Ο πρώτος νόμος του Μεντελέεφ. Περιοδικός νόμος, περιοδικό σύστημα χημικών στοιχείων του Mendeleev και η δομή του ατόμου

Πρώτη επιλογή Περιοδικός πίνακας στοιχείωνεκδόθηκε από τον Ντμίτρι Ιβάνοβιτς Μεντελέεφ το 1869 και ονομάστηκε «Η εμπειρία ενός συστήματος στοιχείων».

DI. Ο Mendeleev τακτοποίησε τα 63 στοιχεία που ήταν γνωστά εκείνη την εποχή σε αύξουσα σειρά από αυτά ατομικές μάζεςκαι έλαβε τη φυσική σειρά χημικών στοιχείων, στην οποία ανακάλυψε την περιοδική επανάληψη των χημικών ιδιοτήτων. Αυτή η σειράΤα χημικά στοιχεία είναι τώρα γνωστά ως Περιοδικός Νόμος (διατύπωση από τον D.I. Mendeleev):

Οι ιδιότητες των απλών σωμάτων, καθώς και οι μορφές και οι ιδιότητες των ενώσεων των στοιχείων, βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από το μέγεθος των ατομικών βαρών των στοιχείων.

Η ισχύουσα διατύπωση του νόμου έχει ως εξής:

Οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων, των απλών ουσιών, καθώς και η σύνθεση και οι ιδιότητες των ενώσεων βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από τις τιμές των φορτίων των πυρήνων των ατόμων.

Γραφική εικόνα περιοδικός νόμοςείναι ο περιοδικός πίνακας.

Το κελί κάθε στοιχείου υποδεικνύει τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του.

Περιοδικός Πίνακαςπεριέχει ομάδες και περιόδους.

Ομάδα- μια στήλη του περιοδικού συστήματος στην οποία βρίσκονται χημικά στοιχεία που έχουν χημική ομοιότητα λόγω πανομοιότυπων ηλεκτρονικών διαμορφώσεων του στρώματος σθένους.

Περιοδικό σύστημα Δ.Ι. Ο Mendeleev περιέχει οκτώ ομάδες στοιχείων. Κάθε ομάδα αποτελείται από δύο υποομάδες: κύρια (α) και δευτερεύουσα (β).Η κύρια υποομάδα περιέχει μικρό-και Π-στοιχεία, στο πλάι - ρε-στοιχεία.

Ονόματα ομάδων:

I-a Αλκαλικά μέταλλα.

II-a Μέταλλα αλκαλικών γαιών.

V-a Pnictogens.

VI-a Chalcogens.

VII-a Αλογόνα.

VIII-α Ευγενή (αδρανή) αέρια.

Περίοδοςείναι μια ακολουθία στοιχείων γραμμένων ως συμβολοσειρά, διατεταγμένα κατά σειρά αύξησης των φορτίων των πυρήνων τους. Ο αριθμός της περιόδου αντιστοιχεί στον αριθμό των ηλεκτρονικών επιπέδων στο άτομο.

Η περίοδος ξεκινά με ένα αλκαλικό μέταλλο (ή υδρογόνο) και τελειώνει με ένα ευγενές αέριο.

Παράμετρος	Κάτω από την ομάδα	Κατά περίοδο προς τα δεξιά
Βασική χρέωση	αυξάνεται	αυξάνεται
Αριθμός ηλεκτρονίων σθένους	Δεν αλλάζει	αυξάνεται
Αριθμός επιπέδων ενέργειας	αυξάνεται	Δεν αλλάζει
Ακτίνα ατόμου	αυξάνεται	Μειώνεται
Ηλεκτραρνητικότητα	Μειώνεται	αυξάνεται
Ιδιότητες μετάλλων	Αυξάνονται	Μείωση
Κατάσταση οξείδωσης σε ανώτερο οξείδιο	Δεν αλλάζει	αυξάνεται
Ο βαθμός οξείδωσης σε ενώσεις υδρογόνου (για στοιχεία των ομάδων IV-VII)	Δεν αλλάζει	αυξάνεται

Σύγχρονος περιοδικός πίνακας χημικών στοιχείων του Mendeleev.

Εδώ ο αναγνώστης θα βρει πληροφορίες για έναν από τους πιο σημαντικούς νόμους που ανακάλυψε ποτέ ο άνθρωπος στον επιστημονικό τομέα - τον περιοδικό νόμο του Μεντελέεφ Ντμίτρι Ιβάνοβιτς. Θα εξοικειωθείτε με το νόημα και την επιρροή του στη χημεία, θα εξεταστεί γενικές προμήθειες, χαρακτηριστικά και λεπτομέρειες του περιοδικού νόμου, το ιστορικό της ανακάλυψης και οι κύριες διατάξεις.

Τι είναι ο περιοδικός νόμος

Ο περιοδικός νόμος είναι φυσικός νόμοςθεμελιώδους φύσης, το οποίο ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τον D. I. Mendeleev το 1869, και η ίδια η ανακάλυψη έγινε λόγω της σύγκρισης των ιδιοτήτων ορισμένων χημικών στοιχείων και των τιμών της ατομικής μάζας που ήταν γνωστές εκείνη την εποχή.

Ο Μεντελέγιεφ υποστήριξε ότι, σύμφωνα με το νόμο του, το απλό και πολύπλοκα σώματακαι οι διάφοροι συνδυασμοί στοιχείων εξαρτώνται από την εξάρτησή τους από τον περιοδικό τύπο και από το βάρος του ατόμου τους.

Ο περιοδικός νόμος είναι μοναδικός στο είδος του και αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι δεν εκφράζεται με μαθηματικές εξισώσεις, σε αντίθεση με άλλους θεμελιώδεις νόμους της φύσης και του σύμπαντος. Γραφικά, βρίσκει την έκφρασή του στον περιοδικό πίνακα των χημικών στοιχείων.

Ιστορικό ανακάλυψης

Η ανακάλυψη του περιοδικού νόμου έγινε το 1869, αλλά οι προσπάθειες συστηματοποίησης όλων των γνωστών x στοιχείων ξεκίνησαν πολύ πριν από αυτό.

Η πρώτη προσπάθεια δημιουργίας ενός τέτοιου συστήματος έγινε από τον I. V. Debereiner το 1829. Ταξινόμησε όλα τα χημικά στοιχεία που του ήταν γνωστά σε τριάδες, που συνδέονται μεταξύ τους με την εγγύτητα του μισού του αθροίσματος των ατομικών μαζών που περιλαμβάνονται σε αυτήν την ομάδα τριών συστατικών. Ακολουθώντας τον Debereiner, έγινε προσπάθεια να δημιουργηθεί ένας μοναδικός πίνακας ταξινόμησης στοιχείων από τον A. de Chancourtois, ονόμασε το σύστημά του "γήινη σπείρα" και μετά από αυτόν η οκτάβα Newlands συντάχθηκε από τον John Newlands. Το 1864, σχεδόν ταυτόχρονα, ο William Olding και ο Lothar Meyer δημοσίευσαν πίνακες που δημιούργησαν ανεξάρτητα.

