Tabla periódica de elementos químicos (tabla periódica)- clasificación de elementos químicos, estableciendo la dependencia de diversas propiedades de los elementos de la carga del núcleo atómico. El sistema es una expresión gráfica de la ley periódica establecida por el químico ruso D. I. Mendeleev en 1869. Su versión original fue desarrollada por D.I. Mendeleev en 1869-1871 y estableció la dependencia de las propiedades de los elementos de su peso atómico (en términos modernos, de la masa atómica). En total, se propusieron varios cientos de opciones para representar el sistema periódico (curvas analíticas, tablas, figuras geométricas, etc.). En la versión moderna del sistema, se supone que los elementos se resumen en una tabla bidimensional, en la que cada columna (grupo) define las principales propiedades físicas y químicas, y las filas representan períodos que son hasta cierto punto similares. el uno al otro.

Tabla periódica de elementos químicos de D.I. Mendeleev

El descubrimiento del químico ruso Mendeleev jugó (con diferencia) el papel más importante en el desarrollo de la ciencia, es decir, en el desarrollo de la ciencia atómico-molecular. Este descubrimiento hizo posible obtener las ideas más comprensibles y fáciles de aprender sobre compuestos químicos simples y complejos. Sólo gracias a la mesa tenemos los conceptos sobre los elementos que utilizamos en el mundo moderno. En el siglo XX surgió el papel predictivo del sistema periódico en la evaluación de las propiedades químicas de los elementos transuránicos, demostrado por el creador de la tabla.

Desarrollada en el siglo XIX, la tabla periódica de Mendeleev en interés de la ciencia de la química proporcionó una sistematización ya preparada de los tipos de átomos para el desarrollo de la FÍSICA en el siglo XX (física del átomo y del núcleo atómico). A principios del siglo XX, los físicos, a través de investigaciones, establecieron que el número atómico (también conocido como número atómico) es también una medida de la carga eléctrica del núcleo atómico de este elemento. Y el número del período (es decir, la serie horizontal) determina el número de capas de electrones del átomo. También resultó que el número de la fila vertical de la tabla determina la estructura cuántica de la capa exterior del elemento (por lo tanto, los elementos de la misma fila deben tener propiedades químicas similares).

El descubrimiento del científico ruso marcó una nueva era en la historia de la ciencia mundial; este descubrimiento permitió no sólo dar un gran salto en la química, sino que también fue invaluable para muchas otras áreas de la ciencia. La tabla periódica proporcionó un sistema coherente de información sobre los elementos, a partir de ella fue posible sacar conclusiones científicas e incluso anticipar algunos descubrimientos.

Tabla periódica Una de las características de la tabla periódica es que el grupo (columna de la tabla) tiene expresiones más significativas de la tendencia periódica que los períodos o bloques. Hoy en día, la teoría de la mecánica cuántica y la estructura atómica explica la esencia grupal de los elementos por el hecho de que tienen las mismas configuraciones electrónicas de capas de valencia y, como resultado, los elementos que se encuentran dentro de la misma columna tienen características muy similares (idénticas) de la configuración electrónica, con propiedades químicas similares. También existe una clara tendencia a un cambio estable en las propiedades a medida que aumenta la masa atómica. Cabe señalar que en algunas áreas de la tabla periódica (por ejemplo, en los bloques D y F), las similitudes horizontales son más notorias que las verticales.

La tabla periódica contiene grupos a los que se les asignan números de serie del 1 al 18 (de izquierda a derecha), según el sistema internacional de denominación de grupos. En el pasado, se utilizaban números romanos para identificar grupos. En América existía la práctica de colocar después del número romano, la letra “A” cuando el grupo estaba ubicado en los bloques S y P, o la letra “B” para los grupos ubicados en el bloque D. Los identificadores utilizados en esa época son lo mismo que este último el número de índices modernos en nuestro tiempo (por ejemplo, el nombre IVB en nuestro tiempo corresponde a elementos del grupo 4, e IVA es el grupo 14 de elementos). En los países europeos de esa época se utilizaba un sistema similar, pero aquí la letra "A" se refería a grupos de hasta 10, y la letra "B", después de 10 inclusive. Pero los grupos 8,9,10 tenían ID VIII, como un grupo triple. Estos nombres de grupos dejaron de existir después de que entrara en vigor en 1988 el nuevo sistema de notación IUPAC, que todavía se utiliza en la actualidad.

Muchos grupos recibieron nombres no sistemáticos de naturaleza vegetal (por ejemplo, "metales alcalinotérreos" o "halógenos" y otros nombres similares). Los grupos 3 a 14 no recibieron tales nombres, debido a que son menos similares entre sí y tienen menos correspondencia con los patrones verticales; generalmente se les llama por un número o por el nombre del primer elemento del grupo (titanio , cobalto, etc.).

Los elementos químicos que pertenecen al mismo grupo de la tabla periódica muestran ciertas tendencias en electronegatividad, radio atómico y energía de ionización. En un grupo, de arriba a abajo, el radio del átomo aumenta a medida que se llenan los niveles de energía, los electrones de valencia del elemento se alejan del núcleo, mientras que la energía de ionización disminuye y los enlaces en el átomo se debilitan, lo que simplifica la eliminación de electrones. La electronegatividad también disminuye, esto es consecuencia de que aumenta la distancia entre el núcleo y los electrones de valencia. Pero también hay excepciones a estos patrones, por ejemplo, la electronegatividad aumenta, en lugar de disminuir, en el grupo 11, en dirección de arriba a abajo. Hay una línea en la tabla periódica llamada "Período".

