Prvi zakon Mendeljejeva. Periodični zakon, periodični sustav kemijskih elemenata Mendeljejeva i struktura atoma

Prva opcija Periodni sustav elemenata objavio je Dmitrij Ivanovič Mendeljejev 1869. godine i nazvan je "Iskustvo sustava elemenata".

DI. Mendeljejev je poredao 63 elementa poznata u to vrijeme uzlaznim redoslijedom atomske mase i primio prirodni niz kemijskih elemenata, u kojem je otkrio periodično ponavljanje kemijskih svojstava. Ova serija kemijski elementi danas su poznati kao periodični zakon (formulacija D.I. Mendelejeva):

Svojstva jednostavnih tijela, kao i oblici i svojstva spojeva elemenata, u periodičnoj su ovisnosti o veličini atomskih težina elemenata.

Sadašnji tekst zakona glasi:

Svojstva kemijskih elemenata, jednostavnih tvari, kao i sastav i svojstva spojeva u periodičnoj su ovisnosti o vrijednostima naboja jezgri atoma.

Grafička slika periodični zakon je periodni sustav.

Ćelija svakog elementa označava njegove najvažnije karakteristike.

Periodni sustav elemenata sadrži grupe i razdoblja.

Skupina- stupac periodnog sustava, u kojem se nalaze kemijski elementi koji imaju kemijsku sličnost zbog identične elektronske konfiguracije valentnog sloja.

Periodični sustav D.I. Mendeljejev sadrži osam grupa elemenata. Svaka grupa se sastoji od dvije podskupine: glavni (a) i sekundarni (b). Glavna podskupina sadrži s- i p- elementi, sa strane - d- elementi.

Nazivi grupa:

I-a Alkalijski metali.

II-a Zemnoalkalijski metali.

V-a Pniktogeni.

VI-a Halkogeni.

VII-a Halogeni.

VIII-a Plemeniti (inertni) plinovi.

Razdoblje je niz elemenata napisanih kao niz, poredanih po rastućem naboju njihovih jezgri. Broj razdoblja odgovara broju elektronskih razina u atomu.

Razdoblje počinje s alkalnim metalom (ili vodikom), a završava s plemenitim plinom.

Parametar	Dolje u grupi	Po točki s desne strane
Naboj jezgre	povećava se	povećava se
Broj valentnih elektrona	Ne mijenja se	povećava se
Broj energetskih razina	povećava se	Ne mijenja se
Radijus atoma	povećava se	Smanjuje se
Elektronegativnost	Smanjuje se	povećava se
Svojstva metala	Povećavaju se	Smanjenje
Oksidacijsko stanje u višem oksidu	Ne mijenja se	povećava se
Stupanj oksidacije u vodikovim spojevima (za elemente grupa IV-VII)	Ne mijenja se	povećava se

Moderni periodni sustav kemijskih elemenata Mendeljejeva.

Ovdje će čitatelj pronaći informacije o jednom od najvažnijih zakona koje je čovjek ikada otkrio u znanstvenom području - periodičnom zakonu Mendeljejeva Dmitrija Ivanoviča. Upoznat ćete se s njegovim značenjem i utjecajem na kemiju, razmatrat će se općim odredbama, karakteristike i pojedinosti periodičnog zakona, povijest otkrića i glavne odredbe.

Što je periodični zakon

Periodični zakon je prirodno pravo fundamentalne prirode, koju je prvi otkrio D. I. Mendeljejev davne 1869. godine, a do samog otkrića došlo je zbog usporedbe svojstava nekih kemijskih elemenata i tada poznatih vrijednosti atomske mase.

Mendeljejev je tvrdio da je, prema njegovom zakonu, jednostavan i složena tijela a različite kombinacije elemenata ovise o njihovoj ovisnosti o periodičnom tipu i o težini njihovog atoma.

Periodični zakon je jedinstven u svojoj vrsti i to zbog činjenice da nije izražen matematičkim jednadžbama, za razliku od drugih temeljnih zakona prirode i svemira. Grafički, svoj izraz nalazi u periodnom sustavu kemijskih elemenata.

Povijest otkrića

Otkriće periodičnog zakona dogodilo se 1869. godine, ali pokušaji sistematizacije svih poznatih x elemenata počeli su mnogo prije toga.

Prvi pokušaj stvaranja takvog sustava napravio je I. V. Debereiner 1829. On je sve njemu poznate kemijske elemente svrstao u trijade, međusobno povezane blizinom polovice zbroja atomskih masa uključenih u ovu skupinu od tri komponente. Nakon Debereinera, pokušao je stvoriti jedinstvenu tablicu klasifikacije elemenata A. de Chancourtua, on je svoj sustav nazvao "zemaljska spirala", a nakon njega je Newlandsovu oktavu sastavio John Newlands. Godine 1864., gotovo istovremeno, William Olding i Lothar Meyer objavili su neovisno kreirane tablice.

