Mendelejevi esimene seadus. Perioodiline seadus, Mendelejevi keemiliste elementide perioodiline süsteem ja aatomi ehitus

Esimene variant Elementide perioodiline tabel avaldas Dmitri Ivanovitš Mendelejev 1869. aastal ja kandis nime "Elementide süsteemi kogemus".

DI. Mendelejev järjestas tol ajal tuntud 63 elementi nende järgi kasvavas järjekorras aatomi massid ja sai looduslike keemiliste elementide seeria, milles ta avastas keemiliste omaduste perioodilise kordumise. See sari keemilisi elemente tuntakse nüüd perioodilise seadusena (D.I. Mendelejevi sõnastus):

Lihtkehade omadused, aga ka elementide ühendite vormid ja omadused on perioodilises sõltuvuses elementide aatommasside suurusest.

Seaduse praegune redaktsioon on järgmine:

Keemiliste elementide, lihtainete omadused, aga ka ühendite koostis ja omadused on perioodilises sõltuvuses aatomituumade laengute väärtustest.

Graafiline pilt perioodiline seadus on perioodilisustabel.

Iga elemendi lahter näitab selle kõige olulisemaid omadusi.

Perioodilisustabel sisaldab rühmad ja perioodid.

Grupp- perioodilise süsteemi veerg, milles asuvad keemilised elemendid, millel on valentskihi identse elektroonilise konfiguratsiooni tõttu keemiline sarnasus.

Perioodiline süsteem D.I. Mendelejev sisaldab kaheksat elementide rühma. Iga rühm koosneb kahest alarühmast: peamine (a) ja teisene (b). Peamine alarühm sisaldab s- ja p- elemendid küljel - d- elemendid.

Gruppide nimed:

I-a Leelismetallid.

II-a Leelismuldmetallid.

V-a Pniktogeenid.

VI-a Kalkogeenid.

VII-a Halogeenid.

VIII-a Väärisgaasid (inertsed) gaasid.

Periood on stringina kirjutatud elementide jada, mis on järjestatud nende tuumade laengute suurenemise järjekorras. Perioodi number vastab aatomi elektrooniliste tasemete arvule.

Periood algab leelismetalliga (või vesinikuga) ja lõpeb väärisgaasiga.

Parameeter	Grupi alla	Perioodi järgi paremale
Põhilaeng	kasvab	kasvab
Valentselektronide arv	Ei muutu	kasvab
Energiatasemete arv	kasvab	Ei muutu
Aatomi raadius	kasvab	Väheneb
Elektronegatiivsus	Väheneb	kasvab
Metalli omadused	Kasvavad	Vähendada
Oksüdatsiooniaste kõrgemas oksiidis	Ei muutu	kasvab
Oksüdatsiooniaste vesinikuühendites (IV-VII rühmade elementide puhul)	Ei muutu	kasvab

Mendelejevi keemiliste elementide kaasaegne perioodilisustabel.

Siit leiab lugeja teavet ühe kõige olulisema seaduse kohta, mille inimene teadusvaldkonnas kunagi avastas - Mendelejevi Dmitri Ivanovitši perioodilise seaduse kohta. Saad tuttavaks selle tähenduse ja mõjuga keemiale, arvestatakse üldsätted, perioodilise seaduse tunnused ja üksikasjad, avastuse ajalugu ja peamised sätted.

Mis on perioodiline seadus

Perioodiline seadus on loodusseadus fundamentaalse olemusega, mille avastas esmakordselt D. I. Mendelejev juba 1869. aastal ning avastus ise toimus mõne keemilise elemendi omaduste ja tol ajal teadaolevate aatommassi väärtuste võrdlemise tõttu.

Mendelejev väitis, et tema seaduse järgi on lihtne ja keerulised kehad ja elementide mitmesugused kombinatsioonid sõltuvad nende sõltuvusest perioodilisest tüübist ja nende aatomi massist.

Perioodiline seadus on oma laadilt ainulaadne ja selle põhjuseks on asjaolu, et erinevalt teistest loodus- ja universumi põhiseadustest ei väljendata seda matemaatiliste võrranditega. Graafiliselt leiab see väljenduse keemiliste elementide perioodilisuse tabelis.

Avastamise ajalugu

Perioodilise seaduse avastamine toimus 1869. aastal, kuid katsed süstematiseerida kõiki teadaolevaid x elemente algasid juba ammu enne seda.

Esimese katse sellise süsteemi loomiseks tegi I. V. Debereiner 1829. aastal. Ta klassifitseeris kõik talle teadaolevad keemilised elemendid triaadideks, mis on omavahel seotud sellesse kolme komponendi rühma kuuluvate aatommasside poole võrra. Debereinerit järgides üritas A. de Chancourtua luua ainulaadset elementide klassifikatsiooni tabelit, ta nimetas oma süsteemi "maaspiraaliks" ja tema järgi koostas Newlandsi oktaavi John Newlands. 1864. aastal avaldasid William Olding ja Lothar Meyer peaaegu samaaegselt iseseisvalt loodud tabeleid.