Entre los grupos, hay aquellos en los que las direcciones horizontales son más significativas (a diferencia de otros en los que las direcciones verticales son más importantes), tales grupos incluyen el bloque F, en el que los lantánidos y actínidos forman dos secuencias horizontales importantes.

Los elementos muestran ciertos patrones en el radio atómico, la electronegatividad, la energía de ionización y la energía de afinidad electrónica. Debido al hecho de que para cada elemento posterior aumenta el número de partículas cargadas y los electrones son atraídos hacia el núcleo, el radio atómico disminuye de izquierda a derecha, al mismo tiempo aumenta la energía de ionización y, a medida que aumenta el enlace en el átomo, aumenta la dificultad de eliminar un electrón. Los metales ubicados en el lado izquierdo de la tabla se caracterizan por un indicador de energía de afinidad electrónica más baja y, en consecuencia, en el lado derecho el indicador de energía de afinidad electrónica es mayor para los no metales (sin contar los gases nobles).

Las diferentes regiones de la tabla periódica, dependiendo de en qué capa del átomo se encuentre el último electrón y en vista de la importancia de la capa electrónica, suelen describirse como bloques.

El bloque S incluye los dos primeros grupos de elementos (metales alcalinos y alcalinotérreos, hidrógeno y helio).
El bloque P incluye los últimos seis grupos, del 13 al 18 (según la IUPAC, o según el sistema adoptado en América, del IIIA al VIIIA), este bloque también incluye todos los metaloides.

Bloque - D, grupos 3 a 12 (IUPAC, o IIIB a IIB en americano), este bloque incluye todos los metales de transición.
El bloque - F, generalmente se ubica fuera de la tabla periódica e incluye lantánidos y actínidos.

Un elemento químico es un término colectivo que describe una colección de átomos de una sustancia simple, es decir, una que no se puede dividir en componentes más simples (según la estructura de sus moléculas). Imagínese que le dieran un trozo de hierro puro y le pidieran que lo separara en sus hipotéticos constituyentes utilizando cualquier dispositivo o método jamás inventado por los químicos. Sin embargo, no puedes hacer nada, el hierro nunca se dividirá en algo más simple. Una sustancia simple, el hierro, corresponde al elemento químico Fe.

Definición teórica

El hecho experimental mencionado anteriormente se puede explicar mediante la siguiente definición: un elemento químico es una colección abstracta de átomos (¡no moléculas!) de la sustancia simple correspondiente, es decir, átomos del mismo tipo. Si hubiera una manera de observar cada uno de los átomos individuales en el trozo de hierro puro mencionado anteriormente, entonces todos serían átomos de hierro. Por el contrario, un compuesto químico como el óxido de hierro siempre contiene al menos dos tipos diferentes de átomos: átomos de hierro y átomos de oxígeno.

Términos que debes conocer

Masa atomica: La masa de protones, neutrones y electrones que forman un átomo de un elemento químico.

Número atómico: El número de protones en el núcleo del átomo de un elemento.

Símbolo químico: una letra o un par de letras latinas que representan la designación de un elemento determinado.

Compuesto químico: sustancia que consta de dos o más elementos químicos combinados entre sí en una proporción determinada.

Metal: Elemento que pierde electrones en reacciones químicas con otros elementos.

Metaloide: Elemento que reacciona a veces como metal y otras como no metal.

No metal: Elemento que busca ganar electrones en reacciones químicas con otros elementos.

Tabla periódica de elementos químicos.: Un sistema para clasificar elementos químicos según sus números atómicos.

Elemento sintético: Aquel que se produce artificialmente en un laboratorio y generalmente no se encuentra en la naturaleza.

Elementos naturales y sintéticos.

Noventa y dos elementos químicos se encuentran naturalmente en la Tierra. El resto se obtuvo artificialmente en laboratorios. Un elemento químico sintético suele ser el producto de reacciones nucleares en aceleradores de partículas (dispositivos utilizados para aumentar la velocidad de partículas subatómicas como electrones y protones) o reactores nucleares (dispositivos utilizados para controlar la energía liberada por reacciones nucleares). El primer elemento sintético con número atómico 43 fue el tecnecio, descubierto en 1937 por los físicos italianos C. Perrier y E. Segre. Excepto el tecnecio y el prometio, todos los elementos sintéticos tienen núcleos más grandes que el uranio. El último elemento químico sintético en recibir su nombre eslivermorium (116), y antes fue flerovium (114).

Dos docenas de elementos comunes e importantes.

* Si no se especifica el valor, entonces el elemento es inferior al 0,1 por ciento.

El Big Bang como causa fundamental de la formación de materia

¿Qué elemento químico fue el primero en el Universo? Los científicos creen que la respuesta a esta pregunta está en las estrellas y en los procesos mediante los cuales se forman. Se cree que el universo surgió en algún momento hace entre 12 y 15 mil millones de años. Hasta este momento no se piensa en nada que exista excepto en la energía. Pero sucedió algo que convirtió esta energía en una enorme explosión (el llamado Big Bang). En los segundos siguientes al Big Bang, la materia comenzó a formarse.

Las primeras formas más simples de materia que aparecieron fueron los protones y los electrones. Algunos de ellos se combinan para formar átomos de hidrógeno. Este último consta de un protón y un electrón; es el átomo más simple que puede existir.

