Kimyasal elementlerin özellikleri, uygun gruplar halinde birleştirilmelerini sağlar. Bu ilkeye göre, var olan maddeler fikrini değiştiren ve daha önce bilinmeyen yeni elementlerin varlığını varsaymayı mümkün kılan periyodik bir sistem yaratıldı.

Temas halinde

Mendeleev'in periyodik sistemi

Kimyasal Elementlerin Periyodik Tablosu, 19. yüzyılın ikinci yarısında D. I. Mendeleev tarafından derlendi. Nedir ve neden gereklidir? Tüm kimyasal elementleri artan atom ağırlığı sırasına göre birleştirir ve hepsi, özellikleri periyodik olarak değişecek şekilde düzenlenir.

Mendeleev'in periyodik sistemi getirildi tek sistem daha önce basitçe ayrı maddeler olarak kabul edilen tüm mevcut unsurlar.

Araştırmasına dayanarak, yeni kimyasal maddeler. Bu keşfin bilim için önemi fazla tahmin edilemez., zamanının çok ilerisindeydi ve onlarca yıldır kimyanın gelişimine ivme kazandırdı.

Geleneksel olarak "kısa", "uzun" ve "ekstra uzun" olarak adlandırılan en yaygın üç tablo seçeneği vardır. ». Ana masa uzun bir masa olarak kabul edilir, resmi olarak onaylanmıştır. Aralarındaki fark, elemanların yerleşimi ve periyotların uzunluğudur.

dönem nedir

Sistem 7 dönem içerir. Grafiksel olarak yatay çizgiler olarak temsil edilirler. Bu durumda, periyodun satır adı verilen bir veya iki satırı olabilir. Sonraki her element, nükleer yükü (elektron sayısını) bir arttırarak bir öncekinden farklıdır.

Basitçe söylemek gerekirse, bir periyot periyodik tablodaki yatay bir sıradır. Her biri bir metalle başlar ve inert bir gazla biter. Aslında, bu periyodiklik yaratır - elementlerin özellikleri bir periyot içinde değişir, sonraki periyotta tekrarlanır. Birinci, ikinci ve üçüncü periyotlar eksiktir, küçük olarak adlandırılırlar ve sırasıyla 2, 8 ve 8 element içerirler. Gerisi tamamlandı, her birinde 18 element var.

grup nedir

Grup dikey bir sütundur, aynı elektronik yapıya sahip veya daha basit bir şekilde aynı yüksek . Resmi olarak onaylanmış uzun tablo, alkali metallerle başlayan ve inert gazlarla biten 18 grup içerir.

Her grubun, öğeleri bulmayı veya sınıflandırmayı kolaylaştıran kendi adı vardır. güçleniyor metalik özellikler elemandan bağımsız olarak yukarıdan aşağıya yönde. Bunun nedeni atomik yörünge sayısındaki artıştır - ne kadar çok varsa, elektronik bağlar o kadar zayıftır, bu da kristal kafesi daha belirgin hale getirir.

Periyodik tablodaki metaller

Tablodaki metaller Mendeleev'in baskın bir numarası var, listeleri oldukça geniş. karakterize edilirler ortak özellikler, özelliklerine göre heterojendirler ve gruplara ayrılırlar. Bazılarının fiziksel anlamda metallerle çok az ortak noktası varken, diğerleri yalnızca saniyenin kesirleri için var olabilir ve kesinlikle doğada (en azından gezegende) bulunmazlar çünkü yaratılmışlardır, daha doğrusu hesaplanmış ve onaylanmıştır. laboratuvarda, yapay olarak. Her grubun kendine has özellikleri vardır, isim diğerlerinden oldukça belirgin şekilde farklı. Bu fark özellikle birinci grupta belirgindir.

Metallerin konumu

Periyodik tablodaki metallerin konumu nedir? Elementler, artan atom kütlesine veya elektron ve proton sayısına göre düzenlenir. Özellikleri periyodik olarak değişir, bu nedenle tabloda düzgün bire bir yerleşim yoktur. Metaller nasıl belirlenir ve bunu periyodik tabloya göre yapmak mümkün mü? Soruyu basitleştirmek için özel bir numara icat edildi: şartlı olarak, elemanların birleşim yerlerinde Bor'dan Polonius'a (veya Astatine'e) çapraz bir çizgi çizilir. Soldakiler metal, sağdakiler ametaldir. Çok basit ve harika olurdu, ancak istisnalar var - Germanyum ve Antimon.

Böyle bir "yöntem" bir tür kopya kağıdıdır, yalnızca ezberleme sürecini basitleştirmek için icat edilmiştir. Daha doğru bir temsil için şunu unutmayın metal olmayanların listesi sadece 22 elementtir, bu nedenle, periyodik tabloda kaç tane metal bulunduğu sorusuna cevap vermek

Şekilde, hangi elementlerin ametal olduğunu ve tabloda gruplara ve dönemlere göre nasıl düzenlendiğini açıkça görebilirsiniz.

Genel fiziksel özellikler

Metallerin genel fiziksel özellikleri vardır. Bunlar şunları içerir:

• Plastik.
• karakteristik parlaklık.
• Elektiriksel iletkenlik.
• Yüksek termal iletkenlik.
• Cıva dışında her şey katı haldedir.

Metallerin özelliklerinin kimyasal veya fiziksel yapılarına göre çok farklı olduğu anlaşılmalıdır. Bazıları, terimin olağan anlamında metallere çok az benzerlik gösterir. Örneğin cıva özel bir konuma sahiptir. O burada normal koşullar içinde sıvı hal, yok kristal kafes, diğer metallerin özelliklerini borçlu olduğu mevcudiyetine. Bu durumda ikincisinin özellikleri şartlıdır, cıva onlarla büyük ölçüde kimyasal özelliklerle ilişkilidir.

