Periodni sustav kemijskih elemenata (periodni sustav)- klasifikacija kemijskih elemenata, utvrđivanje ovisnosti različitih svojstava elemenata o naboju atomske jezgre. Sustav je grafički izraz periodičkog zakona koji je ustanovio ruski kemičar D. I. Mendeljejev 1869. godine. Njegovu izvornu verziju razvio je D. I. Mendeljejev 1869.-1871. i utvrdio ovisnost svojstava elemenata o njihovoj atomskoj težini (u modernom smislu, o atomskoj masi). Ukupno je predloženo nekoliko stotina opcija za prikaz periodičkog sustava (analitičke krivulje, tablice, geometrijske figure itd.). U modernoj verziji sustava pretpostavlja se da su elementi sažeti u dvodimenzionalnu tablicu u kojoj svaki stupac (skupina) definira glavna fizikalna i kemijska svojstva, a redovi predstavljaju razdoblja koja su u određenoj mjeri slična jedno drugom.

Periodni sustav kemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva

Otkriće ruskog kemičara Mendeljejeva odigralo je (daleko) najvažniju ulogu u razvoju znanosti, odnosno u razvoju atomsko-molekularne znanosti. Ovo otkriće omogućilo je dobivanje najrazumljivijih i najlakših ideja o jednostavnim i složenim kemijskim spojevima. Samo zahvaljujući tablici imamo pojmove o elementima koje koristimo u suvremenom svijetu. U dvadesetom stoljeću pojavila se prediktivna uloga periodnog sustava u procjeni kemijskih svojstava transuranovih elemenata, koju je pokazao tvorac tablice.

Razvijen u 19. stoljeću, Mendeljejevljev periodni sustav u interesu znanosti o kemiji dao je gotovu sistematizaciju vrsta atoma za razvoj FIZIKE u 20. stoljeću (fizika atoma i atomske jezgre). Početkom dvadesetog stoljeća fizičari su istraživanjem utvrdili da je atomski broj (poznat i kao atomski broj) ujedno i mjera električnog naboja atomske jezgre ovog elementa. A broj perioda (tj. horizontalne serije) određuje broj elektronskih ljuski atoma. Također se pokazalo da broj okomitog retka tablice određuje kvantnu strukturu vanjske ljuske elementa (dakle, elementi istog retka moraju imati slična kemijska svojstva).

Otkriće ruskog znanstvenika označilo je novu eru u povijesti svjetske znanosti; ovo otkriće omogućilo je ne samo veliki skok u kemiji, već je također bilo neprocjenjivo za niz drugih područja znanosti. Periodni sustav pružio je koherentan sustav informacija o elementima, na temelju njega postalo je moguće izvući znanstvene zaključke, pa čak i predvidjeti neka otkrića.

Periodni sustav Jedna od značajki periodnog sustava je da skupina (stupac u tablici) ima značajnije izraze periodičnog trenda nego periode ili blokove. Danas teorija kvantne mehanike i atomske strukture objašnjava grupnu bit elemenata činjenicom da imaju iste elektroničke konfiguracije valentnih ljuski, pa kao rezultat toga elementi koji se nalaze unutar istog stupca imaju vrlo slična (identična) svojstva elektroničke konfiguracije, sa sličnim kemijskim svojstvima. Također postoji jasna tendencija za stabilnom promjenom svojstava kako se atomska masa povećava. Valja napomenuti da su u nekim područjima periodnog sustava (na primjer, u blokovima D i F) vodoravne sličnosti uočljivije od okomitih.

Periodni sustav sadrži grupe kojima su dodijeljeni serijski brojevi od 1 do 18 (slijeva na desno), prema međunarodnom sustavu imenovanja grupa. U prošlosti su rimski brojevi korišteni za identifikaciju grupa. U Americi je postojala praksa stavljanja iza rimskog broja, slova “A” kada se grupa nalazi u blokovima S i P, ili slova “B” za grupe koje se nalaze u bloku D. Identifikatori koji su se tada koristili su isto kao i potonji broj modernih indeksa u našem vremenu (na primjer, naziv IVB odgovara elementima grupe 4 u našem vremenu, a IVA je 14. grupa elemenata). U europskim zemljama tog vremena korišten je sličan sustav, ali ovdje se slovo "A" odnosilo na grupe do 10, a slovo "B" - nakon 10 uključivo. Ali skupine 8,9,10 imale su ID VIII, kao jednu trostruku skupinu. Ova imena grupa prestala su postojati nakon što je 1988. stupio na snagu novi IUPAC sustav označavanja, koji se i danas koristi.

Mnoge skupine dobile su nesustavna imena biljne prirode (na primjer, "zemnoalkalijski metali" ili "halogeni" i druga slična imena). Skupine od 3 do 14 nisu dobile takva imena, zbog činjenice da su manje slične jedna drugoj i imaju manju usklađenost s vertikalnim uzorcima; obično se nazivaju ili brojem ili imenom prvog elementa skupine (titan , kobalt itd.).