Lentamente, durante largos períodos de tiempo, los átomos de hidrógeno comenzaron a agruparse en ciertas áreas del espacio, formando densas nubes. El hidrógeno de estas nubes fue arrastrado hacia formaciones compactas por las fuerzas gravitacionales. Con el tiempo, estas nubes de hidrógeno se volvieron lo suficientemente densas como para formar estrellas.

Las estrellas como reactores químicos de nuevos elementos.

Una estrella es simplemente una masa de materia que genera energía a partir de reacciones nucleares. La más común de estas reacciones implica la combinación de cuatro átomos de hidrógeno formando un átomo de helio. Una vez que comenzaron a formarse las estrellas, el helio se convirtió en el segundo elemento en aparecer en el Universo.

A medida que las estrellas envejecen, pasan de reacciones nucleares de hidrógeno y helio a otros tipos. En ellos, los átomos de helio forman átomos de carbono. Posteriormente, los átomos de carbono forman oxígeno, neón, sodio y magnesio. Más tarde, el neón y el oxígeno se combinan para formar magnesio. A medida que estas reacciones continúan, se forman cada vez más elementos químicos.

Los primeros sistemas de elementos químicos.

Hace más de 200 años, los químicos empezaron a buscar formas de clasificarlos. A mediados del siglo XIX se conocían unos 50 elementos químicos. Una de las cuestiones que los químicos intentaron resolver. resumido a lo siguiente: ¿es un elemento químico una sustancia completamente diferente de cualquier otro elemento? ¿O algunos elementos relacionados con otros de alguna manera? ¿Existe una ley general que los une?

Los químicos propusieron varios sistemas de elementos químicos. Por ejemplo, el químico inglés William Prout sugirió en 1815 que las masas atómicas de todos los elementos son múltiplos de la masa del átomo de hidrógeno, si la tomamos igual a la unidad, es decir, deben ser números enteros. En aquella época, J. Dalton ya había calculado las masas atómicas de muchos elementos en relación con la masa del hidrógeno. Sin embargo, si este es aproximadamente el caso del carbono, el nitrógeno y el oxígeno, entonces el cloro con una masa de 35,5 no encajaba en este esquema.

El químico alemán Johann Wolfgang Dobereiner (1780 – 1849) demostró en 1829 que tres elementos del llamado grupo de los halógenos (cloro, bromo y yodo) podían clasificarse según sus masas atómicas relativas. El peso atómico del bromo (79,9) resultó ser casi exactamente el promedio de los pesos atómicos del cloro (35,5) y del yodo (127), es decir, 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (cerca de 79,9). Este fue el primer enfoque para construir uno de los grupos de elementos químicos. Dobereiner descubrió dos tríadas de elementos más, pero no pudo formular una ley periódica general.

¿Cómo apareció la tabla periódica de elementos químicos?

La mayoría de los primeros esquemas de clasificación no tuvieron mucho éxito. Luego, alrededor de 1869, dos químicos hicieron casi el mismo descubrimiento casi al mismo tiempo. El químico ruso Dmitri Mendeleev (1834-1907) y el químico alemán Julius Lothar Meyer (1830-1895) propusieron organizar elementos que tienen propiedades físicas y químicas similares en un sistema ordenado de grupos, series y períodos. Al mismo tiempo, Mendeleev y Meyer señalaron que las propiedades de los elementos químicos se repiten periódicamente dependiendo de sus pesos atómicos.

Hoy en día, a Mendeleev se le considera generalmente el descubridor de la ley periódica porque dio un paso que Meyer no dio. Cuando todos los elementos estuvieron ordenados en la tabla periódica, aparecieron algunos huecos. Mendeleev predijo que estos eran lugares para elementos que aún no habían sido descubiertos.

Sin embargo, fue aún más lejos. Mendeleev predijo las propiedades de estos elementos aún no descubiertos. Sabía dónde estaban ubicados en la tabla periódica, por lo que podía predecir sus propiedades. Sorprendentemente, todos los elementos químicos que Mendeleev predijo, galio, escandio y germanio, fueron descubiertos menos de diez años después de que publicara su ley periódica.

Forma abreviada de la tabla periódica.

Ha habido intentos de contar cuántas opciones para la representación gráfica de la tabla periódica propusieron diferentes científicos. Resultó que eran más de 500. Además, el 80% del número total de opciones son tablas, y el resto son figuras geométricas, curvas matemáticas, etc. Como resultado, cuatro tipos de tablas encontraron aplicación práctica: cortas, semi -largo, largo y escalera (piramidal). Este último fue propuesto por el gran físico N. Bohr.

La siguiente imagen muestra el formulario corto.

En él, los elementos químicos están ordenados en orden ascendente de su número atómico de izquierda a derecha y de arriba a abajo. Así, el primer elemento químico de la tabla periódica, el hidrógeno, tiene número atómico 1 porque los núcleos de los átomos de hidrógeno contienen uno y sólo un protón. Asimismo, el oxígeno tiene número atómico 8 ya que los núcleos de todos los átomos de oxígeno contienen 8 protones (ver figura a continuación).

Los principales fragmentos estructurales del sistema periódico son períodos y grupos de elementos. En seis períodos se llenan todas las celdas, el séptimo aún no está completo (los elementos 113, 115, 117 y 118, aunque sintetizados en laboratorios, aún no han sido registrados oficialmente y no tienen nombre).

Los grupos se dividen en subgrupos principal (A) y secundario (B). Los elementos de los tres primeros períodos, cada uno de los cuales contiene una fila, se incluyen exclusivamente en los subgrupos A. Los cuatro períodos restantes incluyen dos filas.

