Периодична таблица на химичните елементи (периодична таблица)- класификация на химичните елементи, установяване на зависимостта на различни свойства на елементите от заряда на атомното ядро. Системата е графичен израз на периодичния закон, установен от руския химик Д. И. Менделеев през 1869 г. Първоначалната му версия е разработена от Д. И. Менделеев през 1869-1871 г. и установява зависимостта на свойствата на елементите от тяхното атомно тегло (в съвременните термини от атомната маса). Общо са предложени няколкостотин варианта за изобразяване на периодичната система (аналитични криви, таблици, геометрични фигури и др.). В съвременната версия на системата се приема, че елементите са обобщени в двумерна таблица, в която всяка колона (група) определя основните физични и химични свойства, а редовете представляват периоди, които са до известна степен сходни един на друг.

Периодична таблица на химичните елементи от Д. И. Менделеев

Откритието, направено от руския химик Менделеев, изигра (безусловно) най-важна роля в развитието на науката, а именно в развитието на атомно-молекулярната наука. Това откритие направи възможно получаването на най-разбираемите и лесни за научаване идеи за прости и сложни химични съединения. Само благодарение на таблицата имаме понятия за елементите, които използваме в съвременния свят. През двадесети век се появява прогностичната роля на периодичната система при оценката на химичните свойства на трансурановите елементи, показана от създателя на таблицата.

Разработената през 19 век периодична таблица на Менделеев в интерес на науката химия дава готова систематизация на видовете атоми за развитието на ФИЗИКАТА през 20 век (физика на атома и атомното ядро). В началото на двадесети век физиците чрез изследвания установиха, че атомното число (известно още като атомно число) също е мярка за електрическия заряд на атомното ядро ​​на този елемент. А номерът на периода (т.е. хоризонталната серия) определя броя на електронните обвивки на атома. Оказа се също, че номерът на вертикалния ред на таблицата определя квантовата структура на външната обвивка на елемента (по този начин елементите от един и същи ред са длъжни да имат сходни химични свойства).

Откритието на руския учен бележи нова ера в историята на световната наука; това откритие позволи не само да се направи огромен скок в химията, но и беше безценно за редица други области на науката. Периодичната таблица предостави последователна система от информация за елементите, въз основа на която стана възможно да се направят научни заключения и дори да се предвидят някои открития.

Периодична таблица Една от характеристиките на периодичната таблица е, че групата (колоната в таблицата) има по-значими изрази на периодичната тенденция, отколкото за периоди или блокове. В наши дни теорията на квантовата механика и атомната структура обяснява груповата същност на елементите с факта, че те имат еднакви електронни конфигурации на валентни обвивки и в резултат на това елементите, които са разположени в една и съща колона, имат много сходни (идентични) характеристики на електронната конфигурация, с подобни химични свойства. Съществува и ясна тенденция за стабилна промяна в свойствата с увеличаване на атомната маса. Трябва да се отбележи, че в някои области на периодичната таблица (например в блокове D и F) хоризонталните прилики са по-забележими от вертикалните.

Периодичната таблица съдържа групи, на които са присвоени поредни номера от 1 до 18 (отляво надясно), според международната система за именуване на групите. В миналото римските цифри са били използвани за идентифициране на групи. В Америка имаше практика след римската цифра да се поставя буквата „A“, когато групата се намира в блокове S и P, или буквата „B“ за групи, разположени в блок D. Идентификаторите, използвани по това време, са същият като последния броят на съвременните индекси в наше време (например името IVB съответства на елементи от група 4 в наше време, а IVA е 14-та група елементи). В европейските страни от онова време се използва подобна система, но тук буквата „А“ се отнася за групи до 10, а буквата „Б“ - след 10 включително. Но групи 8,9,10 имаха ID VIII, като една тройна група. Тези имена на групи престанаха да съществуват, след като новата нотационна система IUPAC, която се използва и днес, влезе в сила през 1988 г.

Много групи получиха несистематични имена от билков характер (например „алкалоземни метали“ или „халогени“ и други подобни имена). Групи от 3 до 14 не са получили такива имена, поради факта, че те са по-малко сходни една с друга и имат по-малко съответствие с вертикални модели; те обикновено се наричат ​​или по номер, или по името на първия елемент от групата (титан , кобалт и др.).

Химическите елементи, принадлежащи към една и съща група на периодичната таблица, показват определени тенденции в електроотрицателността, атомния радиус и йонизационната енергия. В една група, отгоре надолу, радиусът на атома се увеличава, когато енергийните нива се запълват, валентните електрони на елемента се отдалечават от ядрото, докато йонизационната енергия намалява и връзките в атома отслабват, което опростява отстраняване на електрони. Електроотрицателността също намалява, това е следствие от факта, че разстоянието между ядрото и валентните електрони се увеличава. Но има и изключения от тези модели, например, електроотрицателността се увеличава, вместо да намалява, в група 11, в посока отгоре надолу. В периодичната таблица има ред, наречен "Период".

