Svojstva hemijskih elemenata omogućavaju im da se kombinuju u odgovarajuće grupe. Na ovom principu stvoren je periodični sistem koji je promijenio ideju o postojećim supstancama i omogućio pretpostavku postojanja novih, do tada nepoznatih elemenata.

U kontaktu sa

Periodični sistem Mendeljejeva

Periodični sistem hemijskih elemenata sastavio je D. I. Mendeljejev u drugoj polovini 19. veka. Šta je to i zašto je potrebno? On kombinuje sve hemijske elemente po rastućoj atomskoj težini, a svi su raspoređeni tako da im se svojstva periodično menjaju.

Uveden periodični sistem Mendeljejeva jedinstveni sistem svi postojeći elementi, koji su se ranije smatrali jednostavno odvojenim supstancama.

Na osnovu svoje studije, novo hemijske supstance. Značaj ovog otkrića za nauku ne može se precijeniti., bila je daleko ispred svog vremena i dala je podsticaj razvoju hemije dugi niz decenija.

Postoje tri najčešće opcije stola, koje se konvencionalno nazivaju "kratki", "dugi" i "ekstra dugi". ». Glavni sto se smatra dugačkim stolom zvanično odobreno. Razlika između njih je raspored elemenata i dužina perioda.

Šta je period

Sistem sadrži 7 perioda. Oni su grafički predstavljeni kao horizontalne linije. U ovom slučaju, period može imati jedan ili dva reda, koji se nazivaju redovi. Svaki sljedeći element razlikuje se od prethodnog povećanjem nuklearnog naboja (broja elektrona) za jedan.

Jednostavno rečeno, tačka je horizontalni red u periodnom sistemu. Svaki od njih počinje metalom i završava inertnim plinom. Zapravo, ovo stvara periodičnost - svojstva elemenata se mijenjaju u jednom periodu, ponavljajući se u sljedećem. Prvi, drugi i treći period su nepotpuni, nazivaju se malim i sadrže 2, 8 i 8 elemenata. Ostali su kompletni, imaju po 18 elemenata.

Šta je grupa

Grupa je vertikalni stupac, koji sadrži elemente sa istom elektronskom strukturom ili, jednostavnije, sa istim višim . Službeno odobrena dugačka tablica sadrži 18 grupa koje počinju alkalnim metalima i završavaju inertnim plinovima.

Svaka grupa ima svoje ime, što olakšava pronalaženje ili klasifikaciju elemenata. Postaju jači metalna svojstva bez obzira na element u smjeru odozgo prema dolje. To je zbog povećanja broja atomskih orbita - što ih je više, to su elektronske veze slabije, što kristalnu rešetku čini izraženijom.

Metali u periodnom sistemu

Metali u tabeli Mendeljejev ima dominantan broj, njihova lista je prilično opsežna. Oni su karakterizirani zajedničke karakteristike, prema svojim osobinama su heterogeni i dijele se u grupe. Neki od njih imaju malo zajedničkog s metalima u fizičkom smislu, dok drugi mogu postojati samo djeliće sekunde i apsolutno ih nema u prirodi (barem na planeti), jer su stvoreni, tačnije proračunati i potvrđeni u laboratorijskim uslovima, veštački. Svaka grupa ima svoje karakteristike, ime se prilično uočljivo razlikuje od ostalih. Ova razlika je posebno izražena u prvoj grupi.

Položaj metala

Kakav je položaj metala u periodnom sistemu? Elementi su raspoređeni povećanjem atomske mase, odnosno broja elektrona i protona. Njihova svojstva se periodično mijenjaju, tako da nema urednog postavljanja jedan na jedan u tabeli. Kako odrediti metale i da li je to moguće učiniti prema periodnom sistemu? Da bi se pitanje pojednostavilo, izmišljen je poseban trik: uslovno, dijagonalna linija se povlači od Bora do Polonija (ili do Astatina) na spoju elemenata. Oni na lijevoj strani su metali, oni na desnoj strani su nemetali. Bilo bi vrlo jednostavno i sjajno, ali postoje izuzeci - germanij i antimon.