Los elementos químicos del mismo grupo tienden a tener propiedades químicas similares. Así, el primer grupo está formado por metales alcalinos, el segundo, por metales alcalinotérreos. Los elementos en el mismo período tienen propiedades que cambian lentamente de un metal alcalino a un gas noble. La siguiente figura muestra cómo una de las propiedades, el radio atómico, cambia para elementos individuales en la tabla.

Forma de período largo de la tabla periódica.

Se muestra en la siguiente figura y está dividido en dos direcciones, filas y columnas. Hay siete filas de períodos, como en la forma abreviada, y 18 columnas, llamadas grupos o familias. De hecho, el aumento en el número de grupos de 8 en forma corta a 18 en forma larga se obtiene colocando todos los elementos en puntos, comenzando desde el 4, no en dos, sino en una línea.

Se utilizan dos sistemas de numeración diferentes para los grupos, como se muestra en la parte superior de la tabla. El sistema de números romanos (IA, IIA, IIB, IVB, etc.) ha sido tradicionalmente popular en los Estados Unidos. Otro sistema (1, 2, 3, 4, etc.) se utiliza tradicionalmente en Europa y se recomendó su uso en EE.UU. hace varios años.

La apariencia de las tablas periódicas en las figuras anteriores es un poco engañosa, como ocurre con cualquier tabla publicada. La razón de esto es que los dos grupos de elementos que se muestran en la parte inferior de las tablas deberían estar ubicados dentro de ellas. Los lantánidos, por ejemplo, pertenecen al período 6 entre el bario (56) y el hafnio (72). Además, los actínidos pertenecen al período 7 entre el radio (88) y el rutherfordio (104). Si se insertaran en una mesa, ésta sería demasiado ancha para caber en una hoja de papel o en un gráfico mural. Por ello, se acostumbra colocar estos elementos en la parte inferior de la tabla.

Composición del átomo.

Un átomo está formado por núcleo atómico Y capa electrónica.

El núcleo de un átomo está formado por protones ( p+) y neutrones ( norte 0). La mayoría de los átomos de hidrógeno tienen un núcleo formado por un protón.

Número de protones norte(p+) es igual a la carga nuclear ( z) y el número ordinal del elemento en la serie natural de elementos (y en la tabla periódica de elementos).

norte(pag +) = z

Suma de neutrones norte(norte 0), denotado simplemente por la letra norte y número de protones z llamado número de masa y se designa con la letra A.

A = z + norte

La capa electrónica de un átomo está formada por electrones que se mueven alrededor del núcleo ( mi -).

Número de electrones norte(mi-) en la capa electrónica de un átomo neutro es igual al número de protones z en su centro.

La masa de un protón es aproximadamente igual a la masa de un neutrón y 1840 veces la masa de un electrón, por lo que la masa de un átomo es casi igual a la masa del núcleo.

La forma del átomo es esférica. El radio del núcleo es aproximadamente 100.000 veces menor que el radio del átomo.

Elemento químico- tipo de átomos (conjunto de átomos) con la misma carga nuclear (con el mismo número de protones en el núcleo).

Isótopo- una colección de átomos del mismo elemento con el mismo número de neutrones en el núcleo (o un tipo de átomo con el mismo número de protones y el mismo número de neutrones en el núcleo).

Los diferentes isótopos se diferencian entre sí por el número de neutrones en los núcleos de sus átomos.

Designación de un átomo o isótopo individual: (E - símbolo del elemento), por ejemplo: .

Estructura de la capa electrónica de un átomo.

orbital atómico- estado de un electrón en un átomo. El símbolo del orbital es . Cada orbital tiene una nube de electrones correspondiente.

Los orbitales de los átomos reales en el estado fundamental (no excitado) son de cuatro tipos: s, pag, d Y F.

nube electrónica- la parte del espacio en la que se puede encontrar un electrón con una probabilidad del 90 (o más) por ciento.

Nota: en ocasiones no se distinguen los conceptos de “orbital atómico” y “nube de electrones”, llamándose a ambos “orbital atómico”.

La capa de electrones de un átomo está en capas. capa electrónica formado por nubes de electrones del mismo tamaño. Los orbitales de una capa se forman. nivel electrónico ("energía"), sus energías son las mismas para el átomo de hidrógeno, pero diferentes para otros átomos.

Los orbitales del mismo tipo se agrupan en electrónica (energía) subniveles:
s-subnivel (consta de uno s-orbitales), símbolo - .
pag-subnivel (consta de tres pag
d-subnivel (consta de cinco d-orbitales), símbolo - .
F-subnivel (consta de siete F-orbitales), símbolo - .

Las energías de los orbitales del mismo subnivel son las mismas.

Al designar subniveles, al símbolo del subnivel se le suma el número de la capa (nivel electrónico), por ejemplo: 2 s, 3pag, 5d medio s-subnivel del segundo nivel, pag-subnivel del tercer nivel, d-subnivel del quinto nivel.

El número total de subniveles en un nivel es igual al número de nivel norte. El número total de orbitales en un nivel es igual a norte 2. En consecuencia, el número total de nubes en una capa también es igual a norte 2 .

Designaciones: - orbital libre (sin electrones), - orbital con un electrón desapareado, - orbital con un par de electrones (con dos electrones).