Сред групите има такива, в които хоризонталните посоки са по-значими (за разлика от други, в които вертикалните посоки са по-важни), такива групи включват блок F, в който лантанидите и актинидите образуват две важни хоризонтални последователности.

Елементите показват определени модели в атомния радиус, електроотрицателността, йонизационната енергия и енергията на електронен афинитет. Поради факта, че за всеки следващ елемент броят на заредените частици се увеличава и електроните се привличат към ядрото, атомният радиус намалява отляво надясно, заедно с това йонизационната енергия се увеличава и с увеличаване на връзката в атома, трудността при отстраняване на електрон се увеличава. Металите, разположени от лявата страна на таблицата, се характеризират с по-нисък енергиен индикатор за електронен афинитет и съответно от дясната страна енергийният индикатор за електронен афинитет е по-висок за неметалите (без да се броят благородните газове).

Различните области на периодичната таблица, в зависимост от обвивката на атома, върху която се намира последният електрон и с оглед на важността на електронната обвивка, обикновено се описват като блокове.

S-блокът включва първите две групи елементи (алкални и алкалоземни метали, водород и хелий).
P-блокът включва последните шест групи, от 13 до 18 (според IUPAC или според системата, приета в Америка - от IIIA до VIIIA), този блок включва и всички металоиди.

Блок - D, групи 3 до 12 (IUPAC или IIIB до IIB на американски), този блок включва всички преходни метали.
Блок - F, обикновено се поставя извън периодичната таблица и включва лантаниди и актиниди.

Химическият елемент е сборен термин, който описва съвкупност от атоми на просто вещество, тоест такова, което не може да бъде разделено на по-прости (според структурата на техните молекули) компоненти. Представете си да ви дадат парче чисто желязо и да ви помолят да го разделите на хипотетичните му съставки, като използвате всяко устройство или метод, изобретен някога от химиците. Но не можете да направите нищо, желязото никога няма да бъде разделено на нещо по-просто. Едно просто вещество - желязо - съответства на химичния елемент Fe.

Теоретична дефиниция

Експерименталният факт, отбелязан по-горе, може да бъде обяснен със следната дефиниция: химическият елемент е абстрактна колекция от атоми (не молекули!) на съответното просто вещество, т.е. атоми от един и същи вид. Ако имаше начин да се разгледа всеки от отделните атоми в парчето чисто желязо, споменато по-горе, тогава всички те щяха да бъдат железни атоми. Обратно, химично съединение като железен оксид винаги съдържа поне два различни вида атоми: железни атоми и кислородни атоми.

Условия, които трябва да знаете

Атомна маса: Масата на протоните, неутроните и електроните, които изграждат атом на химичен елемент.

Атомно число: Броят на протоните в ядрото на атома на даден елемент.

Химически символ: буква или двойка латински букви, представляващи обозначението на даден елемент.

Химическо съединение: вещество, което се състои от два или повече химически елемента, комбинирани един с друг в определено съотношение.

Метал: Елемент, който губи електрони при химични реакции с други елементи.

Металоид: Елемент, който реагира понякога като метал, а понякога като неметал.

Неметални: Елемент, който се стреми да получи електрони в химични реакции с други елементи.

Периодична таблица на химичните елементи: Система за класифициране на химичните елементи според техните атомни номера.

Синтетичен елемент: Такъв, който се произвежда изкуствено в лаборатория и обикновено не се среща в природата.

Естествени и синтетични елементи

Деветдесет и два химически елемента се срещат естествено на Земята. Останалите са получени по изкуствен път в лаборатории. Синтетичният химичен елемент обикновено е продукт на ядрени реакции в ускорители на частици (устройства, използвани за увеличаване на скоростта на субатомни частици като електрони и протони) или ядрени реактори (устройства, използвани за контролиране на енергията, освободена от ядрени реакции). Първият синтетичен елемент с атомен номер 43 е технеций, открит през 1937 г. от италианските физици К. Перие и Е. Сегре. Освен технеций и прометий, всички синтетични елементи имат ядра, по-големи от урана. Последният синтетичен химичен елемент, който получава името си, е ливермориум (116), а преди това е бил флеровиум (114).

Две дузини общи и важни елементи

* Ако стойността не е посочена, тогава елементът е по-малък от 0,1 процента.

Големият взрив като първопричина за образуването на материя

Кой химичен елемент е първият във Вселената? Учените смятат, че отговорът на този въпрос се крие в звездите и процесите, чрез които се образуват звездите. Смята се, че Вселената е възникнала в даден момент от времето между 12 и 15 милиарда години. До този момент не се мисли за нищо съществуващо освен енергия. Но се случи нещо, което превърна тази енергия в огромна експлозия (така наречения Голям взрив). В следващите секунди след Големия взрив материята започва да се образува.

Първите най-прости форми на материята, които се появяват, са протоните и електроните. Някои от тях се комбинират, за да образуват водородни атоми. Последният се състои от един протон и един електрон; това е най-простият атом, който може да съществува.