Takva "metoda" je neka vrsta varalice, izmišljena je samo da bi se pojednostavio proces pamćenja. Za precizniji prikaz, zapamtite to lista nemetala ima samo 22 elementa, dakle, odgovor na pitanje koliko je metala sadržano u periodnom sistemu

Na slici možete jasno vidjeti koji su elementi nemetali i kako su raspoređeni u tabeli po grupama i periodima.

Opća fizička svojstva

Postoje opća fizička svojstva metala. To uključuje:

• Plastika.
• karakterističan sjaj.
• Električna provodljivost.
• Visoka toplotna provodljivost.
• Sve osim žive je u čvrstom stanju.

Treba shvatiti da su svojstva metala veoma različita s obzirom na njihovu hemijsku ili fizičku prirodu. Neki od njih malo liče na metale u uobičajenom smislu te riječi. Na primjer, živa zauzima poseban položaj. Ona je u normalnim uslovima je u tečno stanje, nema kristalna rešetka, čijem prisustvu drugi metali duguju svoja svojstva. Svojstva potonjeg u ovom slučaju su uvjetna; živa je povezana s njima u većoj mjeri po kemijskim karakteristikama.

Zanimljivo! Elementi prve grupe, alkalni metali, in čista forma se ne pojavljuju, jer su dio različitih jedinjenja.

Najmekši metal koji postoji u prirodi - cezijum - pripada ovoj grupi. On, kao i druge slične alkalne supstance, ima malo zajedničkog sa tipičnijim metalima. Neki izvori tvrde da je zapravo najmekši metal kalij, što je teško osporiti ili potvrditi, jer ni jedan ni drugi element ne postoje sami po sebi – oslobađajući se kao rezultat kemijske reakcije, brzo oksidiraju ili reagiraju.

Druga grupa metala - zemnoalkalna - mnogo je bliža glavnim grupama. Naziv "alkalna zemlja" dolazi iz antičkih vremena, kada su oksidi nazivani "zemljama" jer imaju labavu mrvičastu strukturu. Manje ili više poznata (u svakodnevnom smislu) svojstva poseduju metali počev od 3. grupe. Kako se broj grupe povećava, količina metala se smanjuje.

Periodični sistem hemijskih elemenata (Mendeljejeva tabela)- klasifikacija hemijskih elemenata, utvrđivanje zavisnosti različitih svojstava elemenata od naelektrisanja atomsko jezgro. Sistem je grafički izraz periodičnog zakona koji je uspostavio ruski hemičar D. I. Mendeljejev 1869. godine. Njegovu originalnu verziju razvio je D. I. Mendeljejev 1869-1871 i ustanovio je ovisnost svojstava elemenata o njihovoj atomskoj težini (modernim riječima, o atomskoj masi). Ukupno je predloženo nekoliko stotina opcija slike. periodični sistem(analitičke krive, tabele, geometrijski oblici itd.). AT moderna verzija sistema, trebalo bi da svede elemente u dvodimenzionalnu tabelu, u kojoj svaka kolona (grupa) određuje glavni fizički Hemijska svojstva, a linije predstavljaju periode koji su donekle slični jedni drugima.

Periodični sistem hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva

Otkriće ruskog hemičara Mendeljejeva odigralo je (daleko) najvažniju ulogu u razvoju nauke, odnosno u razvoju atomske i molekularne nauke. Ovo otkriće omogućilo je dobijanje najrazumljivijih i najlakših za učenje ideja o jednostavnom i složenom hemijska jedinjenja. Samo zahvaljujući tabeli imamo one koncepte o elementima koje koristimo savremeni svet. U dvadesetom veku se manifestovala prediktivna uloga periodnog sistema u proceni hemijskih svojstava transuranijumskih elemenata, koju je pokazao tvorac tabele.