İlginç! Birinci grubun elemanları, alkali metaller, içinde saf formuçeşitli bileşiklerin bir parçası olarak oluşmaz.

Doğada bulunan en yumuşak metal olan sezyum bu gruba aittir. Diğer alkali benzer maddeler gibi, daha tipik metallerle çok az ortak noktası vardır. Bazı kaynaklar, aslında en yumuşak metalin, ne biri ne de diğer elementin kendi başına var olmadığı için - kimyasal bir reaksiyonun sonucu olarak salındığı, hızla oksitlendiği veya reaksiyona girdiği için, tartışılması veya doğrulanması zor olan potasyum olduğunu iddia ediyor.

İkinci metal grubu - toprak alkali - ana gruplara çok daha yakındır. "Alkali toprak" adı, gevşek, ufalanan bir yapıya sahip oldukları için oksitlerin "toprak" olarak adlandırıldığı eski zamanlardan gelir. 3. gruptan başlayarak metaller az çok tanıdık (günlük anlamda) özelliklere sahiptir. Grup sayısı arttıkça metal miktarı azalır.

Kimyasal elementlerin periyodik sistemi (Mendeleev'in tablosu)- kimyasal elementlerin sınıflandırılması, elementlerin çeşitli özelliklerinin yüke bağımlılığının belirlenmesi atom çekirdeği. Sistem, 1869'da Rus kimyager D. I. Mendeleev tarafından kurulan periyodik yasanın grafiksel bir ifadesidir. Orijinal versiyonu D. I. Mendeleev tarafından 1869-1871'de geliştirildi ve elementlerin özelliklerinin atom ağırlıklarına (modern terimlerle atom kütlesine) bağımlılığını kurdu. Toplamda birkaç yüz görüntü seçeneği önerilmiştir. periyodik sistem(analitik eğriler, tablolar, geometrik şekiller vesaire.). AT modern versiyon sistem, elemanları iki boyutlu bir tabloya indirgemeli, burada her sütun (grup) ana fiziksel Kimyasal özellikler ve çizgiler birbirine biraz benzeyen dönemleri temsil eder.

DI Mendeleev'in kimyasal elementlerinin periyodik sistemi

Rus kimyacı Mendeleev'in yaptığı keşif, bilimin gelişmesinde, yani atom ve moleküler bilimin gelişmesinde (açık farkla) en önemli rolü oynadı. Bu keşif, basit ve karmaşık hakkında en anlaşılır ve öğrenmesi kolay fikirlerin elde edilmesini mümkün kıldı. kimyasal bileşikler. Yalnızca tablo sayesinde, kullandığımız öğelerle ilgili kavramlara sahibiz. modern dünya. Yirminci yüzyılda, tablonun yaratıcısı tarafından gösterilen, periyodik sistemin transuranyum elementlerinin kimyasal özelliklerini değerlendirmedeki öngörücü rolü kendini gösterdi.

19. yüzyılda geliştirilen Mendeleev'in periyodik tablosu, kimya biliminin çıkarları doğrultusunda, 20. yüzyılda FİZİK'in (atomun fiziği ve atomun çekirdeği) gelişimi için atom türlerinin hazır bir sistematizasyonunu verdi. . 20. yüzyılın başında, fizikçiler, araştırma yoluyla, seri numarasının (atom olarak da bilinir) aynı zamanda bu elementin atom çekirdeğinin elektrik yükünün bir ölçüsü olduğu tespit edildi. Ve periyot sayısı (yani yatay sıra) atomun elektron kabuklarının sayısını belirler. Ayrıca, tablonun dikey sıra sayısının, elementin dış kabuğunun kuantum yapısını belirlediği ortaya çıktı (bu nedenle, aynı sıranın elementleri, kimyasal özelliklerin benzerliğinden kaynaklanmaktadır).

Rus bilim adamının keşfi, kendine damgasını vurdu, yeni Çağ dünya bilim tarihinde, bu keşif sadece kimyada büyük bir sıçrama yapmakla kalmadı, aynı zamanda diğer birçok bilim alanı için de paha biçilmezdi. Periyodik tablo, elementler hakkında tutarlı bir bilgi sistemi sağladı, buna dayanarak bilimsel sonuçlar çıkarmak ve hatta bazı keşifler öngörmek mümkün hale geldi.

Periyodik tablo Mendeleev'in periyodik tablosunun özelliklerinden biri, grubun (tablodaki sütun) dönemler veya bloklardan daha önemli periyodik eğilim ifadelerine sahip olmasıdır. Günümüzde, teori Kuantum mekaniği ve atomik yapı, elementlerin grup doğasını, değerlik kabuklarının aynı elektronik konfigürasyonlarına sahip olmaları ve sonuç olarak, aynı sütundaki elementlerin elektronik konfigürasyonun çok benzer (özdeş) özelliklerine sahip olması gerçeğiyle açıklar. benzer kimyasal özelliklere sahiptir. Ayrıca, atomik kütle arttıkça özelliklerde istikrarlı bir değişim eğilimi de vardır. Periyodik tablonun bazı alanlarında (örneğin D ve F bloklarında) yatay benzerliklerin dikey benzerliklerden daha belirgin olduğu belirtilmelidir.

