> Периодична таблица

Характеристики и структура Периодичната таблица на химичните елементи на Менделеева: позицията на елементите, разпределителната система, атомния номер на елемента.

Периодичната таблица- подреждането на химичните елементи въз основа на техните електронни конфигурации и повтарящи се химични характеристики.

Учебна задача

• Разберете как са подредени елементите в периодичната таблица.

Ключови точки

• Периодичната таблица е основната основа за характеризиране на химичното поведение на елементите.
• Таблицата съдържа само онези химични елементи, които имат уникален атомен номер (броя на протоните в ядрото).
• Приматът на публикуването на първата таблица е възложен на Дмитрий Менделеев.

Условия

• Елементът е всеки от най-простите химикали, които не могат да бъдат разградени чрез химическа реакция или от химически агент.
• Периодичната таблица е диаграма на химичните елементи, подредени според техните атомни номера.
• Атомно число - число, равно на броя на протоните, характеризиращо химичните свойства (Z).

Периодичната таблица е списък от химични елементи, подредени въз основа на техните атомни номера, електронни конфигурации и припокриващи се химични характеристики. Елементите са представени според атомния номер във възходящ ред. Как изглежда структурата на периодичната таблица? Стандартната форма на таблицата включва решетка с размери 18 х 7. Тя може да бъде деконструирана на 4 правоъгълни блока: s за ляво, p за дясно, d за средата и f за дъното на последния. Редовете в таблицата са точки. Колоните s-, d- и p- се наричат ​​групи, някои от които имат свои собствени имена (например халогени или благородни газове).

Периодичната таблица побира повтарящи се тенденции, така че може да се използва за установяване на връзки между характеристиките на елементите. Това също така дава възможност да се предскажат елементи, които все още не са открити. В резултат на това може да се използва за анализ на химическото поведение.

Стандартната форма на периодичната таблица, в която цветовете представляват различните категории елементи

Характеристики на периодичната таблица

Нека анализираме свойствата и характеристиките на периодичната таблица на химичните елементи. Всички разновидности на периодичната таблица съдържат само химически елементи. Всеки има уникален атомен номер - броят на протоните в ядрото. Много елементи имат различен брой неутрони – изотопи. Например въглеродът има три естествено срещащи се изотопа. Всички негови атоми имат шест протона, повечето от които имат шест неутрона и около 1% - 7 неутрона. В таблицата изотопите никога не се разделят, тъй като са групирани под един елемент. Ако елементите са лишени от стабилни изотопи, тогава те са надарени с маса, принадлежаща към най-стабилните (посочени в скоби).

Учените са успели да открият или синтезират всички елементи с атомни номера от 1 (водород) до 118 (оганесон). Но дори отвъд последния елемент продължават да се създават нови. Все още има дебат дали към таблицата трябва да се добавят нови.

Въпреки факта, че са известни и по-ранни таблици, първата публикация е версията на Дмитрий Менделеев през 1869 г. Той го създава, за да покаже периодични тенденции в характеристиките на определени елементи. Той успя да предвиди и свойствата на още неоткритите, които са записани в таблицата след него. С появата на нови елементи той беше разширен и допълнен.

Периодичната таблица на Менделеев (1869) показва периодите вертикално и групира хоризонтално

Известен с осветяването на периодичната таблица на елементите

ИМА ЛИ ГРАНИЦА
ПЕРИОДИЧНАТА ТАБЛИЦА
Д.И.МЕНДЕЛЕЕВ?

ОТКЛЮЧВАНЕ НА НОВИ АРТИКУЛИ

ППроблемът със систематизирането на химичните елементи привлича голямо внимание в средата на 19 век, когато става ясно, че разнообразието от вещества около нас е резултат от различни комбинации на относително малък брой химични елементи.

В хаоса на елементите и техните съединения великият руски химик Д. И. Менделеев е първият, който подрежда нещата, като създава своя собствена периодична таблица на елементите.