Razvijen u 19. veku, periodni sistem Mendeljejeva u interesu nauke o hemiji, dao je gotovu sistematizaciju tipova atoma za razvoj FIZIKE u 20. veku (fizika atoma i jezgra atom). Početkom dvadesetog veka, fizičari, istraživanjem je ustanovljeno da je serijski broj, (aka atomski), ujedno i mjera električnog naboja atomskog jezgra ovog elementa. A broj perioda (tj. horizontalni red) određuje broj elektronskih omotača atoma. Također se pokazalo da broj vertikalnog reda tablice određuje kvantnu strukturu vanjske ljuske elementa (dakle, elementi istog reda su zbog sličnosti kemijskih svojstava).

Otkriće ruskog naučnika, obeležilo je samo sebe, nova era u istoriji svetske nauke, ovo otkriće je omogućilo ne samo veliki skok u hemiji, već je bilo neprocenjivo i za niz drugih oblasti nauke. Periodični sistem je dao koherentan sistem informacija o elementima, na osnovu njega je postalo moguće izvući naučne zaključke, pa čak i predvideti neka otkrića.

Periodični sistem Jedna od karakteristika periodnog sistema Mendeljejeva je da grupa (kolona u tabeli) ima značajnije izraze periodnog trenda nego za periode ili blokove. U današnje vrijeme teorija kvantna mehanika a atomska struktura objašnjava grupnu prirodu elemenata činjenicom da imaju iste elektronske konfiguracije valentnih ljuski, i kao rezultat toga, elementi koji se nalaze unutar istog stupca imaju vrlo slične (identične) karakteristike elektronske konfiguracije, sa sličnim hemijskim karakteristikama. Također postoji jasan trend stabilne promjene svojstava kako se atomska masa povećava. Treba napomenuti da su u nekim područjima periodnog sistema (na primjer, u blokovima D i F) horizontalne sličnosti uočljivije od vertikalnih.

Periodni sistem sadrži grupe kojima se dodeljuju redni brojevi od 1 do 18 (s leva na desno), prema međunarodni sistem imena grupa. U starim danima, rimski brojevi su korišteni za identifikaciju grupa. U Americi je praksa bila da se iza rimskog broja stavlja slovo "A" kada se grupa nalazi u blokovima S i P, ili slova "B" - za grupe koje se nalaze u bloku D. Tada su korišteni identifikatori su isti kao i zadnji broj modernih pokazivača u našem vremenu (npr. naziv IVB, odgovara elementima 4. grupe u našem vremenu, a IVA je 14. grupa elemenata). U evropskim zemljama tog vremena korišten je sličan sistem, ali ovdje se slovo "A" odnosilo na grupe do 10, a slovo "B" - nakon 10 uključujući. Ali grupe 8,9,10 su imale identifikator VIII kao jednu trostruku grupu. Ovi nazivi grupa prestali su postojati nakon što je novi IUPAC sistem notacije, koji je i danas u upotrebi, stupio na snagu 1988. godine.

Mnoge grupe su dobile nesistematska imena tradicionalne prirode (na primjer, "zemnoalkalni metali", ili "halogeni" i druga slična imena). Grupe od 3 do 14 nisu dobile takva imena, zbog činjenice da su manje slične jedna drugoj i da imaju manje korespondencije sa vertikalnim obrascima, obično se nazivaju ili brojem ili imenom prvog elementa grupe (titanijum , kobalt, itd.).

Hemijski elementi periodni sistemi koji pripadaju istoj grupi pokazuju određene trendove u elektronegativnosti, atomskom radijusu i energiji jonizacije. U jednoj grupi, od vrha do dna, radijus atoma se povećava, kako se energetski nivoi popunjavaju, valentni elektroni elementa se uklanjaju iz jezgra, dok energija ionizacije opada i veze u atomu slabe, što pojednostavljuje uklanjanje elektrona. Smanjuje se i elektronegativnost, što je posljedica činjenice da se rastojanje između jezgra i valentnih elektrona povećava. Ali postoje i izuzeci od ovih obrazaca, na primjer, elektronegativnost raste, umjesto da se smanjuje, u grupi 11, od vrha do dna. U periodnom sistemu postoji red pod nazivom "Period".

