Periodni sistem hemijskih elemenata (periodični sistem)- klasifikacija hemijskih elemenata, utvrđivanje zavisnosti različitih svojstava elemenata od naboja atomskog jezgra. Sistem je grafički izraz periodičnog zakona koji je uspostavio ruski hemičar D. I. Mendeljejev 1869. godine. Njegovu originalnu verziju razvio je D.I. Mendeljejev 1869-1871 i ustanovio je ovisnost svojstava elemenata o njihovoj atomskoj težini (modernim riječima, o atomskoj masi). Ukupno je predloženo nekoliko stotina opcija za prikaz periodnog sistema (analitičke krive, tabele, geometrijske figure, itd.). U modernoj verziji sistema, pretpostavlja se da su elementi sažeti u dvodimenzionalnu tabelu, u kojoj svaka kolona (grupa) definiše glavna fizička i hemijska svojstva, a redovi predstavljaju periode koji su u određenoj meri slični jedan drugog.

Periodni sistem hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva

Otkriće ruskog hemičara Mendeljejeva odigralo je (daleko) najvažniju ulogu u razvoju nauke, odnosno u razvoju atomsko-molekularne nauke. Ovo otkriće omogućilo je dobijanje najrazumljivijih i najlakših ideja o jednostavnim i složenim hemijskim jedinjenjima. Samo zahvaljujući tablici imamo pojmove o elementima koje koristimo u modernom svijetu. U dvadesetom veku pojavila se prediktivna uloga periodnog sistema u proceni hemijskih svojstava transuranijumskih elemenata, koju je pokazao tvorac tabele.

Razvijen u 19. veku, Mendeljejevljev periodni sistem u interesu nauke o hemiji dao je gotovu sistematizaciju tipova atoma za razvoj FIZIKE u 20. veku (fizika atoma i atomskog jezgra). Početkom dvadesetog vijeka, fizičari su istraživanjem ustanovili da je atomski broj (poznat i kao atomski broj) također mjera električnog naboja atomskog jezgra ovog elementa. A broj perioda (tj. horizontalne serije) određuje broj elektronskih omotača atoma. Takođe se pokazalo da broj vertikalnog reda tabele određuje kvantnu strukturu spoljašnje ljuske elementa (dakle, elementi istog reda moraju imati slična hemijska svojstva).

Otkriće ruskog naučnika označilo je novu eru u istoriji svetske nauke; ovo otkriće je omogućilo ne samo veliki skok u hemiji, već je bilo neprocenjivo i za niz drugih oblasti nauke. Periodični sistem je dao koherentan sistem informacija o elementima, na osnovu njega je postalo moguće izvući naučne zaključke, pa čak i predvideti neka otkrića.

Periodični sistem Jedna od karakteristika periodnog sistema je da grupa (kolona u tabeli) ima značajnije izraze periodičnog trenda nego za periode ili blokove. Danas teorija kvantne mehanike i atomske strukture objašnjava grupnu suštinu elemenata činjenicom da imaju iste elektronske konfiguracije valentnih ljuski, te kao rezultat toga elementi koji se nalaze unutar istog stupca imaju vrlo slične (identične) karakteristike. elektronske konfiguracije, sa sličnim hemijskim svojstvima. Također postoji jasna tendencija stabilne promjene svojstava kako se atomska masa povećava. Treba napomenuti da su u nekim područjima periodnog sistema (na primjer, u blokovima D i F) horizontalne sličnosti uočljivije od vertikalnih.

Periodični sistem sadrži grupe kojima su dodijeljeni serijski brojevi od 1 do 18 (s lijeva na desno), prema međunarodnom sistemu imenovanja grupa. U prošlosti su se rimski brojevi koristili za identifikaciju grupa. U Americi je postojala praksa da se iza rimskog broja stavlja slovo “A” kada se grupa nalazi u blokovima S i P, ili slovo “B” za grupe koje se nalaze u bloku D. Tada su korišteni identifikatori su isti kao i ovaj drugi broj modernih indeksa u našem vremenu (npr. naziv IVB odgovara elementima grupe 4 u našem vremenu, a IVA je 14. grupa elemenata). U evropskim zemljama tog vremena korišten je sličan sistem, ali ovdje se slovo "A" odnosilo na grupe do 10, a slovo "B" - nakon 10 uključujući. Ali grupe 8,9,10 su imale ID VIII, kao jedna trostruka grupa. Ovi nazivi grupa prestali su postojati nakon što je novi IUPAC sistem notacije, koji se i danas koristi, stupio na snagu 1988. godine.

Mnoge grupe su dobile nesistematska imena biljne prirode (na primjer, "zemnoalkalni metali" ili "halogeni" i druga slična imena). Grupe od 3 do 14 nisu dobile takva imena, zbog činjenice da su manje slične jedna drugoj i da imaju manje usklađenosti s vertikalnim obrascima; obično se nazivaju ili brojem ili imenom prvog elementa grupe (titan , kobalt, itd.).

Hemijski elementi koji pripadaju istoj grupi periodnog sistema pokazuju određene trendove u elektronegativnosti, atomskom radijusu i energiji jonizacije. U jednoj grupi, od vrha do dna, radijus atoma se povećava kako se energetski nivoi popunjavaju, valentni elektroni elementa se udaljavaju od jezgra, dok energija ionizacije opada i veze u atomu slabe, što pojednostavljuje uklanjanje elektrona. Smanjuje se i elektronegativnost, što je posljedica činjenice da se rastojanje između jezgra i valentnih elektrona povećava. Ali postoje i izuzeci od ovih obrazaca, na primjer, elektronegativnost raste, umjesto da se smanjuje, u grupi 11, u smjeru od vrha prema dnu. U periodnom sistemu postoji red pod nazivom „Period“.