Kemijski elementi koji pripadaju istoj skupini periodnog sustava pokazuju određene trendove u elektronegativnosti, atomskom polumjeru i energiji ionizacije. U jednoj skupini, od vrha prema dolje, radijus atoma se povećava kako se pune energetske razine, valentni elektroni elementa odmiču od jezgre, dok se energija ionizacije smanjuje i veze u atomu slabe, što pojednostavljuje uklanjanje elektrona. Elektronegativnost se također smanjuje, a to je posljedica činjenice da se povećava udaljenost između jezgre i valentnih elektrona. Ali postoje i iznimke od ovih obrazaca, na primjer, elektronegativnost raste, umjesto da se smanjuje, u skupini 11, u smjeru od vrha prema dolje. U periodnom sustavu postoji linija koja se zove "Period".

Među skupinama postoje one u kojima su horizontalni smjerovi značajniji (za razliku od drugih u kojima su vertikalni smjerovi važniji), takve skupine uključuju blok F, u kojem lantanidi i aktinodi tvore dvije važne horizontalne sekvence.

Elementi pokazuju određene obrasce u atomskom radijusu, elektronegativnosti, energiji ionizacije i energiji afiniteta prema elektronu. Zbog činjenice da se za svaki sljedeći element povećava broj nabijenih čestica, a elektroni se privlače jezgri, atomski radijus se smanjuje slijeva na desno, uz to raste energija ionizacije, a kako se veza u atomu povećava, povećava se poteškoća uklanjanja elektrona. Metali koji se nalaze na lijevoj strani tablice odlikuju se nižim pokazateljem energije afiniteta prema elektronu, a sukladno tome, na desnoj strani pokazatelj energije afiniteta prema elektronu veći je za nemetale (ne računajući plemenite plinove).

Različita područja periodnog sustava, ovisno o tome na kojoj se ljusci atoma nalazi posljednji elektron, te s obzirom na važnost elektronske ljuske, obično se opisuju kao blokovi.

S-blok uključuje prve dvije skupine elemenata (alkalijski i zemnoalkalijski metali, vodik i helij).
P-blok uključuje posljednjih šest skupina, od 13 do 18 (prema IUPAC-u, ili prema sustavu usvojenom u Americi - od IIIA do VIIIA), ovaj blok također uključuje sve metaloide.

Blok - D, grupe 3 do 12 (IUPAC, ili IIIB do IIB u Americi), ovaj blok uključuje sve prijelazne metale.
Blok - F, obično se nalazi izvan periodnog sustava, a uključuje lantanide i aktinoide.

Kemijski element je skupni pojam koji opisuje skup atoma jednostavne tvari, odnosno one koja se ne može podijeliti na jednostavnije (prema strukturi molekula) komponente. Zamislite da vam daju komad čistog željeza i da vas zamole da ga razdvojite na njegove hipotetske sastojke koristeći bilo koji uređaj ili metodu koju su ikada izumili kemičari. Međutim, ne možete učiniti ništa, željezo se nikada neće podijeliti na nešto jednostavnije. Jednostavna tvar - željezo - odgovara kemijskom elementu Fe.

Teorijska definicija

Gore navedena eksperimentalna činjenica može se objasniti pomoću sljedeće definicije: kemijski element je apstraktna zbirka atoma (ne molekula!) odgovarajuće jednostavne tvari, tj. atoma iste vrste. Kad bi postojao način da se pogleda svaki od pojedinačnih atoma u gore spomenutom komadu čistog željeza, tada bi svi bili atomi željeza. Suprotno tome, kemijski spoj kao što je željezni oksid uvijek sadrži najmanje dvije različite vrste atoma: atome željeza i atome kisika.

Pojmovi koje biste trebali znati

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

Atomski broj: Broj protona u jezgri atoma elementa.

Kemijski simbol: slovo ili par latiničnih slova koja predstavljaju oznaku danog elementa.

Kemijski spoj: tvar koja se sastoji od dva ili više kemijskih elemenata međusobno povezanih u određenom omjeru.

Metal: Element koji gubi elektrone u kemijskim reakcijama s drugim elementima.

Metaloid: Element koji ponekad reagira kao metal, a ponekad kao nemetal.

Nemetalni: Element koji nastoji dobiti elektrone u kemijskim reakcijama s drugim elementima.

Periodni sustav kemijskih elemenata: Sustav za klasifikaciju kemijskih elemenata prema njihovim atomskim brojevima.

Sintetički element: Onaj koji se proizvodi umjetno u laboratoriju i općenito ga nema u prirodi.

Prirodni i sintetski elementi

Devedeset i dva kemijska elementa prirodno se pojavljuju na Zemlji. Ostali su dobiveni umjetnim putem u laboratorijima. Sintetski kemijski element obično je 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 sintetski element s atomskim brojem 43 bio je tehnecij, kojeg su 1937. godine otkrili talijanski fizičari C. Perrier i E. Segre. Osim tehnecija i prometija, svi sintetski elementi imaju jezgru veću od urana. Posljednji sintetski kemijski element koji je dobio ime je livermorij (116), a prije flerovij (114).

Dva tuceta zajedničkih i važnih elemenata

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

Veliki prasak kao temeljni uzrok nastanka materije

Koji je kemijski element bio prvi u svemiru? Znanstvenici vjeruju da odgovor na ovo pitanje leži u zvijezdama i procesima u kojima zvijezde nastaju. Vjeruje se da je svemir nastao u nekom trenutku između 12 i 15 milijardi godina. Do ovog trenutka ne misli se ni na što postojeće osim energije. Ali dogodilo se nešto što je tu energiju pretvorilo u veliku eksploziju (tzv. Veliki prasak). U sljedećim sekundama nakon Velikog praska počela se stvarati materija.