Perioodiline seadus esitati teadusringkondadele läbivaatamiseks 8. märtsil 1869 ja see juhtus Venemaa X-nda seltsi koosolekul. Mendelejev Dmitri Ivanovitš teatas oma avastusest kõigi ees ja samal aastal ilmus Mendelejevi õpik "Keemia alused", kus esimest korda näidati tema loodud perioodilisustabelit. Aasta hiljem, 1870. aastal, kirjutas ta artikli ja esitas selle läbivaatamiseks RCS-ile, kus esmakordselt kasutati perioodilise seaduse mõistet. 1871. aastal kirjeldas Mendelejev oma uurimistööd ammendavalt oma kuulsas artiklis keemiliste elementide perioodilisest kehtivusest.

Hindamatu panus keemia arengusse

Perioodilise seaduse tähtsus on kogu maailma teadusringkondade jaoks uskumatult suur. Põhjuseks on asjaolu, et selle avastamine andis võimsa tõuke nii keemia kui ka teiste loodusteaduste, näiteks füüsika ja bioloogia arengule. Elementide seos nende kvalitatiivsete keemiliste ja füüsikaliste omadustega oli avatud ning see võimaldas mõista ka kõigi elementide ühe põhimõtte järgi ülesehituse olemust ning andis aluse keemiliste elementide mõistete kaasaegsele sõnastamisele, konkretiseerimisele. teadmised keeruka ja lihtsa ehitusega ainete kohta.

Perioodilise seaduse kasutamine võimaldas lahendada keemilise prognoosimise probleemi, selgitada välja teadaolevate keemiliste elementide käitumise põhjus. Aatomifüüsika, sealhulgas tuumaenergia, sai võimalikuks sama seaduse tulemusena. Need teadused võimaldasid omakorda laiendada selle seaduse olemuse silmaringi ja süveneda selle mõistmisse.

Perioodilise süsteemi elementide keemilised omadused

Tegelikult on keemilised elemendid omavahel seotud nendele omaste omadustega nii vaba aatomi kui ka ioonide olekus, solvateeritud või hüdreeritud, lihtsas aines ja sellisel kujul, nagu nende arvukad ühendid võivad moodustada. Kuid x-ndad omadused koosnevad tavaliselt kahest nähtusest: vabas olekus aatomile ja lihtainele iseloomulikest omadustest. Seda tüüpi omadused hõlmavad paljusid nende tüüpe, kuid kõige olulisemad on:

1. Aatomi ionisatsioon ja selle energia, olenevalt elemendi asukohast tabelis, selle järjekorranumbrist.
2. Aatomi ja elektroni energiasuhe, mis sarnaselt aatomi ionisatsiooniga sõltub elemendi asukohast perioodilisustabelis.
3. Aatomi elektronegatiivsus, millel ei ole konstantset väärtust, kuid mis võib muutuda sõltuvalt erinevatest teguritest.
4. Aatomite ja ioonide raadiused - siin kasutatakse reeglina empiirilisi andmeid, mis on seotud elektronide lainelise olemusega liikumisseisundis.
5. Lihtainete pihustamine – elemendi reaktsioonivõime kirjeldus.
6. Oksüdatsiooniastmed on aga formaalne tunnus, mis on elemendi üks olulisemaid omadusi.
7. Lihtainete oksüdatsioonipotentsiaal on aine vesilahustes toimimisvõime mõõtmine ja indikaator, samuti redoks-omaduste avaldumise tase.

Sise- ja sekundaarset tüüpi elementide perioodilisus

Perioodiline seadus annab arusaama veel ühest olulisest looduse komponendist – sisemisest ja sekundaarsest perioodilisusest. Eelnimetatud aatomiomaduste uurimisvaldkonnad on tegelikult palju keerulisemad, kui arvata võiks. See on tingitud asjaolust, et tabeli elemendid s, p, d muudavad oma kvalitatiivseid omadusi sõltuvalt nende asukohast perioodis (sisemine perioodilisus) ja rühmas (sekundaarne perioodilisus). Näiteks elemendi s esimesest rühmast kaheksandasse p-elemendiks ülemineku protsessiga kaasnevad ioniseeritud aatomi energiakõvera miinimum- ja maksimumpunktid. See nähtus näitab aatomi omaduste muutumise perioodilisuse sisemist ebastabiilsust vastavalt selle asukohale perioodis.

Tulemused

Nüüd on lugejal selge arusaam ja definitsioon Mendelejevi perioodilise seaduse tähendusest, ta mõistab selle tähtsust inimesele ja erinevate teaduste arengule ning aimu selle praegustest sätetest ja avastamise ajaloost.