Ο περιοδικός νόμος παρουσιάστηκε στην επιστημονική κοινότητα για αναθεώρηση στις 8 Μαρτίου 1869, και αυτό συνέβη κατά τη διάρκεια μιας συνάντησης της Ρωσικής Χ-ης κοινωνίας. Ο Mendeleev Dmitry Ivanovich ανακοίνωσε την ανακάλυψή του μπροστά σε όλους και την ίδια χρονιά δημοσιεύτηκε το εγχειρίδιο του Mendeleev "Fundamentals of Chemistry", όπου εμφανίστηκε για πρώτη φορά ο περιοδικός πίνακας που δημιούργησε ο ίδιος. Ένα χρόνο αργότερα, το 1870, έγραψε ένα άρθρο και το υπέβαλε για επανεξέταση στο RCS, όπου χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά η έννοια του περιοδικού νόμου. Το 1871, ο Mendeleev έδωσε μια εξαντλητική περιγραφή της έρευνάς του στο διάσημο άρθρο του σχετικά με την περιοδική εγκυρότητα των χημικών στοιχείων.

Ανεκτίμητη συμβολή στην ανάπτυξη της χημείας

Η αξία του περιοδικού νόμου είναι απίστευτα μεγάλη για την επιστημονική κοινότητα σε όλο τον κόσμο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ανακάλυψή του έδωσε ισχυρή ώθηση στην ανάπτυξη τόσο της χημείας όσο και άλλων φυσικών επιστημών, όπως η φυσική και η βιολογία. Η σχέση των στοιχείων με τα ποιοτικά χημικά και φυσικά χαρακτηριστικά τους ήταν ανοιχτή, και αυτό επέτρεψε επίσης να κατανοηθεί η ουσία της κατασκευής όλων των στοιχείων σύμφωνα με μια αρχή και οδήγησε στη σύγχρονη διατύπωση των εννοιών των χημικών στοιχείων, για να συγκεκριμενοποιήσει γνώση για ουσίες πολύπλοκης και απλής δομής.

Η χρήση του περιοδικού νόμου κατέστησε δυνατή την επίλυση του προβλήματος της χημικής πρόβλεψης, τον προσδιορισμό της αιτίας της συμπεριφοράς των γνωστών χημικών στοιχείων. Η ατομική φυσική, συμπεριλαμβανομένης της πυρηνικής ενέργειας, κατέστη δυνατή ως αποτέλεσμα του ίδιου νόμου. Με τη σειρά τους, αυτές οι επιστήμες κατέστησαν δυνατή την επέκταση των οριζόντων της ουσίας αυτού του νόμου και την εμβάθυνση στην κατανόησή του.

Χημικές ιδιότητες των στοιχείων του περιοδικού συστήματος

Στην πραγματικότητα, τα χημικά στοιχεία συνδέονται μεταξύ τους με τα χαρακτηριστικά που είναι εγγενή σε αυτά στην κατάσταση τόσο ενός ελεύθερου ατόμου όσο και ενός ιόντος, διαλυτωμένου ή ενυδατωμένου, σε μια απλή ουσία και στη μορφή που μπορούν να σχηματίσουν οι πολυάριθμες ενώσεις τους. Ωστόσο, οι x-th ιδιότητες συνήθως συνίστανται σε δύο φαινόμενα: ιδιότητες χαρακτηριστικές ενός ατόμου σε ελεύθερη κατάσταση και μια απλή ουσία. Αυτό το είδος ιδιοτήτων περιλαμβάνει πολλούς από τους τύπους τους, αλλά οι πιο σημαντικοί είναι:

1. Ο ατομικός ιονισμός και η ενέργειά του, ανάλογα με τη θέση του στοιχείου στον πίνακα, τον τακτικό του αριθμό.
2. Η ενεργειακή σχέση του ατόμου και του ηλεκτρονίου, η οποία, όπως και ο ατομικός ιονισμός, εξαρτάται από τη θέση του στοιχείου στον περιοδικό πίνακα.
3. Η ηλεκτραρνητικότητα ενός ατόμου, που δεν έχει σταθερή τιμή, αλλά μπορεί να αλλάξει ανάλογα με διάφορους παράγοντες.
4. Οι ακτίνες των ατόμων και των ιόντων - εδώ, κατά κανόνα, χρησιμοποιούνται εμπειρικά δεδομένα, τα οποία σχετίζονται με την κυματική φύση των ηλεκτρονίων σε κατάσταση κίνησης.
5. Ατομοποίηση απλών ουσιών - περιγραφή της ικανότητας ενός στοιχείου να αντιδρά.
6. Οι καταστάσεις οξείδωσης είναι ένα τυπικό χαρακτηριστικό, ωστόσο, εμφανίζονται ως ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά ενός στοιχείου.
7. Το δυναμικό οξείδωσης για απλές ουσίες είναι μια μέτρηση και ένδειξη της δυνατότητας μιας ουσίας να δρα σε υδατικά διαλύματα, καθώς και του επιπέδου εκδήλωσης των οξειδοαναγωγικών ιδιοτήτων.

Περιοδικότητα στοιχείων εσωτερικού και δευτερεύοντος τύπου

Ο περιοδικός νόμος δίνει μια κατανόηση μιας άλλης σημαντικής συνιστώσας της φύσης - της εσωτερικής και της δευτερεύουσας περιοδικότητας. Τα προαναφερθέντα πεδία μελέτης των ατομικών ιδιοτήτων είναι, στην πραγματικότητα, πολύ πιο περίπλοκα από ό,τι θα μπορούσε κανείς να σκεφτεί. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα στοιχεία s, p, d του πίνακα αλλάζουν τα ποιοτικά χαρακτηριστικά τους ανάλογα με τη θέση τους στην περίοδο (εσωτερική περιοδικότητα) και την ομάδα (δευτερεύουσα περιοδικότητα). Για παράδειγμα, η εσωτερική διαδικασία της μετάβασης του στοιχείου s από την πρώτη ομάδα στην όγδοη στο στοιχείο p συνοδεύεται από ελάχιστα και μέγιστα σημεία στην ενεργειακή καμπύλη του ιονισμένου ατόμου. Αυτό το φαινόμενο δείχνει την εσωτερική ασυνέπεια της περιοδικότητας των αλλαγών στις ιδιότητες ενός ατόμου ανάλογα με τη θέση του στην περίοδο.

Αποτελέσματα

Τώρα ο αναγνώστης έχει μια σαφή κατανόηση και ορισμό του τι είναι ο περιοδικός νόμος του Mendeleev, συνειδητοποιεί τη σημασία του για τον άνθρωπο και την ανάπτυξη διαφόρων επιστημών και έχει μια ιδέα για τις τρέχουσες διατάξεις του και την ιστορία της ανακάλυψης.

Ως αποτέλεσμα της επιτυχούς ανάπτυξης της ύλης αυτού του κεφαλαίου, ο μαθητής θα πρέπει:

ξέρω

• σύγχρονη διατύπωση του περιοδικού νόμου·
• σύνδεση μεταξύ της δομής του περιοδικού συστήματος και της ενεργειακής ακολουθίας των υποεπιπέδων σε άτομα πολλαπλών ηλεκτρονίων.
• ορισμοί των εννοιών "περίοδος", "ομάδα", "5-στοιχεία", "π-στοιχεία", "ρε-στοιχεία», «/-στοιχεία», «ενέργεια ιονισμού», «συγγένεια ηλεκτρονίων», «ηλεκτραρνητικότητα», «ακτίνα van der Waals», «clarke»;
• βασικός νόμος της γεωχημείας;

ικανός για

Περιγράψτε τη δομή του περιοδικού συστήματος σύμφωνα με τους κανόνες του Klechkovsky.