Među grupama ima onih u kojima su horizontalni pravci značajniji (za razliku od drugih u kojima su važniji vertikalni), u takve grupe spada i F blok, u kojem lantanidi i aktinidi čine dva važna horizontalna niza.

Elementi pokazuju određene obrasce u smislu atomskog radijusa, elektronegativnosti, energije ionizacije i energije afiniteta elektrona. Zbog činjenice da se u svakom sljedećem elementu povećava broj nabijenih čestica, a elektroni se privlače u jezgro, atomski radijus smanjuje se u smjeru s lijeva na desno, uz to se povećava energija ionizacije, s povećanjem veze u atomu, povećava se složenost uklanjanja elektrona. Metale koji se nalaze na lijevoj strani tabele karakterizira niži indikator energije afiniteta elektrona, a shodno tome, na desnoj strani indikator energije afiniteta elektrona, za nemetale je ovaj indikator veći (ne računajući plemenitih gasova).

Različite oblasti periodnog sistema Mendeljejeva, u zavisnosti od toga na kojoj se ljusci atoma nalazi poslednji elektron, a s obzirom na značaj elektronske ljuske, uobičajeno je da se opisuje kao blokovi.

S-blok uključuje prve dvije grupe elemenata, (alkalni i zemnoalkalni metali, vodonik i helijum).
P-blok obuhvata poslednjih šest grupa, od 13 do 18 (prema IUPAC-u, ili prema sistemu usvojenom u Americi - od IIIA do VIIA), ovaj blok takođe uključuje sve metaloide.

Blok - D, grupe od 3 do 12 (IUPAC, ili IIIB do IIB na američkom), ovaj blok uključuje sve prelazne metale.
Blok - F, obično uzet iz periodnog sistema, a uključuje lantanoide i aktinide.

U prirodi postoji mnogo ponavljajućih sekvenci:

• godišnja doba;
• Times of Day;
• dani u sedmici…

Sredinom 19. stoljeća, D.I. Mendelejev je primijetio da hemijska svojstva elemenata također imaju određeni slijed (kažu da mu je ta ideja došla u snu). Rezultat čudesnih snova naučnika bio je periodni sistem hemijskih elemenata, u kojem je D.I. Mendeljejev je rasporedio hemijske elemente po rastućoj atomskoj masi. U modernoj tabeli, hemijski elementi su raspoređeni u rastućem redosledu prema atomskom broju elementa (broj protona u jezgru atoma).

Atomski broj je prikazan iznad simbola hemijskog elementa, ispod simbola je njegova atomska masa (zbir protona i neutrona). Imajte na umu da atomska masa nekih elemenata nije cijeli broj! Zapamtite izotope! Atomska masa je ponderisani prosjek svih izotopa elementa koji se javljaju prirodno u prirodnim uvjetima.

Ispod tabele su lantanidi i aktinidi.

Metali, nemetali, metaloidi

Nalaze se u periodnom sistemu lijevo od stepenaste dijagonalne linije koja počinje sa borom (B) i završava polonijumom (Po) (izuzetak su germanij (Ge) i antimon (Sb). Lako je vidjeti da metali okupirati većina Periodni sistem. Osnovna svojstva metala: čvrsta (osim žive); glitter; dobri električni i toplotni provodnici; plastika; savitljiv; lako donirati elektrone.

Elementi desno od stepenaste dijagonale B-Po se nazivaju nemetali. Svojstva nemetala su direktno suprotna svojstvima metala: loši provodnici toplote i struje; fragile; nekovani; neplastični; obično prihvataju elektrone.