Selle peatüki materjali eduka arendamise tulemusena peaks õpilane:

tea

• perioodilise seaduse kaasaegne sõnastus;
• seos perioodilise süsteemi struktuuri ja alamtasandite energiajada vahel mitmeelektronilistes aatomites;
• mõistete "periood", "rühm", "5-elementi", "p-elemendid" määratlused, "d- elemendid”, „/-elemendid”, „ionisatsioonienergia”, „elektronide afiinsus”, „elektronegatiivsus”, „van der Waalsi raadius”, „clarke”;
• geokeemia põhiseadus;

suutma

Kirjeldage perioodilise süsteemi struktuuri vastavalt Klechkovsky reeglitele;

oma

Ideid aatomite omaduste muutumise perioodilisuse ja elementide keemiliste omaduste kohta, perioodilise süsteemi pika perioodi versiooni tunnuste kohta; keemiliste elementide rohkuse seosest nende asendiga perioodilises süsteemis, makro- ja mikroelementidest litosfääris ja elusaines.

Perioodilise seaduse kaasaegne sõnastus

Perioodiline seadus - kõige üldisem keemiaseadus – avastas Dmitri Ivanovitš Mendelejev aastal 1869. Sel ajal polnud aatomi ehitus veel teada. D. I. Mendelejev tegi oma avastuse elementide omaduste korrapärase muutumise põhjal koos aatommasside suurenemisega.

Pärast aatomite ehituse avastamist sai selgeks, et nende omadused määrab elektronkestade ehitus, mis sõltub koguarv elektronid aatomis. Elektronide arv aatomis on võrdne selle tuuma laenguga. Seetõttu on perioodilise seaduse tänapäevane sõnastus järgmine.

Keemiliste elementide ning nendest moodustuvate lihtsate ja keeruliste ainete omadused on perioodilises sõltuvuses nende aatomite tuuma laengust.

Perioodilise seaduse tähendus seisneb selles, et see on peamine vahend keemilise teabe süstematiseerimiseks ja klassifitseerimiseks, väga oluline keemilise teabe tõlgendamise vahend, võimas tööriist keemiliste ühendite omaduste ennustamiseks ja vahend suunatud otsimiseks. etteantud omadustega ühendid.

Perioodilisel seadusel pole matemaatilist avaldist võrrandite kujul, see kajastub tabelis nn. keemiliste elementide perioodiline süsteem. Perioodilise tabeli tabelite variante on palju. Kõige laialdasemalt kasutatavad on pika- ja lühiajalised versioonid, mis on paigutatud raamatu esimesele ja teisele värvilisele lisale. Perioodilise süsteemi peamiseks struktuuriüksuseks on periood.

Punkt numbriga lk nimetatakse keemiliste elementide jadaks, mis on järjestatud aatomi tuuma laengu järgi kasvavas järjekorras, mis algab ^-elementidega ja lõpeb ^-elementidega.

Selles määratluses P - perioodi number, mis on võrdne põhinumbriga kvantarvülemise energiataseme jaoks kõigi selle perioodi elementide aatomites. aatomites s-elemendid 5 alamtasandit on täidetud, aatomites p-elemendid - vastavalt p-alatasandid. Erandiks ülaltoodud määratlusest on esimene periood, milles p-elemente pole, kuna esimesel energiatasemel (n = 1) on ainult 15-tase. Perioodiline tabel sisaldab ka d-elemendid, mille ^-alamtasemed on täidetud ja /-elemendid, mille /-alatasandid on täidetud.

Andmed tuuma struktuuri ja elektronide jaotuse kohta aatomites võimaldavad vaadelda perioodilist seadust ja elementide perioodilist süsteemi füüsikalistest põhipositsioonidest. Kaasaegsete ideede põhjal on perioodiline seadus sõnastatud järgmiselt:

Lihtainete omadused, aga ka elementide ühendite vormid ja omadused on perioodilises sõltuvuses aatomituuma laengust (järjekorranumber).

D.I. perioodiline tabel. Mendelejev

Praegu on teada üle 500 perioodilisuse süsteemi esituse variandi: need on perioodilisuse seaduse edasikandmise erinevad vormid.

Elementide süsteemi esimene versioon, mille D.I.Mendelejev pakkus välja 1. märtsil 1869, oli nn pika vormi versioon. Selles variandis olid perioodid paigutatud ühte ritta.

Perioodilises süsteemis on 7 horisontaalset perioodi, millest kolme esimest nimetatakse väikesteks ja ülejäänud on suured. Esimesel perioodil on 2 elementi, teises ja kolmandas - kumbki 8, neljandas ja viiendas - kumbki 18, kuuendas - 32, seitsmes (mittetäielik) - 21 elementi. Iga periood, välja arvatud esimene, algab leelismetalliga ja lõpeb väärisgaasiga (7. periood on lõpetamata).

Kõik perioodilise süsteemi elemendid on nummerdatud selles järjekorras, milles nad üksteisele järgnevad. Elementide numbreid nimetatakse järg- või aatomnumbriteks.

Süsteemil on 10 rida. Iga väike periood koosneb ühest reast, iga suur periood koosneb kahest reast: paaris (ülemine) ja paaritu (alumine). Suurte perioodide paarisridades (neljas, kuues, kaheksas ja kümnes) on ainult metallid ning vasakult paremale reas olevate elementide omadused muutuvad veidi. Suurte perioodide paaritutel ridadel (viies, seitsmes ja üheksas) muutuvad rea elementide omadused vasakult paremale, nagu tüüpiliste elementide puhul.