1 март 1869 г. се счита за ден на откриването на периодичния закон, когато Менделеев информира научната общност за това. Ученият постави познатите по това време 63 елемента в своята таблица по такъв начин, че основните свойства на тези елементи и техните съединения се променят периодично с увеличаване на атомната им маса. Наблюдаваните промени в свойствата на елементите в хоризонталната и вертикалната посока на таблицата следват строги правила. Например, металният (основен) характер, изразен в елементите от група Ia, намалява по хоризонтала на масата и се увеличава по вертикала с увеличаване на атомната маса.

Въз основа на отворения закон Менделеев предсказва свойствата на няколко все още неоткрити елемента и тяхното място в периодичната таблица. Още през 1875 г. е открит "екаалуминий" (галий), четири години по-късно - "екабор" (скандий), а през 1886 г. - "екасилиций" (германий). През следващите години периодичната таблица служи и все още служи като ръководство при търсенето на нови елементи и прогнозирането на техните свойства.

Нито самият Менделеев, нито неговите съвременници обаче не могат да отговорят на въпроса какви са причините за периодичността на свойствата на елементите, дали и къде съществува границата на периодичната система. Менделеев предвижда, че причината за връзката, която той представи между свойствата и атомната маса на елементите, се крие в сложността на самите атоми.

Само много години след създаването на периодичната система от химични елементи в трудовете на Е. Ръдърфорд, Н. Бор и други учени е доказана сложната структура на атома. Последващите постижения в атомната физика направиха възможно решаването на много неясни проблеми на периодичната таблица на химичните елементи. На първо място се оказа, че мястото на елемент в периодичната таблица се определя не от атомната маса, а от заряда на ядрото. Стана ясна естеството на периодичността на химичните свойства на елементите и техните съединения.

Атомът започва да се разглежда като система, в центъра на която има положително заредено ядро, а отрицателно заредените електрони се въртят около него. В този случай електроните се групират в околоядреното пространство и се движат по определени орбити, включени в електронните обвивки.

Всички електрони на един атом обикновено се означават с цифри и букви. Според това обозначение основните квантови числа 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 се отнасят до електронните обвивки, а буквите с, стр, д, е, ж– към подчерупки (орбити) на всяка обвивка. Първата обвивка (като се брои от ядрото) има само с-електрони, вторият може да има с- И стр- електрони, третият - с-, стр- И д- електрони, четвъртият - с-,
стр-, д- И е- електрони и др.

Всяка обвивка може да побере много определен брой електрони: първият – 2, вторият – 8, третият – 18, четвъртият и петият – по 32. Това определя броя на елементите в периодите на периодичната таблица. Химичните свойства на елементите се определят от структурата на външните и предвъншните електронни обвивки на атомите, т.е. колко електрони съдържат.

Ядрото на атома се състои от положително заредени частици - протони и електрически неутрални частици - неутрони, често наричани с една дума - нуклони. Поредният номер на елемент (мястото му в периодичната таблица) се определя от броя на протоните в ядрото на атом на даден елемент. Масово число НОелемент атом е равен на сумата от броя на протоните Зи неутрони нв ядрото: А = З + н. Атомите на един и същи елемент с различен брой неутрони в ядрото са негови изотопи.

Химичните свойства на различните изотопи на един и същи елемент не се различават един от друг, докато ядрените свойства варират значително. Това се проявява преди всичко в стабилността (или нестабилността) на изотопите, която по същество зависи от съотношението на броя на протоните и неутроните в ядрото. Леко стабилните изотопи на елементите обикновено имат равен брой протони и неутрони. С увеличаване на заряда на ядрото, т.е. поредния номер на елемента в таблицата, това съотношение се променя. Стабилните тежки ядра имат почти един и половина пъти повече неутрони от протоните.