Periyodik tablo, göre 1'den 18'e (soldan sağa) seri numaraları atanan grupları içerir. uluslararası sistem grup isimleri. Eski günlerde, grupları tanımlamak için Romen rakamları kullanılıyordu. Amerika'da uygulama, Roma rakamından sonra, grup S ve P bloklarında yer aldığında "A" harfini veya D bloğunda bulunan gruplar için "B" harflerini koymaktı. O sırada kullanılan tanımlayıcılar: zamanımızdaki son modern işaretçi sayısıyla aynı (örneğin, IVB adı zamanımızda 4. grubun öğelerine karşılık gelir ve IVA, 14. öğe grubudur). O zamanın Avrupa ülkelerinde benzer bir sistem kullanılıyordu, ancak burada "A" harfi 10'a kadar olan grupları ve "B" harfi - 10'dan sonra. Ancak 8,9,10 grupları, bir üçlü grup olarak tanımlayıcı VIII'e sahipti. Bugün hala kullanımda olan yeni IUPAC notasyon sisteminin 1988'de yürürlüğe girmesiyle bu grup isimlerinin varlığı sona erdi.

Pek çok grup, geleneksel nitelikte sistematik olmayan isimler almıştır (örneğin, "alkali toprak metalleri" veya "halojenler" ve diğer benzer adlar). 3 ila 14. Gruplar, birbirlerine daha az benzer olmaları ve dikey desenlere daha az karşılık gelmeleri nedeniyle bu tür adlar almadılar, genellikle sayıya göre veya grubun ilk öğesinin adıyla (titanyum) adlandırılırlar. , kobalt vb.) .

Kimyasal elementler aynı gruba ait periyodik tablolar, elektronegatiflik, atom yarıçapı ve iyonlaşma enerjisinde belirli eğilimleri gösterir. Bir grupta yukarıdan aşağıya doğru atomun yarıçapı artar, enerji seviyeleri doldukça elementin değerlik elektronları çekirdekten uzaklaştırılırken iyonlaşma enerjisi azalır ve atomdaki bağlar zayıflar, bu da basitleştirmeyi kolaylaştırır. elektronların çıkarılması. Elektronegatiflik de azalır, bu çekirdek ile değerlik elektronları arasındaki mesafenin artmasının bir sonucudur. Ancak bu kalıpların istisnaları da vardır, örneğin elektronegatiflik 11. grupta yukarıdan aşağıya doğru azalmak yerine artar. Periyodik tabloda "Periyod" adı verilen bir çizgi vardır.

Gruplar arasında, yatay yönlerin daha önemli olduğu gruplar vardır (dikey yönlerin daha önemli olduğu diğerlerinden farklı olarak), bu tür gruplar, lantanitlerin ve aktinitlerin iki önemli yatay dizi oluşturduğu F bloğunu içerir.

Elementler, atomik yarıçap, elektronegatiflik, iyonlaşma enerjisi ve elektron ilgi enerjisi açısından belirli modeller gösterir. Sonraki her elementte yüklü parçacıkların sayısının artması ve elektronların çekirdeğe çekilmesi nedeniyle, atom yarıçapı soldan sağa yönde azalır, bununla birlikte iyonlaşma enerjisi artar, atomdaki bağ arttıkça elektron koparmanın karmaşıklığı artar. Tablonun sol tarafında bulunan metaller, daha düşük bir elektron afinitesi enerji göstergesi ile karakterize edilir ve buna göre, sağ tarafta, metal olmayanlar için bu gösterge daha büyüktür (sayılmaz) soy gazlar).

Mendeleev'in periyodik tablosunun farklı alanları, son elektronun atomun hangi kabuğunda olduğuna bağlı olarak ve elektron kabuğunun önemi göz önüne alındığında, onu bloklar olarak tanımlamak gelenekseldir.

S bloğu, ilk iki element grubunu içerir (alkali ve toprak alkali metaller, hidrojen ve helyum).
P bloğu, 13'ten 18'e kadar (IUPAC'a göre veya Amerika'da benimsenen sisteme göre - IIIA'dan VIIIA'ya kadar) son altı grubu içerir, bu blok ayrıca tüm metaloidleri içerir.

Blok - D, 3 ila 12. gruplar (IUPAC veya Amerika'da IIIB ila IIB), bu blok tüm geçiş metallerini içerir.
Blok - F, genellikle periyodik tablodan çıkarılır ve lantanitleri ve aktinitleri içerir.

Doğada birçok tekrar eden dizi vardır:

• mevsimler;
• Günün Zamanları;
• haftanın günleri…

19. yüzyılın ortalarında D.I. Mendeleev, elementlerin kimyasal özelliklerinin de belirli bir diziye sahip olduğunu fark etti (bu fikrin kendisine bir rüyada geldiğini söylüyorlar). Bilim adamının mucizevi rüyalarının sonucu, D.I.'nin içinde bulunduğu Periyodik Kimyasal Element Tablosu oldu. Mendeleev, kimyasal elementleri artan atom kütlelerine göre sıraladı. Modern tabloda, kimyasal elementler, elementin atom numarasına (bir atomun çekirdeğindeki proton sayısı) göre artan sırada düzenlenmiştir.

Atom numarası, bir kimyasal elementin sembolünün üzerinde gösterilir, sembolün altında atom kütlesi (proton ve nötronların toplamı) gösterilir. Bazı elementlerin atom kütlelerinin tamsayı olmadığına dikkat edin! İzotopları hatırla! Atom kütlesi, doğal koşullar altında doğal olarak oluşan bir elementin tüm izotoplarının ağırlıklı ortalamasıdır.

Tablonun altında lantanitler ve aktinitler bulunmaktadır.