Peamine tunnus, mille järgi suurte perioodide elemendid jagunevad kahte ritta, on nende oksüdatsiooniaste. Nende identseid väärtusi korratakse kaks korda elementide aatommasside suurenemise perioodi jooksul. Näiteks neljandal perioodil muutuvad elementide oksüdatsiooniastmed K-st Mn-ni +1-lt +7-le, millele järgneb triaad Fe, Co, Ni (need on paarisrea elemendid), misjärel sama tõus vaadeldakse elementide oksüdatsiooniastet Cu-st Br-ni ( on paaritu rea elemendid). Sama näeme ka teistes suurtes perioodides, välja arvatud seitsmes, mis koosneb ühest (paaris) seeriast. Ka elementide kombinatsioonide vorme korratakse suurte perioodide jooksul kaks korda.

Kuuendal perioodil, pärast lantaani, on 14 elementi seerianumbritega 58-71, mida nimetatakse lantaniidideks (sõna "lantaniidid" tähendab lantaaniga sarnast ja "aktiniidid" - "aktiiniumi moodi"). Mõnikord nimetatakse neid lantaniidideks ja aktiniidideks. , mis tähendab lantaniidi järgimist, aktiiniumi järgimist).Lantaniidid on paigutatud eraldi tabeli lõppu ja lahtris tähistab tärn nende asukoha järjestust süsteemis: La-Lu Lantaniidide keemilised omadused on väga sarnased.Näiteks on need kõik reaktiivsed metallid, reageerivad veega, moodustades hüdroksiidi ja vesinikku Sellest järeldub, et lantaniididel on tugev horisontaalne analoogia.

Seitsmendal perioodil moodustavad aktiniidide perekonna 14 elementi seerianumbritega 90-103. Need paigutatakse ka eraldi - lantaniidide alla ja vastavas lahtris tähistavad kaks tärni nende asukoha järjestust süsteemis: Ac-Lr. Kuid erinevalt lantaniididest on aktiniidide horisontaalne analoogia nõrgalt väljendatud. Nende ühendites on rohkem erinevaid oksüdatsiooniastmeid. Näiteks aktiiniumi oksüdatsiooniaste on +3 ja uraani +3, +4, +5 ja +6. Aktiniidide keemiliste omaduste uurimine on nende tuumade ebastabiilsuse tõttu äärmiselt keeruline.

Perioodilises tabelis on kaheksa rühma paigutatud vertikaalselt (tähistatud rooma numbritega). Rühma number on seotud nendes ühendites esinevate elementide oksüdatsiooniastmega. Reeglina on elementide kõrgeim positiivne oksüdatsiooniaste võrdne rühma numbriga. Erandiks on fluor - selle oksüdatsiooniaste on -1; vask, hõbe, kuld näitavad oksüdatsiooniastet +1, +2 ja +3; VIII rühma elementidest on oksüdatsiooniaste +8 teada ainult osmiumi, ruteeniumi ja ksenooni puhul.

VIII rühm sisaldab väärisgaase. Varem arvati, et nad ei ole võimelised moodustama keemilisi ühendeid.

Iga rühm jaguneb kaheks alarühmaks - põhi- ja sekundaarseks, mida perioodilisuse süsteemis rõhutab ühe nihkumine paremale ja teiste vasakule. Peamise alarühma moodustavad tüüpilised elemendid (teise ja kolmanda perioodi elemendid) ja neile keemiliste omaduste poolest sarnased suurte perioodide elemendid. Teisene alarühm koosneb ainult metallidest - suurte perioodide elementidest. VIII rühm erineb teistest. Lisaks peamisele heeliumi alarühmale sisaldab see kolme kõrvalalarühma: raua alarühma, koobalti alarühma ja nikli alarühma.

Põhi- ja teisese alarühma elementide keemilised omadused erinevad oluliselt. Näiteks sisse VII rühm peamise alarühma moodustavad mittemetallid F, CI, Br, I, At, sekundaarse - metallid Mn, Tc, Re. Seega ühendavad alarühmad üksteisega kõige sarnasemaid elemente.

Kõik elemendid peale heelium, neoon ja argoon moodustavad hapnikuühendeid; Hapnikuühendeid on ainult 8 vormi. Perioodilises süsteemis on neid sageli esindatud üldvalemitega, mis asuvad iga rühma all elementide oksüdatsiooniastme tõusvas järjekorras: R 2 O, RO, R 2 O 3, RO 2, R 2 O 5, RO 3, R 2 O 7, RO 4, kus R on selle rühma element. Kõrgemate oksiidide valemid kehtivad rühma kõikide elementide (peamise ja sekundaarse) kohta, välja arvatud juhtudel, kui elementide oksüdatsiooniaste ei ole võrdne rühma numbriga.

Peamiste alarühmade elemendid, alates rühmast IV, moodustavad gaasilisi vesinikuühendeid, selliseid ühendeid on 4. Neid esindavad ka üldvalemid järjestuses RN 4, RN 3, RN 2, RN. Vesinikühendite valemid asuvad põhialarühmade elementide all ja kehtivad ainult nende kohta.