Подобно на атомните електрони, нуклоните също образуват обвивки. С увеличаване на броя на частиците в ядрото, протонните и неутронните обвивки се запълват последователно. Най-стабилни са ядрата с напълно запълнени черупки. Например, оловният изотоп Pb-208 се характеризира с много стабилна ядрена структура, която е запълнила протонни обвивки ( З= 82) и неутрони ( н = 126).

Такива пълни ядрени черупки са подобни на пълните електронни обвивки на атомите на инертен газ, които представляват отделна група в периодичната таблица. Стабилните ядра на атоми с напълно запълнени протони или неутронни обвивки съдържат определени "магически" числа на протони или неутрони: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 114, 126, 184. свойства, периодичността на ядрените свойства също е присъща . Сред различните комбинации от броя на протоните и неутроните в ядрата на изотопи (четно-четно; четно-нечетно; нечетно-четно; нечетно-нечетно) това са ядрата, съдържащи четен брой протони и четен брой неутрони които са най-стабилни.

Природата на силите, задържащи протоните и неутроните в ядрото, все още не е достатъчно ясна. Смята се, че между нуклоните действат много големи гравитационни сили на привличане, които допринасят за повишаване на стабилността на ядрата.

ДА СЕв средата на тридесетте години на миналия век периодичната таблица е разработена толкова много, че вече показва позицията на 92 елемента. Под сериен номер 92 беше уранът - последният от естествените тежки елементи, открити на Земята през далечната 1789 година. От 92 елемента на таблицата, само елементи със серийни номера 43, 61, 85 и 87 не са били точно идентифицирани през тридесетте години. Те са открити и проучени по-късно. Редкоземен елемент с атомен номер 61, прометий, е открит в малки количества в рудите като продукт на спонтанния разпад на урана. Анализът на атомните ядра на липсващите елементи показа, че всички те са радиоактивни и поради краткия си период на полуразпад не могат да съществуват на Земята в забележими концентрации.

Поради факта, че последният тежък елемент, открит на Земята, е елемент с атомен номер 92, може да се предположи, че това е естествената граница на периодичната таблица на Менделеев. Постиженията на атомната физика обаче посочиха пътя, по който се оказа възможно да се прекрачи границата на периодичната таблица, определена от природата.

Елементи с b относноПо-големи атомни числа от урана се наричат ​​трансуран. По своя произход тези елементи са изкуствени (синтетични). Те се получават чрез реакции на ядрено преобразуване на елементи, открити в природата.

Първият опит, макар и не напълно успешен, да се открие трансурановият регион на периодичната таблица е направен от италианския физик Енрико Ферми в Рим малко след като е доказано съществуването на неутрони. Но само през 1940-1941г. успех в откриването на първите два трансуранови елемента, а именно нептуний (атомен номер 93) и плутоний (атомен номер 94), е постигнат от американски учени от Калифорнийския университет в Бъркли.

Няколко вида ядрени реакции са в основата на методите за получаване на трансуранови елементи.

Първият тип е неутронният синтез. При този метод в ядрата на тежки атоми, облъчени с неутрони, един от неутроните се превръща в протон. Реакцията е придружена от така наречения електронен разпад (--разпад) - образуване и изхвърляне от ядрото с огромна кинетична енергия на отрицателно заредена - частица (електрон). Реакцията е възможна при излишък от неутрони в ядрото.

Обратната реакция е превръщането на протон в неутрон с излъчване на положително заредена + -частица (позитрон). Подобен позитронен разпад (+ -разпад) се наблюдава при недостиг на неутрони в ядрата и води до намаляване на ядрения заряд, т.е. за намаляване на атомния номер на елемент с едно. Подобен ефект се постига, когато протон се преобразува в неутрон чрез улавяне на близкия орбитален електрон.

Нови трансуранови елементи първо са получени от уран чрез неутронен синтез в ядрени реактори (като продукти от експлозии на ядрени бомби), а по-късно са синтезирани с помощта на ускорители на частици - циклотрони.

