Unang pagpipilian Periodic table ng mga elemento ay inilathala ni Dmitri Ivanovich Mendeleev noong 1869 at tinawag na "The Experience of a System of Elements".
DI. Inayos ni Mendeleev ang 63 elemento na kilala noong panahong iyon sa pataas na pagkakasunud-sunod ng kanilang atomic mass at natanggap ang natural na serye ng mga elemento ng kemikal, kung saan natuklasan niya ang panaka-nakang pag-ulit ng mga katangian ng kemikal. Itong hilera Ang mga elemento ng kemikal ay kilala na ngayon bilang Periodic Law (pagbabalangkas ni D.I. Mendeleev):
Ang mga katangian ng mga simpleng katawan, pati na rin ang mga anyo at katangian ng mga compound ng mga elemento, ay nasa isang pana-panahong pag-asa sa magnitude ng mga atomic na timbang ng mga elemento.
Ang kasalukuyang mga salita ng batas ay nagbabasa ng mga sumusunod:
Ang mga katangian ng mga elemento ng kemikal, mga simpleng sangkap, pati na rin ang komposisyon at mga katangian ng mga compound ay nasa pana-panahong pag-asa sa mga halaga ng mga singil ng nuclei ng mga atomo.
Graphic na larawan pana-panahong batas ay ang periodic table.
Ang cell ng bawat elemento ay nagpapahiwatig ng pinakamahalagang katangian nito.
Periodic table naglalaman ng mga pangkat at panahon.
Grupo- isang column ng periodic system, kung saan matatagpuan ang mga kemikal na elemento na may pagkakatulad ng kemikal dahil sa magkaparehong electronic configuration ng valence layer.
Pana-panahong sistema ng D.I. Ang Mendeleev ay naglalaman ng walong grupo ng mga elemento. Ang bawat pangkat ay binubuo ng dalawang subgroup: pangunahing (a) at pangalawa (b). Ang pangunahing subgroup ay naglalaman ng s- at p- mga elemento, sa gilid - d- mga elemento.
Mga pangalan ng pangkat:
I-a Mga metal na alkali.
II-a Alkaline earth metals.
V-a Pnictogens.
VI-a Chalcogens.
VII-a Halogens.
VIII-a Noble (inert) na mga gas.
Panahon ay isang pagkakasunud-sunod ng mga elemento na nakasulat bilang isang string, na nakaayos ayon sa pagtaas ng mga singil ng kanilang nuclei. Ang numero ng panahon ay tumutugma sa bilang ng mga antas ng elektroniko sa atom.
Ang panahon ay nagsisimula sa isang alkali metal (o hydrogen) at nagtatapos sa isang marangal na gas.
|
Parameter |
Pababa sa grupo |
Sa pamamagitan ng tuldok sa kanan |
|
Core charge |
ay tumataas |
ay tumataas |
|
Bilang ng mga valence electron |
Hindi nagbabago |
ay tumataas |
|
Bilang ng mga antas ng enerhiya |
ay tumataas |
Hindi nagbabago |
|
Radius ng atom |
ay tumataas |
Bumababa |
|
Electronegativity |
Bumababa |
ay tumataas |
|
Mga katangian ng metal |
Dumadami |
Bumaba |
|
Katayuan ng oksihenasyon sa mas mataas na oksido |
Hindi nagbabago |
ay tumataas |
|
Ang antas ng oksihenasyon sa mga compound ng hydrogen (para sa mga elemento ng mga pangkat IV-VII) |
Hindi nagbabago |
ay tumataas |
Modernong periodic table ng mga kemikal na elemento ng Mendeleev.
Dito mahahanap ng mambabasa ang impormasyon tungkol sa isa sa pinakamahalagang batas na natuklasan ng tao sa larangang siyentipiko - ang pana-panahong batas ni Mendeleev Dmitry Ivanovich. Makikilala mo ang kahulugan at impluwensya nito sa kimika, isasaalang-alang pangkalahatang probisyon, mga katangian at detalye ng pana-panahong batas, ang kasaysayan ng pagtuklas at ang mga pangunahing probisyon.
Ano ang periodic law
Ang periodic law ay natural na batas ng isang pangunahing kalikasan, na unang natuklasan ni D. I. Mendeleev noong 1869, at ang pagtuklas mismo ay naganap dahil sa isang paghahambing ng mga katangian ng ilang mga elemento ng kemikal at ang mga halaga ng atomic mass na kilala sa oras na iyon.
Nagtalo si Mendeleev na, ayon sa kanyang batas, simple at kumplikadong mga katawan at ang iba't ibang kumbinasyon ng mga elemento ay nakasalalay sa kanilang pagdepende sa pana-panahong uri at sa bigat ng kanilang atom.
Ang pana-panahong batas ay natatangi sa uri nito at ito ay dahil sa ang katunayan na ito ay hindi ipinahayag ng mga equation sa matematika, hindi tulad ng iba pang mga pangunahing batas ng kalikasan at sansinukob. Sa graphically, nahahanap nito ang ekspresyon nito sa periodic table ng mga elemento ng kemikal.
Kasaysayan ng pagtuklas
Ang pagtuklas ng pana-panahong batas ay naganap noong 1869, ngunit ang mga pagtatangka na i-systematize ang lahat ng kilalang elemento ng x ay nagsimula nang matagal bago iyon.
Ang unang pagtatangka na lumikha ng ganoong sistema ay ginawa ni I. V. Debereiner noong 1829. Inuri niya ang lahat ng mga elemento ng kemikal na kilala niya sa mga triad, na magkakaugnay sa kalapitan ng kalahati ng kabuuan ng mga masa ng atom na kasama sa pangkat na ito ng tatlong sangkap. Kasunod ni Debereiner, isang pagtatangka ang ginawa upang lumikha ng isang natatanging talahanayan ng pag-uuri ng mga elemento ni A. de Chancourtua, tinawag niya ang kanyang sistema na "earth spiral", at pagkatapos niya ang Newlands octave ay pinagsama-sama ni John Newlands. Noong 1864, halos sabay-sabay, inilathala nina William Olding at Lothar Meyer ang mga independiyenteng nilikha na mga talahanayan.