Metaloidi

Između metala i nemetala su polumetali(metaloidi). Karakteriziraju ih svojstva i metala i nemetala. Polumetali su svoju glavnu industrijsku primjenu našli u proizvodnji poluvodiča, bez kojih nije nezamislivo nijedno moderno mikrokolo ili mikroprocesor.

Razdoblja i grupe

Kao što je već pomenuto, periodni sistem se sastoji od sedam perioda. U svakom periodu, atomski brojevi elemenata rastu s lijeva na desno.

Osobine elemenata u periodima se menjaju uzastopno: tako natrijum (Na) i magnezijum (Mg), koji se nalaze na početku trećeg perioda, daju elektrone (Na odaje jedan elektron: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1; Mg odaje dva elektrona: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2). Ali hlor (Cl), koji se nalazi na kraju perioda, uzima jedan element: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5.

U grupama, naprotiv, svi elementi imaju ista svojstva. Na primjer, u IA(1) grupi, svi elementi od litijuma (Li) do francijuma (Fr) doniraju jedan elektron. I svi elementi grupe VIIA(17) uzimaju jedan element.

Neke grupe su toliko važne da su dobile posebna imena. Ove grupe su razmatrane u nastavku.

Grupa IA(1). Atomi elemenata ove grupe imaju samo jedan elektron u vanjskom elektronskom sloju, tako da lako doniraju jedan elektron.

Najvažniji alkalni metali su natrijum (Na) i kalij (K), budući da igraju važnu ulogu u procesu ljudskog života i nalaze se u sastavu soli.

Elektronske konfiguracije:

• Li- 1s 2 2s 1 ;
• N / A- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ;
• K- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Grupa IIA(2). Atomi elemenata ove grupe imaju dva elektrona u spoljašnjem elektronskom sloju, koji takođe odustaju tokom hemijskih reakcija. Većina važan element- kalcijum (Ca) - osnova kostiju i zuba.

Elektronske konfiguracije:

• Budi- 1s 2 2s 2 ;
• mg- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ;
• Ca- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Grupa VIIA(17). Atomi elemenata ove grupe obično primaju po jedan elektron, jer. na vanjskom elektronskom sloju ima po pet elemenata, a jedan elektron nedostaje samo u "kompletnom setu".

Najpoznatiji elementi ove grupe su: hlor (Cl) – deo je soli i izbeljivača; jod (I) - element koji igra važnu ulogu u aktivnosti štitne žlijezde osoba.

Elektronska konfiguracija:

• F- 1s 2 2s 2 2p 5 ;
• Cl- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ;
• Br- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5

Grupa VIII(18). Atomi elemenata ove grupe imaju potpuno "popunjen" vanjski elektronski sloj. Stoga "ne moraju" da prihvate elektrone. I ne žele da ih daju. Otuda - elementi ove grupe vrlo "nerado" ulaze hemijske reakcije. Dugo se vjerovalo da uopće ne reaguju (otuda naziv "inertni", tj. "neaktivni"). No, hemičar Neil Barlett otkrio je da neki od ovih plinova, pod određenim uvjetima, još uvijek mogu reagirati s drugim elementima.

Elektronske konfiguracije:

• Ne- 1s 2 2s 2 2p 6 ;
• Ar- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ;
• kr- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

Valentni elementi u grupama

Lako je vidjeti da su unutar svake grupe elementi slični jedni drugima po svojim valentnim elektronima (elektroni s i p orbitala smješteni na vanjskom energetskom nivou).

Alkalni metali imaju po 1 valentni elektron:

• Li- 1s 2 2s 1 ;
• N / A- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ;
• K- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Zemnoalkalni metali imaju 2 valentna elektrona:

• Budi- 1s 2 2s 2 ;
• mg- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ;
• Ca- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Halogeni imaju 7 valentnih elektrona:

• F- 1s 2 2s 2 2p 5 ;
• Cl- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ;
• Br- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5

Inertni gasovi imaju 8 valentnih elektrona:

• Ne- 1s 2 2s 2 2p 6 ;
• Ar- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ;
• kr- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

Za više informacija pogledajte članak Valencija i tabela elektronskih konfiguracija atoma hemijskih elemenata po periodima.