Alarühmade elementide omadused muutuvad loomulikult: ülalt alla metallilised omadused suurenevad ja mittemetallilised nõrgenevad. Ilmselgelt väljenduvad metallilised omadused kõige enam frantsiumil, seejärel tseesiumil; mittemetalliline - fluoris, seejärel - hapnikus.

Samuti on võimalik visuaalselt jälgida elementide omaduste perioodilisust, lähtudes aatomite elektrooniliste konfiguratsioonide arvestamisest.

Perioodiliselt korratakse elektronide arvu, mis paiknevad välistasandil elementide aatomites, järjestatuna järjestikku kasvava seerianumbri järgi. Elementide omaduste perioodiline muutumine koos seerianumbri suurenemisega on seletatav nende aatomite struktuuri perioodilise muutumisega, nimelt elektronide arvuga nende välistes energiatasemetes. Vastavalt energiatasemete arvule aatomi elektronkihis jagunevad elemendid seitsmeks perioodiks. Esimene periood koosneb aatomitest, mille elektronkiht koosneb ühest energiatasemest, teises perioodis - kahest, kolmandas - kolmest, neljandas - neljast jne. Iga uus periood algab uue energiatasemega. hakkab taset täitma.

Perioodilises süsteemis algab iga periood elementidega, mille aatomite välistasandil on üks elektron - leelismetalli aatomid - ja lõpeb elementidega, mille välistasandi aatomitel on 2 (esimesel perioodil) või 8 elektroni (kõigis järgnevates). ) - väärisgaasi aatomid .

Edasi näeme, et elementide (Li, Na, K, Rb, Cs) aatomite puhul on välised elektronkestad sarnased; (Be, Mg, Ca, Sr); (F, Cl, Br, I); (He, Ne, Ag, Kr, Xe) jne. Seetõttu on kõik ülaltoodud elementide rühmad perioodilisuse tabeli teatud põhialarühmas: Li, Na, K, Rb, Cs rühmas I, F, Cl, Br, I - VII-s jne.

Just aatomite elektronkestade struktuuri sarnasuse tõttu on nende füüsikalised ja keemilised omadused sarnased.

Number peamised alarühmad on määratud maksimaalse elementide arvuga energiatasemel ja võrdub 8-ga. Üleminekuelementide arv (elemendid külgmised alarühmad) määratakse elektronide maksimaalse arvu järgi d-alamtasemel ja on võrdne 10-ga igas suures perioodis.

Kuna keemiliste elementide perioodilises süsteemis D.I. Mendelejevi sõnul sisaldab üks külgmistest alarühmadest korraga kolme keemilistelt omadustelt lähedast üleminekuelementi (nn Fe-Co-Ni, Ru-Rh-Pd, Os-Ir-Pt triaadid), seejärel külgmiste alarühmade arvu. , nagu ka peamised, on kaheksa.

Analoogiliselt üleminekuelementidega võrdub perioodilise süsteemi põhja iseseisvate ridadena paigutatud lantaniidide ja aktiniidide arv maksimaalse elektronide arvuga f-alatasandil, st 14-ga.

Periood algab elemendiga, mille aatomis on välistasandil üks s-elektron: esimesel perioodil on see vesinik, ülejäänud - leelismetallid. Periood lõpeb väärisgaasiga: esimene - heeliumiga (1s 2), ülejäänud perioodid - elementidega, mille välistasandi aatomitel on elektrooniline konfiguratsioon ns 2 np 6 .

Esimene periood sisaldab kahte elementi: vesinikku (Z = 1) ja heeliumi (Z = 2). Teine periood algab elemendiga liitium (Z= 3) ja lõpeb neooniga (Z= 10). Teises perioodis on kaheksa elementi. Kolmas periood algab naatriumiga (Z = 11), mille elektrooniline konfiguratsioon on 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1. Sellest sai alguse kolmanda energiataseme täitmine. See lõpeb inertgaasi argooniga (Z= 18), mille 3s ja 3p alamtasemed on täielikult täidetud. Argooni elektrooniline valem: 1s 2 2s 2 2p 6 Zs 2 3p 6. Naatrium on liitiumi analoog, argoon on neooni analoog. Kolmandas perioodis, nagu ka teises, on kaheksa elementi.

Neljas periood algab kaaliumiga (Z = 19), mille elektrooniline struktuur on väljendatud valemiga 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p64s 1. Selle 19. elektron hõivas 4s alamtasandi, mille energia on madalam 3d alamtasandi energiast. Väline 4s elektron annab elemendile naatriumiga sarnased omadused. Kaltsiumis (Z = 20) on 4s alamtase täidetud kahe elektroniga: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2. Skandiumielemendist (Z = 21) algab 3d alamtasandi täitmine, kuna see on energeetiliselt soodsam kui 4p -alamtase. 3d alamtasandi viis orbitaali võivad hõivata kümne elektroniga, mis esinevad aatomites skandiumist tsinkini (Z = 30). Seetõttu vastab Sc elektrooniline struktuur valemile 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2 ja tsink - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2. Järgmiste elementide aatomites kuni inertgaasi krüptonini (Z = 36) täidetakse 4p alamtaset. Neljandas perioodis on 18 elementi.