Ang pana-panahong batas ay iniharap sa siyentipikong komunidad para sa pagsusuri noong Marso 8, 1869, at nangyari ito sa isang pulong ng Russian X-th society. Inihayag ni Mendeleev Dmitry Ivanovich ang kanyang pagtuklas sa harap ng lahat, at sa parehong taon ay nai-publish ang aklat-aralin ni Mendeleev na "Fundamentals of Chemistry", kung saan ipinakita ang periodic table na nilikha niya sa unang pagkakataon. Makalipas ang isang taon, noong 1870, nagsulat siya ng isang artikulo at isinumite ito para sa pagsusuri sa RCS, kung saan unang ginamit ang konsepto ng periodic law. Noong 1871, nagbigay si Mendeleev ng isang kumpletong paglalarawan ng kanyang pananaliksik sa kanyang sikat na artikulo sa pana-panahong bisa ng mga elemento ng kemikal.
Isang napakahalagang kontribusyon sa pag-unlad ng kimika
Ang halaga ng pana-panahong batas ay hindi kapani-paniwalang mahusay para sa siyentipikong komunidad sa buong mundo. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang pagtuklas nito ay nagbigay ng isang malakas na puwersa sa pag-unlad ng parehong kimika at iba pang mga natural na agham, tulad ng pisika at biology. Ang ugnayan ng mga elemento sa kanilang qualitative na kemikal at pisikal na mga katangian ay bukas, at ito rin ay naging posible upang maunawaan ang kakanyahan ng pagbuo ng lahat ng mga elemento ayon sa isang prinsipyo at nagbunga ng modernong pagbabalangkas ng mga konsepto ng mga elemento ng kemikal, upang mai-concretize ang kaalaman sa ideya ng mga sangkap ng kumplikado at simpleng istraktura.
Ang paggamit ng pana-panahong batas ay naging posible upang malutas ang problema ng hula ng kemikal, upang matukoy ang sanhi ng pag-uugali ng mga kilalang elemento ng kemikal. Atomic physics, kabilang ang nuclear energy, ay naging posible bilang resulta ng parehong batas. Sa turn, ginawang posible ng mga agham na ito na palawakin ang mga abot-tanaw ng kakanyahan ng batas na ito at hanapin ang pag-unawa nito.
Mga kemikal na katangian ng mga elemento ng periodic system
Sa katunayan, ang mga elemento ng kemikal ay magkakaugnay sa pamamagitan ng mga katangiang likas sa kanila sa estado ng parehong isang libreng atom at isang ion, natunaw o na-hydrated, sa isang simpleng sangkap at sa anyo na maaaring mabuo ng kanilang maraming mga compound. Gayunpaman, ang mga katangian ng x-th ay karaniwang binubuo sa dalawang phenomena: mga katangiang katangian ng isang atom sa isang libreng estado, at isang simpleng sangkap. Kasama sa ganitong uri ng mga katangian ang marami sa kanilang mga uri, ngunit ang pinakamahalaga ay:
- Atomic ionization at ang enerhiya nito, depende sa posisyon ng elemento sa talahanayan, ang ordinal na numero nito.
- Ang ugnayan ng enerhiya ng atom at elektron, na, tulad ng atomic ionization, ay nakasalalay sa lokasyon ng elemento sa periodic table.
- Ang electronegativity ng isang atom, na walang pare-parehong halaga, ngunit maaaring magbago depende sa iba't ibang mga kadahilanan.
- Ang radii ng mga atomo at ions - dito, bilang panuntunan, ginagamit ang empirical data, na nauugnay sa likas na alon ng mga electron sa isang estado ng paggalaw.
- Atomization ng mga simpleng sangkap - isang paglalarawan ng kakayahan ng isang elemento sa reaktibiti.
- Ang mga estado ng oksihenasyon ay isang pormal na katangian, gayunpaman, lumilitaw bilang isa sa pinakamahalagang katangian ng isang elemento.
- Ang potensyal ng oksihenasyon para sa mga simpleng sangkap ay isang pagsukat at indikasyon ng potensyal ng isang sangkap na kumilos sa may tubig na mga solusyon, pati na rin ang antas ng pagpapakita ng mga katangian ng redox.
Periodicity ng mga elemento ng panloob at pangalawang uri
Ang periodic law ay nagbibigay ng pag-unawa sa isa pang mahalagang bahagi ng kalikasan - panloob at pangalawang periodicity. Ang mga nabanggit na larangan ng pag-aaral ng atomic properties ay, sa katunayan, mas kumplikado kaysa sa maaaring isipin ng isa. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga elemento s, p, d ng talahanayan ay nagbabago ng kanilang mga katangian ng husay depende sa kanilang posisyon sa panahon (internal periodicity) at pangkat (secondary periodicity). Halimbawa, ang panloob na proseso ng paglipat ng elemento s mula sa unang pangkat hanggang sa ikawalo hanggang sa p-elemento ay sinamahan ng pinakamababa at pinakamataas na puntos sa kurba ng enerhiya ng ionized atom. Ang phenomenon na ito ay nagpapakita ng panloob na inconstancy ng periodicity ng mga pagbabago sa mga katangian ng isang atom ayon sa posisyon nito sa period.
Mga resulta
Ngayon ang mambabasa ay may malinaw na pag-unawa at kahulugan kung ano ang pana-panahong batas ni Mendeleev, napagtanto ang kahalagahan nito para sa tao at pag-unlad ng iba't ibang mga agham, at may ideya ng kasalukuyang mga probisyon nito at ang kasaysayan ng pagtuklas.
Bilang resulta ng matagumpay na pagbuo ng materyal sa kabanatang ito, ang mag-aaral ay dapat:
alam
- modernong pagbabalangkas ng pana-panahong batas;
- koneksyon sa pagitan ng istraktura ng periodic system at ang pagkakasunud-sunod ng enerhiya ng mga sublevel sa multielectron atoms;
- mga kahulugan ng mga konseptong "panahon", "pangkat", "5-elemento", "p-elemento", "d- mga elemento", "/-elemento", "enerhiya ng ionization", "kaugnayan ng elektron", "electronegativity", "radius ng van der Waals", "clarke";
- pangunahing batas ng geochemistry;
magagawang
Ilarawan ang istraktura ng periodic system alinsunod sa mga patakaran ng Klechkovsky;
sariling
Mga ideya tungkol sa pana-panahong katangian ng pagbabago sa mga katangian ng mga atomo at mga kemikal na katangian ng mga elemento, tungkol sa mga tampok ng pangmatagalang bersyon ng periodic system; tungkol sa kaugnayan ng kasaganaan ng mga elemento ng kemikal sa kanilang posisyon sa periodic system, tungkol sa macro- at microelements sa lithosphere at living matter.