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

Polako, tijekom dugih vremenskih razdoblja, atomi vodika počeli su se skupljati u određenim područjima svemira, tvoreći guste oblake. Vodik u tim oblacima su gravitacijske sile povukle u kompaktne formacije. Na kraju su ti oblaci vodika postali dovoljno gusti da formiraju zvijezde.

Zvijezde kao kemijski reaktori novih elemenata

Zvijezda je jednostavno masa materije koja stvara energiju iz nuklearnih reakcija. Najčešća od ovih reakcija uključuje kombinaciju četiri atoma vodika koji tvore jedan atom helija. Nakon što su se zvijezde počele formirati, helij je postao drugi element koji se pojavio u Svemiru.

Kako zvijezde stare, prelaze s vodikovo-helijevih nuklearnih reakcija na druge vrste. U njima atomi helija tvore atome ugljika. Kasnije atomi ugljika tvore kisik, neon, natrij i magnezij. Još kasnije, neon i kisik međusobno se spajaju u magnezij. Kako se te reakcije nastavljaju, nastaje sve više kemijskih elemenata.

Prvi sustavi kemijskih elemenata

Prije više od 200 godina kemičari su počeli tražiti načine da ih klasificiraju. Sredinom devetnaestog stoljeća bilo je poznato oko 50 kemijskih elemenata. Jedno od pitanja koje su kemičari nastojali riješiti. svodila na sljedeće: je li kemijski element tvar potpuno različita od bilo kojeg drugog elementa? Ili su neki elementi na neki način povezani s drugima? Postoji li opći zakon koji ih spaja?

Kemičari su predložili različite sustave kemijskih elemenata. Na primjer, engleski kemičar William Prout 1815. godine sugerirao je da su atomske mase svih elemenata višekratnici mase vodikovog atoma, ako uzmemo da je jednaka jedinici, tj. moraju biti cijeli brojevi. U to je vrijeme atomske mase mnogih elemenata već izračunao J. Dalton u odnosu na masu vodika. 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 kemičar Johann Wolfgang Dobereiner (1780. – 1849.) pokazao je 1829. da se tri elementa takozvane skupine halogena (klor, brom i jod) mogu klasificirati prema njihovim relativnim atomskim masama. Pokazalo se da je atomska težina broma (79,9) gotovo točno jednaka prosjeku atomskih težina klora (35,5) i joda (127), naime 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (blizu 79,9). To je bio prvi pristup konstruiranju jedne od skupina kemijskih elemenata. Dobereiner je otkrio još dvije takve trijade elemenata, ali nije uspio formulirati opći periodički zakon.

Kako je nastao periodni sustav kemijskih elemenata?

Većina ranih shema klasifikacije nije bila vrlo uspješna. Zatim, oko 1869. godine, dva su kemičara gotovo u isto vrijeme došla do gotovo istog otkrića. Ruski kemičar Dmitrij Mendeljejev (1834.-1907.) i njemački kemičar Julius Lothar Meyer (1830.-1895.) predložili su organiziranje elemenata koji imaju slična fizikalna i kemijska svojstva u uređeni sustav grupa, nizova i perioda. Istodobno, Mendeleev i Meyer istaknuli su da se svojstva kemijskih elemenata periodički ponavljaju ovisno o njihovoj atomskoj težini.

Danas se Mendeljejev općenito smatra otkrivačem periodičnog zakona jer je napravio jedan korak koji Meyer nije. Kada su se svi elementi posložili u periodnom sustavu, pojavile su se neke praznine. Mendeljejev je predvidio da su to mjesta za elemente koji još nisu bili otkriveni.

Međutim, otišao je i dalje. Mendeljejev je predvidio svojstva tih još neotkrivenih elemenata. Znao je gdje se nalaze u periodnom sustavu, pa je mogao predvidjeti njihova svojstva. Zanimljivo je da je svaki kemijski element koji je Mendeljejev predvidio, galij, skandij i germanij, otkriven manje od deset godina nakon što je objavio svoj periodični zakon.

Skraćeni oblik periodnog sustava elemenata

Bilo je pokušaja da se izbroji koliko su opcija za grafički prikaz periodnog sustava predložili različiti znanstvenici. Ispostavilo se da ih ima više od 500. Štoviše, 80% ukupnog broja opcija su tablice, a ostatak su geometrijske figure, matematičke krivulje itd. Kao rezultat toga, četiri vrste tablica pronašle su praktičnu primjenu: kratke, polu -dugi, dugi i ljestvičasti (piramidalni). Potonji je predložio veliki fizičar N. Bohr.

Slika ispod prikazuje kratki obrazac.

U njemu su kemijski elementi poredani uzlaznim redoslijedom svojih atomskih brojeva slijeva nadesno i odozgo prema dolje. Dakle, prvi kemijski element periodnog sustava, vodik, ima atomski broj 1 jer jezgre vodikovih atoma sadrže jedan i samo jedan proton. Isto tako, kisik ima atomski broj 8 budući da jezgre svih atoma kisika sadrže 8 protona (vidi sliku u nastavku).