Periodični zakon predstavljen je znanstvenoj zajednici na recenziju 8. ožujka 1869., a to se dogodilo tijekom sastanka Ruskog X-og društva. Mendeljejev Dmitrij Ivanovič je pred svima najavio svoje otkriće i iste godine objavljen je Mendeljejevljev udžbenik "Osnove kemije", gdje je prvi put prikazan periodni sustav koji je stvorio. Godinu dana kasnije, 1870., napisao je članak i predao ga na recenziju RCS-u, gdje je prvi put korišten koncept periodičnog zakona. Godine 1871. Mendeljejev je dao iscrpan opis svojih istraživanja u svom poznatom članku o periodičnoj valjanosti kemijskih elemenata.

Neprocjenjiv doprinos razvoju kemije

Vrijednost periodičnog zakona nevjerojatno je velika za znanstvenu zajednicu diljem svijeta. To je zbog činjenice da je njegovo otkriće dalo snažan poticaj razvoju i kemije i drugih prirodnih znanosti, poput fizike i biologije. Odnos elemenata s njihovim kvalitativnim kemijskim i fizikalnim karakteristikama bio je otvoren, a to je također omogućilo razumijevanje suštine građenja svih elemenata po jednom principu i potaknulo modernu formulaciju pojmova kemijskih elemenata, da se konkretizira znanja o tvarima složene i jednostavne građe.

Korištenje periodičnog zakona omogućilo je rješavanje problema kemijskog predviđanja, utvrđivanje uzroka ponašanja poznatih kemijskih elemenata. Atomska fizika, uključujući nuklearnu energiju, postala je moguća kao rezultat istog zakona. Zauzvrat, ove su znanosti omogućile proširenje horizonta biti ovog zakona i udubljenje u njegovo razumijevanje.

Kemijska svojstva elemenata periodnog sustava

Zapravo, kemijski elementi su međusobno povezani karakteristikama koje su im svojstvene u stanju i slobodnog atoma i iona, solvatiranih ili hidratiziranih, u jednostavnoj tvari iu obliku koji mogu formirati njihovi brojni spojevi. Međutim, x-ta svojstva obično se sastoje od dva fenomena: svojstva karakteristična za atom u slobodnom stanju i jednostavnu tvar. Ovakva svojstva uključuje mnoge njihove vrste, ali najvažnije su:

1. Atomska ionizacija i njena energija, ovisno o položaju elementa u tablici, njegovom rednom broju.
2. Energetski odnos atoma i elektrona, koji, kao i atomska ionizacija, ovisi o položaju elementa u periodnom sustavu.
3. Elektronegativnost atoma, koja nema stalnu vrijednost, ali se može mijenjati ovisno o različitim čimbenicima.
4. Polumjeri atoma i iona - ovdje se u pravilu koriste empirijski podaci, koji su povezani s valnom prirodom elektrona u stanju kretanja.
5. Atomizacija jednostavnih tvari – opis sposobnosti elementa na reaktivnost.
6. Oksidcijska stanja su formalna karakteristika, međutim, pojavljuju se kao jedna od najvažnijih karakteristika elementa.
7. Oksidacijski potencijal za jednostavne tvari je mjerenje i indikacija potencijala tvari da djeluje u vodenim otopinama, kao i razina ispoljavanja redoks svojstava.

Periodičnost elemenata internog i sekundarnog tipa

Periodični zakon daje razumijevanje još jedne važne komponente prirode - unutarnje i sekundarne periodičnosti. Gore spomenuta područja proučavanja atomskih svojstava zapravo su mnogo složenija nego što bi se moglo misliti. To je zbog činjenice da elementi s, p, d tablice mijenjaju svoje kvalitativne karakteristike ovisno o svom položaju u razdoblju (interna periodičnost) i skupini (sekundarna periodičnost). Na primjer, unutarnji proces prijelaza elementa s iz prve skupine u osmu u p-element popraćen je minimalnim i maksimalnim točkama na krivulji energije ioniziranog atoma. Ovaj fenomen pokazuje unutarnju nepostojanost periodičnosti promjena svojstava atoma prema njegovom položaju u razdoblju.

Rezultati

Sada čitatelj ima jasno razumijevanje i definiciju što je Mendeljejevljev periodični zakon, shvaća njegov značaj za čovjeka i razvoj različitih znanosti te ima predodžbu o njegovim trenutnim odredbama i povijesti otkrića.

