи и периоди, но и предсказа откриването на нови, все още неизвестни елементи.

По-късно, след разрешаването на много от злободневните мистерии на химията от онова време - откриването на нови елементи, изолирането на група благородни газове заедно с участието на Уилям Рамзи, установяването на факта, че дидимът не е самостоятелен елемент при всички, но е смесица от две други - все повече и повече нови и нови версии на таблицата, понякога дори въобще с изглед извън таблицата. Но ние няма да ги дадем всички тук, а ще дадем само окончателната версия, която се формира по време на живота на великия учен.

Преход от атомни тегла към ядрен заряд.

За съжаление, Дмитрий Иванович не доживя да види планетарната теория за структурата на атома и не видя триумфа на експериментите на Ръдърфорд, въпреки че именно с неговите открития нова ерав развитието на периодичния закон и цялата периодична система. Нека ви напомня, че от експериментите, проведени от Ърнест Ръдърфорд, следва, че атомите на елементите се състоят от положително заредено атомно ядро ​​и отрицателно заредени електрони, въртящи се около ядрото. След определяне на зарядите на атомните ядра на всички известни по това време елементи се оказа, че в периодичната система те са разположени в съответствие със заряда на ядрото. И периодичен законпридоби ново значение, сега започна да звучи така:

„Свойства на химичните елементи, както и образуваните от тях форми и свойства прости веществаи съединенията са в периодична зависимост от големината на зарядите на ядрата на техните атоми "

Сега стана ясно защо някои от по-леките елементи са поставени от Менделеев след по-тежките им предшественици - цялата работа е, че те така стоят в реда на зарядите на ядрото си. Например телурът е по-тежък от йода, но е по-рано в таблицата, тъй като зарядът на ядрото на неговия атом и броят на електроните е 52, докато йодът има 53. Можете да погледнете таблицата и да се убедите сами.

След откриването на структурата на атома и атомното ядро, периодичната система претърпя още няколко промени, докато накрая достигна вече познатата ни от училище форма, краткопериодичната версия на периодичната таблица.

В тази таблица вече знаем всичко: 7 периода, 10 серии, странични и основни подгрупи. Също така, с времето на откриването на нови елементи и попълването на таблицата с тях, елементи като актиний и лантан трябваше да бъдат поставени в отделни редове, като всички те бяха съответно наречени актиниди и лантаниди. Този вариант на системата съществува много дълго време – в световната научна общност почти до края на 80-те, началото на 90-те години, а у нас още по-дълго – до 10-те години на този век.

Модерна версия на периодичната таблица.

Въпреки това, вариантът, през който много от нас преминаха в училище, всъщност се оказва много объркващ и объркването се изразява в разделянето на подгрупите на главни и второстепенни, а запомнянето на логиката на показване на свойствата на елементите става доста трудно. Разбира се, въпреки това мнозина го изучаваха, ставаха доктори на химическите науки, но все пак в съвремието дойде нова версия, която да го замени - дългосрочна. Отбелязвам, че тази конкретна опция е одобрена от IUPAC ( международен съюзтеоретична и приложна химия). Нека да го разгледаме.

Осем групи бяха заменени с осемнадесет, сред които вече няма разделение на главни и вторични и всички групи са продиктувани от разположението на електроните в атомната обвивка. В същото време те се отърваха от двуредови и едноредови периоди, сега всички периоди съдържат само един ред. Колко удобна е тази опция? Сега периодичността на свойствата на елементите се разглежда по-ясно. Номерът на групата всъщност показва броя на електроните във външното ниво и следователно всички основни подгрупи на старата версия са разположени в първа, втора и тринадесета до осемнадесета групи, както и всички "предишни странични" групи са разположени в средата на масата. Така от таблицата вече ясно се вижда, че ако това е първата група, тогава това са алкални метали и няма мед или сребро за вас и е ясно, че всички транзитни метали демонстрират добре сходството на свойствата си поради пълнежа на d-поднивото, което засяга в по-малка степен външните свойства, както и лантанидите и актинидите, проявяват сходни свойства, тъй като само f-поднивото е различно. Така цялата таблица е разделена на следните блокове: s-блок, върху който са запълнени s-електрони, d-блок, p-блок и f-блок, със запълване съответно на d, p и f-електрони.

За съжаление у нас този вариант влиза в училищните учебници едва през последните 2-3 години, и то не във всички. И много грешно. С какво е свързано? Е, първо, със застояли времена през бурните 90-те години, когато в страната изобщо нямаше развитие, да не говорим за образователния сектор, а именно през 90-те години, световната химическа общност премина към тази опция. Второ, с лека инерция и трудност при възприемането на всичко ново, защото нашите учители са свикнали със старата, краткосрочна версия на таблицата, въпреки факта, че е много по-трудно и по-малко удобно при изучаване на химия.

Разширена версия на периодичната система.

Но времето не стои неподвижно, науката и технологиите също. 118-ият елемент от периодичната система вече е открит, което означава, че скоро ще трябва да бъде открит следващият, осми период от таблицата. Освен това ще се появи ново енергийно подниво: g-подниво. Елементите на нейните съставни части ще трябва да бъдат преместени надолу по таблицата, като лантаниди или актиниди, или тази таблица ще бъде разширена още два пъти, така че вече да не се побира на лист А4. Тук ще дам само връзка към Wikipedia (вижте Разширена периодична система) и няма да повтарям описанието на тази опция отново. Който се интересува може да последва линка и да разгледа.

В тази версия нито f-елементите (лантаниди и актиниди), нито g-елементите ("елементи на бъдещето" от № 121-128) са изброени отделно, а правят таблицата по-широка с 32 клетки. Също така елементът Хелий е поставен във втората група, тъй като е включен в s-блока.

Като цяло е малко вероятно бъдещите химици да използват тази опция, най-вероятно периодичната таблица ще бъде заменена от една от алтернативите, които вече са предложени от смели учени: системата на Бенфей, "Химическата галактика" на Стюарт или друга опция. Но това ще стане едва след постигането на втория остров на стабилност на химичните елементи и най-вероятно ще е необходимо повече за яснота в ядрената физика, отколкото в химията, но засега добрата стара периодична система на Дмитрий Иванович ще бъде достатъчна.