Modernong pagbabalangkas ng periodic law
Pana-panahong batas - ang pinaka-pangkalahatang batas ng kimika - ay natuklasan ni Dmitry Ivanovich Mendeleev noong 1869. Sa oras na iyon, ang istraktura ng atom ay hindi pa kilala. Ginawa ni D. I. Mendeleev ang kanyang pagtuklas batay sa regular na pagbabago sa mga katangian ng mga elemento na may pagtaas sa atomic mass.
Matapos ang pagtuklas ng istraktura ng mga atomo, naging malinaw na ang kanilang mga katangian ay tinutukoy ng istraktura ng mga shell ng elektron, na nakasalalay sa kabuuang bilang mga electron sa isang atom. Ang bilang ng mga electron sa isang atom ay katumbas ng singil ng nucleus nito. Samakatuwid, ang modernong pagbabalangkas ng periodic law ay ang mga sumusunod.
Ang mga katangian ng mga elemento ng kemikal at ang simple at kumplikadong mga sangkap na kanilang nabuo ay nasa pana-panahong pagdepende sa singil ng nucleus ng kanilang mga atomo.
Ang kahalagahan ng pana-panahong batas ay nakasalalay sa katotohanan na ito ang pangunahing tool para sa pag-systematize at pag-uuri ng impormasyon ng kemikal, isang napakahalagang paraan ng pagbibigay-kahulugan sa impormasyon ng kemikal, isang makapangyarihang kasangkapan para sa paghula ng mga katangian ng mga compound ng kemikal, at isang paraan ng direktang paghahanap para sa mga compound na may paunang natukoy na mga katangian.
Ang periodic law ay walang mathematical expression sa anyo ng mga equation, ito ay makikita sa isang table na tinatawag na panaka-nakang sistema ng mga elemento ng kemikal. Mayroong maraming mga variant ng mga talahanayan ng periodic table. Ang pinakamalawak na ginagamit ay ang mga bersyon na pangmatagalan at maikling panahon, na inilagay sa una at pangalawang kulay na mga insert ng aklat. Ang pangunahing yunit ng istruktura ng periodic system ay ang panahon.
Panahon na may bilang p tinatawag na pagkakasunud-sunod ng mga elemento ng kemikal na nakaayos sa pataas na pagkakasunud-sunod ng singil ng nucleus ng isang atom, na nagsisimula sa ^-elemento at nagtatapos sa ^-elemento.
Sa ganitong kahulugan P - numero ng panahon na katumbas ng pangunahing quantum number para sa itaas na antas ng enerhiya sa mga atomo ng lahat ng elemento ng panahong ito. sa mga atomo s-mga elemento Nakumpleto ang 5-sublevel, sa mga atomo p-elemento - ayon sa pagkakabanggit mga p-sublevel. Ang pagbubukod sa kahulugan sa itaas ay ang unang panahon, kung saan walang mga p-elemento, dahil sa unang antas ng enerhiya (n = 1) mayroon lamang 15-level. Naglalaman din ang periodic table d-elemento, na ang ^-sublevel ay nakumpleto, at /-mga elemento, na ang /-sublevel ay nakumpleto.
Ang data sa istruktura ng nucleus at sa pamamahagi ng mga electron sa mga atomo ay ginagawang posible na isaalang-alang ang periodic law at ang periodic system ng mga elemento mula sa mga pangunahing pisikal na posisyon. Batay sa mga modernong ideya, ang pana-panahong batas ay nabuo bilang mga sumusunod:
Ang mga katangian ng mga simpleng sangkap, pati na rin ang mga anyo at katangian ng mga compound ng mga elemento, ay nasa pana-panahong pag-asa sa singil ng atomic nucleus (serial number).
Periodic table ng D.I. Mendeleev
Sa kasalukuyan, higit sa 500 variant ng representasyon ng periodic system ang kilala: ito ay iba't ibang anyo ng paghahatid ng periodic law.
Ang unang bersyon ng sistema ng mga elemento, na iminungkahi ni D.I. Mendeleev noong Marso 1, 1869, ay ang tinatawag na long form na bersyon. Sa variant na ito, ang mga tuldok ay isinaayos sa isang linya.
Sa periodic system, mayroong 7 pahalang na panahon, kung saan ang unang tatlo ay tinatawag na maliit, at ang iba ay malaki. Sa unang yugto mayroong 2 elemento, sa pangalawa at pangatlo - 8 bawat isa, sa ikaapat at ikalima - 18 bawat isa, sa ikaanim - 32, sa ikapitong (hindi kumpleto) - 21 elemento. Ang bawat panahon, maliban sa una, ay nagsisimula sa isang alkali metal at nagtatapos sa isang marangal na gas (ang ika-7 na yugto ay hindi natapos).
Ang lahat ng mga elemento ng periodic system ay binibilang sa pagkakasunud-sunod kung saan sila sumusunod sa isa't isa. Ang mga numero ng elemento ay tinatawag na ordinal o atomic na mga numero.
Ang sistema ay may 10 hilera. Ang bawat maliit na tuldok ay binubuo ng isang hilera, ang bawat malaking tuldok ay binubuo ng dalawang hanay: kahit (itaas) at kakaiba (ibaba). Sa pantay na mga hilera ng malalaking tuldok (ikaapat, ikaanim, ikawalo at ikasampu) mayroon lamang mga metal, at ang mga katangian ng mga elemento sa hilera mula kaliwa hanggang kanan ay bahagyang nagbabago. Sa mga kakaibang hanay ng malalaking tuldok (ikalima, ikapito at ikasiyam), nagbabago ang mga katangian ng mga elemento sa hilera mula kaliwa hanggang kanan, tulad ng sa mga tipikal na elemento.