Kao rezultat uspješnog razvoja gradiva u ovom poglavlju, učenik bi trebao:

znati

• moderna formulacija periodičnog zakona;
• povezanost strukture periodnog sustava i energetskog slijeda podrazina u višeelektronskim atomima;
• definicije pojmova "razdoblje", "skupina", "5-elementi", "p-elementi", "d- elementi”, “/-elementi”, “ionizacijska energija”, “afinitet elektrona”, “elektronegativnost”, “van der Waalsov radijus”, “clarke”;
• osnovni zakon geokemije;

biti u mogućnosti

Opišite strukturu periodnog sustava u skladu s pravilima Klečkovskog;

vlastiti

Ideje o periodičnoj prirodi promjene svojstava atoma i kemijskih svojstava elemenata, o značajkama dugoperiodične verzije periodnog sustava; o odnosu obilja kemijskih elemenata s njihovim položajem u periodnom sustavu, o makro- i mikroelementima u litosferi i živoj tvari.

Moderna formulacija periodičnog zakona

Periodični zakon - najopćenitiji zakon kemije - otkrio ga je Dmitrij Ivanovič Mendeljejev 1869. U to vrijeme struktura atoma još nije bila poznata. D. I. Mendeljejev je svoje otkriće napravio na temelju redovite promjene svojstava elemenata s povećanjem atomske mase.

Nakon otkrića strukture atoma, postalo je jasno da su njihova svojstva određena strukturom elektronskih ljuski, koja ovisi o ukupni broj elektrona u atomu. Broj elektrona u atomu jednak je naboju njegove jezgre. Stoga je moderna formulacija periodičnog zakona sljedeća.

Svojstva kemijskih elemenata te jednostavnih i složenih tvari koje tvore u periodičnoj su ovisnosti o naboju jezgre njihovih atoma.

Značaj periodičnog zakona leži u činjenici da je on glavni alat za sistematizaciju i klasificiranje kemijskih informacija, vrlo važno sredstvo za tumačenje kemijskih informacija, moćno oruđe za predviđanje svojstava kemijskih spojeva i sredstvo usmjerenog traženja spojevi s unaprijed određenim svojstvima.

Periodični zakon nema matematički izraz u obliku jednadžbi, on se ogleda u tablici tzv. periodični sustav kemijskih elemenata. Postoje mnoge varijante tablica periodnog sustava. Najviše se koriste dugotrajna i kratka verzija, postavljena na prvi i drugi uložak u boji knjige. Glavna strukturna jedinica periodnog sustava je razdoblje.

Razdoblje s brojem str naziva niz kemijskih elemenata poredanih uzlaznim redoslijedom naboja jezgre atoma, koji počinje ^-elementima, a završava ^-elementima.

U ovoj definiciji P - broj razdoblja jednak glavnom kvantni broj za gornju energetsku razinu u atomima svih elemenata ovog razdoblja. u atomima s-elementi 5-podrazina je dovršeno, u atomima p-elementi - odnosno p-podrazine. Iznimka od gornje definicije je prvo razdoblje, u kojem nema p-elemenata, budući da na prvoj energetskoj razini (n = 1) postoji samo 15 razina. Periodni sustav također sadrži d-elementi, čije su ^-podrazine dovršene, i /-elementi,čiji su /-podnivoi dovršeni.

Podaci o strukturi jezgre i o raspodjeli elektrona u atomima omogućuju razmatranje periodnog zakona i periodnog sustava elemenata s temeljnih fizikalnih pozicija. Na temelju modernih ideja, periodični zakon je formuliran na sljedeći način:

Svojstva jednostavnih tvari, kao i oblici i svojstva spojeva elemenata, u periodičnoj su ovisnosti o naboju atomske jezgre (redni broj).

Periodni sustav D.I. Mendeljejev

Trenutno je poznato više od 500 varijanti prikaza periodnog sustava: to su različiti oblici prijenosa periodnog zakona.

Prva verzija sustava elemenata, koju je predložio D. I. Mendelejev 1. ožujka 1869., bila je takozvana inačica dugog oblika. U ovoj varijanti razdoblja su raspoređena u jedan red.

U periodnom sustavu postoji 7 horizontalnih razdoblja, od kojih se prva tri nazivaju malim, a ostala velika. U prvom razdoblju ima 2 elementa, u drugom i trećem - po 8, u četvrtom i petom - po 18, u šestom - 32, u sedmom (nepotpuno) - 21 element. Svako razdoblje, s izuzetkom prvog, počinje alkalijskim metalom i završava plemenitim plinom (7. razdoblje je nedovršeno).

Svi elementi periodnog sustava numerirani su redoslijedom kojim slijede jedan za drugim. Brojevi elemenata nazivaju se redni ili atomski brojevi.

Sustav ima 10 redaka. Svaki mali period sastoji se od jednog retka, svaki veliki period sastoji se od dva reda: parni (gornji) i neparni (donji). U parnim redovima velikih razdoblja (četvrta, šesta, osma i deseta) nalaze se samo metali, a svojstva elemenata u redu s lijeva na desno se neznatno mijenjaju. U neparnim redovima velikih razdoblja (peta, sedma i deveta), svojstva elemenata u redu s lijeva na desno se mijenjaju, kao u tipičnim elementima.