Viies periood sisaldab elemente rubiidiumist (Z = 37) kuni inertgaasi ksenoonini (Z = 54). Nende energiatasemete täitumine on sama, mis neljanda perioodi elementidel: pärast Rb ja Sr kümme elementi ütriumist (Z= 39) kaadmiumiks (Z = 48), täitub 4d alamtase, misjärel elektronid hõivavad 5p alamtasandi. Viiendal perioodil, nagu ka neljandas, on 18 elementi.

Tseesiumi kuuenda perioodi elementide aatomites (Z= 55) ja baariumi (Z = 56), 6s alamtase on täidetud. Lantaanis (Z = 57) siseneb üks elektron 5d alamtasandile, misjärel selle alamtaseme täitumine peatub ning täituma hakkab 4f alamtase, mille seitse orbitaali võivad hõivata 14 elektroni. See juhtub lantaniidelementide aatomite puhul, mille Z = 58–71. Kuna väljastpoolt kolmanda tasandi sügav 4f alamtase on täidetud nende elementidega, on neil väga sarnased keemilised omadused. Hafniumiga (Z = 72) jätkub d-alataseme täitmine ja lõpeb elavhõbedaga (Z = 80), misjärel elektronid täidavad 6p-alataseme. Tasandi täitmine lõpetatakse väärisgaasi radoonil (Z = 86). Kuuendas perioodis on 32 elementi.

Seitsmes periood on poolik. Elektrooniliste nivoorite täitumine elektronidega on sarnane kuuenda perioodiga. Pärast Prantsusmaal 7s alamtaseme (Z = 87) ja raadiumi (Z = 88) täitmist siseneb aktiiniumi elektron 6d alamtasandile, misjärel hakkab 5f alamtase täituma 14 elektroniga. See juhtub aktiniidi elementide aatomite puhul, mille Z = 90–103. Pärast 103. elementi täidetakse b d-alamtase: kurchatoviumis (Z = 104), = 105), elemendid Z = 106 ja Z = 107. Aktiniididel, nagu lantaniididel, on palju sarnaseid keemilisi omadusi.

Kuigi 3d alamtase täidetakse pärast 4s alamtaset, paigutatakse see valemis varasemaks, kuna kõik selle taseme alamtasemed kirjutatakse järjestikku.

Sõltuvalt sellest, milline alamtase on viimati elektronidega täidetud, jagatakse kõik elemendid nelja tüüpi (perekonda).

1. s - Elemendid: välistasandi s-alatasand on täidetud elektronidega. Need hõlmavad iga perioodi kahte esimest elementi.

2. p - Elemendid: välistasandi p-alatasand on täidetud elektronidega. Need on iga perioodi 6 viimast elementi (välja arvatud esimene ja seitsmes).

3. d - elemendid: teise tasandi d-alamtase väljastpoolt on täidetud elektronidega ja üks või kaks elektroni jäävad välistasandile (Pd puhul - null). Nende hulka kuuluvad suurte perioodide interkalaarsete aastakümnete elemendid, mis paiknevad s- ja p-elementide vahel (neid nimetatakse ka üleminekuelementideks).

4. f - Elemendid: väljastpoolt kolmanda tasandi f-alamtase on täidetud elektronidega ja kaks elektroni jäävad välistasandile. Need on lantaniidid ja aktiniidid.

Perioodilises süsteemis on 14 s-elementi, 30 p-elementi, 35 d-elementi, f-elementi 28. Sama tüüpi elementidel on mitmeid ühiseid keemilisi omadusi.

D. I. Mendelejevi perioodiline süsteem on keemiliste elementide loomulik klassifikatsioon nende aatomite elektronstruktuuri järgi. Aatomi elektronstruktuuri ja seega ka elemendi omadusi hinnatakse elemendi asukoha järgi perioodilise süsteemi vastavas perioodis ja alamrühmas. Elektrooniliste tasemete täitmise mustrid selgitavad elementide erinevat arvu perioodides.

Seega on D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise süsteemi elementide paigutuse range perioodilisus täielikult seletatav energiatasemete täitmise järjekindlusega.

Leiud:

Aatomite ehituse teooria selgitab elementide omaduste perioodilist muutumist. Aatomituumade positiivsete laengute suurenemine 1-lt 107-le põhjustab välise energiataseme struktuuri perioodilist kordumist. Ja kuna elementide omadused sõltuvad peamiselt elektronide arvust välistasandil, siis ka need korduvad perioodiliselt. See on perioodilise seaduse füüsiline tähendus.

Lühiajaliselt suureneb aatomituumade positiivse laengu suurenemisega elektronide arv välisel tasemel (1-lt 2-le - esimesel perioodil ja 1-lt 8-le - teisel ja kolmandal perioodil) , mis seletab elementide omaduste muutumist: perioodi alguses (v.a esimene periood) on leelismetall, siis metallilised omadused järk-järgult nõrgenevad ja mittemetallilised omadused suurenevad.