Među grupama ima onih u kojima su horizontalni pravci značajniji (za razliku od drugih u kojima su važniji vertikalni), u takve grupe spadaju blok F, u kojem lantanidi i aktinidi čine dva važna horizontalna niza.

Elementi pokazuju određene obrasce u atomskom radijusu, elektronegativnosti, energiji jonizacije i energiji afiniteta elektrona. Zbog činjenice da se za svaki sljedeći element povećava broj nabijenih čestica, a elektroni privlače jezgro, radijus atoma se smanjuje s lijeva na desno, uz to se povećava energija ionizacije, a kako se veza u atomu povećava, povećava se teškoća uklanjanja elektrona. Metale koji se nalaze na lijevoj strani tabele karakterizira niži indikator energije afiniteta elektrona, a shodno tome, na desnoj strani indikator energije afiniteta elektrona je veći za nemetale (ne računajući plemenite plinove).

Različite regije periodnog sistema, ovisno o tome na kojoj se ljusci atoma nalazi posljednji elektron, a s obzirom na važnost elektronske ljuske, obično se opisuju kao blokovi.

S-blok uključuje prve dvije grupe elemenata (alkalni i zemnoalkalni metali, vodonik i helijum).
P-blok obuhvata poslednjih šest grupa, od 13 do 18 (prema IUPAC-u, ili prema sistemu usvojenom u Americi - od IIIA do VIIA), ovaj blok takođe uključuje sve metaloide.

Blok - D, grupe od 3 do 12 (IUPAC, ili IIIB do IIB na američkom), ovaj blok uključuje sve prelazne metale.
Blok - F, obično se nalazi izvan periodnog sistema, a uključuje lantanoide i aktinide.

Hemijski element je zbirni pojam koji opisuje skup atoma jednostavne tvari, odnosno one koja se ne može podijeliti ni na jednu jednostavniju (prema strukturi njihovih molekula) komponentu. Zamislite da vam se da komad čistog gvožđa i od vas se traži da ga razdvojite na njegove hipotetičke sastojke koristeći bilo koji uređaj ili metod koji su ikada izmislili hemičari. Međutim, ne možete ništa učiniti, gvožđe se nikada neće podijeliti na nešto jednostavnije. Jednostavna supstanca - gvožđe - odgovara hemijskom elementu Fe.

Teorijska definicija

Eksperimentalna činjenica koja je gore navedena može se objasniti sljedećom definicijom: kemijski element je apstraktna zbirka atoma (ne molekula!) odgovarajuće jednostavne supstance, odnosno atoma istog tipa. Kada bi postojao način da se pogleda svaki od pojedinačnih atoma u komadu čistog željeza koji je gore spomenut, onda bi svi bili atomi željeza. Nasuprot tome, hemijsko jedinjenje kao što je željezni oksid uvijek sadrži najmanje dvije različite vrste atoma: atome željeza i atome kisika.

Uslovi koje treba da znate

Atomska masa: Masa protona, neutrona i elektrona koji čine atom hemijskog elementa.

Atomski broj: Broj protona u jezgru atoma elementa.

Hemijski simbol: slovo ili par latiničnih slova koja predstavljaju oznaku datog elementa.

Hemijsko jedinjenje: supstanca koja se sastoji od dva ili više hemijskih elemenata kombinovanih jedan sa drugim u određenom omjeru.

Metal: Element koji gubi elektrone u hemijskim reakcijama sa drugim elementima.

Metalloid: Element koji ponekad reaguje kao metal, a ponekad kao nemetal.

Nemetalni: Element koji nastoji da dobije elektrone u hemijskim reakcijama sa drugim elementima.

Periodični sistem hemijskih elemenata: Sistem za klasifikaciju hemijskih elemenata prema njihovim atomskim brojevima.

Sintetički element: Onaj koji se proizvodi umjetno u laboratoriji i općenito se ne nalazi u prirodi.

Prirodni i sintetički elementi

Devedeset i dva hemijska elementa se prirodno javljaju na Zemlji. Ostatak je dobijen veštački u laboratorijama. Sintetički kemijski element je obično proizvod nuklearnih reakcija u akceleratorima čestica (uređaji koji se koriste za povećanje brzine subatomskih čestica kao što su elektroni i protoni) ili nuklearnim reaktorima (uređaji koji se koriste za kontrolu energije oslobođene nuklearnim reakcijama). Prvi sintetički element sa atomskim brojem 43 bio je tehnecijum, koji su 1937. godine otkrili italijanski fizičari C. Perrier i E. Segre. Osim tehnecijuma i prometijuma, svi sintetički elementi imaju jezgra veće od uranijuma. Posljednji sintetički hemijski element koji je dobio ime je livermorijum (116), a prije je bio flerovijum (114).

Dvadeset uobičajenih i važnih elemenata

* Ako vrijednost nije navedena, tada je element manji od 0,1 posto.

Veliki prasak kao osnovni uzrok stvaranja materije

Koji je hemijski element bio prvi u Univerzumu? Naučnici vjeruju da odgovor na ovo pitanje leži u zvijezdama i procesima u kojima se zvijezde formiraju. Vjeruje se da je svemir nastao u nekom trenutku između 12 i 15 milijardi godina. Do ovog trenutka ne razmišlja se ni o čemu postojećem osim o energiji. Ali dogodilo se nešto što je ovu energiju pretvorilo u ogromnu eksploziju (tzv. Veliki prasak). U narednim sekundama nakon Velikog praska, materija je počela da se formira.