το δικό

Ιδέες για την περιοδική φύση της αλλαγής στις ιδιότητες των ατόμων και τις χημικές ιδιότητες των στοιχείων, για τα χαρακτηριστικά της έκδοσης μακράς περιόδου του περιοδικού συστήματος. για τη σχέση της αφθονίας των χημικών στοιχείων με τη θέση τους στο περιοδικό σύστημα, για τα μακρο- και μικροστοιχεία στη λιθόσφαιρα και τη ζωντανή ύλη.

Σύγχρονη διατύπωση του περιοδικού νόμου

Περιοδικός νόμος -ο πιο γενικός νόμος της χημείας - ανακαλύφθηκε από τον Dmitry Ivanovich Mendeleev το 1869. Εκείνη την εποχή, η δομή του ατόμου δεν ήταν ακόμη γνωστή. Ο D. I. Mendeleev έκανε την ανακάλυψή του με βάση την τακτική αλλαγή στις ιδιότητες των στοιχείων με την αύξηση της ατομικής μάζας.

Μετά την ανακάλυψη της δομής των ατόμων, κατέστη σαφές ότι οι ιδιότητές τους καθορίζονται από τη δομή των κελυφών ηλεκτρονίων, η οποία εξαρτάται από συνολικός αριθμόςηλεκτρόνια σε ένα άτομο. Ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο είναι ίσος με το φορτίο του πυρήνα του. Επομένως, η σύγχρονη διατύπωση του περιοδικού νόμου έχει ως εξής.

Οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων και των απλών και σύνθετων ουσιών που σχηματίζουν βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από το φορτίο του πυρήνα των ατόμων τους.

Η σημασία του περιοδικού νόμου έγκειται στο γεγονός ότι είναι το κύριο εργαλείο για τη συστηματοποίηση και ταξινόμηση χημικών πληροφοριών, ένα πολύ σημαντικό μέσο ερμηνείας χημικών πληροφοριών, ένα ισχυρό εργαλείο για την πρόβλεψη των ιδιοτήτων των χημικών ενώσεων και ένα μέσο κατευθυνόμενης αναζήτησης ενώσεις με προκαθορισμένες ιδιότητες.

Ο περιοδικός νόμος δεν έχει μαθηματική έκφραση με τη μορφή εξισώσεων, αντικατοπτρίζεται σε έναν πίνακα που ονομάζεται περιοδικό σύστημα χημικών στοιχείων.Υπάρχουν πολλές παραλλαγές των πινάκων του περιοδικού πίνακα. Οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες είναι οι εκδόσεις μεγάλης και μικρής περιόδου, τοποθετημένες στο πρώτο και το δεύτερο έγχρωμο ένθετο του βιβλίου. Η κύρια δομική μονάδα του περιοδικού συστήματος είναι η περίοδος.

Περίοδος με αριθμό pονομάζεται μια ακολουθία χημικών στοιχείων διατεταγμένων σε αύξουσα σειρά του φορτίου του πυρήνα ενός ατόμου, η οποία αρχίζει με ^-στοιχεία και τελειώνει με ^-στοιχεία.

Σε αυτόν τον ορισμό Π -αριθμός περιόδου ίσος με το κύριο κβαντικός αριθμόςγια το ανώτερο ενεργειακό επίπεδο στα άτομα όλων των στοιχείων αυτής της περιόδου. σε άτομα s-στοιχείαΣυμπληρώνονται 5 υποεπίπεδα, σε άτομα p-στοιχεία -αντίστοιχα p-υποεπίπεδα.Εξαίρεση στον παραπάνω ορισμό αποτελεί η πρώτη περίοδος, στην οποία δεν υπάρχουν στοιχεία p, αφού στο πρώτο ενεργειακό επίπεδο (n = 1) υπάρχουν μόνο 15 επίπεδα. Ο περιοδικός πίνακας περιέχει επίσης d-στοιχεία, του οποίου τα ^-υποεπίπεδα έχουν συμπληρωθεί, και /-στοιχεία,των οποίων τα /-υποεπίπεδα συμπληρώνονται.

Τα δεδομένα σχετικά με τη δομή του πυρήνα και την κατανομή των ηλεκτρονίων στα άτομα καθιστούν δυνατή την εξέταση του περιοδικού νόμου και του περιοδικού συστήματος στοιχείων από θεμελιώδεις φυσικές θέσεις. Με βάση τις σύγχρονες ιδέες, ο περιοδικός νόμος διατυπώνεται ως εξής:

Οι ιδιότητες των απλών ουσιών, καθώς και οι μορφές και οι ιδιότητες των ενώσεων των στοιχείων, βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από το φορτίο του ατομικού πυρήνα (αριθμός σειράς).

Περιοδικός πίνακας Δ.Ι. Μεντελέεφ

Επί του παρόντος, είναι γνωστές περισσότερες από 500 παραλλαγές της αναπαράστασης του περιοδικού συστήματος: αυτές είναι διάφορες μορφές μετάδοσης του περιοδικού νόμου.

Η πρώτη έκδοση του συστήματος των στοιχείων, που προτάθηκε από τον D.I. Mendeleev την 1η Μαρτίου 1869, ήταν η λεγόμενη έκδοση μακράς μορφής. Σε αυτή την παραλλαγή, οι περίοδοι ήταν διατεταγμένες σε μία γραμμή.

Στο περιοδικό σύστημα υπάρχουν 7 οριζόντιες περίοδοι, από τις οποίες οι τρεις πρώτες ονομάζονται μικρές και οι υπόλοιπες μεγάλες. Στην πρώτη περίοδο υπάρχουν 2 στοιχεία, στη δεύτερη και την τρίτη - 8 το καθένα, στην τέταρτη και πέμπτη - 18 το καθένα, στην έκτη - 32, στην έβδομη (ημιτελή) - 21 στοιχεία. Κάθε περίοδος, με εξαίρεση την πρώτη, ξεκινά με ένα αλκαλικό μέταλλο και τελειώνει με ένα ευγενές αέριο (η 7η περίοδος είναι ημιτελής).

Όλα τα στοιχεία του περιοδικού συστήματος αριθμούνται με τη σειρά με την οποία διαδέχονται το ένα το άλλο. Οι αριθμοί των στοιχείων ονομάζονται τακτικοί ή ατομικοί αριθμοί.

Το σύστημα έχει 10 σειρές. Κάθε μικρή περίοδος αποτελείται από μία σειρά, κάθε μεγάλη περίοδος αποτελείται από δύο σειρές: άρτια (άνω) και περιττή (κάτω). Σε ζυγές σειρές μεγάλων περιόδων (τέταρτη, έκτη, όγδοη και δέκατη) υπάρχουν μόνο μέταλλα και οι ιδιότητες των στοιχείων της σειράς από αριστερά προς τα δεξιά αλλάζουν ελαφρώς. Σε περιττές σειρές μεγάλων περιόδων (πέμπτη, έβδομη και ένατη), οι ιδιότητες των στοιχείων της σειράς από αριστερά προς τα δεξιά αλλάζουν, όπως στα τυπικά στοιχεία.