Suurtel perioodidel on tuumalaengu suurenedes nivoode täitmine elektronidega keerulisem, mis seletab ka elementide omaduste keerukamat muutumist võrreldes väikeste perioodide elementidega. Seega püsib pikkade perioodide paarisridades ja laengu suurenedes välise tasandi elektronide arv konstantsena ja võrdub 2 või 1-ga. Seega, samal ajal kui elektronid täidavad välisele tasandile järgnevat taset (väljastpoolt teine), nende ridade elementide omadused muutuvad äärmiselt aeglaselt. Ainult paaritutes ridades, kui elektronide arv välistasandil suureneb koos tuumalaengu kasvuga (1-lt 8-le), hakkavad elementide omadused muutuma samamoodi nagu tüüpilistel.

Aatomite ehituse doktriini valguses on D.I. Mendelejev kõigist elementidest seitsme perioodi jooksul. Perioodi number vastab elektronidega täidetud aatomite energiatasemete arvule Seetõttu on s-elemendid olemas kõigis perioodides, p-elemendid teises ja järgnevas, d-elemendid neljandas ja järgnevas ning f-elemendid kuues ja seitsmes periood.

Kergesti on seletatav ka rühmade jaotus alarühmadesse, mis lähtuvad energiatasemete elektronidega täitumise erinevusest. Peamiste alamrühmade elementide puhul täidetakse välistasandite s-alamtasandid (need on s-elemendid) või p-alatasandid (need on p-elemendid). Kõrvalrühmade elementide puhul täidetakse (teise välistasandi (need on d-elemendid) d-alatasand. Lantaniidide ja aktiniidide puhul täidetakse vastavalt 4f- ja 5f-alatasandid (need on f-elemendid). Seega kombineeritakse igas alamrühmas elemendid, mille aatomitel on välise elektroonilise tasandi struktuur sarnane. Samal ajal sisaldavad põhialarühmade elementide aatomid välistel tasanditel elektronide arvu, mis on võrdne rühma arvuga. Sekundaarsed alamrühmad hõlmavad elemente, mille aatomid asuvad välistasandil kaks või üks elektron.

Struktuurierinevused põhjustavad ka erinevusi sama rühma erinevate alarühmade elementide omadustes. Niisiis on halogeeni alamrühma elementide aatomite välistasandil mangaani alamrühma seitse elektroni - igaüks kaks elektroni. Esimesed on tüüpilised metallid ja teised on metallid.

Kuid nende alarühmade elementidel on ka ühiseid omadusi: sisenemine keemilised reaktsioonid, võivad nad kõik (välja arvatud fluor F) loovutada 7 elektroni keemiliste sidemete moodustamiseks. Sellisel juhul loovutavad mangaani alarühma aatomid 2 elektroni väliselt ja 5 elektroni järgmiselt tasandilt. Seega on sekundaarsete alamrühmade elementides valentselektronid mitte ainult välimised, vaid ka eelviimased (väljastpoolt teine) tasemed, mis on põhi- ja sekundaarse alarühma elementide omaduste peamine erinevus.

Sellest järeldub ka, et rühmaarv näitab reeglina elektronide arvu, mis võivad osaleda keemiliste sidemete moodustamises. See on rühmanumbri füüsiline tähendus.

Niisiis määrab aatomite struktuur kaks mustrit:

1) elementide omaduste muutumine horisontaalselt - perioodil vasakult paremale metallilised omadused nõrgenevad ja mittemetallilised omadused paranevad;

2) elementide omaduste muutumine piki vertikaali - seerianumbri suurenemisega alarühmas metallilised omadused suurenevad ja mittemetallilised nõrgenevad.

Sel juhul asub element (ja süsteemi lahter) horisontaalse ja vertikaali ristumiskohas, mis määrab selle omadused. See aitab leida ja kirjeldada nende elementide omadusi, mille isotoobid on kunstlikult saadud.

1. Tõesta, et D. I. Mendelejevi perioodiline seadus, nagu iga teinegi loodusseadus, täidab selgitavat, üldistavat ja ennustavat funktsiooni. Tooge näiteid, mis illustreerivad teiste teile keemia, füüsika ja bioloogia kursustelt teadaolevate seaduste funktsioone.

Mendelejevi perioodiline seadus on üks keemia põhiseadusi. Võib väita, et kogu kaasaegne keemia on sellele üles ehitatud. Ta selgitab aatomite omaduste sõltuvust nende struktuurist, üldistab seda sõltuvust kõigi elementide jaoks, jagades need erinevatesse rühmadesse, samuti ennustab nende omadusi sõltuvalt struktuurist ja struktuurist sõltuvalt omadustest.

On ka teisi seadusi, millel on selgitav, üldistav ja ennustav funktsioon. Näiteks energia jäävuse seadus, valguse murdumise seadus, Mendeli geneetiline seadus.

2. Nimetage keemiline element, mille aatomis on elektronid tasanditesse paigutatud arvude jadate järgi: 2, 5. Milline lihtne aine moodustab selle elemendi? Mis on selle vesinikuühendi valem ja mis on selle nimi? Millise valemiga on selle elemendi kõrgeim oksiid, milline on selle iseloom? Kirjutage üles selle oksiidi omadusi iseloomustavad reaktsioonivõrrandid.