El orden en que los electrones llenan los orbitales de un átomo está determinado por tres leyes de la naturaleza (las formulaciones se dan en términos simplificados):

1. El principio de mínima energía: los electrones llenan los orbitales en orden creciente de energía de los orbitales.

2. El principio de Pauli: no puede haber más de dos electrones en un orbital.

3. Regla de Hund: dentro de un subnivel, los electrones primero llenan los orbitales vacíos (uno a la vez) y solo después forman pares de electrones.

El número total de electrones en el nivel electrónico (o capa de electrones) es 2 norte 2 .

La distribución de subniveles por energía se expresa de la siguiente manera (en orden creciente de energía):

1s, 2s, 2pag, 3s, 3pag, 4s, 3d, 4pag, 5s, 4d, 5pag, 6s, 4F, 5d, 6pag, 7s, 5F, 6d, 7pag ...

Esta secuencia se expresa claramente mediante un diagrama de energía:

La distribución de los electrones de un átomo en niveles, subniveles y orbitales (configuración electrónica de un átomo) se puede representar como una fórmula electrónica, un diagrama de energía o, más simplemente, como un diagrama de capas de electrones ("diagrama electrónico").

Ejemplos de la estructura electrónica de los átomos:

electrones de valencia- electrones de un átomo que pueden participar en la formación de enlaces químicos. Para cualquier átomo, estos son todos los electrones externos más aquellos electrones preexternos cuya energía es mayor que la de los externos. Por ejemplo: el átomo de Ca tiene 4 electrones externos. s 2, también son valencia; El átomo de Fe tiene 4 electrones externos. s 2 pero tiene 3 d 6, por lo tanto el átomo de hierro tiene 8 electrones de valencia. La fórmula electrónica de valencia del átomo de calcio es 4. s 2, y átomos de hierro - 4 s 2 3d 6 .

Tabla periódica de elementos químicos por D. I. Mendeleev
(sistema natural de elementos químicos)

Ley periódica de los elementos químicos.(formulación moderna): las propiedades de los elementos químicos, así como de las sustancias simples y complejas formadas por ellos, dependen periódicamente del valor de la carga de los núcleos atómicos.

Tabla periódica- expresión gráfica de la ley periódica.

Serie natural de elementos químicos.- una serie de elementos químicos ordenados según el número creciente de protones en los núcleos de sus átomos, o, lo que es lo mismo, según las cargas crecientes de los núcleos de estos átomos. El número atómico de un elemento de esta serie es igual al número de protones en el núcleo de cualquier átomo de este elemento.

La tabla de elementos químicos se construye “cortando” la serie natural de elementos químicos en periodos(filas horizontales de la tabla) y agrupaciones (columnas verticales de la tabla) de elementos con una estructura electrónica de átomos similar.

Dependiendo de la forma en que combine elementos en grupos, la tabla puede ser período largo(los elementos con el mismo número y tipo de electrones de valencia se agrupan) y período corto(Los elementos con el mismo número de electrones de valencia se recogen en grupos).

Los grupos de la tabla de período corto se dividen en subgrupos ( principal Y lado), coincidiendo con los grupos de la tabla de largo período.

Todos los átomos de elementos del mismo período tienen el mismo número de capas de electrones, igual al número de período.

Número de elementos en los períodos: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. La mayoría de los elementos del octavo período se obtuvieron artificialmente, los últimos elementos de este período aún no han sido sintetizados. Todos los períodos excepto el primero comienzan con un elemento formador de metales alcalinos (Li, Na, K, etc.) y terminan con un elemento formador de gases nobles (He, Ne, Ar, Kr, etc.).

En la tabla de corto período hay ocho grupos, cada uno de los cuales está dividido en dos subgrupos (principal y secundario), en la tabla de largo período hay dieciséis grupos, los cuales están numerados en números romanos con las letras A o B, por ejemplo: IA, IIIB, VIA, VIIB. El grupo IA del cuadro de largo plazo corresponde al subgrupo principal del primer grupo del cuadro de corto plazo; grupo VIIB - subgrupo secundario del séptimo grupo: el resto - de manera similar.

Las características de los elementos químicos cambian naturalmente en grupos y períodos.

En períodos (con número de serie creciente)

• aumenta la carga nuclear
• el número de electrones externos aumenta,
• el radio de los átomos disminuye,
• la fuerza del enlace entre los electrones y el núcleo aumenta (energía de ionización),
• la electronegatividad aumenta,
• se mejoran las propiedades oxidantes de sustancias simples ("no metalicidad"),
• las propiedades reductoras de las sustancias simples se debilitan ("metalicidad"),
• debilita el carácter básico de los hidróxidos y los óxidos correspondientes,
• aumenta el carácter ácido de los hidróxidos y los óxidos correspondientes.

En grupos (con número de serie creciente)

• aumenta la carga nuclear
• el radio de los átomos aumenta (solo en los grupos A),
• la fuerza del enlace entre los electrones y el núcleo disminuye (energía de ionización; solo en los grupos A),
• la electronegatividad disminuye (solo en los grupos A),
• las propiedades oxidantes de las sustancias simples se debilitan ("no metalicidad"; solo en los grupos A),
• se mejoran las propiedades reductoras de sustancias simples ("metalicidad"; sólo en los grupos A),
• aumenta el carácter básico de los hidróxidos y los óxidos correspondientes (sólo en los grupos A),
• debilita el carácter ácido de los hidróxidos y los óxidos correspondientes (sólo en los grupos A),
• la estabilidad de los compuestos de hidrógeno disminuye (su actividad reductora aumenta; solo en los grupos A).