Glavna značajka po kojoj se elementi velikih razdoblja dijele u dva reda je njihovo oksidacijsko stanje. Njihove identične vrijednosti ponavljaju se dvaput u razdoblju s povećanjem atomskih masa elemenata. Na primjer, u četvrtom razdoblju oksidacijska stanja elemenata od K do Mn mijenjaju se od +1 do +7, zatim trijada Fe, Co, Ni (to su elementi parnog niza), nakon čega isto povećanje uočava se oksidacijska stanja elemenata od Cu do Br ( su elementi neparnog reda). Isto vidimo i u ostalim velikim razdobljima, osim u sedmom, koji se sastoji od jedne (parne) serije. Oblici kombinacija elemenata također se ponavljaju dvaput u velikim razdobljima.

U šestom razdoblju, nakon lantana, nalazi se 14 elemenata sa serijskim brojevima 58-71, koji se nazivaju lantanidi (riječ "lantanid" znači sličan lantanu, a "aktinidi" - "kao aktinij"). Ponekad se nazivaju lantanoidi i aktinidi , što znači slijedeći lantanid, nakon aktinija). Lantanidi su odvojeno smješteni na dnu tablice, a u ćeliji zvjezdica označava slijed njihovog položaja u sustavu: La-Lu. Kemijska svojstva lantanoida su vrlo Na primjer, svi su oni reaktivni metali, reagiraju s vodom i tvore hidroksid i vodik. Iz ovoga slijedi da lantanidi imaju snažnu horizontalnu analogiju.

U sedmom razdoblju 14 elemenata sa serijskim brojevima 90-103 čine obitelj aktinida. Također se postavljaju odvojeno - ispod lantanoida, au odgovarajućoj ćeliji dvije zvjezdice označavaju slijed njihovog položaja u sustavu: Ac-Lr. Međutim, za razliku od lantanida, horizontalna analogija za aktinide je slabo izražena. Oni pokazuju više različitih oksidacijskih stanja u svojim spojevima. Na primjer, oksidacijsko stanje aktinija je +3, a urana +3, +4, +5 i +6. Proučavanje kemijskih svojstava aktinida iznimno je teško zbog nestabilnosti njihovih jezgri.

U periodnom sustavu osam skupina je raspoređeno okomito (označeno rimskim brojevima). Broj skupine povezan je sa stupnjem oksidacije elemenata koje oni pokazuju u spojevima. U pravilu je najveće pozitivno oksidacijsko stanje elemenata jednako broju grupe. Iznimke su fluor - njegovo oksidacijsko stanje je -1; bakar, srebro, zlato pokazuju oksidacijska stanja +1, +2 i +3; od elemenata skupine VIII, oksidacijsko stanje +8 poznato je samo za osmij, rutenij i ksenon.

Grupa VIII sadrži plemenite plinove. Prije se vjerovalo da nisu u stanju tvoriti kemijske spojeve.

Svaka je skupina podijeljena u dvije podskupine – glavnu i sekundarnu, što je u periodnom sustavu naglašeno pomakom jednih udesno, a drugih ulijevo. Glavnu podskupinu čine tipični elementi (elementi drugog i trećeg razdoblja) i elementi velikih razdoblja slični njima po kemijskim svojstvima. Sekundarnu podskupinu čine samo metali - elementi velikih razdoblja. Grupa VIII razlikuje se od ostalih. Osim glavne podskupine helija, sadrži tri bočne podskupine: podskupinu željeza, podskupinu kobalta i podskupinu nikla.

Kemijska svojstva elemenata glavne i sekundarne podskupine značajno se razlikuju. Na primjer, u VII skupina glavnu podskupinu čine nemetali F, CI, Br, I, At, sekundarnu - metali Mn, Tc, Re. Dakle, podskupine ujedinjuju međusobno najsličnije elemente.

Svi elementi osim helija, neona i argona tvore spojeve kisika; Postoji samo 8 oblika kisikovih spojeva. U periodnom sustavu često su predstavljeni općim formulama koje se nalaze ispod svake grupe uzlaznim redoslijedom oksidacijskog stanja elemenata: R 2 O, RO, R 2 O 3, RO 2, R 2 O 5, RO 3, R 2 O 7, RO 4, gdje je R element ove skupine. Formule viših oksida primjenjuju se na sve elemente skupine (glavne i sekundarne), osim u slučajevima kada elementi ne pokazuju oksidacijsko stanje jednako broju skupine.

Elementi glavnih podskupina, počevši od skupine IV, tvore plinovite vodikove spojeve, postoje 4 oblika takvih spojeva, također su predstavljeni općim formulama u nizu RN 4, RN 3, RN 2, RN. Formule vodikovih spojeva nalaze se ispod elemenata glavnih podskupina i odnose se samo na njih.