Metaller, metal olmayanlar, metaloidler

Periyodik Tabloda Bor (B) ile başlayan ve polonyum (Po) ile biten kademeli çapraz çizginin solunda bulunurlar (istisnalar germanyum (Ge) ve antimondur (Sb). Metallerin metal olduğunu görmek kolaydır. işgal etmek çoğu Periyodik tablo. Metallerin temel özellikleri: katı (cıva hariç); Parıltı; iyi elektrik ve termal iletkenler; plastik; biçimlendirilebilir; elektronları kolayca bağışlayın.

Basamaklı köşegen B-Po'nun sağındaki elemanlara denir. metal olmayanlar. Metal olmayanların özellikleri, metallerin özelliklerinin tam tersidir: zayıf ısı ve elektrik iletkenleri; kırılgan; sahte değil; plastik olmayan; genellikle elektronları kabul eder.

Metaloidler

Metaller ve ametaller arasında yarı metaller(metaloidler). Hem metallerin hem de metal olmayanların özellikleri ile karakterize edilirler. Yarı metaller ana endüstriyel uygulamalarını, onsuz hiçbir modern mikro devre veya mikroişlemcinin düşünülemeyeceği yarı iletkenlerin üretiminde bulmuştur.

Dönemler ve gruplar

Yukarıda belirtildiği gibi, periyodik tablo yedi dönemden oluşur. Her periyotta elementlerin atom numaraları soldan sağa doğru artar.

Periyotlardaki elementlerin özellikleri sırayla değişir: yani üçüncü periyodun başındaki sodyum (Na) ve magnezyum (Mg) elektron verir (Na bir elektron verir: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1; Mg iki elektron verir: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2). Ancak periyodun sonunda bulunan klor (Cl) bir element alır: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5.

Gruplarda ise aksine tüm elementler aynı özelliklere sahiptir. Örneğin, IA(1) grubunda, lityumdan (Li) fransiyuma (Fr) kadar tüm elementler bir elektron verir. Ve VIIA(17) grubunun tüm elemanları bir element alır.

Bazı gruplar o kadar önemlidir ki onlara özel isimler verilmiştir. Bu gruplar aşağıda tartışılmaktadır.

Grup IA(1). Bu grubun elementlerinin atomları, dış elektron tabakasında sadece bir elektrona sahiptir, bu nedenle kolayca bir elektron verirler.

En önemli alkali metaller, insan yaşamı sürecinde önemli bir rol oynadıkları ve tuzların bir parçası oldukları için sodyum (Na) ve potasyumdur (K).

Elektronik konfigürasyonlar:

• Li- 1s 2 2s 1 ;
• hayır- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ;
• K- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Grup IIA(2). Bu grubun elementlerinin atomları, dış elektron tabakasında kimyasal reaksiyonlar sırasında da pes eden iki elektrona sahiptir. Çoğu önemli unsur- kalsiyum (Ca) - kemiklerin ve dişlerin temeli.

Elektronik konfigürasyonlar:

• olmak- 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

Grup VIIA(17). Bu grubun elementlerinin atomları genellikle birer elektron alır, çünkü. dış elektronik katmanda her biri beş element vardır ve "tam set" için bir elektron eksiktir.

Bu grubun en ünlü elementleri şunlardır: klor (Cl) - tuz ve ağartıcının bir parçasıdır; iyot (I) - aktivitede önemli bir rol oynayan bir element tiroid bezi kişi.

Elektronik konfigürasyon:

• 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

Grup VIII(18). Bu grubun elementlerinin atomları tamamen "kadrolu" bir dış elektron katmanına sahiptir. Bu nedenle, elektronları kabul etmeye "ihtiyaç duymazlar". Ve onları vermek istemiyorlar. Bu nedenle - bu grubun unsurları, içine girmek için çok "isteksizdir". kimyasal reaksiyonlar. Uzun bir süre hiç tepki vermediklerine inanılıyordu (dolayısıyla "atıl", yani "etkin değil" adı). Ancak kimyager Neil Barlett, bu gazlardan bazılarının belirli koşullar altında hala diğer elementlerle reaksiyona girebileceğini keşfetti.

Elektronik konfigürasyonlar:

• 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

Gruplardaki değerlik öğeleri

Her grup içinde elementlerin değerlik elektronlarında (dış enerji seviyesinde bulunan s ve p orbitallerinin elektronları) birbirine benzer olduğunu görmek kolaydır.

Alkali metallerin her biri 1 değerlik elektronuna sahiptir:

• Li- 1s 2 2s 1 ;
• hayır- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ;
• K- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Alkali toprak metallerinin 2 değerlik elektronu vardır:

• olmak- 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

Halojenlerin 7 değerlik elektronu vardır:

• 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

İnert gazların 8 değerlik elektronu vardır:

• 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

Daha fazla bilgi için, Değerlik ve Dönemlere göre kimyasal elementlerin atomlarının elektronik konfigürasyon tablosu makalesine bakın.

Şimdi dikkatimizi sembollerle gruplar halinde bulunan elementlere çevirelim. AT. Periyodik tablonun merkezinde bulunurlar ve denir. geçiş metalleri.