3. Berüllium klassifitseeriti varem III rühma elemendiks ja selle suhteliseks aatommassiks loeti 13,5. Miks kandis D. I. Mendelejev selle üle II rühma ja korrigeeris berülliumi aatommassi 13,5-lt 9-le?

Varem määrati element berüllium ekslikult III rühma. Selle põhjuseks oli berülliumi aatommassi vale määramine (9 asemel loeti see võrdseks 13,5-ga). D. I. Mendelejev pakkus, et berüllium kuulub II rühma, tuginedes keemilised omadused element. Berülliumi omadused olid väga sarnased Mg ja Ca omadega ning täiesti erinevad Al omadest. Teades, et Be naaberelementide Li ja B aatommassid on vastavalt 7 ja 11, pakkus D. I. Mendelejev, et berülliumi aatommass on 9.

4. Kirjutage reaktsioonivõrrandid keemilisest elemendist moodustunud lihtaine, mille aatomis elektronid jagunevad energiatasemete vahel vastavalt arvude jadatele: 2, 8, 8, 2, ja elementidest nr moodustatud lihtainete vahel. 7 ja nr 8 perioodilises süsteemis. Mis tüüpi keemiline side on reaktsiooniproduktides? Milline on algsete lihtainete ja nende vastasmõju produktide kristalne struktuur?

5. Järjesta metalliliste omaduste tugevdamise järjekorras järgmised elemendid: As, Sb, N, P, Bi. Põhjendage saadud seeriat nende elementide aatomite struktuuri alusel.

N, P, As, Sb, Bi - metalliliste omaduste tugevdamine. Rühmade metallilised omadused on paranenud.

6. Järjesta järgmised elemendid mittemetalliliste omaduste tugevdamise järjekorras: Si, Al, P, S, Cl, Mg, Na. Põhjendage saadud seeriat nende elementide aatomite struktuuri alusel.

Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl - mittemetalliliste omaduste tugevdamine. Mittemetallilised omadused perioodidel paranevad.

7. Järjesta happeliste omaduste nõrgenemise järjekorda oksiidid, mille valemid on: SiO2, P2O5, Al2O3, Na2O, MgO, Cl2O7. Põhjendage saadud seeriat. Kirjutage üles nendele oksiididele vastavate hüdroksiidide valemid. Kuidas muutub nende happeline iseloom teie pakutud sarjas?

8. Kirjutage boori, berülliumi ja liitiumi oksiidide valemid ning järjestage need põhiomaduste järgi kasvavas järjekorras. Kirjutage üles nendele oksiididele vastavate hüdroksiidide valemid. Mis on nende keemiline olemus?

9. Mis on isotoobid? Kuidas aitas isotoopide avastamine kaasa perioodilise seaduse kujunemisele?

Perioodiline elementide süsteem peegeldab keemiliste elementide suhet. Elemendi aatomarv on võrdne tuuma laenguga, arvuliselt see on võrdne arvuga prootonid. Erinevalt prootonite arvust võib ühe elemendi tuumades sisalduvate neutronite arv olla erinev. Sama elemendi aatomid, mille tuumad sisaldavad erinev number neutroneid nimetatakse isotoopideks.

Igal keemilisel elemendil on mitu isotoopi (looduslik või tehislik). Keemilise elemendi aatommass on võrdne kõigi selle looduslike isotoopide masside keskmise väärtusega, võttes arvesse nende arvukust.

Isotoopide avastamisega hakati perioodilises süsteemis elementide jaotamiseks kasutama tuumade laenguid, mitte nende aatommassi.

10. Miks muutuvad D. I. Mendelejevi perioodilise süsteemi elementide aatomituumade laengud monotoonselt, st iga järgneva elemendi tuuma laeng suureneb ühe võrra võrreldes eelmise elemendi aatomituuma laenguga ja elementide ja nendest moodustuvate ainete omadused muutuvad perioodiliselt?

See on tingitud asjaolust, et elementide ja nende ühendite omadused ei sõltu elektronide koguarvust, vaid ainult valentselektronidest, mis on viimasel kihil. Valentselektronide arv muutub perioodiliselt, seetõttu muutuvad perioodiliselt ka elementide omadused.

11. Esitage kolm perioodilise seaduse sõnastust, milles keemiliste elementide süstematiseerimisel võetakse aluseks suhteline aatommass, aatomituuma laeng ja väliste energiatasemete struktuur aatomi elektronkihis.

1. Keemiliste elementide ja nendest moodustuvate ainete omadused on perioodilises sõltuvuses elementide suhtelisest aatommassist.
2. Keemiliste elementide ja nendest moodustuvate ainete omadused on perioodilises sõltuvuses elementide aatomituumade laengust.
3. Keemiliste elementide ja nendest moodustuvate ainete omadused on perioodilises sõltuvuses aatomi elektronkihi väliste energiatasemete struktuurist.