Бавно, за дълги периоди от време, водородните атоми започнаха да се групират заедно в определени области на пространството, образувайки плътни облаци. Водородът в тези облаци беше изтеглен в компактни образувания от гравитационните сили. В крайна сметка тези облаци от водород станаха достатъчно плътни, за да образуват звезди.

Звездите като химически реактори на нови елементи

Звездата е просто маса от материя, която генерира енергия от ядрени реакции. Най-често срещаната от тези реакции включва комбинацията от четири водородни атома, образуващи един хелиев атом. След като започнаха да се образуват звезди, хелият стана вторият елемент, който се появи във Вселената.

Когато звездите остаряват, те преминават от водородно-хелиеви ядрени реакции към други видове. В тях хелиевите атоми образуват въглеродни атоми. По-късно въглеродните атоми образуват кислород, неон, натрий и магнезий. Още по-късно неонът и кислородът се свързват един с друг, за да образуват магнезий. Докато тези реакции продължават, се образуват все повече и повече химични елементи.

Първите системи от химични елементи

Преди повече от 200 години химиците започват да търсят начини да ги класифицират. В средата на деветнадесети век са били известни около 50 химични елемента. Един от въпросите, които химиците искаха да разрешат. се свежда до следното: химическият елемент вещество ли е напълно различно от всеки друг елемент? Или някои елементи, свързани с други по някакъв начин? Има ли общ закон, който да ги обединява?

Химиците предложиха различни системи от химични елементи. Например английският химик Уилям Праут през 1815 г. предполага, че атомните маси на всички елементи са кратни на масата на водородния атом, ако я приемем равна на единица, т.е. те трябва да са цели числа. По това време атомните маси на много елементи вече са били изчислени от J. Dalton по отношение на масата на водорода. Ако обаче това е приблизително така за въглерода, азота и кислорода, тогава хлорът с маса 35,5 не се вписва в тази схема.

Германският химик Йохан Волфганг Доберейнер (1780 – 1849) показа през 1829 г., че три елемента от така наречената халогенна група (хлор, бром и йод) могат да бъдат класифицирани по техните относителни атомни маси. Атомното тегло на брома (79,9) се оказва почти точно средната стойност на атомните тегла на хлора (35,5) и йода (127), а именно 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (близо до 79,9). Това беше първият подход за конструиране на една от групите химични елементи. Доберейнер открива още две такива триади от елементи, но не успява да формулира общ периодичен закон.

Как се появи периодичната таблица на химичните елементи?

Повечето от ранните схеми за класификация не бяха много успешни. След това, около 1869 г., почти същото откритие е направено от двама химици почти по едно и също време. Руският химик Дмитрий Менделеев (1834-1907) и немският химик Юлиус Лотар Майер (1830-1895) предлагат организиране на елементи, които имат сходни физични и химични свойства, в подредена система от групи, серии и периоди. В същото време Менделеев и Майер посочиха, че свойствата на химичните елементи периодично се повтарят в зависимост от техните атомни тегла.

Днес Менделеев обикновено се смята за откривател на периодичния закон, защото той направи една стъпка, която Майер не направи. Когато всички елементи бяха подредени в периодичната таблица, се появиха някои пропуски. Менделеев прогнозира, че това са места за елементи, които все още не са открити.

Той обаче отиде още по-далеч. Менделеев предсказа свойствата на тези все още неоткрити елементи. Той знаеше къде се намират в периодичната таблица, така че можеше да предвиди свойствата им. Забележително е, че всеки химичен елемент, предвиден от Менделеев, галий, скандий и германий, е открит по-малко от десет години след публикуването на своя периодичен закон.

Кратка форма на периодичната таблица

Има опити да се преброи колко опции за графично представяне на периодичната таблица са предложени от различни учени. Оказа се, че има повече от 500. Освен това 80% от общия брой опции са таблици, а останалите са геометрични фигури, математически криви и т.н. В резултат на това четири вида таблици намериха практическо приложение: кратки, полу -дълги, дълги и стълбовидни (пирамидални). Последното е предложено от великия физик Н. Бор.

Картината по-долу показва кратката форма.

В него химичните елементи са подредени във възходящ ред на техните атомни номера отляво надясно и отгоре надолу. Така първият химичен елемент от периодичната таблица, водородът, има атомен номер 1, тъй като ядрата на водородните атоми съдържат един и само един протон. По същия начин кислородът има атомен номер 8, тъй като ядрата на всички кислородни атоми съдържат 8 протона (вижте фигурата по-долу).

Основните структурни фрагменти на периодичната система са периоди и групи от елементи. В шест периода всички клетки са запълнени, седмият все още не е завършен (елементи 113, 115, 117 и 118, въпреки че са синтезирани в лаборатории, все още не са официално регистрирани и нямат имена).

Групите са разделени на главна (А) и вторична (В) подгрупи. Елементи от първите три периода, всеки от които съдържа един ред, са включени изключително в А-подгрупи. Останалите четири периода включват два реда.