Το κύριο χαρακτηριστικό με το οποίο τα στοιχεία των μεγάλων περιόδων χωρίζονται σε δύο σειρές είναι η κατάσταση οξείδωσής τους. Οι ίδιες τιμές τους επαναλαμβάνονται δύο φορές σε μια περίοδο με αύξηση των ατομικών μαζών των στοιχείων. Για παράδειγμα, στην τέταρτη περίοδο, οι καταστάσεις οξείδωσης των στοιχείων από Κ σε Mn αλλάζουν από +1 σε +7, ακολουθούμενες από την τριάδα Fe, Co, Ni (αυτά είναι στοιχεία μιας άρτιας σειράς), μετά την οποία η ίδια αύξηση παρατηρούνται οι καταστάσεις οξείδωσης στοιχείων από Cu σε Br (είναι στοιχεία περιττής σειράς). Το ίδιο βλέπουμε και στις άλλες μεγάλες περιόδους, εκτός από την έβδομη, που αποτελείται από μία (ζυγή) σειρά. Οι μορφές συνδυασμών στοιχείων επαναλαμβάνονται επίσης δύο φορές σε μεγάλες περιόδους.

Στην έκτη περίοδο, μετά το λανθάνιο, υπάρχουν 14 στοιχεία με σειριακούς αριθμούς 58-71, που ονομάζονται λανθανίδες (η λέξη "λανθανίδες" σημαίνει παρόμοια με το λανθάνιο, και "ακτινίδες" - "όπως το ακτίνιο"). Μερικές φορές ονομάζονται λανθανίδες και ακτινίδες Οι λανθανίδες τοποθετούνται χωριστά στο κάτω μέρος του πίνακα και στο κελί ένας αστερίσκος δείχνει την ακολουθία της θέσης τους στο σύστημα: La-Lu. Οι χημικές ιδιότητες των λανθανιδών είναι πολύ Για παράδειγμα, είναι όλα δραστικά μέταλλα, αντιδρούν με το νερό για να σχηματίσουν Υδροξείδιο και Υδρογόνο Από αυτό προκύπτει ότι οι λανθανίδες έχουν ισχυρή οριζόντια αναλογία.

Στην έβδομη περίοδο, 14 στοιχεία με αύξοντες αριθμούς 90-103 αποτελούν την οικογένεια των ακτινιδών. Τοποθετούνται επίσης χωριστά - κάτω από τις λανθανίδες, και στο αντίστοιχο κελί δύο αστερίσκοι υποδεικνύουν τη σειρά της θέσης τους στο σύστημα: Ac-Lr. Ωστόσο, σε αντίθεση με τις λανθανίδες, η οριζόντια αναλογία για τις ακτινίδες εκφράζεται ασθενώς. Εμφανίζουν περισσότερες διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης στις ενώσεις τους. Για παράδειγμα, η κατάσταση οξείδωσης του ακτινίου είναι +3 και το ουράνιο είναι +3, +4, +5 και +6. Η μελέτη των χημικών ιδιοτήτων των ακτινιδών είναι εξαιρετικά δύσκολη λόγω της αστάθειας των πυρήνων τους.

Στον περιοδικό πίνακα, οκτώ ομάδες είναι διατεταγμένες κάθετα (που υποδεικνύονται με λατινικούς αριθμούς). Ο αριθμός της ομάδας σχετίζεται με το βαθμό οξείδωσης των στοιχείων που εμφανίζουν στις ενώσεις. Κατά κανόνα, η υψηλότερη θετική κατάσταση οξείδωσης των στοιχείων είναι ίση με τον αριθμό της ομάδας. Οι εξαιρέσεις είναι το φθόριο - η κατάσταση οξείδωσής του είναι -1. ο χαλκός, το ασήμι, ο χρυσός εμφανίζουν καταστάσεις οξείδωσης +1, +2 και +3. από τα στοιχεία της ομάδας VIII, η κατάσταση οξείδωσης +8 είναι γνωστή μόνο για το όσμιο, το ρουθήνιο και το ξένο.

Η ομάδα VIII περιέχει τα ευγενή αέρια. Παλαιότερα, πιστευόταν ότι δεν είναι σε θέση να σχηματίσουν χημικές ενώσεις.

Κάθε ομάδα χωρίζεται σε δύο υποομάδες - κύρια και δευτερεύουσα, που στο περιοδικό σύστημα τονίζεται από τη μετατόπιση ορισμένων προς τα δεξιά και άλλων προς τα αριστερά. Η κύρια υποομάδα αποτελείται από τυπικά στοιχεία (στοιχεία της δεύτερης και τρίτης περιόδου) και στοιχεία μεγάλων περιόδων παρόμοια με αυτά σε χημικές ιδιότητες. Μια δευτερεύουσα υποομάδα αποτελείται μόνο από μέταλλα - στοιχεία μεγάλων περιόδων. Η ομάδα VIII είναι διαφορετική από τις άλλες. Εκτός από την κύρια υποομάδα ηλίου, περιλαμβάνει τρεις πλευρικές υποομάδες: μια υποομάδα σιδήρου, μια υποομάδα κοβαλτίου και μια υποομάδα νικελίου.

Οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων της κύριας και της δευτερεύουσας υποομάδας διαφέρουν σημαντικά. Για παράδειγμα, σε VII ομάδαη κύρια υποομάδα αποτελείται από αμέταλλα F, CI, Br, I, At, τα δευτερεύοντα - μέταλλα Mn, Tc, Re. Έτσι, οι υποομάδες ενώνουν τα πιο παρόμοια στοιχεία μεταξύ τους.

Όλα τα στοιχεία εκτός από το ήλιο, το νέο και το αργό σχηματίζουν ενώσεις οξυγόνου. Υπάρχουν μόνο 8 μορφές ενώσεων οξυγόνου. Στο περιοδικό σύστημα, συχνά αντιπροσωπεύονται από γενικούς τύπους που βρίσκονται κάτω από κάθε ομάδα σε αύξουσα σειρά της κατάστασης οξείδωσης των στοιχείων: R 2 O, RO, R 2 O 3, RO 2, R 2 O 5, RO 3, R 2 O 7, RO 4, όπου το R είναι ένα στοιχείο αυτής της ομάδας. Οι τύποι ανώτερων οξειδίων ισχύουν για όλα τα στοιχεία της ομάδας (κύρια και δευτερεύοντα), εκτός από εκείνες τις περιπτώσεις που τα στοιχεία δεν εμφανίζουν κατάσταση οξείδωσης ίση με τον αριθμό της ομάδας.

Στοιχεία των κύριων υποομάδων, ξεκινώντας από την ομάδα IV, σχηματίζουν αέριες ενώσεις υδρογόνου, υπάρχουν 4 μορφές τέτοιων ενώσεων.Επίσης αντιπροσωπεύονται από γενικούς τύπους στην αλληλουχία RN 4, RN 3, RN 2, RN. Οι τύποι των ενώσεων υδρογόνου βρίσκονται κάτω από τα στοιχεία των κύριων υποομάδων και ισχύουν μόνο για αυτά.

Οι ιδιότητες των στοιχείων σε υποομάδες αλλάζουν φυσικά: από πάνω προς τα κάτω, οι μεταλλικές ιδιότητες αυξάνονται και οι μη μεταλλικές εξασθενούν. Προφανώς, οι μεταλλικές ιδιότητες είναι πιο έντονες στο φράγκιο και μετά στο καίσιο. μη μεταλλικό - σε φθόριο, στη συνέχεια - σε οξυγόνο.

Είναι επίσης δυνατός ο οπτικός εντοπισμός της περιοδικότητας των ιδιοτήτων των στοιχείων με βάση την εξέταση των ηλεκτρονικών διαμορφώσεων των ατόμων.