Tareas y pruebas sobre el tema "Tema 9. "Estructura del átomo. Ley periódica y sistema periódico de elementos químicos por D. I. Mendeleev (PSHE) "."

• Ley periódica - Ley periódica y estructura de los átomos de grados 8 a 9.
  Debes saber: las leyes de llenado de orbitales con electrones (el principio de mínima energía, el principio de Pauli, la regla de Hund), la estructura de la tabla periódica de elementos.

  Debe poder: determinar la composición de un átomo por la posición del elemento en la tabla periódica y, a la inversa, encontrar un elemento en el sistema periódico, conociendo su composición; representar el diagrama estructural, la configuración electrónica de un átomo, ion y, a la inversa, determinar la posición de un elemento químico en el PSCE a partir del diagrama y la configuración electrónica; caracterizar el elemento y las sustancias que forma según su posición en el PSCE; determinar los cambios en el radio de los átomos, las propiedades de los elementos químicos y las sustancias que forman dentro de un período y un subgrupo principal del sistema periódico.

  Ejemplo 1. Determine el número de orbitales en el tercer nivel de electrones. ¿Cuáles son estos orbitales?
  Para determinar el número de orbitales utilizamos la fórmula norte orbitales = norte 2 donde norte- número de nivel. norte orbitales = 3 2 = 9. Uno 3 s-, tres 3 pag- y cinco 3 d-orbitales.

  Ejemplo 2. Determinar qué átomo de elemento tiene fórmula electrónica 1 s 2 2s 2 2pag 6 3s 2 3pag 1 .
  Para determinar de qué elemento se trata, es necesario averiguar su número atómico, que es igual al número total de electrones del átomo. En este caso: 2 + 2 + 6 + 2 + 1 = 13. Este es aluminio.

  Después de asegurarse de haber aprendido todo lo que necesita, proceda a completar las tareas. Le deseamos éxito.

  
  Lectura recomendada:
  • O. S. Gabrielyan y otros Química 11º grado. M., Avutarda, 2002;
  • G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. Química 11º grado. M., Educación, 2001.

Ley periódica D.I. Mendeleev y la tabla periódica de elementos químicos. Es de gran importancia en el desarrollo de la química. Volvamos al año 1871, cuando el profesor de química D.I. Mendeleev, a través de numerosas pruebas y errores, llegó a la conclusión de que "... las propiedades de los elementos, y por tanto las propiedades de los cuerpos simples y complejos que forman, dependen periódicamente de su peso atómico". La periodicidad de los cambios en las propiedades de los elementos surge debido a la repetición periódica de la configuración electrónica de la capa electrónica externa con un aumento en la carga del núcleo.

Formulación moderna de la ley periódica. Es esto:

"las propiedades de los elementos químicos (es decir, las propiedades y la forma de los compuestos que forman) dependen periódicamente de la carga del núcleo de los átomos de los elementos químicos".

Mientras enseñaba química, Mendeleev comprendió que recordar las propiedades individuales de cada elemento causaba dificultades a los estudiantes. Comenzó a buscar formas de crear un método sistemático para que fuera más fácil recordar las propiedades de los elementos. El resultado fue mesa natural, más tarde se conoció como periódico.

Nuestra tabla moderna es muy similar a la tabla periódica. Echemos un vistazo más de cerca.

mesa de mendeleev

La tabla periódica de Mendeleev consta de 8 grupos y 7 períodos.

Las columnas verticales de una tabla se llaman grupos . Los elementos dentro de cada grupo tienen propiedades químicas y físicas similares. Esto se explica por el hecho de que los elementos del mismo grupo tienen configuraciones electrónicas similares de la capa exterior, cuyo número de electrones es igual al número del grupo. En este caso, el grupo se divide en subgrupos principales y secundarios.

EN Subgrupos principales incluye elementos cuyos electrones de valencia se encuentran en los subniveles externos ns y np. EN Subgrupos laterales incluye elementos cuyos electrones de valencia están ubicados en el subnivel ns externo y en el subnivel d interno (n - 1) (o (n - 2) subnivel f).

Todos los elementos en tabla periódica , dependiendo de en qué subnivel (s-, p-, d- o f-) los electrones de valencia se clasifican en: elementos s (elementos de los subgrupos principales de los grupos I y II), elementos p (elementos de los subgrupos principales III - VII grupos), elementos d (elementos de subgrupos laterales), elementos f (lantánidos, actínidos).

La valencia más alta de un elemento (a excepción de O, F, elementos del subgrupo cobre y del grupo ocho) es igual al número del grupo en el que se encuentra.

Para los elementos de los subgrupos principal y secundario, las fórmulas de los óxidos superiores (y sus hidratos) son las mismas. En los subgrupos principales, la composición de los compuestos de hidrógeno es la misma para los elementos de este grupo. Los hidruros sólidos forman elementos de los principales subgrupos de los grupos I - III, y los grupos IV - VII forman compuestos de hidrógeno gaseosos. Los compuestos de hidrógeno del tipo EN 4 son compuestos más neutros, EN 3 son bases, H 2 E y NE son ácidos.

Las filas horizontales de una tabla se llaman periodos. Los elementos en los períodos se diferencian entre sí, pero lo que tienen en común es que los últimos electrones están en el mismo nivel de energía ( número cuántico principalnorte- lo mismo ).

El primer período se diferencia de los demás en que sólo hay 2 elementos: hidrógeno H y helio He.

En el segundo período hay 8 elementos (Li - Ne). El litio Li, un metal alcalino, inicia el período y el gas noble neón Ne lo cierra.