Bu elementlerin ayırt edici bir özelliği, dolduran atomlarda elektronların bulunmasıdır. d-orbitaller:

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

Ana tablodan ayrı yer almaktadır lantanitler ve aktinitler sözde iç geçiş metalleri. Bu elementlerin atomlarında elektronlar dolar. f-orbitaller:

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. inci- 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

Periyodik yasa D.I. Mendeleev ve Kimyasal Elementlerin Periyodik Tablosu sahip büyük önem kimyanın gelişiminde. Kimya profesörü D.I. Mendeleev, sayısız deneme yanılma yoluyla şu sonuca vardı: "... elementlerin özellikleri ve dolayısıyla oluşturdukları basit ve karmaşık cisimlerin özellikleri, atom ağırlıklarına periyodik olarak bağımlıdır." Elementlerin özelliklerindeki değişikliklerin periyodikliği, dış elektronik katmanın elektronik konfigürasyonunun çekirdeğin yükündeki artışla periyodik olarak tekrarlanmasından kaynaklanır.

Periyodik yasanın modern formülasyonu dır-dir:

"Kimyasal elementlerin özellikleri (yani, oluşturdukları bileşiklerin özellikleri ve biçimleri), kimyasal elementlerin atomlarının çekirdeğinin yüküne periyodik olarak bağımlıdır."

Mendeleev, kimya öğretirken, her bir elementin bireysel özelliklerini hatırlamanın öğrenciler için zorluklara neden olduğunu anladı. yaratmanın yollarını aramaya başladı. sistem yöntemiöğe özelliklerini hatırlamayı kolaylaştırmak için. Sonuç olarak, vardı doğal masa, daha sonra olarak tanındı periyodik.

Bizim modern masa Mendeleev'e çok benziyor. Daha ayrıntılı olarak ele alalım.

periyodik tablo

Mendeleev'in periyodik tablosu 8 grup ve 7 periyottan oluşur.

Bir tablonun dikey sütunlarına denir. gruplar . Her gruptaki elementler benzer kimyasal ve fiziksel özellikler. Bu, bir grubun elemanlarının, grup numarasına eşit olan elektron sayısının dış katmanın benzer elektronik konfigürasyonlarına sahip olmasıyla açıklanmaktadır. Grup daha sonra ikiye ayrılır ana ve ikincil alt gruplar.

AT Ana alt gruplar değerlik elektronları dış ns- ve np-alt seviyelerinde bulunan elementleri içerir. AT Yan alt gruplar değerlik elektronları dış ns-alt seviyesinde ve iç (n - 1) d-alt seviyesinde (veya (n - 2) f-alt seviyesinde) bulunan elementleri içerir.

içindeki tüm öğeler periyodik tablo , hangi alt seviyenin (s-, p-, d- veya f-) değerlik elektronları olduğuna bağlı olarak şu şekilde sınıflandırılır: s-elemanları (ana alt grup I ve II gruplarının elemanları), p-elemanları (ana alt grupların elemanları III - VII grupları), d- elementler (yan alt grupların elementleri), f- elementler (lantanitler, aktinitler).

Bir elementin en yüksek değerliliği (O, F, bakır alt grubunun elemanları ve sekizinci grup hariç), bulunduğu grubun sayısına eşittir.

Ana ve ikincil alt grupların elementleri için, daha yüksek oksitlerin (ve bunların hidratlarının) formülleri aynıdır. Ana alt gruplarda, bu gruptaki elementler için hidrojen bileşiklerinin bileşimi aynıdır. Katı hidritler, I-III gruplarının ana alt gruplarının elementlerini oluşturur ve IV-VII grupları gaz halindeki hidrojen bileşiklerini oluşturur. EN 4 tipindeki hidrojen bileşikleri daha nötr bileşiklerdir, EN 3 bazlardır, H 2 E ve NE asitlerdir.

Tablonun yatay sıralarına denir. dönemler. Periyotlardaki elementler birbirinden farklıdır, ancak ortak noktaları son elektronların aynı enerji seviyesinde olmasıdır ( Ana kuantum sayısın- eşit olarak ).

İlk periyot diğerlerinden farklıdır, çünkü orada sadece 2 element vardır: hidrojen H ve helyum He.

İkinci periyotta 8 element (Li - Ne) vardır. Lityum Li - bir alkali metal periyodu başlatır ve soy gaz neon Ne'yi kapatır.

Üçüncü periyotta olduğu gibi ikinci periyotta da 8 element (Na - Ar) vardır. Alkali metal sodyum Na periyodu başlatır ve asil gaz argon Ar onu kapatır.

Dördüncü periyotta 18 element vardır (K - Kr) - Mendeleev bunu birinci olarak belirledi. büyük dönem. Ayrıca alkali metal Potasyum ile başlar ve inert gaz kripton Kr ile biter. Büyük dönemlerin bileşimi geçiş elementlerini içerir (Sc - Zn) - d- elementler.

Beşinci periyotta da dördüncü periyoda benzer şekilde 18 element (Rb - Xe) vardır ve yapısı dördüncü periyoda benzer. Ayrıca alkali metal rubidyum Rb ile başlar ve soy gaz ksenon Xe ile biter. Büyük dönemlerin bileşimi, geçiş öğelerini içerir (Y - Cd) - d- elementler.

Altıncı periyot 32 elementten oluşur (Cs - Rn). 10 hariç d-elementler (La, Hf - Hg) 14 sıra içerir f-elementler (lantanitler) - Ce - Lu

Yedinci dönem bitmedi. Francium Fr ile başlar, altıncı periyot gibi halihazırda bulunmuş 32 elementi (Z = 118 olan elemente kadar) içereceği varsayılabilir.