Glavni strukturni fragmenti periodnog sustava su periode i skupine elemenata. U šest razdoblja sve su stanice popunjene, sedma još nije dovršena (elementi 113, 115, 117 i 118, iako sintetizirani u laboratorijima, još nisu službeno registrirani i nemaju imena).

Skupine su podijeljene na glavne (A) i sekundarne (B) podskupine. Elementi prve tri periode, od kojih svaka sadrži po jedan red, uključeni su isključivo u A-podskupine. Preostale četiri periode uključuju dva reda.

Kemijski elementi u istoj skupini obično imaju slična kemijska svojstva. Dakle, prvu skupinu čine alkalni metali, a drugu - zemnoalkalijske metale. Elementi u istom razdoblju imaju svojstva koja se polako mijenjaju od alkalnog metala do plemenitog plina. Donja slika pokazuje kako se jedno od svojstava, atomski radijus, mijenja za pojedinačne elemente u tablici.

Dugi periodni oblik periodnog sustava

Prikazan je na donjoj slici i podijeljen je u dva smjera, retke i stupce. Postoji sedam periodičnih redova, kao u kratkom obliku, i 18 stupaca, koji se nazivaju grupe ili obitelji. Naime, povećanje broja skupina s 8 u kratkom obliku na 18 u dugom obliku dobiva se postavljanjem svih elemenata u periode, počevši od 4., ne u dva, već u jednom redu.

Za grupe se koriste dva različita sustava numeriranja, kao što je prikazano na vrhu tablice. Sustav rimskih brojeva (IA, IIA, IIB, IVB, itd.) tradicionalno je bio popularan u Sjedinjenim Državama. Drugi sustav (1, 2, 3, 4, itd.) tradicionalno se koristi u Europi i prije nekoliko godina je preporučen za korištenje u SAD-u.

Izgled periodnog sustava na gornjim slikama pomalo dovodi u zabludu, kao i kod svake takve objavljene tablice. Razlog za to je što bi se dvije skupine elemenata prikazane na dnu tablice zapravo trebale nalaziti unutar njih. Lantanoidi, na primjer, pripadaju razdoblju 6 između barija (56) i hafnija (72). Uz to, aktinodi pripadaju razdoblju 7 između radija (88) i rutherfordija (104). Kad bi se umetnuli u stol, on bi postao preširok da bi stao na komad papira ili zidnu tabelu. Stoga je uobičajeno staviti te elemente na dno tablice.

Sastav atoma.

Atom se sastoji od atomska jezgra I elektronska ljuska.

Jezgra atoma sastoji se od protona ( p+) i neutroni ( n 0). Većina atoma vodika ima jezgru koja 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 sustavu elemenata).

N(str +) = Z

Zbroj neutrona N(n 0), označen jednostavno slovom N, i broj protona Z nazvao maseni broj a označava se slovom A.

A = Z + N

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

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

Masa protona približno je jednaka masi neutrona i 1840 puta veća od mase elektrona, pa je masa atoma gotovo jednaka masi jezgre.

Oblik atoma je sferičan. Polumjer jezgre približno je 100 000 puta manji od polumjera atoma.

Kemijski element- vrsta atoma (skupina atoma) s istim nabojem jezgre (s istim brojem protona u jezgri).

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

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

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

Građa 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 vrste: s, str, d I f.

Elektronički oblak- dio prostora u kojem se može naći elektron s vjerojatnošću od 90 (ili više) posto.

Bilješka: ponekad se koncepti "atomske orbitale" i "elektronskog oblaka" ne razlikuju, nazivajući ih "atomskom orbitalom".

Elektronski omotač atoma je slojevit. Elektronički sloj formirani od elektronskih oblaka iste veličine. Orbitale jednog sloja tvore elektronska ("energetska") razina, njihove su energije iste za atom vodika, ali različite za ostale atome.

Orbitale iste vrste grupiraju se u elektronički (energetski) podrazine:
s-podrazina (sastoji se od jedne s-orbitale), simbol - .
str-podrazina (sastoji se od tri str
d-podrazina (sastoji se od pet d-orbitale), simbol - .
f-podrazina (sastoji se od sedam f-orbitale), simbol - .

Energije orbitala istog podrazina su iste.

Kod označavanja podrazina simbolu podrazine dodaje se broj sloja (elektronička razina), na primjer: 2 s, 3str, 5d sredstva s- podrazina druge razine, str- podrazina treće razine, d-podrazina pete razine.

Ukupan broj podrazina na jednoj razini jednak je broju razine n. Ukupan broj orbitala na jednoj razini jednak je n 2. Prema tome, ukupan broj oblaka u jednom sloju također je jednak n 2 .

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

Redoslijed kojim elektroni ispunjavaju orbitale atoma određen je s tri zakona prirode (formulacije su dane u pojednostavljenim terminima):

1. Načelo najmanje energije - elektroni ispunjavaju orbitale redoslijedom povećanja energije orbitala.

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

3. Hundovo pravilo - unutar podrazine elektroni prvo ispunjavaju prazne orbitale (jedan po jedan), a tek nakon toga formiraju elektronske parove.