En el tercer período, al igual que en el segundo, hay 8 elementos (Na - Ar). El período comienza con el metal alcalino sodio Na y lo cierra el gas noble argón Ar.

El cuarto período contiene 18 elementos (K - Kr); Mendeleev lo designó como el primer gran período. También comienza con el metal alcalino Potasio y termina con el gas inerte criptón Kr. La composición de grandes períodos incluye elementos de transición (Sc - Zn) - d- elementos.

En el quinto período, similar al cuarto, hay 18 elementos (Rb - Xe) y su estructura es similar al cuarto. También comienza con el metal alcalino rubidio Rb y termina con el gas inerte xenón Xe. La composición de grandes períodos incluye elementos de transición (Y - Cd) - d- elementos.

El sexto período consta de 32 elementos (Cs - Rn). excepto 10 d-elementos (La, Hf - Hg) contiene una fila de 14 F-elementos (lantánidos) - Ce - Lu

El séptimo tiempo no ha terminado. Comienza con Franc Fr, se puede suponer que contendrá, al igual que el sexto período, 32 elementos ya encontrados (hasta el elemento con Z = 118).

tabla periódica interactiva

Si miras tabla periódica y dibuja una línea imaginaria que comienza en el boro y termina entre el polonio y el astato, entonces todos los metales estarán a la izquierda de la línea y los no metales a la derecha. Los elementos inmediatamente adyacentes a esta línea tendrán propiedades tanto de metales como de no metales. Se llaman metaloides o semimetales. Se trata de boro, silicio, germanio, arsénico, antimonio, telurio y polonio.

Ley periódica

Mendeleev dio la siguiente formulación de la Ley Periódica: “las propiedades de los cuerpos simples, así como las formas y propiedades de los compuestos de elementos y, por tanto, las propiedades de los cuerpos simples y complejos que forman, dependen periódicamente de su peso atómico. "
Hay cuatro patrones periódicos principales:

Regla del octeto afirma que todos los elementos tienden a ganar o perder un electrón para tener la configuración de ocho electrones del gas noble más cercano. Porque Dado que los orbitales exteriores s y p de los gases nobles están completamente llenos, son los elementos más estables.
Energía de ionización es la cantidad de energía necesaria para extraer un electrón de un átomo. Según la regla del octeto, cuando se avanza por la tabla periódica de izquierda a derecha, se requiere más energía para eliminar un electrón. Por lo tanto, los elementos del lado izquierdo de la tabla tienden a perder un electrón y los del lado derecho tienden a ganar uno. Los gases inertes tienen la mayor energía de ionización. La energía de ionización disminuye a medida que se avanza en el grupo, porque Los electrones con niveles de energía bajos tienen la capacidad de repeler electrones con niveles de energía más altos. Este fenómeno se llama efecto blindaje. Debido a este efecto, los electrones externos están menos unidos al núcleo. A lo largo del período, la energía de ionización aumenta suavemente de izquierda a derecha.

Afinidad electronica– el cambio de energía cuando un átomo de una sustancia en estado gaseoso adquiere un electrón adicional. A medida que uno desciende en el grupo, la afinidad electrónica se vuelve menos negativa debido al efecto de detección.

Electronegatividad- una medida de con qué fuerza tiende a atraer electrones de otro átomo asociado con él. La electronegatividad aumenta al moverse. tabla periódica de izquierda a derecha y de abajo hacia arriba. Hay que recordar que los gases nobles no tienen electronegatividad. Por tanto, el elemento más electronegativo es el flúor.

Con base en estos conceptos, consideremos cómo cambian las propiedades de los átomos y sus compuestos en tabla periódica.

Entonces, en una dependencia periódica existen propiedades de un átomo que están asociadas con su configuración electrónica: radio atómico, energía de ionización, electronegatividad.

Consideremos el cambio en las propiedades de los átomos y sus compuestos dependiendo de su posición en tabla periódica de elementos químicos.

La no metalicidad del átomo aumenta. al moverse en la tabla periódica de izquierda a derecha y de abajo hacia arriba. Debido a esto las propiedades básicas de los óxidos disminuyen, y las propiedades ácidas aumentan en el mismo orden: cuando se mueve de izquierda a derecha y de abajo hacia arriba. Además, las propiedades ácidas de los óxidos son más fuertes cuanto mayor es el estado de oxidación del elemento que lo forma.

Por periodo de izquierda a derecha propiedades básicas hidróxidos debilitarse; en los subgrupos principales, de arriba a abajo, aumenta la resistencia de los cimientos. Además, si un metal puede formar varios hidróxidos, entonces con un aumento en el estado de oxidación del metal, propiedades básicas los hidróxidos se debilitan.

Por periodo de izquierda a derecha aumenta la fuerza de los ácidos que contienen oxígeno. Al moverse de arriba a abajo dentro de un grupo, la fuerza de los ácidos que contienen oxígeno disminuye. En este caso, la fuerza del ácido aumenta al aumentar el estado de oxidación del elemento formador de ácido.

Por periodo de izquierda a derecha aumenta la fuerza de los ácidos libres de oxígeno. Al moverse de arriba a abajo dentro de un grupo, aumenta la fuerza de los ácidos libres de oxígeno.