Ο αριθμός των ηλεκτρονίων που βρίσκονται στο εξωτερικό επίπεδο στα άτομα των στοιχείων, διατεταγμένα κατά σειρά αυξανόμενου σειριακού αριθμού, επαναλαμβάνεται περιοδικά. Η περιοδική αλλαγή στις ιδιότητες των στοιχείων με αύξηση του σειριακού αριθμού εξηγείται από την περιοδική αλλαγή στη δομή των ατόμων τους, δηλαδή τον αριθμό των ηλεκτρονίων στα εξωτερικά ενεργειακά τους επίπεδα. Σύμφωνα με τον αριθμό των ενεργειακών επιπέδων στο ηλεκτρονιακό κέλυφος του ατόμου, τα στοιχεία χωρίζονται σε επτά περιόδους. Η πρώτη περίοδος αποτελείται από άτομα στα οποία το κέλυφος ηλεκτρονίων αποτελείται από ένα επίπεδο ενέργειας, στη δεύτερη περίοδο - από δύο, στην τρίτη - από τρία, στην τέταρτη - από τέσσερα, κ.λπ. Κάθε νέα περίοδος αρχίζει όταν ένα νέο επίπεδο ενέργειας αρχίζει να γεμίζει επίπεδο.

Στο περιοδικό σύστημα, κάθε περίοδος ξεκινά με στοιχεία των οποίων τα άτομα έχουν ένα ηλεκτρόνιο στο εξωτερικό επίπεδο -άτομα αλκαλιμετάλλου- και τελειώνει με στοιχεία των οποίων τα άτομα στο εξωτερικό επίπεδο έχουν 2 (στην πρώτη περίοδο) ή 8 ηλεκτρόνια (σε όλα τα επόμενα ) - άτομα ευγενών αερίων .

Επιπλέον, βλέπουμε ότι τα εξωτερικά κελύφη ηλεκτρονίων είναι παρόμοια για τα άτομα των στοιχείων (Li, Na, K, Rb, Cs). (Be, Mg, Ca, Sr); (F, Cl, Br, I); (He, Ne, Ag, Kr, Xe) κ.λπ. Γι' αυτό καθεμία από τις παραπάνω ομάδες στοιχείων βρίσκεται σε μια συγκεκριμένη κύρια υποομάδα του περιοδικού πίνακα: Li, Na, K, Rb, Cs στην ομάδα I, F, Cl, Br, I - στο VII, κ.λπ.

Ακριβώς λόγω της ομοιότητας της δομής των φλοιών ηλεκτρονίων των ατόμων είναι παρόμοιες οι φυσικές και χημικές τους ιδιότητες.

Αριθμός κύριες υποομάδεςκαθορίζεται από τον μέγιστο αριθμό στοιχείων σε ενεργειακό επίπεδο και είναι ίσος με 8. Ο αριθμός των μεταβατικών στοιχείων (στοιχεία πλευρικές υποομάδες)καθορίζεται από τον μέγιστο αριθμό ηλεκτρονίων στο d-υποεπίπεδο και ισούται με 10 σε καθεμία από τις μεγάλες περιόδους.

Δεδομένου ότι στο περιοδικό σύστημα των χημικών στοιχείων D.I. Mendeleev, μία από τις πλευρικές υποομάδες περιέχει ταυτόχρονα τρία μεταβατικά στοιχεία που είναι κοντά σε χημικές ιδιότητες (τις λεγόμενες τριάδες Fe-Co-Ni, Ru-Rh-Pd, Os-Ir-Pt), και μετά τον αριθμό των πλευρικών υποομάδων , όπως και τα κυριότερα, είναι οκτώ.

Κατ' αναλογία με τα μεταβατικά στοιχεία, ο αριθμός των λανθανιδών και των ακτινιδών που τοποθετούνται στο κάτω μέρος του περιοδικού πίνακα με τη μορφή ανεξάρτητων σειρών είναι ίσος με τον μέγιστο αριθμό ηλεκτρονίων στο υποεπίπεδο f, δηλαδή 14.

Η περίοδος ξεκινά με ένα στοιχείο στο άτομο του οποίου υπάρχει ένα ηλεκτρόνιο s στο εξωτερικό επίπεδο: στην πρώτη περίοδο είναι υδρογόνο, στα υπόλοιπα - αλκαλικά μέταλλα. Η περίοδος τελειώνει με ένα ευγενές αέριο: η πρώτη - με ήλιο (1s 2), οι υπόλοιπες περίοδοι - με στοιχεία των οποίων τα άτομα στο εξωτερικό επίπεδο έχουν ηλεκτρονική διαμόρφωση ns 2 np 6 .

Η πρώτη περίοδος περιέχει δύο στοιχεία: υδρογόνο (Ζ = 1) και ήλιο (Ζ = 2). Η δεύτερη περίοδος ξεκινά με το στοιχείο λίθιο (Ζ= 3) και τελειώνει με νέον (Ζ= 10). Οκτώ είναι τα στοιχεία στη δεύτερη περίοδο. Η τρίτη περίοδος ξεκινά με νάτριο (Z = 11), η ηλεκτρονική διαμόρφωση του οποίου είναι 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1. Από αυτό ξεκίνησε η πλήρωση του τρίτου ενεργειακού επιπέδου. Καταλήγει στο αδρανές αέριο αργό (Ζ= 18), των οποίων τα υποεπίπεδα 3s και 3p είναι πλήρως γεμάτα. Ηλεκτρονικός τύπος αργού: 1s 2 2s 2 2p 6 Zs 2 3p 6. Το νάτριο είναι ανάλογο του λιθίου, το αργό είναι ανάλογο του νέον. Στην τρίτη περίοδο, όπως και στη δεύτερη, υπάρχουν οκτώ στοιχεία.

Η τέταρτη περίοδος ξεκινά με κάλιο (Z = 19), η ηλεκτρονική δομή του οποίου εκφράζεται με τον τύπο 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p64s 1. Το 19ο ηλεκτρόνιό του καταλάμβανε το υποεπίπεδο 4s, η ενέργεια του οποίου είναι χαμηλότερη από την ενέργεια του υποεπίπεδου 3d. Το εξωτερικό ηλεκτρόνιο 4s δίνει στο στοιχείο ιδιότητες παρόμοιες με αυτές του νατρίου. Στο ασβέστιο (Z = 20), το υποεπίπεδο 4s είναι γεμάτο με δύο ηλεκτρόνια: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2. Από το στοιχείο σκανδίου (Z = 21), αρχίζει η πλήρωση του υποεπίπεδου 3d, αφού είναι ενεργειακά πιο ευνοϊκό από το 4p -sublevel. Πέντε τροχιακά του υποεπίπεδου 3d μπορούν να καταληφθούν από δέκα ηλεκτρόνια, τα οποία εμφανίζονται σε άτομα από σκάνδιο έως ψευδάργυρο (Z = 30). Επομένως, η ηλεκτρονική δομή του Sc αντιστοιχεί στον τύπο 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2, και στον ψευδάργυρο - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2. Στα άτομα του δευτερεύοντος μέχρι το αδρανές αέριο κρυπτόν (Ζ = 36) γεμίζεται το υποεπίπεδο 4p. Υπάρχουν 18 στοιχεία στην τέταρτη περίοδο.