Ang pangunahing tampok kung saan ang mga elemento ng malalaking panahon ay nahahati sa dalawang hanay ay ang kanilang estado ng oksihenasyon. Ang kanilang magkaparehong mga halaga ay paulit-ulit nang dalawang beses sa isang panahon na may pagtaas sa atomic na masa ng mga elemento. Halimbawa, sa ika-apat na yugto, ang mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento mula K hanggang Mn ay nagbabago mula sa +1 hanggang +7, na sinusundan ng triad na Fe, Co, Ni (ito ay mga elemento ng isang pantay na serye), pagkatapos ay ang parehong pagtaas sa ang mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento mula Cu hanggang Br ay sinusunod (mga elemento ng isang kakaibang hilera). Nakikita natin ang parehong sa iba pang malalaking yugto, maliban sa ikapito, na binubuo ng isang (kahit) na serye. Ang mga anyo ng kumbinasyon ng mga elemento ay inuulit din ng dalawang beses sa malalaking panahon.
Sa ika-anim na yugto, pagkatapos ng lanthanum, mayroong 14 na elemento na may mga serial number na 58-71, na tinatawag na lanthanides (ang salitang "lanthanides" ay nangangahulugang katulad ng lanthanum, at "actinides" - "tulad ng actinium"). Minsan sila ay tinatawag na lanthanides at actinides , na nangangahulugan ng pagsunod sa lanthanide, kasunod ng actinium). Ang mga lanthanides ay inilalagay nang hiwalay sa ibaba ng talahanayan, at sa cell ang isang asterisk ay nagpapahiwatig ng pagkakasunud-sunod ng kanilang lokasyon sa system: La-Lu. Ang mga kemikal na katangian ng lanthanides ay napaka Halimbawa, lahat sila ay mga reaktibong metal, tumutugon sa tubig upang bumuo ng Hydroxide at Hydrogen Mula dito sumusunod na ang lanthanides ay may isang malakas na pahalang na pagkakatulad.
Sa ikapitong yugto, 14 na elemento na may mga serial number na 90-103 ang bumubuo sa pamilyang actinide. Ang mga ito ay inilalagay din nang hiwalay - sa ilalim ng mga lanthanides, at sa kaukulang cell, dalawang asterisk ang nagpapahiwatig ng pagkakasunud-sunod ng kanilang lokasyon sa system: Ac-Lr. Gayunpaman, sa kaibahan sa mga lanthanides, ang pahalang na pagkakatulad para sa actinides ay mahina na ipinahayag. Nagpapakita sila ng mas iba't ibang mga estado ng oksihenasyon sa kanilang mga compound. Halimbawa, ang estado ng oksihenasyon ng actinium ay +3, at ang uranium ay +3, +4, +5 at +6. Ang pag-aaral ng mga kemikal na katangian ng actinides ay lubhang mahirap dahil sa kawalang-tatag ng kanilang nuclei.
Sa periodic table, walong grupo ang nakaayos nang patayo (ipinahiwatig ng Roman numerals). Ang numero ng pangkat ay nauugnay sa antas ng oksihenasyon ng mga elemento na ipinapakita nila sa mga compound. Bilang isang patakaran, ang pinakamataas na positibong estado ng oksihenasyon ng mga elemento ay katumbas ng bilang ng pangkat. Ang mga eksepsiyon ay fluorine - ang estado ng oksihenasyon nito ay -1; ang tanso, pilak, ginto ay nagpapakita ng mga estado ng oksihenasyon na +1, +2 at +3; ng mga elemento ng pangkat VIII, ang estado ng oksihenasyon +8 ay kilala lamang para sa osmium, ruthenium at xenon.
Ang pangkat VIII ay naglalaman ng mga noble gas. Noong nakaraan, pinaniniwalaan na hindi sila nakakagawa ng mga kemikal na compound.
Ang bawat pangkat ay nahahati sa dalawang subgroup - pangunahin at pangalawa, na sa pana-panahong sistema ay binibigyang-diin sa pamamagitan ng paglipat ng ilan sa kanan at iba pa sa kaliwa. Ang pangunahing subgroup ay binubuo ng mga tipikal na elemento (mga elemento ng ikalawa at ikatlong yugto) at mga elemento ng malalaking panahon na katulad ng mga ito sa mga katangian ng kemikal. Ang pangalawang subgroup ay binubuo lamang ng mga metal - mga elemento ng malalaking panahon. Ang Pangkat VIII ay iba sa iba. Bilang karagdagan sa pangunahing helium subgroup, naglalaman ito ng tatlong side subgroup: isang iron subgroup, isang cobalt subgroup at isang nickel subgroup.
Ang mga kemikal na katangian ng mga elemento ng pangunahing at pangalawang subgroup ay makabuluhang naiiba. Halimbawa, sa VII pangkat ang pangunahing subgroup ay binubuo ng mga non-metal F, CI, Br, I, At, ang pangalawang - metal Mn, Tc, Re. Kaya, pinagsasama-sama ng mga subgroup ang pinakakaparehong elemento sa bawat isa.
Ang lahat ng mga elemento maliban sa helium, neon at argon ay bumubuo ng mga compound ng oxygen; Mayroon lamang 8 mga anyo ng mga compound ng oxygen. Sa periodic system, madalas silang kinakatawan ng mga pangkalahatang formula na matatagpuan sa ilalim ng bawat pangkat sa pataas na pagkakasunud-sunod ng estado ng oksihenasyon ng mga elemento: R 2 O, RO, R 2 O 3, RO 2, R 2 O 5, RO 3, R 2 O 7, RO 4, kung saan ang R ay isang elemento ng pangkat na ito. Ang mga formula ng mas matataas na oksido ay nalalapat sa lahat ng elemento ng pangkat (pangunahin at pangalawa), maliban sa mga kasong iyon kapag ang mga elemento ay hindi nagpapakita ng estado ng oksihenasyon na katumbas ng numero ng grupo.
Ang mga elemento ng pangunahing mga subgroup, simula sa pangkat IV, ay bumubuo ng mga gaseous na hydrogen compound, mayroong 4 na anyo ng naturang mga compound. Kinakatawan din sila ng mga pangkalahatang formula sa sequence RN 4, RN 3, RN 2, RN. Ang mga formula ng hydrogen compound ay matatagpuan sa ilalim ng mga elemento ng pangunahing subgroup at nalalapat lamang sa kanila.