Svojstva elemenata u podskupinama prirodno se mijenjaju: od vrha prema dolje, metalna svojstva se povećavaju, a nemetalna slabe. Očito su metalna svojstva najizraženija u franciju, zatim u ceziju; nemetalni - u fluoru, zatim - u kisiku.

Također je moguće vizualno pratiti periodičnost svojstava elemenata na temelju razmatranja elektroničkih konfiguracija atoma.

Broj elektrona smještenih na vanjskoj razini u atomima elemenata, poredanih prema rastućem serijskom broju, periodično se ponavlja. Periodična promjena svojstava elemenata s povećanjem serijskog broja objašnjava se periodičnom promjenom strukture njihovih atoma, odnosno broja elektrona u njihovim vanjskim energetskim razinama. Prema broju energetskih razina u elektronskoj ljusci atoma, elementi se dijele na sedam razdoblja. Prvo razdoblje se sastoji od atoma u kojima se elektronska ljuska sastoji od jedne energetske razine, u drugom razdoblju - od dvije, u trećem - od tri, u četvrtom - od četiri, itd. Svako novo razdoblje počinje kada se pojavi nova energetska razina. počinje puniti razinu.

U periodnom sustavu svaki period počinje elementima čiji atomi imaju jedan elektron na vanjskoj razini - atomima alkalnih metala - i završava elementima čiji atomi na vanjskoj razini imaju 2 (u prvom razdoblju) ili 8 elektrona (u svim sljedećim) ) - atomi plemenitog plina .

Nadalje, vidimo da su vanjske elektronske ljuske slične za atome elemenata (Li, Na, K, Rb, Cs); (Be, Mg, Ca, Sr); (F, Cl, Br, I); (He, Ne, Ag, Kr, Xe) itd. Zato se svaka od navedenih skupina elemenata nalazi u određenoj glavnoj podskupini periodnog sustava: Li, Na, K, Rb, Cs u skupini I, F, Cl, Br, I - u VII, itd.

Upravo zbog sličnosti strukture elektronskih ljuski atoma slična su im fizikalna i kemijska svojstva.

Broj glavne podskupine određen je maksimalnim brojem elemenata na energetskoj razini i jednak je 8. Broj prijelaznih elemenata (elemenata bočne podskupine) određen je maksimalnim brojem elektrona u d-podrazini i jednak je 10 u svakom od velikih razdoblja.

Budući da u periodnom sustavu kemijskih elemenata D.I. Mendeljejeva, jedna od bočnih podskupina sadrži odjednom tri prijelazna elementa koji su bliski po kemijskim svojstvima (tzv. Fe-Co-Ni, Ru-Rh-Pd, Os-Ir-Pt trijade), zatim broj bočnih podskupina , kao i glavne, je osam.

Po analogiji s prijelaznim elementima, broj lantanida i aktinida smještenih na dnu periodnog sustava u obliku neovisnih redova jednak je maksimalnom broju elektrona na f-podrazini, tj. 14.

Razdoblje počinje elementom u čijem se atomu nalazi jedan s-elektron na vanjskoj razini: u prvom razdoblju to je vodik, u ostalom - alkalni metali. Razdoblje završava plemenitim plinom: prva - helijem (1s 2), preostala razdoblja - elementima čiji atomi na vanjskoj razini imaju elektronsku konfiguraciju ns 2 np 6 .

Prvi period sadrži dva elementa: vodik (Z = 1) i helij (Z = 2). Drugi period počinje elementom litij (Z= 3) i završava neonom (Z= 10). U drugom periodu ima osam elemenata. Treće razdoblje počinje s natrijem (Z = 11), čija je elektronska konfiguracija 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1. Od njega je počelo punjenje treće energetske razine. Završava kod inertnog plina argona (Z= 18), čije su 3s i 3p podrazine potpuno popunjene. Elektronska formula argona: 1s 2 2s 2 2p 6 Zs 2 3p 6. Natrij je analog litija, argon je analog neona. U trećem periodu, kao i u drugom, ima osam elemenata.

Četvrto razdoblje počinje s kalijem (Z = 19), čija je elektronska struktura izražena formulom 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p64s 1. Njegov 19. elektron zauzimao je 4s podrazinu, čija je energija niža od energije 3d podrazine. Vanjski 4s elektron daje elementu svojstva slična onima natrija. U kalciju (Z = 20) podrazina 4s ispunjena je s dva elektrona: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2. Od elementa skandij (Z = 21) počinje punjenje 3d podrazine, budući da je energetski je povoljnija od 4p -podrazine. Pet orbitala 3d podrazine može biti zauzeto s deset elektrona, što se javlja u atomima od skadija do cinka (Z = 30). Stoga elektronska struktura Sc odgovara formuli 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2, a cink - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2. U atomima sljedećih elemenata. do inertnog plina kriptona (Z = 36) ispunjava se 4p podrazina. U četvrtom periodu ima 18 elemenata.