Химическите елементи в една и съща група са склонни да имат подобни химични свойства. По този начин първата група се състои от алкални метали, втората - алкалоземни метали. Елементите в същия период имат свойства, които бавно се променят от алкален метал до благороден газ. Фигурата по-долу показва как едно от свойствата, атомният радиус, се променя за отделните елементи в таблицата.

Дългопериодна форма на периодичната таблица

Показано е на фигурата по-долу и е разделено в две посоки, редове и колони. Има седем периодични реда, както в кратката форма, и 18 колони, наречени групи или семейства. Всъщност увеличаването на броя на групите от 8 в кратката форма до 18 в дългата форма се получава чрез поставяне на всички елементи в периоди, като се започне от 4-ти, не в два, а в един ред.

Две различни системи за номериране се използват за групи, както е показано в горната част на таблицата. Системата с римски цифри (IA, IIA, IIB, IVB и т.н.) традиционно е популярна в Съединените щати. Друга система (1, 2, 3, 4 и т.н.) се използва традиционно в Европа и беше препоръчана за използване в САЩ преди няколко години.

Появата на периодичните таблици на фигурите по-горе е малко подвеждаща, както при всяка такава публикувана таблица. Причината за това е, че двете групи елементи, показани в долната част на таблиците, всъщност трябва да се намират в тях. Лантанидите, например, принадлежат към период 6 между барий (56) и хафний (72). Освен това актинидите принадлежат към период 7 между радий (88) и ръдърфордий (104). Ако бяха поставени в маса, тя щеше да стане твърде широка, за да се побере върху лист хартия или стенна диаграма. Ето защо е обичайно тези елементи да се поставят в долната част на таблицата.

Състав на атома.

Атомът се състои от атомно ядроИ електронна обвивка.

Ядрото на атома се състои от протони ( p+) и неутрони ( н 0). Повечето водородни атоми имат ядро, състоящо се от един протон.

Брой протони н(p+) е равен на ядрения заряд ( З) и поредния номер на елемента в естествената серия от елементи (и в периодичната таблица на елементите).

н(стр +) = З

Сума от неутрони н(н 0), обозначени просто с буквата ни броя на протоните ЗНаречен масово числои се обозначава с буквата А.

А = З + н

Електронната обвивка на атома се състои от електрони, движещи се около ядрото ( д -).

Брой електрони н(д-) в електронната обвивка на неутрален атом е равен на броя на протоните Зв основата си.

Масата на протона е приблизително равна на масата на неутрона и 1840 пъти масата на електрона, така че масата на атома е почти равна на масата на ядрото.

Формата на атома е сферична. Радиусът на ядрото е приблизително 100 000 пъти по-малък от радиуса на атома.

Химичен елемент- вид атоми (съвкупност от атоми) с еднакъв ядрен заряд (с еднакъв брой протони в ядрото).

Изотоп- съвкупност от атоми на един и същи елемент с еднакъв брой неутрони в ядрото (или вид атом с еднакъв брой протони и същия брой неутрони в ядрото).

Различните изотопи се различават един от друг по броя на неутроните в ядрата на техните атоми.

Обозначение на отделен атом или изотоп: (E - символ на елемент), например: .

Структура на електронната обвивка на атома

Атомна орбитала- състояние на електрона в атома. Символът за орбитала е . Всяка орбитала има съответен електронен облак.

Орбиталите на реалните атоми в основно (невъзбудено) състояние са четири вида: с, стр, дИ f.

Електронен облак- частта от пространството, в която може да се намери електрон с вероятност от 90 (или повече) процента.

Забележка: понякога понятията „атомна орбитала“ и „електронен облак“ не се разграничават, като и двете се наричат ​​„атомна орбитала“.

Електронната обвивка на атома е наслоена. Електронен слойобразувани от електронни облаци със същия размер. Орбиталите на един слой се образуват електронно ("енергийно") ниво, техните енергии са еднакви за водородния атом, но различни за другите атоми.

Орбиталите от същия тип са групирани в електронен (енергия)поднива:
с-подниво (състои се от един с-орбитали), символ - .
стр-подниво (състои се от три стр
д-подниво (състои се от пет д-орбитали), символ - .
f-подниво (състои се от седем f-орбитали), символ - .

Енергиите на орбиталите от едно и също подниво са еднакви.

При обозначаване на поднива номерът на слоя (електронно ниво) се добавя към символа на подниво, например: 2 с, 3стр, 5дозначава с-подниво на второ ниво, стр-подниво на трето ниво, д-подниво на пето ниво.

Общият брой на поднивата на едно ниво е равен на номера на нивото н. Общият брой орбитали на едно ниво е равен на н 2. Съответно общият брой облаци в един слой също е равен на н 2 .

Обозначения: - свободна орбитала (без електрони), - орбитала с несдвоен електрон, - орбитала с електронна двойка (с два електрона).

Редът, в който електроните запълват орбиталите на атома, се определя от три закона на природата (формулировките са дадени в опростени термини):

1. Принципът на най-малката енергия - електроните запълват орбиталите в ред на нарастване на енергията на орбиталите.