Вторият тип са реакциите между ядрата на атомите на изходния елемент („мишена“) и ядрата на атомите на леките елементи (изотопи на водород, хелий, азот, кислород и други), използвани като бомбардиращи частици. Протоните в ядрата "мишена" и "снаряд" имат положителен електрически заряд и изпитват силно отблъскване, когато се приближават един към друг. За да се преодолеят силите на отблъскване, да се образува сложно ядро, е необходимо да се осигури на атомите на "снаряда" много голяма кинетична енергия. Такава огромна енергия на бомбардиращите частици се съхранява в циклотроните. Полученото междинно съединение ядро ​​има доста голяма излишна енергия, която трябва да се освободи, за да стабилизира новото ядро. В случай на тежки трансуранови елементи, тази излишна енергия, когато не настъпва ядрено делене, се разсейва чрез излъчване на γ-лъчи (високоенергийно електромагнитно излъчване) и "изпаряване" на неутрони от възбудените ядра. Атомните ядра на новия елемент са радиоактивни. Те се стремят да постигнат по-висока стабилност чрез промяна на вътрешната структура чрез радиоактивно електронно - -разпад или -разпад и спонтанно делене. Такива ядрени реакции са присъщи на най-тежките атоми на елементи със сериен номер над 98.

Реакцията на спонтанно, спонтанно делене на ядрата на атомите на радиоактивните елементи беше открита от нашия сънародник Г. Н. Флеров и чех К. А. Петржак в Обединения институт за ядрени изследвания (ОИЯИ, Дубна) в експерименти с уран-238. Увеличаването на серийния номер води до бързо намаляване на полуживота на ядрата на атомите на радиоактивните елементи.

Във връзка с този факт, изключителният американски учен GT Seaborg, носител на Нобелова награда, който участва в откриването на девет трансуранови елемента, смята, че откриването на нови елементи вероятно ще завърши приблизително при елемента със сериен номер 110 (подобен по свойства на платина). Тази идея за границата на периодичната таблица е изразена през 60-те години на миналия век с уговорка: освен ако не бъдат открити нови методи за синтез на елементи и съществуването на все още неизвестни области на стабилност на най-тежките елементи. Някои от тези възможности са идентифицирани.

Третият тип ядрени реакции за синтеза на нови елементи е реакцията между високоенергийни йони със средна атомна маса (калций, титан, хром, никел) като бомбардиращи частици и атоми на стабилни елементи (олово, бисмут) като " цел“ вместо тежки радиоактивни изотопи. Този начин за получаване на по-тежки елементи е предложен през 1973 г. от нашия учен Ю. Ц. Оганесян от ОИЯИ и се използва успешно в други страни. Основното предимство на предложения метод за синтез е образуването на по-малко "горещи" ядра от съединенията по време на сливането на "снарядните" и "целевите" ядра. Освобождаването на излишната енергия на съставните ядра в този случай се получава в резултат на "изпаряването" на значително по-малък брой неутрони (един или два вместо четири или пет).

Необичайна ядрена реакция между йони на редкия изотоп Ca-48, ускорена в циклотрон
U-400 и атомите на актиноидния елемент curium Cm-248 с образуването на елемент-114 („ekaslead“) са открити в Дубна през 1979 г. Установено е, че тази реакция произвежда „студено“ ядро, което не се „изпарява“ ” единичен неутрон и цялата излишна енергия се отнася от една частица. Това означава, че за синтеза на нови елементи може да се приложи и четвърти видядрени реакции между ускорени йони на атоми със среден масов брой и атоми на тежки трансуранови елементи.

INРазвитието на теорията на периодичната система от химични елементи изигра важна роля при сравнението на химичните свойства и структурата на електронните обвивки на лантанидите с поредни номера 58–71 и актинидите с поредни номера 90–103. Показано е, че сходството на химичните свойства на лантанидите и актинидите се дължи на сходството на техните електронни структури. И двете групи елементи са пример за вътрешна преходна серия с последователно запълване 4 е- или 5 е-електронни черупки, съответно, след запълване на външната с- И Р-електронни орбитали.