Peto razdoblje sadrži elemente od rubidija (Z = 37) do inertnog plina ksenona (Z = 54). Ispunjavanje njihovih energetskih razina je isto kao i za elemente četvrtog razdoblja: nakon Rb i Sr, deset elemenata iz itrija (Z= 39) do kadmija (Z = 48), popunjava se 4d podrazina, nakon čega elektroni zauzimaju 5p podrazinu. U petom periodu, kao i u četvrtom, ima 18 elemenata.

U atomima elemenata šestog perioda cezija (Z= 55) i barija (Z = 56), ispunjena je 6s podrazina. U lantanu (Z = 57) jedan elektron ulazi u 5d podrazinu, nakon čega prestaje punjenje ove podrazine, a počinje se puniti 4f podrazina, od kojih sedam orbitala može biti zauzeto s 14 elektrona. To se događa za atome lantanidnih elemenata sa Z = 58 - 71. Budući da je duboka 4f podrazina treće razine izvana ispunjena ovim elementima, oni imaju vrlo slična kemijska svojstva. S hafnijem (Z = 72), punjenje d-podrazine se nastavlja i završava živom (Z = 80), nakon čega elektroni ispunjavaju 6p-podrazinu. Punjenje razine je završeno na plemenitom plinu radonu (Z = 86). U šestom periodu ima 32 elementa.

Sedmo razdoblje je nepotpuno. Punjenje elektronskih razina elektronima je slično šestom razdoblju. Nakon popunjavanja podrazine 7s u Francuskoj (Z = 87) i radija (Z = 88), aktinijev elektron ulazi u 6d podrazinu, nakon čega se podrazina 5f počinje puniti s 14 elektrona. To se događa za atome aktinidnih elemenata sa Z = 90 - 103. Nakon 103. elementa ispunjava se b d-podrazina: u kurhatoviju (Z = 104), = 105), elementi Z = 106 i Z = 107. Aktinidi, kao i lantanidi, imaju mnoga slična kemijska svojstva.

Iako se 3d podrazina popunjava nakon podrazine 4s, ona se stavlja ranije u formulu, budući da su sve podrazine ove razine zapisane uzastopno.

Ovisno o tome koja je podrazina posljednja ispunjena elektronima, svi elementi se dijele u četiri vrste (obitelji).

1. s - Elementi: s-podrazina vanjske razine ispunjena je elektronima. To uključuje prva dva elementa svakog razdoblja.

2. p - Elementi: p-podrazina vanjske razine ispunjena je elektronima. Ovo je zadnjih 6 elemenata svakog razdoblja (osim prvog i sedmog).

3. d - Elementi: d-podrazina druge razine izvana je ispunjena elektronima, a jedan ili dva elektrona ostaju na vanjskoj razini (za Pd - nula). To uključuje elemente interkalarnih desetljeća velikih razdoblja smještenih između s- i p-elemenata (oni se također nazivaju prijelaznim elementima).

4. f - Elementi: f-podrazina treće razine izvana je ispunjena elektronima, a dva elektrona ostaju na vanjskoj razini. To su lantanidi i aktinidi.

U periodnom sustavu postoji 14 s-elemenata, 30 p-elemenata, 35 d-elemenata, 28 f-elemenata. Elementi istog tipa imaju niz zajedničkih kemijskih svojstava.

Periodični sustav D. I. Mendeljejeva prirodna je klasifikacija kemijskih elemenata prema elektronskoj strukturi njihovih atoma. Elektronička struktura atoma, a time i svojstva elementa, prosuđuje se prema položaju elementa u odgovarajućem razdoblju i podskupini periodnog sustava. Obrasci popunjavanja elektroničkih razina objašnjavaju različit broj elemenata u periodima.

Dakle, stroga periodičnost rasporeda elemenata u periodičnom sustavu kemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva u potpunosti se objašnjava dosljednom prirodom punjenja energetskih razina.

Nalazi:

Teorija strukture atoma objašnjava periodičnu promjenu svojstava elemenata. Povećanje pozitivnih naboja atomskih jezgri s 1 na 107 uzrokuje periodično ponavljanje strukture vanjske energetske razine. A budući da svojstva elemenata uglavnom ovise o broju elektrona na vanjskoj razini, oni se također povremeno ponavljaju. Ovo je fizičko značenje periodičnog zakona.

U kratkim razdobljima, s povećanjem pozitivnog naboja jezgri atoma, broj elektrona na vanjskoj razini raste (od 1 do 2 - u prvom razdoblju i od 1 do 8 - u drugom i trećem razdoblju) , što objašnjava promjenu svojstava elemenata: na početku razdoblja (osim prvog razdoblja) postoji alkalni metal, zatim metalna svojstva postupno slabe, a nemetalna se povećavaju.