Prvi najjednostavniji oblici materije koji su se pojavili bili su protoni i elektroni. Neki od njih se kombinuju i formiraju atome vodika. Potonji se sastoji od jednog protona i jednog elektrona; to je najjednostavniji atom koji može postojati.

Polako, tokom dugog vremenskog perioda, atomi vodonika počeli su da se grupišu u određenim oblastima svemira, formirajući guste oblake. Vodonik u ovim oblacima je gravitacionim silama povučen u kompaktne formacije. Na kraju su ovi oblaci vodonika postali dovoljno gusti da formiraju zvijezde.

Zvijezde kao hemijski reaktori novih elemenata

Zvijezda je jednostavno masa materije koja stvara energiju iz nuklearnih reakcija. Najčešća od ovih reakcija uključuje kombinaciju četiri atoma vodika koji formiraju jedan atom helija. Kada su se zvijezde počele formirati, helijum je postao drugi element koji se pojavio u svemiru.

Kako zvijezde stare, prelaze s nuklearnih reakcija vodika i helija na druge vrste. U njima atomi helija formiraju atome ugljika. Kasnije, atomi ugljenika formiraju kiseonik, neon, natrijum i magnezijum. Kasnije se neon i kiseonik kombinuju jedni s drugima i formiraju magnezijum. Kako se ove reakcije nastavljaju, formira se sve više i više hemijskih elemenata.

Prvi sistemi hemijskih elemenata

Prije više od 200 godina, hemičari su počeli tražiti načine da ih klasificiraju. Sredinom devetnaestog veka bilo je poznato oko 50 hemijskih elemenata. Jedno od pitanja koje su hemičari nastojali riješiti. svodi se na sljedeće: da li je kemijski element supstanca potpuno drugačija od bilo kojeg drugog elementa? Ili su neki elementi na neki način povezani s drugima? Postoji li opći zakon koji ih ujedinjuje?

Hemičari su predložili različite sisteme hemijskih elemenata. Na primjer, engleski hemičar William Prout je 1815. godine sugerirao da su atomske mase svih elemenata višekratne mase atoma vodika, ako uzmemo da je jednaka jedinici, tj. moraju biti cijeli brojevi. U to vrijeme, J. Dalton je već izračunao atomske mase mnogih elemenata u odnosu na masu vodonika. Međutim, ako je to otprilike slučaj za ugljik, dušik i kisik, onda se klor s masom od 35,5 nije uklapao u ovu shemu.

Njemački hemičar Johann Wolfgang Dobereiner (1780 – 1849) pokazao je 1829. da se tri elementa takozvane halogene grupe (hlor, brom i jod) mogu klasificirati prema njihovim relativnim atomskim masama. Ispostavilo se da je atomska težina broma (79,9) skoro tačno prosek atomskih težina hlora (35,5) i joda (127), odnosno 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (blizu 79,9). Ovo je bio prvi pristup konstruisanju jedne od grupa hemijskih elemenata. Dobereiner je otkrio još dvije takve trijade elemenata, ali nije mogao formulirati opći periodični zakon.

Kako se pojavio periodni sistem hemijskih elemenata?

Većina ranih šema klasifikacije nije bila baš uspješna. Zatim, oko 1869. godine, gotovo isto otkriće dva hemičara su napravila gotovo u isto vrijeme. Ruski hemičar Dmitrij Mendeljejev (1834-1907) i nemački hemičar Julius Lothar Mejer (1830-1895) predložili su organizovanje elemenata koji imaju slična fizička i hemijska svojstva u uređeni sistem grupa, serija i perioda. Istovremeno, Mendeljejev i Mejer su istakli da se svojstva hemijskih elemenata periodično ponavljaju u zavisnosti od njihove atomske težine.

Danas se Mendeljejev općenito smatra otkrićem periodičnog zakona jer je napravio jedan korak koji Meyer nije učinio. Kada su svi elementi bili raspoređeni u periodnom sistemu, pojavile su se neke praznine. Mendeljejev je predvideo da su to mesta za elemente koji još nisu otkriveni.

Međutim, otišao je i dalje. Mendeljejev je predvidio svojstva ovih još neotkrivenih elemenata. Znao je gdje se nalaze u periodnom sistemu, tako da je mogao predvidjeti njihova svojstva. Zanimljivo je da je svaki hemijski element koji je Mendeljejev predvideo, galijum, skandij i germanijum, otkriven manje od deset godina nakon što je objavio svoj periodični zakon.

Kratki oblik periodnog sistema

Bilo je pokušaja da se izbroji koliko su opcija za grafički prikaz periodnog sistema predložili različiti naučnici. Ispostavilo se da ih ima više od 500. Štaviše, 80% od ukupnog broja opcija su tabele, a ostalo su geometrijske figure, matematičke krive itd. Kao rezultat toga, četiri vrste tabela su našle praktičnu primenu: kratke, polu -dugačke, dugačke i merdevine (piramidalne). Potonje je predložio veliki fizičar N. Bohr.

Slika ispod prikazuje kratku formu.

U njemu su hemijski elementi raspoređeni uzlaznim redoslijedom svojih atomskih brojeva slijeva nadesno i odozgo prema dolje. Dakle, prvi hemijski element periodnog sistema, vodonik, ima atomski broj 1 jer jezgra atoma vodonika sadrže jedan i samo jedan proton. Isto tako, kisik ima atomski broj 8 jer jezgra svih atoma kisika sadrže 8 protona (vidi sliku ispod).

Glavni strukturni fragmenti periodnog sistema su periodi i grupe elemenata. U šest perioda sve ćelije su popunjene, sedmi još nije završen (elementi 113, 115, 117 i 118, iako su sintetizovani u laboratorijama, još uvek nisu zvanično registrovani i nemaju nazive).