Ang mga katangian ng mga elemento sa mga subgroup ay natural na nagbabago: mula sa itaas hanggang sa ibaba, tumataas ang mga katangian ng metal at humihina ang mga hindi metal. Malinaw, ang mga katangian ng metal ay pinaka-binibigkas sa francium, pagkatapos ay sa cesium; non-metallic - sa fluorine, pagkatapos - sa oxygen.
Posible rin na biswal na masubaybayan ang periodicity ng mga katangian ng mga elemento batay sa pagsasaalang-alang ng mga elektronikong pagsasaayos ng mga atomo.
Ang bilang ng mga electron na matatagpuan sa panlabas na antas sa mga atomo ng mga elemento, na nakaayos sa pagkakasunud-sunod ng pagtaas ng serial number, ay pana-panahong inuulit. Ang panaka-nakang pagbabago sa mga katangian ng mga elemento na may pagtaas sa serial number ay ipinaliwanag ng panaka-nakang pagbabago sa istraktura ng kanilang mga atomo, lalo na ang bilang ng mga electron sa kanilang panlabas na antas ng enerhiya. Ayon sa bilang ng mga antas ng enerhiya sa shell ng elektron ng atom, ang mga elemento ay nahahati sa pitong panahon. Ang unang yugto ay binubuo ng mga atomo kung saan ang electron shell ay binubuo ng isang antas ng enerhiya, sa ikalawang yugto - ng dalawa, sa pangatlo - ng tatlo, sa ikaapat - ng apat, atbp. Ang bawat bagong yugto ay nagsisimula kapag ang isang bagong antas ng enerhiya nagsisimula upang punan ang antas.
Sa periodic system, ang bawat panahon ay nagsisimula sa mga elemento na ang mga atomo ay mayroong isang electron sa panlabas na antas - alkali metal na mga atomo - at nagtatapos sa mga elemento na ang mga atomo sa panlabas na antas ay may 2 (sa unang yugto) o 8 mga electron (sa lahat ng kasunod na mga iyon. ) - noble gas atoms .
Dagdag pa, nakikita natin na ang mga panlabas na shell ng elektron ay magkatulad para sa mga atomo ng mga elemento (Li, Na, K, Rb, Cs); (Maging, Mg, Ca, Sr); (F, Cl, Br, I); (He, Ne, Ag, Kr, Xe), atbp. Iyon ang dahilan kung bakit ang bawat isa sa mga pangkat sa itaas ng mga elemento ay nasa isang partikular na pangunahing subgroup ng periodic table: Li, Na, K, Rb, Cs sa pangkat I, F, Cl, Br, I - sa VII, atbp.
Ito ay tiyak na dahil sa pagkakapareho ng istraktura ng mga shell ng elektron ng mga atom na ang kanilang pisikal at kemikal na mga katangian ay magkatulad.
Numero pangunahing mga subgroup ay tinutukoy ng maximum na bilang ng mga elemento sa antas ng enerhiya at katumbas ng 8. Ang bilang ng mga elemento ng paglipat (mga elemento side subgroup) ay tinutukoy ng maximum na bilang ng mga electron sa d-sublevel at katumbas ng 10 sa bawat malalaking yugto.
Dahil sa pana-panahong sistema ng mga elemento ng kemikal D.I. Mendeleev, isa sa mga side subgroup ay naglalaman nang sabay-sabay ng tatlong elemento ng paglipat na malapit sa mga katangian ng kemikal (ang tinatawag na Fe-Co-Ni, Ru-Rh-Pd, Os-Ir-Pt triads), pagkatapos ay ang bilang ng mga side subgroup. , pati na rin ang mga pangunahing, ay walo.
Sa pamamagitan ng pagkakatulad sa mga elemento ng paglipat, ang bilang ng mga lanthanides at actinides na inilagay sa ilalim ng periodic system sa anyo ng mga independiyenteng hilera ay katumbas ng maximum na bilang ng mga electron sa f-sublevel, i.e. 14.
Ang panahon ay nagsisimula sa isang elemento sa atom kung saan mayroong isang s-electron sa panlabas na antas: sa unang yugto ito ay hydrogen, sa natitira - alkali metal. Ang panahon ay nagtatapos sa isang marangal na gas: ang una - na may helium (1s 2), ang natitirang mga panahon - na may mga elemento na ang mga atomo sa panlabas na antas ay may elektronikong pagsasaayos ns 2 np 6 .
Ang unang yugto ay naglalaman ng dalawang elemento: hydrogen (Z = 1) at helium (Z = 2). Ang ikalawang yugto ay nagsisimula sa elementong lithium (Z= 3) at nagtatapos sa neon (Z= 10). Mayroong walong elemento sa ikalawang yugto. Ang ikatlong yugto ay nagsisimula sa sodium (Z = 11), ang electronic configuration na kung saan ay 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1. Ang pagpuno ng ikatlong antas ng enerhiya ay nagsimula dito. Nagtatapos ito sa inert gas argon (Z= 18), na ang 3s at 3p sublevel ay ganap na napuno. Electronic formula ng argon: 1s 2 2s 2 2p 6 Zs 2 3p 6. Ang sodium ay isang analogue ng lithium, ang argon ay isang analogue ng neon. Sa ikatlong yugto, tulad ng sa pangalawa, mayroong walong elemento.
Ang ika-apat na yugto ay nagsisimula sa potassium (Z = 19), ang elektronikong istraktura na kung saan ay ipinahayag ng formula 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p64s 1. Sinakop ng ika-19 na electron nito ang 4s sublevel, ang enerhiya nito ay mas mababa kaysa sa enerhiya ng 3d sublevel. Ang panlabas na 4s electron ay nagbibigay ng mga katangian ng elemento na katulad ng sa sodium. Sa calcium (Z = 20), ang 4s sublevel ay puno ng dalawang electron: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2. Mula sa scandium element (Z = 21), ang pagpuno ng 3d sublevel ay magsisimula, dahil ito ay energetically mas kanais-nais kaysa sa 4p -sublevel. Ang limang orbital ng 3d sublevel ay maaaring sakupin ng sampung electron, na nangyayari sa mga atomo mula scandium hanggang zinc (Z = 30). Samakatuwid, ang elektronikong istraktura ng Sc ay tumutugma sa formula 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2, at zinc - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2. Sa mga elemento ng kasunod na elemento hanggang sa inert gas krypton (Z = 36) ang 4p sublevel ay pinupunan. Mayroong 18 elemento sa ikaapat na yugto.