Skrenimo sada našu pažnju na elemente koji se nalaze u grupama sa simbolima AT. Oni se nalaze u centru periodnog sistema i nazivaju se prelazni metali.

Posebnost ovih elemenata je prisustvo elektrona u atomima koji ispunjavaju d-orbitale:

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

Odvojeno od glavnog stola nalaze se lantanidi i aktinidi su tzv unutrašnji prelazni metali. U atomima ovih elemenata popunjavaju se elektroni f-orbitale:

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

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

Savremena formulacija periodičnog zakona je:

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

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

Naš moderan sto veoma sličan Mendeljejevu. Razmotrimo to detaljnije.

periodni sistem

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Interaktivni periodni sistem

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

Periodični zakon

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

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

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

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

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

Dakle, u periodičnoj zavisnosti su takva svojstva atoma koja su povezana sa njegovim elektronska konfiguracija: atomski radijus, energija jonizacije, elektronegativnost.

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

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

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

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

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

Kako je sve počelo?

Mnogi poznati eminentni hemičari na prijelazu iz XIX-XX stoljeća odavno su primijetili da su fizička i kemijska svojstva mnogih kemijskih elemenata međusobno vrlo slična. Tako na primjer kalijum, litijum i natrijum su svi aktivni metali, koji u interakciji s vodom stvaraju aktivne hidrokside ovih metala; Hlor, Fluor, Brom u svojim jedinjenjima sa vodonikom pokazali su istu valenciju jednaku I i sva ova jedinjenja su jake kiseline. Iz ove sličnosti se dugo sugerira zaključak da se svi poznati hemijski elementi mogu kombinovati u grupe, i tako da elementi svake grupe imaju određeni skup fizičko-hemijskih karakteristika. Međutim, često su takve grupe pogrešno sastavljene od različitih elemenata od strane različitih naučnika i dugo vremena jednu od glavnih karakteristika elemenata mnogi su zanemarili - to je njihova atomska masa. To je ignorisano jer je postojalo i postoji drugačije razni elementi, što znači da se ne može koristiti kao parametar za grupisanje. Jedini izuzetak bio je francuski hemičar Alexander Emile Chancourtua, koji je pokušao sve elemente rasporediti u trodimenzionalni model duž spirale, ali njegov rad nije bio prepoznat od strane naučne zajednice, a model se pokazao glomazan i nezgodan.

Za razliku od mnogih naučnika, D.I. Mendeljejev je uzeo atomsku masu (u to vrijeme još uvijek "atomsku težinu") kao ključni parametar u klasifikaciji elemenata. U svojoj verziji, Dmitrij Ivanovič je rasporedio elemente u rastućem redoslijedu atomske težine i tu se pojavio obrazac da se u određenim intervalima elemenata njihova svojstva periodično ponavljaju. Istina, morali su biti napravljeni izuzeci: neki elementi su zamijenjeni i nisu odgovarali povećanju atomskih masa (na primjer telur i jod), ali su odgovarali svojstvima elemenata. Dalji razvoj atomske i molekularne teorije opravdao je takav napredak i pokazao valjanost ovog aranžmana. Više o tome možete pročitati u članku "Što je otkriće Mendeljejeva"

Kao što vidimo, raspored elemenata u ovoj verziji uopšte nije isti kao što vidimo u modernom obliku. Prvo, grupe i periodi su obrnuti: grupe horizontalno, periodi vertikalno, a drugo, u njoj je malo previše grupa - devetnaest, umjesto osamnaest koliko ih je danas prihvaćeno.