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

Distribucija podrazina po energiji izražava se na sljedeći način (redoslijedom 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 razinama, podrazinama i orbitalama (elektronička konfiguracija atoma) može se prikazati kao formula elektrona, energetski dijagram ili, jednostavnije, kao dijagram slojeva elektrona ("elektronski dijagram").

Primjeri elektroničke strukture atoma:

valentni elektroni- elektroni atoma koji mogu sudjelovati u stvaranju kemijskih veza. Za svaki atom, to su svi vanjski elektroni plus oni predvanjski elektroni čija je energija veća od energije 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 željeza ima 8 valentnih elektrona. Valentna elektronska formula atoma kalcija je 4 s 2, a atomi željeza - 4 s 2 3d 6 .

Periodni sustav kemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva
(prirodni sustav kemijskih elemenata)

Periodički zakon kemijskih elemenata(moderna formulacija): svojstva kemijskih elemenata, kao i jednostavnih i složenih tvari koje oni formiraju, periodički ovise o vrijednosti naboja atomskih jezgri.

Periodni sustav elemenata- grafički izraz periodičkog zakona.

Prirodni nizovi kemijskih elemenata- niz kemijskih elemenata raspoređenih prema rastućem broju protona u jezgri njihovih atoma, ili, što je isto, prema rastućim nabojima jezgri tih atoma. Atomski broj elementa u ovom nizu jednak je broju protona u jezgri bilo kojeg atoma tog elementa.

Tablica kemijskih elemenata konstruirana je "rezanjem" prirodnog niza kemijskih elemenata razdoblja(vodoravni redovi tablice) i grupiranja (okomiti stupci tablice) elemenata sa sličnom elektronskom strukturom atoma.

Ovisno o načinu na koji kombinirate elemente u skupine, tablica može biti dugotrajni(elementi s istim brojem i vrstom valentnih elektrona skupljaju se u skupine) i kratak period(elementi s istim brojem valentnih elektrona skupljaju se u skupine).

Skupine kratkoperiodične tablice podijeljene su u podskupine ( glavni I strana), podudarajući se sa skupinama dugoperiodične tablice.

Svi atomi elemenata iste periode imaju isti broj elektronskih slojeva, jednak broju periode.

Broj elemenata u periodama: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Većina elemenata osme periode dobivena je umjetnim putem, posljednji elementi ove periode još nisu sintetizirani. Sva razdoblja osim prvoga počinju elementom koji tvori alkalijski metal (Li, Na, K itd.) i završavaju elementom koji tvori plemeniti plin (He, Ne, Ar, Kr itd.).

U kratkoperiodnoj tablici postoji osam skupina, od kojih je svaka podijeljena u dvije podskupine (glavnu i sporednu), u dugoperiodičnoj tablici postoji šesnaest skupina, koje su numerirane rimskim brojevima slovima A ili B, tj. primjer: IA, IIIB, VIA, VIIB. Skupina IA dugoperiodičnog sustava odgovara glavnoj podskupini prve skupine kratkoperiodičnog sustava; skupina VIIB - sekundarna podskupina sedme skupine: ostatak - slično.

Svojstva kemijskih elemenata prirodno se mijenjaju u skupinama i periodima.

U razdobljima (s rastućim rednim brojem)

• povećava se nuklearni naboj
• povećava se broj vanjskih elektrona,
• radijus atoma se smanjuje,
• povećava se snaga veze između elektrona i jezgre (energija ionizacije),
• elektronegativnost se povećava,
• pojačana su oksidacijska svojstva jednostavnih tvari ("nemetalnost"),
• redukcijska svojstva jednostavnih tvari slabe ("metalnost"),
• slabi osnovni karakter hidroksida i odgovarajućih oksida,
• povećava se kiseli karakter hidroksida i odgovarajućih oksida.

U grupama (s rastućim rednim brojem)

• povećava se nuklearni naboj
• radijus atoma se povećava (samo u A-skupinama),
• smanjuje se jakost veze između elektrona i jezgre (energija ionizacije; samo u A-skupinama),
• smanjuje se elektronegativnost (samo u A-skupinama),
• slabe oksidacijska svojstva jednostavnih tvari ("nemetalnost"; samo u A-skupinama),
• pojačana su redukcijska svojstva jednostavnih tvari ("metalnost"; samo u A-skupinama),
• povećava se bazičnost hidroksida i odgovarajućih oksida (samo u A-skupinama),
• slabi kiseli karakter hidroksida i odgovarajućih oksida (samo u A-skupinama),
• smanjuje se stabilnost vodikovih spojeva (povećava se njihova redukcijska aktivnost; samo u A-skupinama).

Zadaci i testovi na temu "Tema 9. "Građa atoma. Periodni zakon i periodni sustav kemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva (PSHE) "."

• Periodični zakon - Periodički zakon i građa atoma 8.–9
  Morate znati: zakonitosti popunjavanja orbitala elektronima (načelo najmanje energije, Paulijev princip, Hundovo pravilo), građu periodnog sustava elemenata.