U velikim razdobljima, kako se nuklearni naboj povećava, punjenje razina elektronima je teže, što također objašnjava složeniju promjenu svojstava elemenata u odnosu na elemente malih razdoblja. Dakle, u parnim redovima dugih razdoblja, s povećanjem naboja, broj elektrona na vanjskoj razini ostaje konstantan i jednak 2 ili 1. Stoga, dok elektroni ispunjavaju razinu koja slijedi vanjsku (drugu izvana), svojstva elemenata u tim redovima mijenjaju se iznimno sporo. Samo u neparnim redovima, kada se broj elektrona u vanjskoj razini povećava s rastom nuklearnog naboja (od 1 do 8), svojstva elemenata počinju se mijenjati na isti način kao i za tipične.

U svjetlu doktrine o strukturi atoma, podjela D.I. Mendeljejeva svih elemenata za sedam razdoblja. Broj perioda odgovara broju energetskih razina atoma ispunjenih elektronima.Stoga, s-elementi su prisutni u svim periodima, p-elementi u drugom i sljedećim, d-elementi u četvrtom i sljedećim, a f-elementi u šesto i sedmo razdoblje.

Podjela skupina na podskupine, temeljena na razlici u ispunjavanju energetskih razina elektronima, također se lako može objasniti. Za elemente glavnih podskupina popunjavaju se ili s-podrazine (ovo su s-elementi) ili p-podrazine (to su p-elementi) vanjskih razina. Za elemente bočnih podskupina popunjava se (d-podrazina druge vanjske razine (to su d-elementi). Za lantanoide i aktinide popunjavaju se 4f- i 5f-podrazina (to su f-elementi). Tako se u svakoj podskupini kombiniraju elementi čiji atomi imaju sličnu strukturu vanjske elektronske razine. Istovremeno, atomi elemenata glavnih podskupina sadrže na vanjskim razinama broj elektrona jednak broju skupine .Sekundarne podskupine uključuju elemente čiji atomi imaju na vanjskoj razini dva ili jedan elektron.

Razlike u strukturi uzrokuju i razlike u svojstvima elemenata različitih podskupina iste skupine. Dakle, na vanjskoj razini atoma elemenata podskupine halogena nalazi se sedam elektrona manganove podskupine - po dva elektrona. Prvi su tipični metali, a drugi metali.

Ali elementi ovih podskupina također imaju zajednička svojstva: ulazak u kemijske reakcije, svi oni (osim fluora F) mogu donirati 7 elektrona za stvaranje kemijskih veza. U ovom slučaju, atomi podskupine mangana daju 2 elektrona s vanjske i 5 elektrona sa sljedeće razine. Dakle, u elementima sekundarnih podskupina valentni elektroni nisu samo vanjska, već i pretposljednja (druga izvana) razina, što je glavna razlika u svojstvima elemenata glavne i sekundarne podskupine.

Iz toga također slijedi da broj grupe, u pravilu, označava broj elektrona koji mogu sudjelovati u stvaranju kemijskih veza. Ovo je fizičko značenje broja grupe.

Dakle, struktura atoma određuje dva uzorka:

1) promjena svojstava elemenata horizontalno - u razdoblju s lijeva na desno, metalna svojstva su oslabljena, a nemetalna svojstva su poboljšana;

2) promjena svojstava elemenata duž vertikale - u podskupini s povećanjem serijskog broja, metalna svojstva se povećavaju, a nemetalna slabe.

U ovom slučaju, element (i stanica sustava) nalazi se na sjecištu horizontale i vertikale, što određuje njegova svojstva. To pomaže pronaći i opisati svojstva elemenata čiji se izotopi dobivaju umjetno.

1. Dokažite da periodični zakon D. I. Mendeljejeva, kao i svaki drugi zakon prirode, ima eksplanatornu, generalizirajuću i prediktivnu funkciju. Navedite primjere koji ilustriraju ove funkcije drugih zakona koji su vam poznati iz kolegija kemije, fizike i biologije.

Mendeljejevljev periodični zakon jedan je od temeljnih zakona kemije. Može se tvrditi da je sva moderna kemija izgrađena na tome. On objašnjava ovisnost svojstava atoma o njihovoj strukturi, generalizira tu ovisnost za sve elemente, dijeleći ih u različite skupine, a također predviđa njihova svojstva ovisno o strukturi i strukturi ovisno o svojstvima.

Postoje i drugi zakoni koji imaju eksplanatornu, generalizirajuću i prediktivnu funkciju. Na primjer, zakon održanja energije, zakon loma svjetlosti, Mendelov genetski zakon.

2. Navedite kemijski element u čijem su atomu elektroni raspoređeni u razine prema nizu brojeva: 2, 5. Koja jednostavna tvar tvori ovaj element? Koja je formula njegovog vodikovog spoja i kako se zove? Koju formulu ima najviši oksid ovog elementa, kakav je njegov karakter? Zapišite reakcijske jednadžbe koje karakteriziraju svojstva ovog oksida.