Елементи с атомни номера в периодичната таблица от 110 и повече се наричат ​​свръхтежки. Напредъкът към откриването на тези елементи става все по-труден и дълъг, т.к. не е достатъчно да се синтезира нов елемент, необходимо е той да се идентифицира и да се докаже, че новият елемент има само присъщите му свойства. Трудностите са причинени от факта, че има малък брой атоми за изследване на свойствата на новите елементи. Времето, през което може да се изследва нов елемент, преди да настъпи радиоактивен разпад, обикновено е много кратко. В тези случаи, дори когато е получен само един атом от нов елемент, се използва методът на радиоактивните индикатори за откриването му и предварително изследване на някои негови характеристики.

Елемент-109, мейтнерий, е последният елемент в периодичната таблица, който се намира в повечето учебници по химия. Елемент-110, който принадлежи към същата група на периодичната таблица като платината, е синтезиран за първи път в Дармщат (Германия) през 1994 г. с помощта на мощен ускорител на тежки йони според реакцията:

Времето на полуразпад на получения изотоп е изключително кратък. През август 2003 г. 42-тото Общо събрание на IUPAC и Съветът на IUPAC (Международен съюз за чиста и приложна химия) официално одобриха името и символа за елемент-110: darmstadtium, Ds.

На същото място, в Дармщат, през 1994 г., елемент-111 е получен за първи път чрез действието на лъч от 64 28 Ni изотопни йони върху 209 83 Bi атома като „мишена“. С решението си през 2004 г. IUPAC признава откритието и одобрява предложението за именуване на елемента-111 рентгенов, Rg, в чест на изключителния немски физик W.K. Roentgen, който открива х-лъчи, на които той е дал такова име поради несигурността на тяхната природа.

По информация, получена от ОИЯИ, в Лабораторията по ядрени реакции. Г. Н. Флерова синтезира елементи със серийни номера 110–118 (с изключение на елемент-117).

В резултат на синтез според реакцията:

в Дармщат през 1996 г. са получени няколко атома от новия елемент-112, който се разпада с отделянето на -частици. Времето на полуразпад на този изотоп е само 240 микросекунди. Малко по-късно, в ОИЯИ, търсенето на нови изотопи на елемент-112 беше извършено чрез облъчване на атоми U-235 с йони Ca-48.

През февруари 2004 г. в престижни научни списания се появиха доклади за откриването в ОИЯИ от наши учени, съвместно с американски изследователи от Националната лаборатория Лорънс Бъркли (САЩ), на два нови елемента с номера 115 и 113. Тази група учени в експерименти проведоха излиза през юли – През август 2003 г. в циклотрона U-400 с напълнен с газ сепаратор, при реакцията между атоми Am-243 и йони на изотопа Ca-48, 1 атом от изотопа на елемент-115 с масово число от 287 и са синтезирани 3 атома с масово число 288. И четирите атома на елемента -115 бързо се разпадат с отделянето на -частици и образуването на изотопи на елемент-113 с масови числа 282 и 284. Най-стабилният изотоп 284 113 има полуживот от около 0,48 s. Той колабира с излъчването на -частици и се превръща в рентгеновия изотоп 280 Rg.

През септември 2004 г. група японски учени от Физикохимичния изследователски институт, ръководена от Косуки Морита (Косуке Морита)заявиха, че синтезират елемент-113 чрез реакцията:

При разпадането му с отделяне на -частици се получава рентгеновият изотоп 274 Rg. Тъй като това е първият изкуствен елемент, получен от японски учени, те смятат, че имат право да направят предложение да го нарекат "Япония".

Необичайният синтез на изотопа на елемент-114 с масово число 288 от кюрий вече беше отбелязан по-горе. През 1999 г. се появява доклад за производството в ОИЯИ на същия изотоп на елемент-114 чрез бомбардиране на плутониеви атоми с масово число 244 с йони Ca-48.