Grupe su podijeljene na glavne (A) i sekundarne (B) podgrupe. Elementi prva tri perioda, od kojih svaki sadrži po jedan red, uključeni su isključivo u A-podgrupe. Preostala četiri perioda uključuju dva reda.

Hemijski elementi u istoj grupi imaju slična hemijska svojstva. Dakle, prvu grupu čine alkalni metali, drugu - zemnoalkalni metali. Elementi u istom periodu imaju svojstva koja se polako mijenjaju iz alkalnog metala u plemeniti plin. Slika ispod pokazuje kako se jedno od svojstava, atomski radijus, mijenja za pojedinačne elemente u tabeli.

Dugoročni oblik periodnog sistema

Prikazan je na donjoj slici i podijeljen je u dva smjera, redove i kolone. Postoji sedam redova perioda, kao u kratkom obliku, i 18 kolona, ​​koje se nazivaju grupe ili porodice. Naime, povećanje broja grupa sa 8 u kratkom obliku na 18 u dugom obliku dobija se stavljanjem svih elemenata u periode, počevši od 4., ne u dva, već u jedan red.

Za grupe se koriste dva različita sistema numerisanja, kao što je prikazano na vrhu tabele. Rimski numerički sistem (IA, IIA, IIB, IVB, itd.) tradicionalno je popularan u Sjedinjenim Državama. Drugi sistem (1, 2, 3, 4, itd.) se tradicionalno koristi u Evropi i pre nekoliko godina je preporučen za upotrebu u SAD.

Izgled periodnih tablica na gornjim slikama je malo pogrešan, kao i kod svake takve objavljene tablice. Razlog za to je da bi dvije grupe elemenata prikazane na dnu tabela zapravo trebale biti smještene unutar njih. Lantanidi, na primjer, pripadaju periodu 6 između barija (56) i hafnija (72). Dodatno, aktinidi pripadaju periodu 7 između radijuma (88) i ruterfordijuma (104). Kada bi se umetnuli u sto, postao bi preširok da stane na komad papira ili zidnu kartu. Stoga je uobičajeno postaviti ove elemente na dno tabele.

Sastav atoma.

Atom se sastoji od atomsko jezgro I elektronska školjka.

Jezgro atoma sastoji se od protona ( p+) i neutroni ( n 0). Većina atoma vodika ima jezgro koje se sastoji od jednog protona.

Broj protona N(p+) jednak je nuklearnom naboju ( Z) i redni broj elementa u prirodnom nizu elemenata (i u periodnom sistemu elemenata).

N(str +) = Z

Zbir neutrona N(n 0), označen jednostavno slovom N, i broj protona Z pozvao maseni broj i označava se slovom A.

A = Z + N

Elektronski omotač atoma sastoji se od elektrona koji se kreću oko jezgra ( e -).

Broj elektrona N(e-) u elektronskoj ljusci neutralnog atoma jednak je broju protona Z u svojoj srži.

Masa protona je približno jednaka masi neutrona i 1840 puta masi elektrona, tako da je masa atoma skoro jednaka masi jezgra.

Oblik atoma je sferičan. Poluprečnik jezgra je približno 100.000 puta manji od radijusa atoma.

Hemijski element- vrsta atoma (kolekcija atoma) sa istim nuklearnim nabojem (sa istim brojem protona u jezgru).

Izotop- skup atoma istog elementa sa istim brojem neutrona u jezgru (ili vrsta atoma sa istim brojem protona i istim brojem neutrona u jezgru).

Različiti izotopi se međusobno razlikuju po broju neutrona u jezgri svojih atoma.

Oznaka pojedinačnog atoma ili izotopa: (E - simbol elementa), na primjer: .

Struktura elektronske ljuske atoma

Atomska orbitala- stanje elektrona u atomu. Simbol za orbitalu je . Svaka orbitala ima odgovarajući elektronski oblak.

Orbitale stvarnih atoma u osnovnom (nepobuđenom) stanju su četiri tipa: s, str, d I f.

Elektronski oblak- dio prostora u kojem se elektron može naći sa vjerovatnoćom od 90 (ili više) posto.

Bilješka: ponekad se pojmovi "atomska orbitala" i "elektronski oblak" ne razlikuju, nazivajući oba "atomska orbitala".

Elektronska ljuska atoma je slojevita. Elektronski sloj formirani od elektronskih oblaka iste veličine. Formiraju se orbitale jednog sloja elektronski („energetski“) nivo, njihove energije su iste za atom vodonika, ali različite za druge atome.

Orbitale istog tipa su grupisane u elektronski (energija) podnivoi:
s-podnivo (sastoji se od jednog s-orbitale), simbol - .
str-podnivo (sastoji se od tri str
d-podnivo (sastoji se od pet d-orbitale), simbol - .
f-podnivo (sastoji se od sedam f-orbitale), simbol - .

Energije orbitala istog podnivoa su iste.

Prilikom označavanja podnivoa, simbolu podnivoa dodaje se broj sloja (elektronskog nivoa), na primjer: 2 s, 3str, 5d znači s-podnivo drugog nivoa, str-podnivo trećeg nivoa, d-podnivo petog nivoa.

Ukupan broj podnivoa na jednom nivou jednak je broju nivoa n. Ukupan broj orbitala na jednom nivou je jednak n 2. Shodno tome, ukupan broj oblaka u jednom sloju je takođe jednak n 2 .

Oznake: - slobodna orbitala (bez elektrona), - orbitala sa nesparenim elektronom, - orbitala sa elektronskim parom (sa dva elektrona).