Η πέμπτη περίοδος περιέχει στοιχεία από το ρουβίδιο (Z = 37) έως το αδρανές αέριο ξένο (Z = 54). Η πλήρωση των ενεργειακών τους επιπέδων είναι ίδια με τα στοιχεία της τέταρτης περιόδου: μετά τα Rb και Sr, δέκα στοιχεία από το ύττριο (Ζ= 39) στο κάδμιο (Z = 48), το υποεπίπεδο 4d συμπληρώνεται, μετά το οποίο τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν το υποεπίπεδο 5p. Στην πέμπτη περίοδο, όπως και στην τέταρτη, υπάρχουν 18 στοιχεία.

Σε άτομα στοιχείων της έκτης περιόδου καισίου (Ζ= 55) και βάριο (Z = 56), το υποεπίπεδο 6s συμπληρώνεται. Στο λανθάνιο (Z = 57), ένα ηλεκτρόνιο εισέρχεται στο υποεπίπεδο 5d, μετά το οποίο η πλήρωση αυτού του υποεπίπεδου σταματά και το υποεπίπεδο 4f αρχίζει να γεμίζει, επτά τροχιακά από τα οποία μπορούν να καταληφθούν από 14 ηλεκτρόνια. Αυτό συμβαίνει για άτομα των στοιχείων λανθανίδης με Z = 58 - 71. Δεδομένου ότι το βαθύ υποεπίπεδο 4f του τρίτου επιπέδου από έξω είναι γεμάτο με αυτά τα στοιχεία, έχουν πολύ παρόμοιες χημικές ιδιότητες. Με το άφνιο (Z = 72), η πλήρωση του d-υποεπιπέδου συνεχίζεται και τελειώνει με υδράργυρο (Z = 80), μετά από το οποίο τα ηλεκτρόνια γεμίζουν το 6p-υποεπίπεδο. Η πλήρωση της στάθμης ολοκληρώνεται στο ευγενές αέριο ραδόνιο (Ζ = 86). Υπάρχουν 32 στοιχεία στην έκτη περίοδο.

Η έβδομη περίοδος είναι ημιτελής. Η πλήρωση των ηλεκτρονικών επιπέδων με ηλεκτρόνια είναι παρόμοια με την έκτη περίοδο. Αφού γεμίσει το υποεπίπεδο 7s στη Γαλλία (Z = 87) και το ράδιο (Z = 88), ένα ηλεκτρόνιο ακτινίου εισέρχεται στο υποεπίπεδο 6d, μετά το οποίο το υποεπίπεδο 5f αρχίζει να γεμίζει με 14 ηλεκτρόνια. Αυτό συμβαίνει για άτομα ακτινιδικών στοιχείων με Z = 90–103. = 105), στοιχεία Z = 106 και Z = 107. Οι ακτινίδες, όπως και οι λανθανίδες, έχουν πολλές παρόμοιες χημικές ιδιότητες.

Αν και το υποεπίπεδο 3d συμπληρώνεται μετά το υποεπίπεδο 4s, τοποθετείται νωρίτερα στον τύπο, αφού όλα τα υποεπίπεδα αυτού του επιπέδου γράφονται διαδοχικά.

Ανάλογα με το ποιο υποεπίπεδο γεμίζεται τελευταία με ηλεκτρόνια, όλα τα στοιχεία χωρίζονται σε τέσσερις τύπους (οικογένειες).

1. s - Στοιχεία: το s-υποεπίπεδο του εξωτερικού επιπέδου είναι γεμάτο με ηλεκτρόνια. Αυτά περιλαμβάνουν τα δύο πρώτα στοιχεία κάθε περιόδου.

2. p - Στοιχεία: το p-υποεπίπεδο του εξωτερικού επιπέδου είναι γεμάτο με ηλεκτρόνια. Αυτά είναι τα τελευταία 6 στοιχεία κάθε περιόδου (εκτός από την πρώτη και την έβδομη).

3. d - Στοιχεία: το d-υποεπίπεδο του δεύτερου επιπέδου από έξω είναι γεμάτο με ηλεκτρόνια, και ένα ή δύο ηλεκτρόνια παραμένουν στο εξωτερικό επίπεδο (για Pd - μηδέν). Αυτά περιλαμβάνουν στοιχεία ενδιάμεσων δεκαετιών μεγάλων περιόδων που βρίσκονται μεταξύ των στοιχείων s και p (ονομάζονται επίσης μεταβατικά στοιχεία).

4. f - Στοιχεία: το f-υποεπίπεδο του τρίτου επιπέδου από έξω είναι γεμάτο με ηλεκτρόνια και δύο ηλεκτρόνια παραμένουν στο εξωτερικό επίπεδο. Αυτές είναι οι λανθανίδες και οι ακτινίδες.

Στο περιοδικό σύστημα υπάρχουν 14 στοιχεία s, 30 στοιχεία p, 35 στοιχεία d, 28 στοιχεία f. Στοιχεία του ίδιου τύπου έχουν μια σειρά κοινών χημικών ιδιοτήτων.

Το περιοδικό σύστημα του D. I. Mendeleev είναι μια φυσική ταξινόμηση των χημικών στοιχείων σύμφωνα με τη δομή των ηλεκτρονίων των ατόμων τους. Η ηλεκτρονική δομή ενός ατόμου, και επομένως οι ιδιότητες ενός στοιχείου, κρίνονται από τη θέση του στοιχείου στην αντίστοιχη περίοδο και υποομάδα του περιοδικού συστήματος. Τα μοτίβα πλήρωσης ηλεκτρονικών επιπέδων εξηγούν τον διαφορετικό αριθμό στοιχείων σε περιόδους.

Έτσι, η αυστηρή περιοδικότητα της διάταξης των στοιχείων στο περιοδικό σύστημα των χημικών στοιχείων του D. I. Mendeleev εξηγείται πλήρως από τη συνεπή φύση της πλήρωσης των ενεργειακών επιπέδων.

Ευρήματα:

Η θεωρία της δομής των ατόμων εξηγεί την περιοδική αλλαγή στις ιδιότητες των στοιχείων. Η αύξηση των θετικών φορτίων των ατομικών πυρήνων από 1 σε 107 προκαλεί περιοδική επανάληψη της δομής του εξωτερικού ενεργειακού επιπέδου. Και δεδομένου ότι οι ιδιότητες των στοιχείων εξαρτώνται κυρίως από τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο, επαναλαμβάνονται επίσης περιοδικά. Αυτή είναι η φυσική έννοια του περιοδικού νόμου.

Σε σύντομες περιόδους, με αύξηση του θετικού φορτίου των πυρήνων των ατόμων, ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο αυξάνεται (από 1 σε 2 - στην πρώτη περίοδο και από 1 σε 8 - στη δεύτερη και τρίτη περίοδο) , το οποίο εξηγεί την αλλαγή στις ιδιότητες των στοιχείων: στην αρχή της περιόδου (εκτός από την πρώτη περίοδο) υπάρχει ένα αλκαλικό μέταλλο, στη συνέχεια οι μεταλλικές ιδιότητες εξασθενούν σταδιακά και οι μη μεταλλικές ιδιότητες αυξάνονται.