Međutim, samo godinu dana kasnije, 1870., Mendeljejev je formirao novu verziju tabele, koja je nama već prepoznatljivija: slični elementi su poređani okomito, formirajući grupe, a 6 perioda je raspoređeno horizontalno. Posebno je vrijedno napomenuti da su i u prvoj i u drugoj verziji tabele vidljive značajna dostignuća koja njegovi prethodnici nisu imali: tabela je pažljivo ostavljala mjesta za elemente koji su, prema Mendeljejevu, tek trebali biti otkriveni. Odgovarajuća slobodna radna mjesta on označava upitnikom i možete ih vidjeti na gornjoj slici. Nakon toga su zaista otkriveni odgovarajući elementi: galijum, germanijum, skandij. Tako je Dmitrij Ivanovič ne samo sistematizovao elemente u grupe i periode, već je i predvidio otkriće novih, još nepoznatih, elemenata.

Kasnije, nakon rješavanja mnogih aktuelnih misterija kemije tog vremena - otkrića novih elemenata, izolacije grupe plemenitih plinova uz učešće Williama Ramsaya, utvrđivanje činjenice da didim nije samostalan element u sve, ali je mješavina dva druga - sve više i više novih i novih verzija tablice, ponekad čak i ima pogled koji nije u tabeli. Ali nećemo ih ovdje dati sve, već ćemo dati samo konačnu verziju, koja je nastala za vrijeme života velikog naučnika.

Prijelaz s atomske težine na nuklearni naboj.

Nažalost, Dmitrij Ivanovič nije doživio planetarnu teoriju strukture atoma i nije doživio trijumf Rutherfordovih eksperimenata, iako je upravo s njegovim otkrićima nova era u razvoju periodnog zakona i čitavog periodnog sistema. Da vas podsjetim da je iz eksperimenata koje je proveo Ernest Rutherford proizlazilo da se atomi elemenata sastoje od pozitivno nabijenog atomskog jezgra i negativno nabijenih elektrona koji se okreću oko jezgra. Nakon određivanja naboja atomskih jezgara svih tada poznatih elemenata, pokazalo se da se u periodičnom sistemu nalaze u skladu sa nabojem jezgra. ALI periodični zakon dobilo novo značenje, sada je počelo zvučati ovako:

„Svojstva hemijskih elemenata, kao i oblici i svojstva nastali od njih jednostavne supstance a spojevi su u periodičnoj zavisnosti od veličine naboja jezgara njihovih atoma"

Sada je postalo jasno zašto je neke od lakših elemenata Mendeljejev stavio iza njihovih težih prethodnika - cela stvar je u tome da oni tako stoje u redosledu naelektrisanja svog jezgra. Recimo, telur je teži od joda, ali je ranije u tabeli, jer je naelektrisanje jezgra njegovog atoma i broj elektrona 52, dok jod ima 53. Pogledajte tabelu i uverite se sami.

Nakon otkrića strukture atoma i atomskog jezgra, periodni sistem je doživio još nekoliko promjena, dok, konačno, nije došao do oblika koji nam je već poznat iz škole, kratkoperiodične verzije periodnog sistema.

U ovoj tabeli već znamo sve: 7 perioda, 10 serija, sporedne i glavne podgrupe. Takođe, sa vremenom otkrivanja novih elemenata i popunjavanja tabele sa njima, elementi kao što su aktinij i lantan morali su da se stave u posebne redove, a svi su dobili nazive aktinidi i lantanide. Ova verzija sistema postojala je veoma dugo - u svetskoj naučnoj zajednici skoro do kraja 80-ih, početka 90-ih, a kod nas i duže - do 10-ih godina ovog veka.

Moderna verzija periodnog sistema.

Međutim, opcija kroz koju su mnogi od nas prošli u školi zapravo je vrlo zbunjujuća, a konfuzija se izražava u podjeli podgrupa na glavne i sekundarne, a sjećanje na logiku prikaza svojstava elemenata postaje prilično teško. Naravno, uprkos tome, mnogi su ga proučavali, postali doktori hemijskih nauka, ali ipak je u moderno doba došla nova verzija da ga zameni - dugotrajna. Napominjem da je ovu opciju odobrio IUPAC ( međunarodne unije teorijska i primijenjena hemija). Hajde da to pogledamo.