Etkileşimli periyodik tablo

eğer bakarsan Mendeleev'in periyodik tablosu ve borondan başlayıp polonyum ile astatin arasında biten hayali bir çizgi çizin, o zaman çizginin solunda tüm metaller ve sağında metal olmayanlar olacaktır. Bu çizgiye hemen bitişik olan elementler, hem metallerin hem de metal olmayanların özelliklerine sahip olacaktır. Bunlara metaloidler veya yarı metaller denir. Bunlar bor, silisyum, germanyum, arsenik, antimon, tellür ve polonyumdur.

Periyodik Kanun

Mendeleev, Periyodik Yasa'nın şu formülasyonunu verdi: "basit cisimlerin özellikleri, element bileşiklerinin biçimleri ve özellikleri ve dolayısıyla onlar tarafından oluşturulan basit ve karmaşık cisimlerin özellikleri, periyodik olarak bağımlıdır. atom ağırlıkları."
Dört ana periyodik model vardır:

sekizli kuralı en yakın soy gazın sekiz elektronlu konfigürasyonuna sahip olmak için tüm elementlerin bir elektron kazanma veya kaybetme eğiliminde olduğunu belirtir. Çünkü Soy gazların dış s ve p orbitalleri tamamen dolu olduğundan en kararlı elementlerdir.
İyonlaşma enerjisi bir atomdan bir elektronu ayırmak için gereken enerji miktarıdır. Oktet kuralına göre, periyodik tabloda soldan sağa doğru hareket etmek bir elektronu ayırmak için daha fazla enerji gerektirir. Bu nedenle, tablonun sol tarafındaki elementler bir elektron kaybetme ve sağ taraftaki elementler onu kazanma eğilimindedir. İnert gazlar en yüksek iyonlaşma enerjisine sahiptir. Grupta aşağı inildikçe iyonlaşma enerjisi azalır, çünkü Düşük enerji seviyelerindeki elektronlar, elektronları daha yüksek enerji seviyelerinden uzaklaştırma yeteneğine sahiptir. Bu fenomen denir koruma etkisi. Bu etki nedeniyle, dış elektronlar çekirdeğe daha az güçlü bir şekilde bağlanır. Periyot boyunca hareket ederken, iyonlaşma enerjisi soldan sağa doğru kademeli olarak artar.

Elektron ilgisi gaz halindeki bir maddenin bir atomunun ek bir elektron almasıyla enerjideki değişimdir. Grupta aşağı doğru hareket ederken, tarama etkisinden dolayı elektron ilgisi daha az negatif olur.

elektronegatiflik- kendisine bağlı başka bir atomun elektronlarını çekme eğiliminin bir ölçüsü. hareket ettikçe elektronegatiflik artar periyodik tablo soldan sağa ve aşağıdan yukarıya. Soy gazların elektronegatifliği olmadığı unutulmamalıdır. Bu nedenle, en elektronegatif element flordur.

Bu kavramlara dayanarak, atomların ve bileşiklerinin özelliklerinin nasıl değiştiğini düşünelim. periyodik tablo.

Dolayısıyla, periyodik bir bağımlılıkta, bir atomun kendisiyle ilişkili özellikleri vardır. elektronik konfigürasyon: atomik yarıçap, iyonlaşma enerjisi, elektronegatiflik.

Atomların ve bileşiklerinin özelliklerindeki pozisyona bağlı olarak değişimi düşünün. kimyasal elementlerin periyodik tablosu.

Atomun metalik olmaması artar periyodik tabloda hareket ederken soldan sağa ve aşağıdan yukarıya. Buna bağlı oksitlerin temel özellikleri azalır, a asit özellikleri aynı sırada artış - soldan sağa ve aşağıdan yukarıya hareket ederken. Aynı zamanda, oksitlerin asidik özellikleri ne kadar güçlüyse, onu oluşturan elementin oksidasyon derecesi o kadar yüksektir.

Döneme göre soldan sağa Temel özellikler hidroksitler zayıflar, yukarıdan aşağıya ana alt gruplarda bazların mukavemeti artar. Aynı zamanda, eğer bir metal birkaç hidroksit oluşturabilirse, o zaman metalin oksidasyon derecesinde bir artışla, Temel özellikler hidroksitler zayıflar.

döneme göre soldan sağa oksijen içeren asitlerin kuvveti artar. Aynı grup içinde yukarıdan aşağıya doğru gidildikçe oksijen içeren asitlerin kuvveti azalır. Bu durumda, asit oluşturan elementin oksidasyon derecesi arttıkça asidin gücü artar.

döneme göre soldan sağa anoksik asitlerin gücü artar. Aynı grup içinde yukarıdan aşağıya doğru hareket edildiğinde anoksik asitlerin kuvveti artar.

Hepsi nasıl başladı?

XIX-XX yüzyılların başında birçok ünlü ünlü kimyager, birçok kimyasal elementin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin birbirine çok benzediğini uzun zamandır fark etmişlerdir. Yani örneğin Potasyum, Lityum ve Sodyum hepsi aktif metaller, su ile etkileşime girdiğinde bu metallerin aktif hidroksitlerini oluşturan; Klor, Flor, Brom, hidrojen ile bileşiklerinde I'e eşit aynı değeri gösterdi ve bu bileşiklerin tümü güçlü asitlerdir. Bu benzerlikten, bilinen tüm kimyasal elementlerin gruplar halinde birleştirilebileceği ve böylece her grubun elementlerinin belirli bir fizikokimyasal özelliklere sahip olduğu sonucu uzun süredir önerilmiştir. Bununla birlikte, genellikle bu tür gruplar, farklı bilim adamları tarafından yanlış bir şekilde farklı unsurlardan oluşturulmuştur ve uzun zaman elementlerin ana özelliklerinden biri birçok kişi tarafından göz ardı edildi - bu onların atomik kütlesidir. Göz ardı edildi çünkü farklıydı ve var çeşitli unsurlar, bu, gruplandırma için bir parametre olarak kullanılamayacağı anlamına gelir. Bunun tek istisnası Fransız kimyager Alexander Emile Chancourtua idi, tüm elementleri bir sarmal boyunca üç boyutlu bir modelde düzenlemeye çalıştı, ancak çalışmaları bilim camiası tarafından tanınmadı ve modelin hantal ve elverişsiz olduğu ortaya çıktı.