Redosled kojim elektroni ispunjavaju orbitale atoma određen je sa tri zakona prirode (formulacije su date pojednostavljeno):

1. Princip najmanje energije - elektroni popunjavaju orbitale po rastućoj energiji orbitala.

2. Paulijev princip - ne može biti više od dva elektrona u jednoj orbitali.

3. Hundovo pravilo - unutar podnivoa elektroni prvo popunjavaju prazne orbitale (jednu po jednu), a tek nakon toga formiraju elektronske parove.

Ukupan broj elektrona u elektronskom nivou (ili elektronskom sloju) je 2 n 2 .

Distribucija podnivoa po energiji izražava se na sljedeći način (redom povećanja energije):

1s, 2s, 2str, 3s, 3str, 4s, 3d, 4str, 5s, 4d, 5str, 6s, 4f, 5d, 6str, 7s, 5f, 6d, 7str ...

Ovaj niz je jasno izražen energetskim dijagramom:

Raspodjela elektrona atoma po nivoima, podnivoima i orbitalama (elektronska konfiguracija atoma) može se prikazati kao formula elektrona, energetski dijagram ili, jednostavnije, kao dijagram elektronskih slojeva („elektronski dijagram“).

Primjeri elektronske strukture atoma:

Valentni elektroni- elektroni atoma koji mogu učestvovati u formiranju hemijskih veza. Za bilo koji atom, to su svi vanjski elektroni plus oni predspoljašnji elektroni čija je energija veća od one vanjskih. Na primjer: atom Ca ima 4 vanjska elektrona s 2, oni su također valentni; atom Fe ima 4 vanjska elektrona s 2 ali on ima 3 d 6, dakle atom gvožđa ima 8 valentnih elektrona. Valentna elektronska formula atoma kalcija je 4 s 2, a atomi gvožđa - 4 s 2 3d 6 .

Periodni sistem hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva
(prirodni sistem hemijskih elemenata)

Periodični zakon hemijskih elemenata(moderna formulacija): svojstva hemijskih elemenata, kao i jednostavnih i složenih supstanci koje oni formiraju, periodično zavise od vrednosti naboja atomskih jezgara.

Periodni sistem- grafički izraz periodnog zakona.

Prirodni niz hemijskih elemenata- niz hemijskih elemenata raspoređenih prema rastućem broju protona u jezgrama njihovih atoma, ili, što je isto, prema rastućem naboju jezgara ovih atoma. Atomski broj elementa u ovoj seriji jednak je broju protona u jezgri bilo kojeg atoma ovog elementa.

Tabela hemijskih elemenata je konstruisana tako što se „seče“ prirodni niz hemijskih elemenata periodi(horizontalni redovi tabele) i grupisanja (vertikalne kolone tabele) elemenata sa sličnom elektronskom strukturom atoma.

U zavisnosti od načina na koji kombinujete elemente u grupe, tabela može biti dugog perioda(elementi sa istim brojem i vrstom valentnih elektrona skupljaju se u grupe) i kratak period(elementi sa istim brojem valentnih elektrona skupljaju se u grupe).

Grupe tablica kratkog perioda podijeljene su u podgrupe ( main I strana), koji se podudara sa grupama dugoperiodične tablice.

Svi atomi elemenata istog perioda imaju isti broj elektronskih slojeva, jednak broju perioda.

Broj elemenata u periodima: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Većina elemenata osmog perioda je dobijena umjetno, a posljednji elementi ovog perioda još nisu sintetizirani. Svi periodi osim prvog počinju elementom koji stvara alkalni metal (Li, Na, K, itd.) i završava se elementom koji stvara plemeniti gas (He, Ne, Ar, Kr, itd.).

U tabeli kratkog perioda ima osam grupa, od kojih je svaka podeljena u dve podgrupe (glavnu i sekundarnu), u tabeli dugog perioda ima šesnaest grupa koje su numerisane rimskim brojevima sa slovima A ili B, za primjer: IA, IIIB, VIA, VIIB. Grupa IA tabele dugog perioda odgovara glavnoj podgrupi prve grupe tabele kratkog perioda; grupa VIIB - sekundarna podgrupa sedme grupe: ostali - slično.

Karakteristike hemijskih elemenata se prirodno menjaju u grupama i periodima.

U periodima (sa povećanjem serijskog broja)

• nuklearno punjenje se povećava
• povećava se broj vanjskih elektrona,
• radijus atoma se smanjuje,
• povećava se snaga veze između elektrona i jezgra (jonizacijska energija),
• povećava se elektronegativnost,
• pojačavaju se oksidacijska svojstva jednostavnih supstanci ("nemetaličnost"),
• redukujuća svojstva jednostavnih supstanci slabe ("metaličnost"),
• slabi osnovni karakter hidroksida i odgovarajućih oksida,
• povećava se kiseli karakter hidroksida i odgovarajućih oksida.

U grupama (sa povećanjem serijskog broja)

• nuklearno punjenje se povećava
• radijus atoma se povećava (samo u A-grupama),
• jačina veze između elektrona i jezgra se smanjuje (energija jonizacije; samo u A-grupama),
• smanjuje se elektronegativnost (samo u A-grupama),
• slabe oksidaciona svojstva jednostavnih supstanci ("nemetaličnost"; samo u A-grupama),
• pojačavaju se redukciona svojstva jednostavnih supstanci ("metaličnost"; samo u A-grupama),
• povećava se osnovni karakter hidroksida i odgovarajućih oksida (samo u A-grupama),
• slabi kiseli karakter hidroksida i odgovarajućih oksida (samo u A-grupi),
• smanjuje se stabilnost vodikovih spojeva (povećava se njihova redukujuća aktivnost; samo u A-grupama).

Zadaci i testovi na temu "Tema 9. "Struktura atoma. Periodični zakon i periodični sistem hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva (PSHE) "."