  Morate znati: odrediti sastav atoma prema položaju elementa u periodnom sustavu i, obrnuto, pronaći element u periodnom sustavu, poznavajući njegov sastav; prikazati strukturni dijagram, elektroničku konfiguraciju atoma, iona i, obrnuto, odrediti položaj kemijskog elementa u PSCE iz dijagrama i elektroničke konfiguracije; karakterizirati element i tvari koje tvori prema položaju u PSCE-u; odrediti promjene polumjera atoma, svojstava kemijskih elemenata i tvari koje oni tvore unutar jedne periode i jedne glavne podskupine periodnog sustava.

  Primjer 1. Odredite broj orbitala u trećoj elektronskoj razini. Koje su to orbitale?
  Za određivanje broja orbitala koristimo formulu N orbitale = n 2 gdje n- broj razine. N orbitale = 3 2 = 9. Jedan 3 s-, tri 3 str- i pet 3 d-orbitale.

  Primjer 2. Odredite koji atom elementa 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 aluminij.

  Nakon što ste se uvjerili da ste naučili sve što trebate, prijeđite na izvršavanje zadataka. Želimo vam uspjeh.

  
  Preporučena literatura:
  • O. S. Gabrielyan i dr. Kemija 11. razred. M., Droplja, 2002.;
  • G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. Kemija 11. razred. M., Obrazovanje, 2001.

Periodični zakon D.I. Mendeljejev i periodni sustav kemijskih elemenata ima veliki značaj u razvoju kemije. Vratimo se u 1871. godinu, kada je profesor kemije D.I. Mendeljejev je brojnim pokušajima i pogreškama došao do zaključka da “... svojstva elemenata, a prema tome i svojstva jednostavnih i složenih tijela koja tvore, povremeno ovise o njihovoj atomskoj težini.” Periodičnost promjena svojstava elemenata nastaje zbog periodičkog ponavljanja elektroničke konfiguracije vanjskog sloja elektrona s povećanjem naboja jezgre.

Suvremena formulacija periodičkog zakona Je li ovo:

"Svojstva kemijskih elemenata (tj. svojstva i oblik spojeva koje tvore) periodički ovise o naboju jezgre atoma kemijskih elemenata."

Dok je podučavao kemiju, Mendeljejev je shvatio da pamćenje pojedinačnih svojstava svakog elementa uzrokuje poteškoće za učenike. Počeo je tražiti načine za stvaranje sustavne metode za lakše pamćenje svojstava elemenata. Rezultat je bio prirodni stol, kasnije je postao poznat kao periodički.

Naš moderni sustav vrlo je sličan periodnom sustavu. Pogledajmo ga pobliže.

Mendeljejeva tablica

Mendeljejevljev periodni sustav sastoji se od 8 skupina i 7 perioda.

Vertikalni stupci tablice nazivaju se skupine . Elementi unutar svake skupine imaju slična kemijska i fizikalna svojstva. To se objašnjava činjenicom da elementi iste skupine imaju slične elektronske konfiguracije vanjskog sloja, čiji je broj elektrona jednak broju skupine. U ovom slučaju grupa je podijeljena na glavne i sporedne podskupine.

U Glavne podskupine uključuje elemente čiji se valentni elektroni nalaze na vanjskim ns- i np-podrazinama. U Bočne podskupine uključuje elemente čiji se valentni elektroni nalaze na vanjskoj ns-podrazini i unutarnjoj (n - 1) d-podrazini (ili (n - 2) f-podrazini).

Svi elementi u periodni sustav elemenata , ovisno o podrazini (s-, p-, d- ili f-) valentni elektroni se klasificiraju na: s-elemente (elemente glavnih podskupina I. i II. skupine), p-elemente (elemente glavnih podskupina III. - VII skupine), d-elementi (elementi sporednih podskupina), f-elementi (lantanidi, aktinidi).

Najveća valencija nekog elementa (osim O, F, elemenata podskupine bakra i osme skupine) jednaka je broju skupine u kojoj se nalazi.

Za elemente glavne i sekundarne podskupine formule viših oksida (i njihovih hidrata) su iste. U glavnim podskupinama, sastav vodikovih spojeva je isti za elemente ove skupine. Čvrsti hidridi tvore elemente glavnih podskupina skupina I - III, a skupine IV - VII tvore plinovite vodikove spojeve. Vodikovi spojevi tipa EN 4 su neutralniji spojevi, EN 3 su baze, H 2 E i NE su kiseline.

Vodoravni redovi tablice nazivaju se razdoblja. Elementi u periodama se međusobno razlikuju, ali zajedničko im je da su posljednji elektroni na istoj energetskoj razini ( glavni kvantni brojn- isto ).

Prva se od ostalih razlikuje po tome što postoje samo 2 elementa: vodik H i helij He.

U drugoj periodi nalazi se 8 elemenata (Li - Ne). Litij Li, alkalni metal, započinje razdoblje, a zatvara ga plemeniti plin neon Ne.

U trećoj periodi, kao iu drugoj, nalazi se 8 elemenata (Na - Ar). Perioda počinje alkalijskim metalom natrijem Na, a zatvara je plemeniti plin argon Ar.

Četvrta perioda sadrži 18 elemenata (K - Kr) - Mendeljejev ju je označio kao prvu veliku periodu. Također počinje s alkalnim metalom kalijem, a završava s inertnim plinom kriptonom Kr. Sastav velikih perioda uključuje prijelazne elemente (Sc - Zn) - d- elementi.