Ang ikalimang yugto ay naglalaman ng mga elemento mula rubidium (Z = 37) hanggang sa inert gas xenon (Z = 54). Ang pagpuno ng kanilang mga antas ng enerhiya ay kapareho ng para sa mga elemento ng ikaapat na yugto: pagkatapos ng Rb at Sr, sampung elemento mula sa yttrium (Z= 39) sa cadmium (Z = 48), ang 4d sublevel ay napunan, pagkatapos kung saan ang mga electron ay sumasakop sa 5p sublevel. Sa ikalimang yugto, tulad ng sa ikaapat, mayroong 18 elemento.
Sa mga atomo ng mga elemento ng ikaanim na panahon ng cesium (Z= 55) at barium (Z = 56), ang 6s sublevel ay napunan. Sa lanthanum (Z = 57), ang isang electron ay pumapasok sa 5d sublevel, pagkatapos nito ay huminto ang pagpuno ng sublevel na ito, at ang 4f sublevel ay nagsisimulang punan, pitong orbital na maaaring sakupin ng 14 na electron. Nangyayari ito para sa mga atomo ng mga elemento ng lanthanide na may Z = 58 - 71. Dahil pinupuno ng mga elementong ito ang malalim na 4f sublevel ng ikatlong antas mula sa labas, mayroon silang halos katulad na mga katangian ng kemikal. Sa hafnium (Z = 72), ang pagpuno ng d-sublevel ay nagpapatuloy at nagtatapos sa mercury (Z = 80), pagkatapos ay pinupunan ng mga electron ang 6p-sublevel. Ang pagpuno ng antas ay nakumpleto sa noble gas radon (Z = 86). Mayroong 32 elemento sa ikaanim na yugto.
Ang ikapitong yugto ay hindi kumpleto. Ang pagpuno ng mga antas ng elektroniko na may mga electron ay katulad ng ikaanim na panahon. Matapos punan ang 7s sublevel sa France (Z = 87) at radium (Z = 88), isang actinium electron ang pumapasok sa 6d sublevel, pagkatapos nito ang 5f sublevel ay magsisimulang punan ng 14 na electron. Nangyayari ito para sa mga atomo ng mga elemento ng actinide na may Z = 90 - 103. Pagkatapos ng ika-103 elemento, ang b d-sublevel ay napunan: sa kurchatovium (Z = 104), = 105), mga elementong Z = 106 at Z = 107. Ang mga actinides, tulad ng lanthanides, ay may maraming katulad na katangian ng kemikal.
Bagama't ang 3d sublevel ay pinupunan pagkatapos ng 4s sublevel, mas maaga itong inilalagay sa formula, dahil ang lahat ng sublevel ng level na ito ay nakasulat nang sunud-sunod.
Depende sa kung aling sublevel ang huling napuno ng mga electron, ang lahat ng elemento ay nahahati sa apat na uri (mga pamilya).
1. s - Mga Elemento: ang s-sublevel ng panlabas na antas ay puno ng mga electron. Kabilang dito ang unang dalawang elemento ng bawat panahon.
2. p - Mga Elemento: ang p-sublevel ng panlabas na antas ay puno ng mga electron. Ito ang huling 6 na elemento ng bawat panahon (maliban sa una at ikapito).
3. d - Mga Elemento: ang d-sublevel ng pangalawang antas mula sa labas ay puno ng mga electron, at isa o dalawang electron ang nananatili sa panlabas na antas (para sa Pd - zero). Kabilang dito ang mga elemento ng intercalary na dekada ng malalaking panahon na matatagpuan sa pagitan ng s- at p-element (tinatawag din silang transitional elements).
4. f - Mga Elemento: ang f-sublevel ng ikatlong antas mula sa labas ay puno ng mga electron, at dalawang electron ang nananatili sa panlabas na antas. Ito ang mga lanthanides at actinides.
Mayroong 14 na s-element, 30 p-element, 35 d-element, 28 f-element sa periodic system. Ang mga elemento ng parehong uri ay may bilang ng mga karaniwang katangian ng kemikal.
Ang periodic system ng D. I. Mendeleev ay isang natural na pag-uuri ng mga elemento ng kemikal ayon sa istruktura ng elektron ng kanilang mga atomo. Ang elektronikong istruktura ng isang atom, at samakatuwid ang mga katangian ng isang elemento, ay hinuhusgahan ng posisyon ng elemento sa kaukulang panahon at subgroup ng periodic system. Ang mga pattern ng pagpuno ng mga electronic na antas ay nagpapaliwanag ng iba't ibang bilang ng mga elemento sa mga panahon.
Kaya, ang mahigpit na periodicity ng pag-aayos ng mga elemento sa periodic system ng mga elemento ng kemikal ng D. I. Mendeleev ay ganap na ipinaliwanag sa pamamagitan ng pare-parehong likas na katangian ng pagpuno ng mga antas ng enerhiya.
Natuklasan:
Ang teorya ng istraktura ng mga atom ay nagpapaliwanag ng panaka-nakang pagbabago sa mga katangian ng mga elemento. Ang pagtaas sa mga positibong singil ng atomic nuclei mula 1 hanggang 107 ay nagiging sanhi ng pana-panahong pag-uulit ng istraktura ng panlabas na antas ng enerhiya. At dahil ang mga katangian ng mga elemento ay higit na nakasalalay sa bilang ng mga electron sa panlabas na antas, paulit-ulit din sila sa pana-panahon. Ito ang pisikal na kahulugan ng periodic law.
Sa mga maikling panahon, na may pagtaas sa positibong singil ng nuclei ng mga atomo, ang bilang ng mga electron sa panlabas na antas ay tumataas (mula 1 hanggang 2 - sa unang yugto, at mula 1 hanggang 8 - sa pangalawa at pangatlong yugto) , na nagpapaliwanag ng pagbabago sa mga katangian ng mga elemento: sa simula ng panahon (maliban sa unang yugto) mayroong isang alkali metal, pagkatapos ay ang mga katangian ng metal ay unti-unting humina at ang mga di-metal na katangian ay tumaas.