2. Принципът на Паули - в една орбитала не може да има повече от два електрона.

3. Правило на Хунд - в рамките на едно подниво електроните първо запълват празни орбитали (един по един) и едва след това образуват електронни двойки.

Общият брой електрони в електронното ниво (или електронния слой) е 2 н 2 .

Разпределението на поднивата по енергия се изразява по следния начин (в ред на увеличаване на енергията):

1с, 2с, 2стр, 3с, 3стр, 4с, 3д, 4стр, 5с, 4д, 5стр, 6с, 4f, 5д, 6стр, 7с, 5f, 6д, 7стр ...

Тази последователност е ясно изразена чрез енергийна диаграма:

Разпределението на електроните на атома по нива, поднива и орбитали (електронна конфигурация на атом) може да бъде изобразено като електронна формула, енергийна диаграма или, по-просто, като диаграма на електронни слоеве („електронна диаграма“).

Примери за електронната структура на атомите:

Валентни електрони- електрони на атом, които могат да участват в образуването на химични връзки. За всеки атом това са всички външни електрони плюс онези предвъншни електрони, чиято енергия е по-голяма от тази на външните. Например: Са атомът има 4 външни електрона с 2, те също са валентни; Fe атомът има 4 външни електрона с 2, но той има 3 д 6, следователно атомът на желязото има 8 валентни електрона. Валентната електронна формула на калциевия атом е 4 с 2 и железни атоми - 4 с 2 3д 6 .

Периодична таблица на химичните елементи от Д. И. Менделеев
(естествена система от химични елементи)

Периодичен закон на химичните елементи(съвременна формулировка): свойствата на химичните елементи, както и образуваните от тях прости и сложни вещества, периодично зависят от стойността на заряда на атомните ядра.

Периодичната таблица- графичен израз на периодичния закон.

Естествена серия от химични елементи- поредица от химични елементи, подредени според нарастващия брой протони в ядрата на техните атоми или, което е същото, според нарастващите заряди на ядрата на тези атоми. Атомният номер на елемент от тази серия е равен на броя на протоните в ядрото на всеки атом от този елемент.

Таблицата на химичните елементи е изградена чрез „разрязване“ на естествената серия от химични елементи периоди(хоризонтални редове на таблицата) и групи (вертикални колони на таблицата) на елементи с подобна електронна структура на атомите.

В зависимост от начина, по който комбинирате елементи в групи, таблицата може да бъде дългосрочен период(елементи с еднакъв брой и тип валентни електрони се събират в групи) и кратък период(елементи с еднакъв брой валентни електрони се събират в групи).

Групите на краткопериодичната таблица са разделени на подгрупи ( основенИ страна), съвпадащи с групите на дългопериодичната таблица.

Всички атоми на елементи от един и същи период имат еднакъв брой електронни слоеве, равен на номера на периода.

Брой елементи в периоди: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Повечето от елементите на осмия период са получени изкуствено, последните елементи от този период все още не са синтезирани. Всички периоди с изключение на първия започват с елемент, образуващ алкален метал (Li, Na, K и т.н.) и завършват с елемент, образуващ благороден газ (He, Ne, Ar, Kr и др.).

В краткопериодичната таблица има осем групи, всяка от които е разделена на две подгрупи (главна и второстепенна), в дългопериодичната таблица има шестнадесет групи, които са номерирани с римски цифри с буквите A или B, за пример: IA, IIIB, VIA, VIIB. Група IA на дългопериодичната таблица съответства на основната подгрупа на първата група на краткопериодичната таблица; група VIIB - вторична подгрупа на седма група: останалите - подобно.

Характеристиките на химичните елементи естествено се променят в групи и периоди.

На периоди (с нарастващ сериен номер)

• ядреният заряд се увеличава
• броят на външните електрони се увеличава,
• радиусът на атомите намалява,
• силата на връзката между електроните и ядрото се увеличава (йонизационна енергия),
• електроотрицателността се увеличава,
• окислителните свойства на простите вещества се подобряват ("неметалност"),
• редуциращите свойства на простите вещества отслабват ("металност"),
• отслабва основния характер на хидроксидите и съответните оксиди,
• киселинният характер на хидроксидите и съответните оксиди се увеличава.

В групи (с нарастващ сериен номер)

• ядреният заряд се увеличава
• радиусът на атомите се увеличава (само в А-групи),
• силата на връзката между електроните и ядрото намалява (йонизационна енергия; само в А-групи),
• електроотрицателността намалява (само в А-групи),
• окислителните свойства на простите вещества отслабват ("неметалност"; само в А-групи),
• редуциращите свойства на простите вещества се подобряват ("металност"; само в А-групи),
• основният характер на хидроксидите и съответните оксиди се увеличава (само в А-групи),
• отслабва киселинния характер на хидроксидите и съответните оксиди (само в А-групи),
• стабилността на водородните съединения намалява (увеличава се редукционната им активност; само в А-групите).