Σε μεγάλες περιόδους, καθώς αυξάνεται το πυρηνικό φορτίο, η πλήρωση των επιπέδων με ηλεκτρόνια είναι πιο δύσκολη, γεγονός που εξηγεί επίσης την πιο περίπλοκη αλλαγή στις ιδιότητες των στοιχείων σε σύγκριση με στοιχεία μικρών περιόδων. Έτσι, σε ζυγές σειρές μεγάλων περιόδων, με αυξανόμενο φορτίο, ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο παραμένει σταθερός και ίσος με 2 ή 1. Επομένως, ενώ τα ηλεκτρόνια γεμίζουν το επίπεδο που ακολουθεί το εξωτερικό (δεύτερο από το εξωτερικό), το Οι ιδιότητες των στοιχείων σε αυτές τις σειρές αλλάζουν εξαιρετικά αργά. Μόνο σε περιττές σειρές, όταν ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο αυξάνεται με την αύξηση του πυρηνικού φορτίου (από 1 σε 8), οι ιδιότητες των στοιχείων αρχίζουν να αλλάζουν με τον ίδιο τρόπο όπως για τα τυπικά.

Υπό το πρίσμα του δόγματος της δομής των ατόμων, η διαίρεση του D.I. Μεντελέεφ όλων των στοιχείων για επτά περιόδους. Ο αριθμός περιόδου αντιστοιχεί στον αριθμό των ενεργειακών επιπέδων των ατόμων που είναι γεμάτα με ηλεκτρόνια. Επομένως, τα στοιχεία s υπάρχουν σε όλες τις περιόδους, τα στοιχεία p στη δεύτερη και τις επόμενες, τα στοιχεία d στην τέταρτη και τα επόμενα, και τα στοιχεία f στην την έκτη και την έβδομη περίοδο.

Η διαίρεση των ομάδων σε υποομάδες, με βάση τη διαφορά στην πλήρωση των ενεργειακών επιπέδων με ηλεκτρόνια, εξηγείται επίσης εύκολα. Για στοιχεία των κύριων υποομάδων, συμπληρώνονται είτε s-υποεπίπεδα (αυτά είναι s-στοιχεία) είτε p-υποεπίπεδα (αυτά είναι p-στοιχεία) των εξωτερικών επιπέδων. Για στοιχεία πλευρικών υποομάδων, το (d-υποεπίπεδο του δεύτερου εξωτερικού επιπέδου (αυτά είναι d-στοιχεία) συμπληρώνεται. Για τις λανθανίδες και τις ακτινίδες, τα υποεπίπεδα 4f και 5f πληρούνται αντίστοιχα (αυτά είναι στοιχεία f). Έτσι, σε κάθε υποομάδα συνδυάζονται στοιχεία των οποίων τα άτομα έχουν παρόμοια δομή με το εξωτερικό ηλεκτρονικό επίπεδο. Ταυτόχρονα, τα άτομα των στοιχείων των κύριων υποομάδων περιέχουν στα εξωτερικά επίπεδα τον αριθμό των ηλεκτρονίων ίσο με τον αριθμό της ομάδας .Οι δευτερεύουσες υποομάδες περιλαμβάνουν στοιχεία των οποίων τα άτομα έχουν στο εξωτερικό επίπεδο δύο ή ένα ηλεκτρόνιο.

Οι διαφορές στη δομή προκαλούν επίσης διαφορές στις ιδιότητες των στοιχείων διαφορετικών υποομάδων της ίδιας ομάδας. Έτσι, στο εξωτερικό επίπεδο των ατόμων των στοιχείων της υποομάδας αλογόνου, υπάρχουν επτά ηλεκτρόνια της υποομάδας του μαγγανίου - δύο ηλεκτρόνια το καθένα. Τα πρώτα είναι τυπικά μέταλλα και τα δεύτερα είναι μέταλλα.

Αλλά τα στοιχεία αυτών των υποομάδων έχουν επίσης κοινές ιδιότητες: να εισέρχονται σε χημικές αντιδράσεις, όλοι τους (με εξαίρεση το φθόριο F) μπορούν να δωρίσουν 7 ηλεκτρόνια για να σχηματίσουν χημικούς δεσμούς. Σε αυτή την περίπτωση, τα άτομα της υποομάδας του μαγγανίου δωρίζουν 2 ηλεκτρόνια από το εξωτερικό και 5 ηλεκτρόνια από το επόμενο επίπεδο. Έτσι, στα στοιχεία των δευτερευουσών υποομάδων, τα ηλεκτρόνια σθένους δεν είναι μόνο τα εξωτερικά, αλλά και τα προτελευταία (δεύτερο από έξω) επίπεδα, που είναι η κύρια διαφορά στις ιδιότητες των στοιχείων της κύριας και της δευτερεύουσας υποομάδας.

Συνεπάγεται επίσης ότι ο αριθμός της ομάδας, κατά κανόνα, υποδεικνύει τον αριθμό των ηλεκτρονίων που μπορούν να συμμετάσχουν στο σχηματισμό χημικών δεσμών. Αυτή είναι η φυσική έννοια του αριθμού της ομάδας.

Έτσι, η δομή των ατόμων καθορίζει δύο μοτίβα:

1) αλλαγή στις ιδιότητες των στοιχείων οριζόντια - στην περίοδο από αριστερά προς τα δεξιά, οι μεταλλικές ιδιότητες εξασθενούν και οι μη μεταλλικές ιδιότητες ενισχύονται.

2) μια αλλαγή στις ιδιότητες των στοιχείων κατά μήκος της κατακόρυφου - σε μια υποομάδα με αύξηση του σειριακού αριθμού, οι μεταλλικές ιδιότητες αυξάνονται και οι μη μεταλλικές εξασθενούν.

Σε αυτή την περίπτωση, το στοιχείο (και το κελί του συστήματος) βρίσκεται στη διασταύρωση της οριζόντιας και της κάθετης, γεγονός που καθορίζει τις ιδιότητές του. Αυτό βοηθά στην εύρεση και περιγραφή των ιδιοτήτων των στοιχείων των οποίων τα ισότοπα λαμβάνονται τεχνητά.

1. Να αποδείξετε ότι ο Περιοδικός Νόμος του D. I. Mendeleev, όπως κάθε άλλος νόμος της φύσης, εκτελεί επεξηγηματικές, γενικευτικές και προγνωστικές λειτουργίες. Δώστε παραδείγματα που απεικονίζουν αυτές τις λειτουργίες άλλων νόμων που είναι γνωστοί σε εσάς από μαθήματα χημείας, φυσικής και βιολογίας.

Ο περιοδικός νόμος του Mendeleev είναι ένας από τους θεμελιώδεις νόμους της χημείας. Μπορεί να υποστηριχθεί ότι όλη η σύγχρονη χημεία βασίζεται σε αυτό. Εξηγεί την εξάρτηση των ιδιοτήτων των ατόμων από τη δομή τους, γενικεύει αυτή την εξάρτηση για όλα τα στοιχεία, χωρίζοντάς τα σε διαφορετικές ομάδες και επίσης προβλέπει τις ιδιότητές τους ανάλογα με τη δομή και τη δομή ανάλογα με τις ιδιότητες.

Υπάρχουν άλλοι νόμοι που έχουν επεξηγηματικές, γενικευτικές και προγνωστικές λειτουργίες. Για παράδειγμα, ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας, ο νόμος της διάθλασης του φωτός, ο γενετικός νόμος του Mendel.

2. Ονομάστε το χημικό στοιχείο στο άτομο του οποίου τα ηλεκτρόνια είναι διατεταγμένα σε επίπεδα σύμφωνα με μια σειρά αριθμών: 2, 5. Ποια απλή ουσία σχηματίζει αυτό το στοιχείο; Ποιος είναι ο τύπος της υδρογόνου της ένωσης και πώς το όνομά της; Τι τύπο έχει το υψηλότερο οξείδιο αυτού του στοιχείου, ποιος είναι ο χαρακτήρας του; Γράψτε τις εξισώσεις αντίδρασης που χαρακτηρίζουν τις ιδιότητες αυτού του οξειδίου.