Sa malalaking panahon, habang tumataas ang nuclear charge, mas mahirap punan ang mga antas ng mga electron, na nagpapaliwanag din ng mas kumplikadong pagbabago sa mga katangian ng mga elemento kumpara sa mga elemento ng maliliit na panahon. Kaya, sa kahit na mga hilera ng mahabang panahon, na may pagtaas ng singil, ang bilang ng mga electron sa panlabas na antas ay nananatiling pare-pareho at katumbas ng 2 o 1. Samakatuwid, habang ang mga electron ay pinupuno ang antas na sumusunod sa panlabas (pangalawa mula sa labas), ang mga katangian ng mga elemento sa mga hilera na ito ay nagbabago nang napakabagal. Sa mga kakaibang hanay lamang, kapag ang bilang ng mga electron sa panlabas na antas ay tumaas sa paglaki ng nuclear charge (mula 1 hanggang 8), ang mga katangian ng mga elemento ay nagsisimulang magbago sa parehong paraan tulad ng para sa mga tipikal.
Sa liwanag ng doktrina ng istraktura ng mga atomo, ang dibisyon ng D.I. Mendeleev ng lahat ng elemento para sa pitong panahon. Ang numero ng panahon ay tumutugma sa bilang ng mga antas ng enerhiya ng mga atom na puno ng mga electron. Samakatuwid, ang mga s-elemento ay naroroon sa lahat ng mga panahon, mga p-elemento sa pangalawa at kasunod, mga d-elemento sa ikaapat at kasunod, at mga f-elemento sa ang ikaanim at ikapitong yugto.
Ang paghahati ng mga grupo sa mga subgroup, batay sa pagkakaiba sa pagpuno ng mga antas ng enerhiya sa mga electron, ay madaling ipinaliwanag. Para sa mga elemento ng pangunahing subgroup, alinman sa mga s-sublevel (ito ay mga s-element) o p-sublevels (ito ay mga p-element) ng mga panlabas na antas ay pinupunan. Para sa mga elemento ng mga side subgroup, ang (d-sublevel ng pangalawang labas na antas (ito ang mga d-element) ay pinupunan. Para sa lanthanides at actinides, ang 4f- at 5f-sublevel ay pinupunan, ayon sa pagkakabanggit (ito ay mga f-element). Kaya, sa bawat subgroup, ang mga elemento ay pinagsama na ang mga atomo ay may katulad na istraktura ng panlabas na antas ng elektroniko. .Ang pangalawang subgroup ay kinabibilangan ng mga elemento na ang mga atomo ay nasa panlabas na antas dalawa o isang elektron.
Ang mga pagkakaiba sa istraktura ay nagdudulot din ng mga pagkakaiba sa mga katangian ng mga elemento ng iba't ibang mga subgroup ng parehong grupo. Kaya, sa panlabas na antas ng mga atomo ng mga elemento ng halogen subgroup, mayroong pitong electron ng manganese subgroup - dalawang electron bawat isa. Ang una ay karaniwang mga metal at ang huli ay mga metal.
Ngunit ang mga elemento ng mga subgroup na ito ay mayroon ding mga karaniwang katangian: pagpasok sa mga reaksiyong kemikal, lahat ng mga ito (maliban sa fluorine F) ay maaaring magbigay ng 7 electron upang bumuo ng mga kemikal na bono. Sa kasong ito, ang mga atomo ng manganese subgroup ay nag-donate ng 2 electron mula sa panlabas at 5 electron mula sa susunod na antas. Kaya, sa mga elemento ng pangalawang subgroup, ang mga valence electron ay hindi lamang ang panlabas, kundi pati na rin ang penultimate (pangalawa mula sa labas) na mga antas, na siyang pangunahing pagkakaiba sa mga katangian ng mga elemento ng pangunahing at pangalawang subgroup.
Sinusunod din nito na ang numero ng grupo, bilang panuntunan, ay nagpapahiwatig ng bilang ng mga electron na maaaring lumahok sa pagbuo ng mga bono ng kemikal. Ito ang pisikal na kahulugan ng numero ng pangkat.
Kaya, ang istraktura ng mga atom ay tumutukoy sa dalawang pattern:
1) pagbabago sa mga katangian ng mga elemento nang pahalang - sa panahon mula kaliwa hanggang kanan, ang mga katangian ng metal ay humina at ang mga di-metal na katangian ay pinahusay;
2) isang pagbabago sa mga katangian ng mga elemento sa kahabaan ng patayo - sa isang subgroup na may pagtaas sa serial number, tumaas ang mga katangian ng metal at humina ang mga di-metal.
Sa kasong ito, ang elemento (at ang cell ng system) ay matatagpuan sa intersection ng pahalang at patayo, na tumutukoy sa mga katangian nito. Nakakatulong ito upang mahanap at ilarawan ang mga katangian ng mga elemento na ang mga isotopes ay nakuha nang artipisyal.
1. Patunayan na ang Pana-panahong Batas ng D. I. Mendeleev, tulad ng anumang iba pang batas ng kalikasan, ay gumaganap ng mga paliwanag, pangkalahatan at predictive na mga function. Magbigay ng mga halimbawang naglalarawan sa mga tungkuling ito ng iba pang mga batas na kilala mo mula sa mga kurso sa kimika, pisika at biology.
Ang pana-panahong batas ni Mendeleev ay isa sa mga pangunahing batas ng kimika. Ito ay maaaring argued na ang lahat ng modernong kimika ay binuo dito. Ipinaliwanag niya ang pag-asa ng mga katangian ng mga atomo sa kanilang istraktura, ginagawang pangkalahatan ang pag-asa na ito para sa lahat ng mga elemento, hinahati sila sa iba't ibang mga grupo, at hinuhulaan din ang kanilang mga katangian depende sa istraktura at istraktura depende sa mga katangian.
Mayroong iba pang mga batas na may mga paliwanag, pangkalahatan at predictive na mga function. Halimbawa, ang batas ng konserbasyon ng enerhiya, ang batas ng repraksyon ng liwanag, ang genetic na batas ni Mendel.
2. Pangalanan ang kemikal na elemento kung saan ang atom ay nakaayos ang mga electron sa mga antas ayon sa isang serye ng mga numero: 2, 5. Anong simpleng sangkap ang bumubuo sa elementong ito? Ano ang formula ng hydrogen compound nito at ano ang pangalan nito? Anong formula ang mayroon ang pinakamataas na oksido ng elementong ito, ano ang katangian nito? Isulat ang mga equation ng reaksyon na nagpapakilala sa mga katangian ng oxide na ito.