Задачи и тестове по темата "Тема 9. "Структура на атома. Периодичен закон и периодична система на химичните елементи от Д. И. Менделеев (PSHE) "."

• Периодичен закон - Периодичен закон и строеж на атомите 8–9 клас
  Трябва да знаете: законите за запълване на орбиталите с електрони (принципа на най-малката енергия, принципа на Паули, правилото на Хунд), структурата на периодичната таблица на елементите.

  Трябва да можете да: определяте състава на атома по позицията на елемента в периодичната таблица и, обратно, да намирате елемент в периодичната система, като знаете неговия състав; изобразяват структурната диаграма, електронната конфигурация на атом, йон и, обратно, определят позицията на химичен елемент в PSCE от диаграмата и електронната конфигурация; характеризира елемента и веществата, които образува според позицията му в PSCE; определят промените в радиуса на атомите, свойствата на химичните елементи и образуваните от тях вещества в рамките на един период и една основна подгрупа на периодичната система.

  Пример 1.Определете броя на орбиталите в третото електронно ниво. Какви са тези орбитали?
  За да определим броя на орбиталите, използваме формулата норбитали = н 2 където н- номер на ниво. норбитали = 3 2 = 9. Едно 3 с-, три 3 стр- и пет 3 д-орбитали.

  Пример 2.Определете атома на кой елемент има електронна формула 1 с 2 2с 2 2стр 6 3с 2 3стр 1 .
  За да определите кой елемент е, трябва да разберете неговия атомен номер, който е равен на общия брой електрони на атома. В този случай: 2 + 2 + 6 + 2 + 1 = 13. Това е алуминий.

  След като се уверите, че сте научили всичко необходимо, пристъпете към изпълнение на задачите. Желаем ви успех.

  
  Препоръчителна литература:
  • О. С. Габриелян и др. Химия 11 клас. М., Дропла, 2002;
  • Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фелдман. Химия 11 клас. М., Образование, 2001.

Периодичен закон D.I. Менделеев и периодичната система на химичните елементие от голямо значение за развитието на химията. Нека се върнем назад в 1871 г., когато професорът по химия D.I. Менделеев чрез многобройни опити и грешки стигна до извода, че „... свойствата на елементите и следователно свойствата на простите и сложните тела, които образуват, периодично зависят от тяхното атомно тегло.“Периодичността на промените в свойствата на елементите възниква поради периодичното повторение на електронната конфигурация на външния електронен слой с увеличаване на заряда на ядрото.

Съвременна формулировка на периодичния законтова ли е:

„свойствата на химичните елементи (т.е. свойствата и формата на съединенията, които образуват) периодично зависят от заряда на ядрото на атомите на химичните елементи.“

Докато преподава химия, Менделеев разбира, че запомнянето на индивидуалните свойства на всеки елемент създава трудности за учениците. Той започва да търси начини да създаде систематичен метод, който да улесни запомнянето на свойствата на елементите. Резултатът беше естествена маса, по-късно става известен като периодичен.

Нашата съвременна таблица е много подобна на периодичната таблица. Нека го разгледаме по-отблизо.

Менделеевата таблица

Периодичната таблица на Менделеев се състои от 8 групи и 7 периода.

Вертикалните колони на таблица се наричат групи . Елементите във всяка група имат подобни химични и физични свойства. Това се обяснява с факта, че елементите от една и съща група имат подобни електронни конфигурации на външния слой, броят на електроните в който е равен на номера на групата. В този случай групата се разделя на главни и второстепенни подгрупи.

IN Основни подгрупивключва елементи, чиито валентни електрони са разположени на външните ns- и np-поднива. IN Странични подгрупивключва елементи, чиито валентни електрони са разположени на външното ns-подниво и вътрешното (n - 1) d-подниво (или (n - 2) f-подниво).

Всички елементи в периодичната таблица , в зависимост от кое подниво (s-, p-, d- или f-) валентните електрони се класифицират на: s-елементи (елементи от основните подгрупи на групи I и II), p-елементи (елементи от главните подгрупи III - VII групи), d-елементи (елементи от странични подгрупи), f-елементи (лантаниди, актиниди).

Най-високата валентност на даден елемент (с изключение на O, F, елементите от медната подгрупа и осмата група) е равна на номера на групата, в която се намира.

За елементите от главните и вторичните подгрупи формулите на висшите оксиди (и техните хидрати) са еднакви. В основните подгрупи съставът на водородните съединения е еднакъв за елементите от тази група. Твърдите хидриди образуват елементи от основните подгрупи на групи I - III, а групите IV - VII образуват газообразни водородни съединения. Водородните съединения от тип EN 4 са по-неутрални съединения, EN 3 са основи, H 2 E и NE са киселини.

Хоризонталните редове на таблица се извикват периоди. Елементите в периодите се различават един от друг, но общото между тях е, че последните електрони са на едно и също енергийно ниво ( главно квантово числон- същото ).

Първият период се различава от останалите по това, че има само 2 елемента: водород H и хелий He.

Във втория период има 8 елемента (Li - Ne). Литият Li, алкален метал, започва периода, а благородният газ неон Ne го затваря.