• Periodični zakon - Periodični zakon i struktura atoma 8–9 razredi
  Morate znati: zakone punjenja orbitala elektronima (princip najmanje energije, Paulijev princip, Hundovo pravilo), strukturu periodnog sistema elemenata.

  Morate biti u stanju da: odredite sastav atoma na osnovu položaja elementa u periodnom sistemu, i obrnuto, da pronađete element u periodnom sistemu, znajući njegov sastav; prikazati dijagram strukture, elektronsku konfiguraciju atoma, jona i, obrnuto, odrediti položaj kemijskog elementa u PSCE iz dijagrama i elektronske konfiguracije; okarakterizirati element i tvari koje on formira prema njegovom položaju u PSCE-u; određuju promjene poluprečnika atoma, svojstva hemijskih elemenata i supstanci koje oni formiraju unutar jednog perioda i jedne glavne podgrupe periodnog sistema.

  Primjer 1. Odredite broj orbitala na trećem nivou elektrona. Koje su to orbitale?
  Za određivanje broja orbitala koristimo formulu N orbitale = n 2 gdje n- broj nivoa. N orbitale = 3 2 = 9. Jedan 3 s-, tri 3 str- i pet 3 d-orbitale.

  Primjer 2. Odredite koji atom atoma ima elektronsku formulu 1 s 2 2s 2 2str 6 3s 2 3str 1 .
  Da biste odredili o kojem se elementu radi, morate saznati njegov atomski broj, koji je jednak ukupnom broju elektrona atoma. U ovom slučaju: 2 + 2 + 6 + 2 + 1 = 13. Ovo je aluminijum.

  Nakon što se uvjerite da ste naučili sve što vam je potrebno, nastavite s izvršavanjem zadataka. Želimo vam uspjeh.

  
  Preporučeno čitanje:
  • O. S. Gabrielyan i dr. Hemija 11. razred. M., Drfa, 2002;
  • G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. Hemija 11. razred. M., Obrazovanje, 2001.

Periodični zakon D.I. Mendeljejev i periodni sistem hemijskih elemenata ima veliki značaj u razvoju hemije. Vratimo se u 1871. godinu, kada je profesor hemije D.I. Mendeljejev je kroz brojne pokušaje i greške došao do zaključka da “...svojstva elemenata, a samim tim i svojstva jednostavnih i složenih tijela koja formiraju, periodično zavise od njihove atomske težine.” Periodičnost promjena svojstava elemenata nastaje zbog periodičnog ponavljanja elektronske konfiguracije vanjskog elektronskog sloja s povećanjem naboja jezgra.

Savremena formulacija periodičnog zakona je li ovo:

“Svojstva hemijskih elemenata (tj. svojstva i oblik jedinjenja koja oni formiraju) periodično zavise od naboja jezgra atoma hemijskih elemenata.”

Dok je predavao hemiju, Mendeljejev je shvatio da pamćenje pojedinačnih svojstava svakog elementa uzrokuje poteškoće za učenike. Počeo je da traži načine za stvaranje sistematske metode kako bi se lakše zapamtila svojstva elemenata. Rezultat je bio prirodni sto, kasnije je postao poznat kao periodično.

Naš savremeni sistem je veoma sličan periodnom sistemu. Pogledajmo to izbliza.

Tabela Mendeljejeva

Mendeljejevljev periodni sistem se sastoji od 8 grupa i 7 perioda.

Pozivaju se vertikalne kolone tabele grupe . Elementi unutar svake grupe imaju slična hemijska i fizička svojstva. To se objašnjava činjenicom da elementi iste grupe imaju slične elektronske konfiguracije vanjskog sloja, broj elektrona na kojem je jednak broju grupe. U ovom slučaju grupa se dijeli na glavne i sekundarne podgrupe.

IN Glavne podgrupe uključuje elemente čiji se valentni elektroni nalaze na vanjskim ns- i np-podnivoima. IN Bočne podgrupe uključuje elemente čiji se valentni elektroni nalaze na vanjskom ns-podnivou i unutrašnjem (n - 1) d-podnivou (ili (n-2) f-podnivou).

Svi elementi unutra periodni sistem , u zavisnosti od toga na kom se podnivou (s-, p-, d- ili f-) valentni elektroni razvrstavaju na: s-elemente (elemente glavnih podgrupa grupa I i II), p-elemente (elemente glavne podgrupe III - VII grupe), d-elementi (elementi bočnih podgrupa), f-elementi (lantanidi, aktinidi).

Najveća valencija elementa (sa izuzetkom O, F, elemenata bakrene podgrupe i grupe osam) jednaka je broju grupe u kojoj se nalazi.

Za elemente glavne i sekundarne podgrupe formule viših oksida (i njihovih hidrata) su iste. U glavnim podgrupama sastav jedinjenja vodika je isti za elemente ove grupe. Čvrsti hidridi čine elemente glavnih podgrupa grupa I - III, a grupe IV - VII formiraju gasovita vodonikova jedinjenja. Jedinjenja vodonika tipa EN 4 su neutralnija jedinjenja, EN 3 su baze, H 2 E i NE su kiseline.

Horizontalni redovi tabele se nazivaju periodi. Elementi u periodima se razlikuju jedni od drugih, ali ono što im je zajedničko je da su posljednji elektroni na istom energetskom nivou ( glavni kvantni brojn- isto ).

Prvi period se razlikuje od ostalih po tome što postoje samo 2 elementa: vodonik H i helijum He.

U drugom periodu ima 8 elemenata (Li - Ne). Litijum Li, alkalni metal, počinje period, a plemeniti gas neon Ne ga zatvara.