3. Berilij je bio klasificiran kao element III skupine, a njegova relativna atomska masa smatrala se 13,5. Zašto ga je D. I. Mendeljejev prenio u skupinu II i ispravio atomsku masu berilija sa 13,5 na 9?

Ranije je element berilij greškom pripisan grupi III. Razlog tome bilo je netočno određivanje atomske mase berilija (umjesto 9, smatralo se da je jednaka 13,5). D. I. Mendeljejev je sugerirao da je berilij u skupini II, na temelju kemijska svojstva element. Svojstva berilija bila su vrlo slična Mg i Ca, a potpuno drugačija od svojstava Al. Znajući da su atomske mase Li i B, susjednih elemenata Be, 7 odnosno 11, D. I. Mendeljejev je sugerirao da je atomska masa berilija 9.

4. Napišite jednadžbe reakcija između jednostavne tvari koju tvori kemijski element u čijem su atomu elektroni raspoređeni po energetskim razinama prema nizu brojeva: 2, 8, 8, 2 i jednostavnih tvari koje tvore elementi br. 7 i br. 8 u periodnom sustavu. Koja je vrsta kemijske veze u produktima reakcije? Kakva je kristalna struktura početnih jednostavnih tvari i produkti njihove interakcije?

5. Rasporedite sljedeće elemente prema jačanju metalnih svojstava: As, Sb, N, P, Bi. Dobiveni niz obrazložite na temelju strukture atoma tih elemenata.

N, P, As, Sb, Bi - jačanje metalnih svojstava. Metalna svojstva u skupinama su poboljšana.

6. Slijedite sljedeće elemente prema jačanju nemetalnih svojstava: Si, Al, P, S, Cl, Mg, Na. Dobiveni niz obrazložite na temelju strukture atoma tih elemenata.

Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl - jačanje nemetalnih svojstava. Nemetalna svojstva u periodima su poboljšana.

7. Rasporedite redoslijedom slabljenja kiselinskih svojstava oksida čije su formule: SiO2, P2O5, Al2O3, Na2O, MgO, Cl2O7. Obrazložite dobiveni niz. Zapišite formule hidroksida koji odgovaraju tim oksidima. Kako se mijenja njihov kiseli karakter u seriji koju ste predložili?

8. Napišite formule za okside bora, berilija i litija i poredajte ih uzlaznim redoslijedom glavnih svojstava. Zapišite formule hidroksida koji odgovaraju tim oksidima. Koja je njihova kemijska priroda?

9. Što su izotopi? Kako je otkriće izotopa pridonijelo nastanku periodičnog zakona?

Periodični sustav elemenata odražava odnos kemijskih elemenata. Atomski broj elementa jednak je naboju jezgre, numerički to jednak je broju protona. Broj neutrona sadržanih u jezgri jednog elementa, za razliku od broja protona, može biti različit. Atomi istog elementa čije jezgre sadrže različit broj neutroni se nazivaju izotopi.

Svaki kemijski element ima nekoliko izotopa (prirodnih ili umjetnih). Atomska masa kemijskog elementa jednaka je prosječnoj vrijednosti masa svih njegovih prirodnih izotopa, uzimajući u obzir njihovu količinu.

S otkrićem izotopa, naboji jezgri, a ne njihove atomske mase, počeli su se koristiti za distribuciju elemenata u periodnom sustavu.

10. Zašto se naboji atomskih jezgri elemenata u Periodnom sustavu D. I. Mendeljejeva mijenjaju monotono, tj. naboj jezgre svakog sljedećeg elementa raste za jedan u usporedbi s nabojem atomske jezgre prethodnog elementa, i svojstva elemenata i tvari koje tvore se povremeno mijenjaju?

To je zbog činjenice da svojstva elemenata i njihovih spojeva ne ovise o ukupnom broju elektrona, već samo o valentnim elektronima koji se nalaze na zadnjem sloju. Broj valentnih elektrona se povremeno mijenja, stoga se povremeno mijenjaju i svojstva elemenata.

11. Navedite tri formulacije periodičnog zakona u kojima se kao osnova za sistematizaciju kemijskih elemenata uzimaju relativna atomska masa, naboj atomske jezgre i struktura vanjskih energetskih razina u elektronskoj ljusci atoma.

1. Svojstva kemijskih elemenata i tvari koje oni nastaju u periodičnoj su ovisnosti o relativnim atomskim masama elemenata.
2. Svojstva kemijskih elemenata i tvari nastalih od njih u periodičnoj su ovisnosti o naboju atomskih jezgri elemenata.
3. Svojstva kemijskih elemenata i tvari nastalih od njih u periodičnoj su ovisnosti o strukturi vanjskih energetskih razina u elektronskoj ljusci atoma.