3. Το βηρύλλιο παλαιότερα ταξινομούνταν ως στοιχείο της ομάδας III και η σχετική ατομική του μάζα θεωρούνταν 13,5. Γιατί ο D. I. Mendeleev το μετέφερε στην ομάδα II και διόρθωσε την ατομική μάζα του βηρυλλίου από 13,5 σε 9;

Προηγουμένως, το στοιχείο βηρύλλιο είχε εκχωρηθεί κατά λάθος στην ομάδα III. Ο λόγος για αυτό ήταν ο εσφαλμένος προσδιορισμός της ατομικής μάζας του βηρυλλίου (αντί για 9, θεωρήθηκε ίση με 13,5). Ο D. I. Mendeleev πρότεινε ότι το βηρύλλιο ανήκει στην ομάδα II, με βάση Χημικές ιδιότητεςστοιχείο. Οι ιδιότητες του βηρυλλίου ήταν πολύ παρόμοιες με αυτές του Mg και του Ca και εντελώς διαφορετικές από αυτές του Al. Γνωρίζοντας ότι οι ατομικές μάζες του Li και του B, γειτονικά στοιχεία του Be, είναι 7 και 11, αντίστοιχα, ο D. I. Mendeleev πρότεινε ότι η ατομική μάζα του βηρυλλίου είναι 9.

4. Γράψτε τις εξισώσεις των αντιδράσεων μεταξύ μιας απλής ουσίας που σχηματίζεται από ένα χημικό στοιχείο, στο άτομο της οποίας τα ηλεκτρόνια κατανέμονται σε ενεργειακά επίπεδα σύμφωνα με μια σειρά αριθμών: 2, 8, 8, 2 και απλών ουσιών που σχηματίζονται από τα στοιχεία Αρ. 7 και Νο. 8 στο Περιοδικό σύστημα. Ποιος είναι ο τύπος του χημικού δεσμού στα προϊόντα της αντίδρασης; Ποια είναι η κρυσταλλική δομή των αρχικών απλών ουσιών και τα προϊόντα της αλληλεπίδρασής τους;

5. Τακτοποιήστε τα παρακάτω στοιχεία κατά σειρά ενίσχυσης των μεταλλικών ιδιοτήτων: As, Sb, N, P, Bi. Να αιτιολογήσετε τη σειρά που προκύπτει με βάση τη δομή των ατόμων αυτών των στοιχείων.

N, P, As, Sb, Bi - ενίσχυση μεταλλικών ιδιοτήτων. Οι μεταλλικές ιδιότητες στις ομάδες ενισχύονται.

6. Τακτοποιήστε τα ακόλουθα στοιχεία κατά σειρά ενίσχυσης των μη μεταλλικών ιδιοτήτων: Si, Al, P, S, Cl, Mg, Na. Να αιτιολογήσετε τη σειρά που προκύπτει με βάση τη δομή των ατόμων αυτών των στοιχείων.

Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl - ενίσχυση μη μεταλλικών ιδιοτήτων. Οι μη μεταλλικές ιδιότητες σε περιόδους ενισχύονται.

7. Να ταξινομήσετε με τη σειρά εξασθένησης τις όξινες ιδιότητες των οξειδίων, οι τύποι των οποίων είναι: SiO2, P2O5, Al2O3, Na2O, MgO, Cl2O7. Να αιτιολογήσετε τη σειρά που προκύπτει. Να γράψετε τους τύπους των υδροξειδίων που αντιστοιχούν σε αυτά τα οξείδια. Πώς αλλάζει ο οξύς χαρακτήρας τους στη σειρά που προτείνατε;

8. Γράψτε τους τύπους για τα οξείδια του βορίου, του βηρυλλίου και του λιθίου και τακτοποιήστε τα με αύξουσα σειρά των κύριων ιδιοτήτων. Να γράψετε τους τύπους των υδροξειδίων που αντιστοιχούν σε αυτά τα οξείδια. Ποια είναι η χημική τους φύση;

9. Τι είναι τα ισότοπα; Πώς συνέβαλε η ανακάλυψη των ισοτόπων στη διαμόρφωση του Περιοδικού Νόμου;

Το περιοδικό σύστημα στοιχείων αντανακλά τη σχέση των χημικών στοιχείων. Ο ατομικός αριθμός ενός στοιχείου είναι ίσος με το φορτίο του πυρήνα, αριθμητικά αυτό ισούται με τον αριθμόπρωτόνια. Ο αριθμός των νετρονίων που περιέχονται στους πυρήνες ενός στοιχείου, σε αντίθεση με τον αριθμό των πρωτονίων, μπορεί να είναι διαφορετικός. Άτομα του ίδιου στοιχείου των οποίων οι πυρήνες περιέχουν διαφορετικό αριθμότα νετρόνια ονομάζονται ισότοπα.

Κάθε χημικό στοιχείο έχει πολλά ισότοπα (φυσικά ή τεχνητά). Η ατομική μάζα ενός χημικού στοιχείου είναι ίση με τη μέση τιμή των μαζών όλων των φυσικών του ισοτόπων, λαμβάνοντας υπόψη την αφθονία τους.

Με την ανακάλυψη των ισοτόπων, τα φορτία των πυρήνων, και όχι οι ατομικές τους μάζες, άρχισαν να χρησιμοποιούνται για τη διανομή στοιχείων στο περιοδικό σύστημα.

10. Γιατί τα φορτία των ατομικών πυρήνων των στοιχείων στο Περιοδικό σύστημα του D. I. Mendeleev αλλάζουν μονοτονικά, δηλ. το φορτίο του πυρήνα κάθε επόμενου στοιχείου αυξάνεται κατά ένα σε σύγκριση με το φορτίο του ατομικού πυρήνα του προηγούμενου στοιχείου, και οι ιδιότητες των στοιχείων και των ουσιών που σχηματίζουν αλλάζουν περιοδικά;

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι ιδιότητες των στοιχείων και των ενώσεων τους δεν εξαρτώνται από τον συνολικό αριθμό των ηλεκτρονίων, αλλά μόνο από τα ηλεκτρόνια σθένους που βρίσκονται στο τελευταίο στρώμα. Ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους αλλάζει περιοδικά, επομένως, οι ιδιότητες των στοιχείων αλλάζουν επίσης περιοδικά.

11. Δώστε τρεις διατυπώσεις του Περιοδικού Νόμου, στις οποίες η σχετική ατομική μάζα, το φορτίο του ατομικού πυρήνα και η δομή των εξωτερικών επιπέδων ενέργειας στο ηλεκτρονιακό κέλυφος του ατόμου λαμβάνονται ως βάση για τη συστηματοποίηση των χημικών στοιχείων.

1. Οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων και των ουσιών που σχηματίζονται από αυτά βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από τις σχετικές ατομικές μάζες των στοιχείων.
2. Οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων και των ουσιών που σχηματίζονται από αυτά βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από το φορτίο των ατομικών πυρήνων των στοιχείων.
3. Οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων και των ουσιών που σχηματίζονται από αυτά βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από τη δομή των εξωτερικών ενεργειακών επιπέδων στο κέλυφος ηλεκτρονίων ενός ατόμου.