3. Ang Beryllium ay dating inuri bilang isang elemento ng pangkat III, at ang relatibong atomic na masa nito ay itinuturing na 13.5. Bakit inilipat ito ni D. I. Mendeleev sa pangkat II at iwasto ang atomic mass ng beryllium mula 13.5 hanggang 9?
Dati, ang elementong beryllium ay nagkamali na itinalaga sa pangkat III. Ang dahilan para dito ay ang hindi tamang pagtukoy ng atomic mass ng beryllium (sa halip na 9, ito ay itinuturing na katumbas ng 13.5). Iminungkahi ni D. I. Mendeleev na ang beryllium ay nasa pangkat II, batay sa mga katangian ng kemikal elemento. Ang mga katangian ng beryllium ay halos kapareho ng sa Mg at Ca, at ganap na naiiba mula sa Al. Alam na ang atomic na masa ng Li at B, ang mga kalapit na elemento sa Be, ay 7 at 11, ayon sa pagkakabanggit, iminungkahi ni D. I. Mendeleev na ang atomic mass ng beryllium ay 9.
4. Isulat ang mga equation ng mga reaksyon sa pagitan ng isang simpleng sangkap na nabuo ng isang kemikal na elemento sa atom kung saan ang mga electron ay ipinamamahagi sa mga antas ng enerhiya ayon sa isang serye ng mga numero: 2, 8, 8, 2, at mga simpleng sangkap na nabuo ng mga elemento No. 7 at No. 8 sa Periodic system. Ano ang uri ng chemical bond sa mga produkto ng reaksyon? Ano ang mala-kristal na istraktura ng mga paunang simpleng sangkap at ang mga produkto ng kanilang pakikipag-ugnayan?
5. Ayusin ang mga sumusunod na elemento sa pagkakasunud-sunod ng pagpapalakas ng mga katangian ng metal: As, Sb, N, P, Bi. Bigyang-katwiran ang resultang serye batay sa istruktura ng mga atomo ng mga elementong ito.
N, P, As, Sb, Bi - pagpapalakas ng mga katangian ng metal. Ang mga katangian ng metal sa mga pangkat ay pinahusay.
6. Ayusin ang mga sumusunod na elemento sa pagkakasunud-sunod ng pagpapalakas ng mga di-metal na katangian: Si, Al, P, S, Cl, Mg, Na. Bigyang-katwiran ang resultang serye batay sa istruktura ng mga atomo ng mga elementong ito.
Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl - pagpapalakas ng mga di-metal na katangian. Ang mga di-metal na katangian sa mga panahon ay pinahusay.
7. Ayusin sa pagkakasunud-sunod ng pagpapahina ng mga katangian ng acid ng mga oxide, ang mga formula nito ay: SiO2, P2O5, Al2O3, Na2O, MgO, Cl2O7. I-justify ang resultang serye. Isulat ang mga formula ng hydroxides na naaayon sa mga oxide na ito. Paano nagbabago ang kanilang acid character sa seryeng iyong iminungkahi?
8. Isulat ang mga formula para sa mga oxide ng boron, beryllium at lithium at ayusin ang mga ito sa pataas na pagkakasunud-sunod ng mga pangunahing katangian. Isulat ang mga formula ng hydroxides na naaayon sa mga oxide na ito. Ano ang kanilang kemikal na kalikasan?
9. Ano ang isotopes? Paano nakatulong ang pagtuklas ng isotopes sa pagbuo ng Periodic Law?
Ang pana-panahong sistema ng mga elemento ay sumasalamin sa ugnayan ng mga elemento ng kemikal. Ang atomic number ng isang elemento ay katumbas ng singil ng nucleus, ayon sa numero ay katumbas ng bilang mga proton. Ang bilang ng mga neutron na nakapaloob sa nuclei ng isang elemento, sa kaibahan sa bilang ng mga proton, ay maaaring magkaiba. Mga atomo ng parehong elemento na naglalaman ng nuclei magkaibang numero Ang mga neutron ay tinatawag na isotopes.
Ang bawat elemento ng kemikal ay may ilang isotopes (natural o artipisyal). Ang atomic mass ng isang elemento ng kemikal ay katumbas ng average na halaga ng masa ng lahat ng natural na isotopes nito, na isinasaalang-alang ang kanilang kasaganaan.
Sa pagtuklas ng mga isotopes, ang mga singil ng nuclei, sa halip na kanilang mga atomic na masa, ay nagsimulang gamitin upang ipamahagi ang mga elemento sa periodic system.
10. Bakit monotonically nagbabago ang mga singil ng atomic nuclei ng mga elemento sa Periodic system ng D. I. Mendeleev, ibig sabihin, ang singil ng nucleus ng bawat kasunod na elemento ay tumataas ng isa kumpara sa singil ng atomic nucleus ng nakaraang elemento, at pana-panahong nagbabago ang mga katangian ng mga elemento at ang mga sangkap na nabubuo nito?
Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga katangian ng mga elemento at ang kanilang mga compound ay hindi nakasalalay sa kabuuang bilang ng mga electron, ngunit lamang sa mga valence electron na nasa huling layer. Ang bilang ng mga electron ng valence ay nagbabago nang pana-panahon, samakatuwid, ang mga katangian ng mga elemento ay nagbabago rin nang pana-panahon.
11. Magbigay ng tatlong pormulasyon ng Periodic Law, kung saan ang relatibong atomic mass, ang singil ng atomic nucleus at ang istruktura ng mga antas ng panlabas na enerhiya sa electron shell ng atom ay kinuha bilang batayan para sa sistematisasyon ng mga elemento ng kemikal.
1. Ang mga katangian ng mga elemento ng kemikal at ang mga sangkap na nabuo ng mga ito ay nasa pana-panahong pag-asa sa mga relatibong atomic na masa ng mga elemento.
2. Ang mga katangian ng mga elemento ng kemikal at ang mga sangkap na nabuo ng mga ito ay nasa pana-panahong pagdepende sa singil ng atomic nuclei ng mga elemento.
3. Ang mga katangian ng mga elemento ng kemikal at ang mga sangkap na nabuo ng mga ito ay nasa pana-panahong pagdepende sa istruktura ng mga antas ng panlabas na enerhiya sa shell ng elektron ng isang atom.