U petoj periodi, slično četvrtoj, nalazi se 18 elemenata (Rb - Xe) i po strukturi je slična četvrtoj. Također počinje s alkalnim metalom rubidijem Rb, a završava s inertnim plinom xenonom Xe. Sastav velikih perioda uključuje prijelazne elemente (Y - Cd) - d- elementi.

Šestu periodu čine 32 elementa (Cs - Rn). Osim 10 d-elementi (La, Hf - Hg) sadrži niz od 14 f-elementi (lantanidi) - Ce - Lu

Sedmo razdoblje nije završilo. Počinje s Franc Fr, može se pretpostaviti da će sadržavati, kao i šesta perioda, 32 elementa koji su već pronađeni (do elementa sa Z = 118).

Interaktivni periodni sustav

Ako pogledate periodni sustav elemenata i nacrtaj zamišljenu crtu koja počinje od bora i završava između polonija i astatina, tada će svi metali biti lijevo od crte, a nemetali desno. Elementi neposredno uz ovu liniju imat će svojstva i metala i nemetala. Nazivaju se metaloidi ili polumetali. To su bor, silicij, germanij, arsen, antimon, telur i polonij.

Periodični zakon

Mendeljejev je dao sljedeću formulaciju Periodnog zakona: “svojstva jednostavnih tijela, kao i oblici i svojstva spojeva elemenata, a time i svojstva jednostavnih i složenih tijela koja oni tvore, periodički ovise o njihovoj atomskoj težini. ”
Postoje četiri glavna periodična obrasca:

Pravilo okteta navodi da svi elementi teže dobiti ili izgubiti elektron kako bi imali konfiguraciju od osam elektrona najbližeg plemenitog plina. Jer Budući da su vanjske s- i p-orbitale plemenitih plinova potpuno ispunjene, oni su najstabilniji elementi.
Energija ionizacije je količina energije potrebna za uklanjanje elektrona iz atoma. Prema pravilu okteta, kada se pomičete po periodnom sustavu slijeva nadesno, potrebno je više energije za uklanjanje elektrona. Stoga elementi na lijevoj strani stola imaju tendenciju da izgube elektron, a oni na desnoj strani imaju tendenciju da ga dobiju. Najveću energiju ionizacije imaju inertni plinovi. Energija ionizacije opada kako se krećete niz grupu, jer elektroni na niskim razinama energije imaju sposobnost odbijanja elektrona na višim razinama energije. Ova pojava se zove zaštitni učinak. Zbog ovog učinka, vanjski elektroni su manje čvrsto vezani za jezgru. Krećući se duž razdoblja, energija ionizacije glatko raste slijeva nadesno.

Elektronski afinitet– promjena energije kada atom tvari u plinovitom stanju dobije dodatni elektron. Kako se pomiče niz skupinu, afinitet prema elektronu postaje manje negativan zbog efekta probira.

Elektronegativnost- mjera koliko snažno nastoji privući elektrone iz drugog atoma koji je s njim povezan. Elektronegativnost se povećava ulaskom periodni sustav elemenata s lijeva na desno i odozdo prema gore. Mora se zapamtiti da plemeniti plinovi nemaju elektronegativnost. Dakle, najelektronegativniji element je fluor.

Na temelju ovih pojmova, razmotrimo kako se mijenjaju svojstva atoma i njihovih spojeva periodni sustav elemenata.

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

Razmotrimo promjenu svojstava atoma i njihovih spojeva ovisno o njihovom položaju u periodni sustav kemijskih elemenata.

Povećava se nemetalnost atoma pri kretanju u periodnom sustavu slijeva nadesno i odozdo prema gore. Zbog ovoga osnovna svojstva oksida se smanjuju, a kisela svojstva rastu istim redoslijedom – pri kretanju s lijeva na desno i odozdo prema gore. Štoviše, kisela svojstva oksida su to jača što je više oksidacijsko stanje elementa koji ga tvori.

Po točki s lijeva na desno osnovna svojstva hidroksidi slabe; u glavnim podskupinama, od vrha prema dolje, povećava se snaga temelja. Štoviše, ako metal može formirati nekoliko hidroksida, tada s povećanjem oksidacijskog stanja metala, osnovna svojstva hidroksidi slabe.

Po razdoblju s lijeva na desno povećava se jakost kiselina koje sadrže kisik. Kada se kreće odozgo prema dolje unutar jedne skupine, snaga kiselina koje sadrže kisik se smanjuje. U ovom slučaju, snaga kiseline raste s povećanjem oksidacijskog stanja elementa koji tvori kiselinu.

Po razdoblju s lijeva na desno povećava se snaga kiselina bez kisika. Krećući se odozgo prema dolje unutar jedne skupine, povećava se snaga kiselina bez kisika.

Kako koristiti periodni sustav?Za neupućenu osobu, čitanje periodnog sustava je isto kao za gnoma koji gleda u drevne rune vilenjaka. A periodni sustav, usput, ako se pravilno koristi, može puno reći o svijetu. Osim što će dobro poslužiti na ispitu, jednostavno je nezamjenjiv u rješavanju ogromnog broja kemijskih i fizikalnih problema. Ali kako to čitati? Srećom, danas svatko može naučiti ovu umjetnost. U ovom članku ćemo vam reći kako razumjeti periodni sustav.