Birçok bilim insanının aksine, D.I. Mendeleev, elementlerin sınıflandırılmasında temel bir parametre olarak atomik kütleyi (o zamanlar hala "Atomik ağırlık") aldı. Kendi versiyonunda, Dmitry Ivanovich öğeleri artan sırasına göre sıraladı. atom ağırlıkları ve burada elementlerin belirli aralıklarla, özelliklerinin periyodik olarak tekrarlandığı bir model ortaya çıktı. Doğru, istisnaların yapılması gerekiyordu: bazı elementler değiştirildi ve atomik kütlelerdeki artışa karşılık gelmedi (örneğin, tellür ve iyot), ancak elementlerin özelliklerine karşılık geldiler. Atom ve moleküler teorinin daha da geliştirilmesi, bu tür ilerlemeleri haklı çıkardı ve bu düzenlemenin geçerliliğini gösterdi. Bununla ilgili daha fazla bilgiyi "Mendeleev'in keşfi nedir" makalesinde okuyabilirsiniz.

Gördüğümüz gibi, bu sürümdeki öğelerin düzeni, modern biçimde gördüğümüzle hiç de aynı değil. Birincisi, gruplar ve periyotlar tersine çevrilir: gruplar yatay, periyotlar dikey ve ikincisi, içinde biraz fazla grup var - bugün on sekiz yerine on dokuz kabul ediliyor.

Bununla birlikte, sadece bir yıl sonra, 1870'te Mendeleev, tablonun bizim için daha tanınabilir yeni bir versiyonunu oluşturdu: benzer öğeler dikey olarak sıralanır, gruplar oluşturur ve 6 dönem yatay olarak düzenlenir. Tablonun hem birinci hem de ikinci versiyonlarında görülebilmesi özellikle dikkat çekicidir. seleflerinin sahip olmadığı önemli başarılar: Mendeleev'e göre henüz keşfedilmemiş unsurlar için tabloda yerler dikkatlice ayrıldı. İlgili açık pozisyonlar kendisi tarafından soru işareti ile belirtilmiştir ve bunları yukarıdaki resimde görebilirsiniz. Daha sonra, karşılık gelen elementler gerçekten keşfedildi: Galium, Germanyum, Scandium. Böylece, Dmitry Ivanovich, öğeleri yalnızca gruplara ve dönemlere göre sistematik hale getirmekle kalmadı, aynı zamanda henüz bilinmeyen yeni öğelerin keşfini de öngördü.

Daha sonra, o zamanın güncel kimya gizemlerinin çoğunu çözdükten sonra - yeni elementlerin keşfi, William Ramsay'ın katılımıyla bir grup soy gazın izolasyonu, Didymium'un bağımsız bir element olmadığı gerçeğinin kurulması. hepsi, ancak diğer ikisinin bir karışımıdır - tablonun gittikçe daha fazla yeni ve yeni sürümleri, hatta bazen hiç tablo dışı bir görünüme sahip. Ama hepsini burada vermeyeceğiz, ancak yalnızca büyük bilim adamının hayatı boyunca oluşan son halini vereceğiz.

Atom ağırlıklarından nükleer yüke geçiş.

Ne yazık ki, Dmitry Ivanovich, atomun yapısının gezegen teorisini görecek kadar yaşamadı ve Rutherford'un deneylerinin zaferini görmedi, ancak keşifleriyle birlikte yeni Çağ periyodik yasanın ve tüm periyodik sistemin geliştirilmesinde. Ernest Rutherford tarafından yapılan deneylerden, elementlerin atomlarının pozitif yüklü bir atom çekirdeğinden ve çekirdeğin etrafında dönen negatif yüklü elektronlardan oluştuğunu takip ettiğini hatırlatmama izin verin. O dönemde bilinen tüm elementlerin atom çekirdeği yüklerini belirledikten sonra, periyodik sistemde çekirdeğin yüküne göre konumlandıkları ortaya çıktı. VE periyodik yasa yeni bir anlam kazandı, şimdi kulağa şöyle gelmeye başladı:

"Kimyasal elementlerin özellikleri, bunların oluşturduğu şekiller ve özellikler basit maddeler ve bileşikler, atomlarının çekirdeklerinin yüklerinin büyüklüğüne periyodik olarak bağımlıdır "

Şimdi, bazı hafif elementlerin Mendeleev tarafından neden daha ağır seleflerinin arkasına konulduğu anlaşıldı - asıl mesele şu ki, çekirdeklerinin yük sırasına göre bu şekilde duruyorlar. Örneğin tellür iyottan daha ağırdır ama tabloda daha önce gelir çünkü atomunun çekirdeğinin yükü ve elektron sayısı 52, iyotunki ise 53'tür. Tabloya bakıp kendiniz görebilirsiniz.

Atomun ve atom çekirdeğinin yapısının keşfinden sonra, periyodik sistem birkaç değişiklik daha geçirdi ve sonunda okuldan bize zaten tanıdık gelen periyodik tablonun kısa dönemli versiyonuna ulaştı.