¿Cómo utilizar la tabla periódica? Para un no iniciado, leer la tabla periódica es lo mismo que para un gnomo observar las antiguas runas de los elfos. Y la tabla periódica, por cierto, si se usa correctamente, puede decir mucho sobre el mundo. Además de ser de gran utilidad en el examen, también es simplemente insustituible para resolver una gran cantidad de problemas químicos y físicos. ¿Pero cómo leerlo? Afortunadamente, hoy todo el mundo puede aprender este arte. En este artículo te contamos cómo entender la tabla periódica.

La tabla periódica de elementos químicos (tabla de Mendeleev) es una clasificación de elementos químicos que establece la dependencia de diversas propiedades de los elementos de la carga del núcleo atómico.

Historia de la creación de la Mesa.

Dmitry Ivanovich Mendeleev no era un simple químico, si alguien lo cree así. Fue químico, físico, geólogo, metrólogo, ecologista, economista, petrolero, aeronauta, fabricante de instrumentos y docente. Durante su vida, el científico logró realizar una gran cantidad de investigaciones fundamentales en diversos campos del conocimiento. Por ejemplo, se cree ampliamente que fue Mendeleev quien calculó la concentración ideal del vodka: 40 grados. No sabemos qué opinaba Mendeleev del vodka, pero sabemos con seguridad que su disertación sobre el tema "El discurso sobre la combinación de alcohol con agua" no tenía nada que ver con el vodka y consideraba concentraciones de alcohol a partir de 70 grados. Con todos los méritos del científico, el descubrimiento de la ley periódica de los elementos químicos, una de las leyes fundamentales de la naturaleza, le dio la mayor fama.

Existe una leyenda según la cual un científico soñó con la tabla periódica y después de lo cual sólo tuvo que perfeccionar la idea que le había aparecido. Pero, si todo fuera tan simple... Esta versión de la creación de la tabla periódica, aparentemente, no es más que una leyenda. Cuando se le preguntó cómo se abrió la mesa, el propio Dmitry Ivanovich respondió: “ He estado pensando en ello durante unos veinte años, pero piensas: estaba sentado allí y de repente... ya está hecho”.

A mediados del siglo XIX, varios científicos intentaron en paralelo ordenar los elementos químicos conocidos (se conocían 63 elementos). Por ejemplo, en 1862, Alexandre Emile Chancourtois colocó elementos a lo largo de una hélice y observó la repetición cíclica de propiedades químicas. El químico y músico John Alexander Newlands propuso su versión de la tabla periódica en 1866. Lo interesante es que el científico intentó descubrir algún tipo de armonía musical mística en la disposición de los elementos. Entre otros intentos, también estuvo el intento de Mendeleev, que se vio coronado por el éxito.

En 1869 se publicó el primer diagrama de tabla y se considera el 1 de marzo de 1869 el día en que se inauguró la ley periódica. La esencia del descubrimiento de Mendeleev fue que las propiedades de los elementos con una masa atómica creciente no cambian de forma monótona, sino periódica. La primera versión de la tabla contenía sólo 63 elementos, pero Mendeleev tomó una serie de decisiones muy poco convencionales. Entonces, supuso dejar espacio en la tabla para elementos aún no descubiertos y también cambió las masas atómicas de algunos elementos. La exactitud fundamental de la ley derivada de Mendeleev se confirmó muy pronto, después del descubrimiento del galio, el escandio y el germanio, cuya existencia fue predicha por el científico.

Vista moderna de la tabla periódica.

A continuación se muestra la tabla en sí.

Hoy en día, en lugar del peso atómico (masa atómica), se utiliza el concepto de número atómico (el número de protones en el núcleo) para ordenar los elementos. La tabla contiene 120 elementos, que están ordenados de izquierda a derecha en orden creciente de número atómico (número de protones).

Las columnas de la tabla representan los llamados grupos y las filas representan períodos. La tabla tiene 18 grupos y 8 periodos.

• Las propiedades metálicas de los elementos disminuyen cuando se mueven a lo largo de un período de izquierda a derecha y aumentan en la dirección opuesta.
• Los tamaños de los átomos disminuyen cuando se mueven de izquierda a derecha a lo largo de los períodos.
• A medida que se avanza de arriba a abajo a través del grupo, las propiedades reductoras del metal aumentan.
• Las propiedades oxidantes y no metálicas aumentan al moverse a lo largo de un período de izquierda a derecha. I.

¿Qué aprendemos sobre un elemento de la tabla? Por ejemplo, tomemos el tercer elemento de la tabla, el litio, y consideremoslo en detalle.

En primer lugar, vemos el símbolo del elemento en sí y su nombre debajo. En la esquina superior izquierda está el número atómico del elemento, en cuyo orden está ordenado el elemento en la tabla. El número atómico, como ya se mencionó, es igual al número de protones en el núcleo. El número de protones positivos suele ser igual al número de electrones negativos en un átomo (excepto en los isótopos).

La masa atómica se indica debajo del número atómico (en esta versión de la tabla). Si redondeamos la masa atómica al número entero más cercano, obtenemos lo que se llama número másico. La diferencia entre el número másico y el número atómico da el número de neutrones en el núcleo. Así, el número de neutrones en un núcleo de helio es dos y en el de litio es cuatro.

Nuestro curso “Tabla periódica para principiantes” ha finalizado. En conclusión, lo invitamos a ver el video temático y esperamos que la cuestión de cómo utilizar la tabla periódica de Mendeleev le haya quedado más clara. Te recordamos que siempre es más eficaz estudiar un tema nuevo no solo, sino con la ayuda de un mentor experimentado. Por eso nunca debes olvidarte de ellos, quienes con gusto compartirán contigo sus conocimientos y experiencia.