В третия период, както и във втория, има 8 елемента (Na - Ar). Периодът започва с алкалния метал натрий Na, а благородният газ аргон Ar го затваря.

Четвъртият период съдържа 18 елемента (K - Kr) - Менделеев го обозначава като първи голям период. Той също започва с алкалния метал калий и завършва с инертния газ криптон Kr. Съставът на големите периоди включва преходни елементи (Sc - Zn) - д-елементи.

В петия период, подобно на четвъртия, има 18 елемента (Rb - Xe) и структурата му е подобна на четвъртия. Той също започва с алкалния метал рубидий Rb и завършва с инертния газ ксенон Xe. Съставът на големите периоди включва преходни елементи (Y - Cd) - д-елементи.

Шестият период се състои от 32 елемента (Cs - Rn). Освен 10 д-елементи (La, Hf - Hg) съдържа ред от 14 f-елементи (лантаниди) - Ce - Lu

Седмият период не е приключил. Започва с Franc Fr, може да се предположи, че ще съдържа, подобно на шестия период, 32 елемента, които вече са намерени (до елемента с Z = 118).

Интерактивна периодична таблица

Ако погледнете периодичната таблицаи начертайте въображаема линия, започваща от бор и завършваща между полоний и астат, тогава всички метали ще бъдат отляво на линията, а неметалите отдясно. Елементите непосредствено до тази линия ще имат свойствата както на метали, така и на неметали. Те се наричат ​​металоиди или полуметали. Това са бор, силиций, германий, арсен, антимон, телур и полоний.

Периодичен закон

Менделеев дава следната формулировка на периодичния закон: „свойствата на простите тела, както и формите и свойствата на съединенията на елементите, и следователно свойствата на простите и сложните тела, които те образуват, периодично зависят от тяхното атомно тегло. ”
Има четири основни периодични модела:

Правило за октетзаявява, че всички елементи са склонни да получат или загубят електрон, за да имат осемелектронна конфигурация на най-близкия благороден газ. защото Тъй като външните s- и p-орбитали на благородните газове са напълно запълнени, те са най-стабилните елементи.
Йонизационна енергияе количеството енергия, необходимо за отстраняване на електрон от атом. Според правилото на октета, когато се движите през периодичната таблица отляво надясно, е необходима повече енергия за отстраняване на електрона. Следователно елементите от лявата страна на таблицата са склонни да загубят електрон, а тези от дясната страна са склонни да го получат. Инертните газове имат най-висока енергия на йонизация. Енергията на йонизация намалява, докато се движите надолу по групата, защото електроните при ниски енергийни нива имат способността да отблъскват електрони при по-високи енергийни нива. Това явление се нарича екраниращ ефект. Поради този ефект външните електрони са по-слабо свързани с ядрото. Движейки се по периода, йонизационната енергия плавно нараства отляво надясно.

Електронен афинитет– промяната в енергията, когато атом на вещество в газообразно състояние придобие допълнителен електрон. Докато човек се движи надолу в групата, афинитетът към електрони става по-малко отрицателен поради екраниращия ефект.

Електроотрицателност- мярка за това колко силно е склонен да привлича електрони от друг атом, свързан с него. Електроотрицателността се увеличава при навлизане периодичната таблицаотляво надясно и отдолу нагоре. Трябва да се помни, че благородните газове нямат електроотрицателност. Така най-електроотрицателният елемент е флуорът.

Въз основа на тези концепции, нека разгледаме как се променят свойствата на атомите и техните съединения периодичната таблица.

И така, в периодична зависимост има такива свойства на атома, които са свързани с неговата електронна конфигурация: атомен радиус, йонизационна енергия, електроотрицателност.

Нека разгледаме промяната в свойствата на атомите и техните съединения в зависимост от тяхното положение в периодична таблица на химичните елементи.

Увеличава се неметалността на атомапри движение в периодичната таблица отляво надясно и отдолу нагоре. Поради това основните свойства на оксидите намаляват,и киселинните свойства се увеличават в същия ред - при движение отляво надясно и отдолу нагоре. Освен това, киселинните свойства на оксидите са толкова по-силни, колкото по-висока е степента на окисление на елемента, който го образува.

По период отляво надясно основни свойства хидроксидиотслабват; в основните подгрупи, отгоре надолу, силата на основите се увеличава. Освен това, ако един метал може да образува няколко хидроксида, тогава с увеличаване на степента на окисление на метала, основни свойствахидроксидите отслабват.

По период от ляво на дясносилата на кислородсъдържащите киселини се увеличава. При движение отгоре надолу в рамките на една група силата на кислородсъдържащите киселини намалява. В този случай силата на киселината се увеличава с увеличаване на степента на окисление на киселинообразуващия елемент.

По период от ляво на дясносилата на безкислородните киселини се увеличава. При движение отгоре надолу в рамките на една група силата на безкислородните киселини се увеличава.