U trećem periodu, kao iu drugom, ima 8 elemenata (Na - Ar). Period počinje sa alkalnim metalom natrijum Na, a zatvara ga plemeniti gas argon Ar.

Četvrti period sadrži 18 elemenata (K - Kr) - Mendeljejev ga je označio kao prvi veliki period. Takođe počinje sa alkalnim metalom Kalijumom i završava se inertnim gasom kriptonom Kr. Sastav velikih perioda uključuje prelazne elemente (Sc - Zn) - d- elementi.

U petom periodu, slično četvrtom, nalazi se 18 elemenata (Rb - Xe) i po strukturi je slična četvrtom. Takođe počinje sa alkalnim metalom rubidijumom Rb, a završava sa inertnim gasom ksenonom Xe. Sastav velikih perioda uključuje prelazne elemente (Y - Cd) - d- elementi.

Šesti period se sastoji od 32 elementa (Cs - Rn). Osim 10 d-elemenata (La, Hf - Hg) sadrži red od 14 f-elementi (lantanidi) - Ce - Lu

Sedmi period nije završen. Počinje sa frankom Fr, može se pretpostaviti da će sadržavati, kao i šesti period, 32 elementa koja su već pronađena (do elementa sa Z = 118).

Interaktivni periodni sistem

Ako pogledate periodni sistem i nacrtajte zamišljenu liniju koja počinje od bora i završava između polonijuma i astatina, tada će svi metali biti lijevo od linije, a nemetali desno. Elementi neposredno uz ovu liniju imat će svojstva i metala i nemetala. Zovu se metaloidi ili polumetali. To su bor, silicijum, germanijum, arsen, antimon, telur i polonijum.

Periodični zakon

Mendeljejev je dao sljedeću formulaciju periodičnog zakona: „svojstva jednostavnih tijela, kao i oblici i svojstva spojeva elemenata, a samim tim i svojstva jednostavnih i složenih tijela koja formiraju, periodično zavise od njihove atomske težine. ”
Postoje četiri glavna periodična obrasca:

Pravilo okteta kaže da svi elementi teže da dobiju ili izgube elektron kako bi imali konfiguraciju od osam elektrona najbližeg plemenitog plina. Jer Budući da su vanjske s- i p-orbitale plemenitih plinova potpuno popunjene, oni su najstabilniji elementi.
Energija jonizacije je količina energije potrebna za uklanjanje elektrona iz atoma. Prema pravilu okteta, kada se krećete po periodnom sistemu s lijeva na desno, potrebno je više energije za uklanjanje elektrona. Stoga, elementi na lijevoj strani stola imaju tendenciju da izgube elektron, a oni s desne strane imaju tendenciju da ga dobiju. Inertni gasovi imaju najveću energiju jonizacije. Energija jonizacije opada kako se krećete niz grupu, jer elektroni na niskim energetskim nivoima imaju sposobnost odbijanja elektrona na višim energetskim nivoima. Ovaj fenomen se zove zaštitni efekat. Zbog ovog efekta, vanjski elektroni su manje čvrsto vezani za jezgro. Krećući se duž perioda, energija jonizacije se glatko povećava s lijeva na desno.

Elektronski afinitet– promjena energije kada atom tvari u plinovitom stanju dobije dodatni elektron. Kako se neko spušta niz grupu, afinitet prema elektronu postaje manje negativan zbog efekta skrininga.

Elektronegativnost- mjera koliko snažno teži da privuče elektrone iz drugog atoma povezanog s njim. Elektronegativnost se povećava prilikom useljenja periodni sistem s lijeva na desno i odozdo prema gore. Treba imati na umu da plemeniti plinovi nemaju elektronegativnost. Dakle, najelektronegativniji element je fluor.

Na osnovu ovih koncepata, razmotrimo kako se mijenjaju svojstva atoma i njihovih spojeva periodni sistem.

Dakle, u periodičnoj zavisnosti postoje takva svojstva atoma koja su povezana s njegovom elektronskom konfiguracijom: atomski radijus, energija ionizacije, elektronegativnost.

Razmotrimo promjenu svojstava atoma i njihovih spojeva ovisno o njihovom položaju u periodni sistem hemijskih elemenata.

Povećava se nemetaličnost atoma prilikom kretanja u periodnom sistemu lijevo na desno i odozdo prema gore. Zbog ovoga osnovna svojstva oksida se smanjuju, a kisela svojstva se povećavaju istim redoslijedom - kada se krećete s lijeva na desno i odozdo prema gore. Štoviše, kisela svojstva oksida su jača što je oksidacijsko stanje elementa koji ga formira veće.

Po tački s lijeva na desno osnovna svojstva hidroksidi oslabiti; u glavnim podgrupama, od vrha do dna, snaga temelja se povećava. Štoviše, ako metal može formirati nekoliko hidroksida, tada s povećanjem oksidacijskog stanja metala, osnovna svojstva hidroksidi slabe.

Po periodu s lijeva na desno povećava se jačina kiselina koje sadrže kiseonik. Prilikom kretanja od vrha do dna unutar jedne grupe, jačina kiselina koje sadrže kisik se smanjuje. U ovom slučaju, jačina kiseline raste s povećanjem oksidacijskog stanja elementa koji stvara kiselinu.

Po periodu s lijeva na desno povećava se jačina kiselina bez kiseonika. Prilikom kretanja od vrha do dna unutar jedne grupe, jačina kiselina bez kisika se povećava.