Periodni sustav kemijskih elemenata (Mendeljejevljeva tablica) je klasifikacija kemijskih elemenata koja utvrđuje ovisnost različitih svojstava elemenata o naboju atomske jezgre.

Povijest nastanka Stola

Dmitrij Ivanovič Mendeljejev nije bio običan kemičar, ako netko tako misli. Bio je kemičar, fizičar, geolog, metrolog, ekolog, ekonomist, naftni radnik, aeronaut, instrumentar i učitelj. Tijekom svog života, znanstvenik je uspio provesti mnogo temeljnih istraživanja u različitim područjima znanja. Na primjer, uvriježeno je mišljenje da je Mendeljejev izračunao idealnu jačinu votke - 40 stupnjeva. Ne znamo kako je Mendeljejev mislio o votki, ali pouzdano znamo da njegova disertacija na temu "Rasprava o spoju alkohola s vodom" nije imala nikakve veze s votkom i razmatrala je koncentracije alkohola od 70 stupnjeva. Uz sve zasluge znanstvenika, otkriće periodičnog zakona kemijskih elemenata - jednog od temeljnih zakona prirode, donijelo mu je najširu slavu.

Postoji legenda prema kojoj je jedan znanstvenik sanjao periodni sustav, nakon čega je samo trebao doraditi ideju koja se pojavila. Ali, kad bi sve bilo tako jednostavno.. Ova verzija stvaranja periodnog sustava, očito, nije ništa više od legende. Na pitanje kako je stol otvoren, sam Dmitrij Ivanovič je odgovorio: " Razmišljao sam o tome možda dvadeset godina, ali vi mislite: sjedio sam tamo i odjednom... gotovo je.”

Sredinom devetnaestog stoljeća nekoliko je znanstvenika paralelno pokušavalo složiti poznate kemijske elemente (bila su poznata 63 elementa). Na primjer, 1862. Alexandre Emile Chancourtois postavio je elemente duž spirale i primijetio cikličko ponavljanje kemijskih svojstava. Kemičar i glazbenik John Alexander Newlands predložio je svoju verziju periodnog sustava 1866. godine. Zanimljiva je činjenica da je znanstvenik pokušao otkriti neku vrstu mistične glazbene harmonije u rasporedu elemenata. Između ostalih pokušaja, tu je i Mendeljejevljev pokušaj, koji je okrunjen uspjehom.

Godine 1869. objavljen je prvi tablični dijagram, a 1. ožujka 1869. smatra se danom otvaranja periodičnog zakona. Bit Mendeljejeva otkrića bila je da se svojstva elemenata s povećanjem atomske mase ne mijenjaju monotono, već periodički. Prva verzija tablice sadržavala je samo 63 elementa, ali Mendeljejev je donio niz vrlo nekonvencionalnih odluka. Dakle, pogodio je ostaviti prostor u tablici za još neotkrivene elemente, a također je promijenio atomske mase nekih elemenata. Temeljna ispravnost zakona koji je izveo Mendelejev potvrđena je vrlo brzo, nakon otkrića galija, skandijuma i germanija, čije je postojanje znanstvenik predvidio.

Suvremeni pogled na periodni sustav

Ispod je sama tablica

Danas se umjesto atomske težine (atomske mase) za poredak elemenata koristi pojam atomskog broja (broj protona u jezgri). Tablica sadrži 120 elemenata, koji su poredani s lijeva na desno prema rastućem atomskom broju (broju protona)

Stupci tablice predstavljaju takozvane grupe, a reci predstavljaju razdoblja. Tablica ima 18 grupa i 8 perioda.

• Metalna svojstva elemenata opadaju kada se pomiču periodom slijeva nadesno, a povećavaju u suprotnom smjeru.
• Veličine atoma smanjuju se pri pomicanju slijeva nadesno duž perioda.
• Kako se krećete odozgo prema dolje kroz grupu, svojstva redukcijskih metala se povećavaju.
• Oksidirajuća i nemetalna svojstva povećavaju se pomicanjem duž perioda slijeva nadesno ja

Što saznajemo o elementu iz tablice? Na primjer, uzmimo treći element u tablici - litij, 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 redom element poredan u tablici. Atomski broj, kao što je već spomenuto, jednak je broju protona u jezgri. Broj pozitivnih protona obično je jednak broju negativnih elektrona u atomu (osim u izotopima).

Atomska masa navedena je pod atomskim brojem (u ovoj verziji tablice). Zaokružimo li atomsku masu na najbliži cijeli broj, dobit ćemo ono što se naziva maseni broj. Razlika između masenog broja i atomskog broja daje broj neutrona u jezgri. Tako je broj neutrona u jezgri helija dva, a u litiju četiri.

Završio je naš tečaj Periodical Table for Dummies. Zaključno, pozivamo vas da pogledate tematski video i nadamo se da vam je postalo jasnije pitanje kako koristiti periodni sustav Mendelejeva. Podsjećamo vas da je uvijek učinkovitije proučavati novi predmet ne sami, već uz pomoć iskusnog mentora. Zato nikada ne zaboravite na njih koji će svoje znanje i iskustvo rado podijeliti s vama.