Как да използваме периодичната таблица За непосветен човек четенето на периодичната таблица е същото като за гном, който гледа древните руни на елфите. А периодичната таблица, между другото, ако се използва правилно, може да разкаже много за света. Освен че ви служи добре на изпита, той е просто незаменим при решаването на огромен брой химични и физични проблеми. Но как да го разчетем? За щастие днес всеки може да научи това изкуство. В тази статия ще ви кажем как да разберете периодичната таблица.

Периодичната таблица на химичните елементи (таблица на Менделеев) е класификация на химичните елементи, която установява зависимостта на различни свойства на елементите от заряда на атомното ядро.

История на създаването на таблицата

Дмитрий Иванович Менделеев не е бил обикновен химик, ако някой мисли така. Бил е химик, физик, геолог, метролог, еколог, икономист, нефтен работник, аеронавт, производител на инструменти и учител. През живота си ученият успя да проведе много фундаментални изследвания в различни области на знанието. Например, широко разпространено е мнението, че Менделеев е изчислил идеалната сила на водката - 40 градуса. Не знаем какво е отношението на Менделеев към водката, но знаем със сигурност, че дисертацията му на тема „Беседа за комбинацията на алкохол с вода“ няма нищо общо с водката и разглежда концентрации на алкохол от 70 градуса. С всички заслуги на учения, откриването на периодичния закон на химичните елементи - един от основните закони на природата, му донесе най-широка слава.

Има легенда, според която учен сънувал периодичната таблица, след което трябвало само да усъвършенства появилата се идея. Но ако всичко беше толкова просто.. Тази версия за създаването на периодичната таблица, очевидно, не е нищо повече от легенда. На въпрос как е отворена масата, самият Дмитрий Иванович отговори: „ Мислех за това от може би двадесет години, но вие си мислите: седях там и изведнъж... свърши.“

В средата на деветнадесети век опитите за подреждане на известните химични елементи (известни са 63 елемента) са предприети паралелно от няколко учени. Например през 1862 г. Александър Емил Шанкуртоа поставя елементи по спирала и отбелязва цикличното повторение на химичните свойства. Химикът и музикант Джон Александър Нюландс предложи своята версия на периодичната таблица през 1866 г. Интересен факт е, че ученият се е опитал да открие някаква мистична музикална хармония в подредбата на елементите. Сред другите опити имаше и опитът на Менделеев, който се увенча с успех.

През 1869 г. е публикувана първата таблична диаграма, а 1 март 1869 г. се счита за деня, в който е открит периодичният закон. Същността на откритието на Менделеев е, че свойствата на елементите с нарастваща атомна маса не се променят монотонно, а периодично. Първата версия на таблицата съдържаше само 63 елемента, но Менделеев направи редица много нетрадиционни решения. И така, той се досети да остави място в таблицата за все още неоткрити елементи и също така промени атомните маси на някои елементи. Фундаменталната правилност на закона, извлечен от Менделеев, се потвърждава много скоро, след откриването на галий, скандий и германий, чието съществуване е предсказано от учения.

Модерен изглед на периодичната таблица

По-долу е самата таблица

Днес, вместо атомно тегло (атомна маса), концепцията за атомно число (броят на протоните в ядрото) се използва за подреждане на елементите. Таблицата съдържа 120 елемента, които са подредени отляво надясно по ред на нарастване на атомния номер (брой протони)

Колоните на таблицата представляват така наречените групи, а редовете представляват периоди. Таблицата има 18 групи и 8 периода.

• Металните свойства на елементите намаляват при движение по период отляво надясно и се увеличават в обратна посока.
• Размерите на атомите намаляват при движение отляво надясно по периоди.
• Докато се движите отгоре надолу през групата, свойствата на редуциращия метал се увеличават.
• Оксидиращите и неметалните свойства се увеличават, когато се движат по период отляво надясноаз

Какво научаваме за даден елемент от таблицата? Например, нека вземем третия елемент в таблицата - литий, и да го разгледаме подробно.

На първо място виждаме самия символ на елемента и името му под него. В горния ляв ъгъл е атомният номер на елемента, в който ред е подреден елементът в таблицата. Атомният номер, както вече беше споменато, е равен на броя на протоните в ядрото. Броят на положителните протони обикновено е равен на броя на отрицателните електрони в атома (с изключение на изотопите).

Атомната маса е посочена под атомния номер (в тази версия на таблицата). Ако закръглим атомната маса до най-близкото цяло число, получаваме това, което се нарича масово число. Разликата между масовото число и атомното число дава броя на неутроните в ядрото. По този начин броят на неутроните в ядрото на хелия е два, а в литиевото е четири.

Нашият курс “Периодична таблица за манекени” приключи. В заключение ви каним да гледате тематичното видео и се надяваме, че въпросът как да използвате периодичната таблица на Менделеев е станал по-ясен за вас. Напомняме ви, че винаги е по-ефективно да изучавате нов предмет не сам, а с помощта на опитен наставник. Ето защо никога не трябва да ги забравяте, които с радост ще споделят знанията и опита си с вас.