Osam grupa je zamijenjeno sa osamnaest, među kojima više nema podjele na glavne i sekundarne, a sve grupe diktira raspored elektrona u atomskoj ljusci. Istovremeno su se riješili dvorednih i jednorednih perioda, sada svi periodi sadrže samo jedan red. Koliko je ova opcija zgodna? Sada se jasnije sagledava periodičnost svojstava elemenata. Broj grupe, zapravo, označava broj elektrona na vanjskom nivou, pa se stoga sve glavne podgrupe stare verzije nalaze u prvoj, drugoj i trinaestoj do osamnaestoj grupi, a sve "bivše bočne" grupe nalaze se. na sredini stola. Dakle, sada se iz tabele jasno vidi da ako je ovo prva grupa, onda su to alkalni metali a za vas nema bakra ili srebra, a jasno je da svi tranzitni metali dobro pokazuju sličnost svojih svojstava zbog punjenja d-podnivoa, koji u manjoj mjeri utiče na vanjska svojstva, kao i lantanidi i aktinidi, pokazuju slična svojstva jer je samo f-podnivo različit. Dakle, cijela tabela je podijeljena na sljedeće blokove: s-blok, na koji se popunjavaju s-elektroni, d-blok, p-blok i f-blok, sa popunjavanjem d, p, odnosno f-elektrona.

Nažalost, kod nas je ova opcija u školske udžbenike uvrštena tek u posljednje 2-3 godine, a ni tada ne u svim. I veoma pogrešno. Sa čime je to povezano? Pa, prvo, sa stagnirajućim vremenima u brzim 90-im, kada u zemlji nije bilo nikakvog razvoja, a da ne govorimo o sektoru obrazovanja, naime 90-ih, svjetska hemijska zajednica je prešla na ovu opciju. Drugo, s malom inercijom i poteškoćama u sagledavanju svega novog, jer su naši nastavnici navikli na staru, kratkoročnu verziju tablice, unatoč činjenici da je mnogo teže i manje zgodno kada studiraju hemiju.

Proširena verzija periodnog sistema.

Ali vrijeme ne stoji, nauka i tehnologija također. Već je otkriven 118. element periodnog sistema, što znači da će uskoro morati da se otkrije sledeći, osmi, period tabele. Osim toga, pojavit će se novi energetski podnivo: g-podnivo. Elementi njegovih sastojaka morat će se pomjeriti niz tablicu, poput lantanoida ili aktinida, ili će se ova tabela još dvaput proširiti, tako da više neće stati na A4 list. Ovdje ću dati samo link na Wikipediju (pogledajte Prošireni periodični sistem) i neću više ponavljati opis ove opcije. Svi zainteresovani mogu pratiti link i pogledati.

U ovoj verziji, ni f-elementi (lantanidi i aktinidi) ni g-elementi ("elementi budućnosti" iz br. 121-128) nisu navedeni odvojeno, već čine tabelu širom za 32 ćelije. Takođe, element Helijum je stavljen u drugu grupu, pošto je uključen u s-blok.

Općenito, malo je vjerovatno da će budući kemičari koristiti ovu opciju, najvjerovatnije će periodni sistem biti zamijenjen jednom od alternativa koje su već iznijeli hrabri naučnici: Benfeyjev sistem, Stewartova "Kemijska galaksija" ili neka druga opcija. Ali to će biti tek nakon postizanja drugog ostrva stabilnosti hemijskih elemenata i najvjerovatnije će to biti potrebno više za jasnoću u nuklearnoj fizici nego u hemiji, ali za sada će biti dovoljan periodični sistem starog dobrog Dmitrija Ivanoviča.