Bu tabloda zaten her şeyi biliyoruz: 7 periyot, 10 seri, yan ve ana alt gruplar. Ayrıca yeni elementlerin keşfedilip tablonun bunlarla doldurulmasıyla birlikte Aktinyum ve Lantanyum gibi elementlerin ayrı sıralara yerleştirilmesi gerekmiş, hepsine sırasıyla Aktinitler ve Lantanitler adı verilmiştir. Sistemin bu versiyonu çok uzun bir süre - dünya bilim camiasında neredeyse 80'lerin sonuna, 90'ların başına ve ülkemizde daha da uzun süre - bu yüzyılın 10'larına kadar vardı.

Periyodik tablonun modern versiyonu.

Ancak çoğumuzun okulda geçtiği seçenek aslında çok kafa karıştırıcı çıkıyor ve kafa karışıklığı alt grupların ana ve ikincil gruplara bölünmesiyle ifade ediliyor ve elementlerin özelliklerini gösterme mantığını hatırlamak oldukça zorlaşıyor. Tabii ki, buna rağmen, birçok kişi onu inceledi, kimya bilimleri doktoru oldu, ancak modern zamanlarda, onun yerine yeni bir versiyon geldi - uzun vadeli. Bu özel seçeneğin IUPAC tarafından onaylandığını not ediyorum ( uluslararası birlik teorik ve uygulamalı kimya). Bir göz atalım.

Sekiz grup, aralarında artık ana ve ikincil olarak herhangi bir bölünmenin olmadığı ve tüm grupların atomik kabuktaki elektronların düzenlenmesi ile belirlendiği on sekiz ile değiştirildi. Aynı zamanda iki sıralı ve tek sıralı periyotlardan kurtulmuşlar, artık tüm periyotlar sadece bir sıra içeriyor. Bu seçenek ne kadar uygun? Artık elementlerin özelliklerinin periyodikliği daha net görülüyor. Grup numarası aslında dış seviyedeki elektron sayısını gösterir ve bu nedenle eski versiyonun tüm ana alt grupları birinci, ikinci ve on üçüncü ila on sekizinci gruplarda bulunur ve tüm "eski yan" gruplar bulunur masanın ortasında. Böylece, tablodan şimdi açıkça görülmektedir ki, eğer bu birinci grup ise, o zaman bunlar alkali metallerdir ve sizin için bakır veya gümüş değildir ve tüm transit metallerin, dolgu nedeniyle özelliklerinin benzerliğini iyi gösterdiği açıktır. Lantanidler ve aktinitlerin yanı sıra dışsal özellikleri daha az etkileyen d-alt seviyesinin, sadece f-alt seviyesinin farklı olması nedeniyle benzer özellikler sergiler. Böylece, tüm tablo aşağıdaki bloklara bölünmüştür: s-elektronlarının doldurulduğu s-bloğu, sırasıyla d, p ve f-elektronlarının doldurulduğu d-blok, p-blok ve f-blok.

Ne yazık ki, ülkemizde bu seçenek sadece son 2-3 yıldır okul ders kitaplarına dahil edilmiştir ve hatta o zaman bile hiç dahil edilmemiştir. Ve çok yanlış. Ne ile bağlantılı? Öncelikle, atılgan 90'larda durgun zamanlarla, ülkede hiçbir gelişme olmadığında, eğitim sektöründen bahsetmeye bile gerek yok, yani 90'larda dünya kimya topluluğu bu seçeneğe geçti. İkincisi, hafif bir atalet ve her şeyi yeni algılamada zorluk, çünkü kimya okurken çok daha zor ve daha az uygun olmasına rağmen öğretmenlerimiz tablonun eski, kısa vadeli versiyonuna alışkınlar.

Periyodik sistemin genişletilmiş versiyonu.

Ancak zaman durmuyor, bilim ve teknoloji de. Periyodik sistemin 118. elementi zaten keşfedildi, bu da tablonun bir sonraki sekizinci periyodunun yakında keşfedilmesi gerektiği anlamına geliyor. Ek olarak, yeni bir enerji alt seviyesi görünecektir: g-alt seviyesi. Lantanitler veya aktinitler gibi onu oluşturan unsurların tablonun aşağısına taşınması gerekecek veya bu tablo iki kez daha genişletilecek, böylece artık bir A4 kağıdına sığmayacak. Burada sadece Wikipedia'ya bir bağlantı vereceğim (bkz. Genişletilmiş Periyodik Sistem) ve bu seçeneğin açıklamasını bir kez daha tekrarlamayacağım. İlgilenenler linke girip bakabilir.

Bu versiyonda, ne f-elemanları (lantanitler ve aktinitler) ne de g-elementleri (No. 121-128'den "geleceğin unsurları") ayrı ayrı listelenmez, ancak tabloyu 32 hücre genişletir. Ayrıca Helyum elementi de s bloğunda yer aldığı için ikinci grupta yer almaktadır.

Genel olarak, geleceğin kimyagerlerinin bu seçeneği kullanması pek olası değildir, büyük olasılıkla periyodik tablonun yerini cesur bilim adamları tarafından zaten öne sürülen alternatiflerden biri alacaktır: Benfey sistemi, Stewart'ın "Kimyasal Galaksisi" veya başka bir seçenek. Ancak bu, yalnızca kimyasal elementlerin ikinci kararlılık adasına ulaşıldıktan sonra olacak ve büyük olasılıkla, nükleer fizikte kimyadan çok netlik için gerekli olacak, ancak şimdilik, eski güzel Dmitry Ivanovich'in periyodik sistemi yeterli olacaktır.