Kako koristiti periodni sistem Za neupućenu osobu čitanje periodnog sistema je isto kao i za gnoma koji gleda u drevne rune vilenjaka. A periodni sistem, inače, ako se pravilno koristi, može puno reći o svijetu. Osim što vam dobro služi na ispitu, jednostavno je nezamjenjiv u rješavanju ogromnog broja hemijskih i fizičkih problema. Ali kako to pročitati? Srećom, danas svako može naučiti ovu umjetnost. U ovom članku ćemo vam reći kako razumjeti periodni sistem.

Periodični sistem hemijskih elemenata (Tabela Mendeljejeva) je klasifikacija hemijskih elemenata koja utvrđuje zavisnost različitih svojstava elemenata o naelektrisanju atomskog jezgra.

Istorija stvaranja Tabele

Dmitrij Ivanovič Mendeljejev nije bio običan hemičar, ako neko tako misli. Bio je hemičar, fizičar, geolog, metrolog, ekolog, ekonomista, naftaš, aeronaut, izrađivač instrumenata i učitelj. Tokom svog života, naučnik je uspio provesti mnoga fundamentalna istraživanja u različitim oblastima znanja. Na primjer, rasprostranjeno je vjerovanje da je Mendeljejev izračunao idealnu snagu votke - 40 stepeni. Ne znamo kako se Mendeljejev osjećao prema votki, ali pouzdano znamo da njegova disertacija na temu „Razgovor o kombinaciji alkohola sa vodom“ nije imala nikakve veze sa votkom i smatrala je koncentraciju alkohola od 70 stepeni. Uz sve zasluge naučnika, otkriće periodičnog zakona hemijskih elemenata - jednog od osnovnih zakona prirode, donelo mu je najširu slavu.

Postoji legenda prema kojoj je naučnik sanjao periodni sistem, nakon čega je sve što je trebalo da uradi bilo da usavrši ideju koja se pojavila. Ali, da je sve tako jednostavno.. Ova verzija stvaranja periodnog sistema, očigledno, nije ništa više od legende. Na pitanje kako je otvoren sto, sam Dmitrij Ivanovič je odgovorio: " Razmišljao sam o tome možda dvadeset godina, ali vi mislite: sjedio sam tamo i odjednom... gotovo je.”

Sredinom devetnaestog veka, nekoliko naučnika je paralelno preduzimalo pokušaje da se slože poznati hemijski elementi (poznata su 63 elementa). Na primjer, 1862. godine, Alexandre Emile Chancourtois je postavio elemente duž spirale i primijetio ciklično ponavljanje hemijskih svojstava. Hemičar i muzičar John Alexander Newlands predložio je svoju verziju periodnog sistema 1866. Zanimljiva je činjenica da je naučnik pokušao da otkrije neku vrstu mističnog muzičkog sklada u rasporedu elemenata. Između ostalih pokušaja, bio je i pokušaj Mendeljejeva, koji je okrunjen uspjehom.

Godine 1869. objavljen je prvi tabelarni dijagram, a 1. mart 1869. smatra se danom otvaranja periodičnog zakona. Suština Mendeljejevljevog otkrića bila je da se svojstva elemenata sa povećanjem atomske mase ne mijenjaju monotono, već periodično. Prva verzija tabele sadržavala je samo 63 elementa, ali je Mendeljejev donio niz vrlo nekonvencionalnih odluka. Dakle, pogodio je da ostavi prostor u tabeli za još neotkrivene elemente, a takođe je promenio atomske mase nekih elemenata. Fundamentalna ispravnost zakona koji je izveo Mendeljejev potvrđena je vrlo brzo, nakon otkrića galija, skandijuma i germanijuma, čije je postojanje naučnik predvideo.

Savremeni pogled na periodni sistem

Ispod je sama tabela

Danas se umjesto atomske težine (atomske mase) koristi koncept atomskog broja (broj protona u jezgru) za naručivanje elemenata. Tabela sadrži 120 elemenata, koji su raspoređeni s lijeva na desno prema rastućem atomskom broju (broj protona)

Kolone tabele predstavljaju takozvane grupe, a redovi predstavljaju periode. Tabela ima 18 grupa i 8 perioda.

• Metalna svojstva elemenata se smanjuju kada se kreću duž perioda s lijeva na desno, a povećavaju se u suprotnom smjeru.
• Veličina atoma se smanjuje kada se kreće s lijeva na desno duž perioda.
• Kako se krećete od vrha do dna kroz grupu, svojstva redukujućeg metala se povećavaju.
• Oksidirajuća i nemetalna svojstva se povećavaju kada se krećete duž perioda s lijeva na desno I.

Šta saznajemo o elementu iz tabele? Na primjer, uzmimo treći element u tabeli - litijum, i razmotrimo ga detaljno.

Prije svega, vidimo sam simbol elementa i njegovo ime ispod njega. U gornjem lijevom kutu nalazi se atomski broj elementa kojim je element raspoređen u tabeli. Atomski broj, kao što je već spomenuto, jednak je broju protona u jezgru. Broj pozitivnih protona je obično jednak broju negativnih elektrona u atomu (osim u izotopima).

Atomska masa je navedena pod atomskim brojem (u ovoj verziji tabele). Ako atomsku masu zaokružimo na najbliži cijeli broj, dobićemo ono što se naziva masenim brojem. Razlika između masenog i atomskog broja daje broj neutrona u jezgru. Dakle, broj neutrona u jezgri helijuma je dva, au litijumu četiri.

Naš kurs “Periodični sistem za lutke” je završen. U zaključku, pozivamo vas da pogledate tematski video i nadamo se da vam je pitanje kako koristiti periodni sistem Mendelejeva postalo jasnije. Podsjećamo da je uvijek efikasnije učiti novi predmet ne sam, već uz pomoć iskusnog mentora. Zato ih nikada ne zaboravite, koji će svoje znanje i iskustvo rado podijeliti s vama.