Откриването на елементи със серийни номера 118 и 116 беше обявено и в резултат на дългогодишни съвместни изследвания на ядрени реакции на изотопи на калифорний Cf-249 и кюрий Cm-245 с лъч тежки йони Ca-48, извършени от руски и Американски учени в периода 2002-2005г. в ОИЯИ. Елемент-118 затваря 7-ия период на периодичната таблица, по своите свойства е аналог на благородния газ радон. Елемент-116 трябва да има някои общи свойства с полония.

Според установената традиция откриването на нови химични елементи и тяхното идентифициране трябва да бъдат потвърдени с решението на IUPAC, но правото да се предлагат имена на елементите се предоставя на откривателите. Подобно на карта на Земята, периодичната таблица отразява имената на територии, държави, градове и научни центрове, където елементите и техните съединения са открити и изследвани, увековечава имената на известни учени, които имат голям принос в развитието на периодичната система на химични елементи. И не е случайно, че елемент-101 е кръстен на Д. И. Менделеев.

За да се отговори на въпроса къде може да премине границата на периодичната таблица, по едно време беше направена оценка на електростатичните сили на привличане на вътрешните електрони на атомите към положително заредено ядро. Колкото по-висок е серийният номер на елемента, толкова по-силно се компресира електронната "козина" около ядрото, толкова по-силно вътрешните електрони се привличат към ядрото. Трябва да дойде момент, в който електроните започват да се улавят от ядрото. В резултат на такова улавяне и намаляване на заряда на ядрото съществуването на много тежки елементи става невъзможно. Подобна катастрофална ситуация трябва да възникне, когато порядковият номер на елемента е 170–180.

Тази хипотеза беше опровергана и беше показано, че няма ограничения за съществуването на много тежки елементи по отношение на представите за структурата на електронните обвивки. Ограниченията възникват в резултат на нестабилността на самите ядра.

Трябва обаче да се каже, че животът на елементите намалява неравномерно с увеличаване на атомния номер. Следващата очаквана област на стабилност на свръхтежките елементи, поради появата на затворени неутронни или протонни обвивки на ядрото, трябва да лежи в близост до двойно магическо ядро ​​със 164 протона и 308 неутрона. Възможността за отваряне на такива елементи все още не е ясна.

По този начин въпросът за границата на периодичната таблица на елементите все още остава. Въз основа на правилата за запълване на електронни обвивки с увеличаване на атомния номер на елемент, прогнозираният 8-ми период от периодичната таблица трябва да съдържа суперактиноидни елементи. Мястото, отредено за тях в периодичната таблица на Д. И. Менделеев, съответства на III група елементи, подобно на вече известните редкоземни и актинидни трансуранови елементи.

Как да използваме периодичната таблица? За непосветен човек четенето на периодичната таблица е същото като разглеждането на древните руни на елфите за джудже. А периодичната таблица може да разкаже много за света.

Освен че ви служи на изпита, той също е просто незаменим за решаване на огромен брой химически и физически проблеми. Но как да го четем? За щастие днес всеки може да научи това изкуство. В тази статия ще ви кажем как да разберете периодичната таблица.

Периодичната система от химични елементи (таблицата на Менделеев) е класификация на химичните елементи, която установява зависимостта на различните свойства на елементите от заряда на атомното ядро.

История на създаването на таблицата

Дмитрий Иванович Менделеев не беше обикновен химик, ако някой мисли така. Той е бил химик, физик, геолог, метролог, еколог, икономист, петрол, аеронавт, инструментостроител и учител. През живота си ученият успява да проведе много фундаментални изследвания в различни области на знанието. Например, разпространено е мнението, че именно Менделеев е изчислил идеалната сила на водката - 40 градуса.

Не знаем как Менделеев е третирал водката, но със сигурност се знае, че дисертацията му на тема „Беседа за комбинацията от алкохол с вода“ няма нищо общо с водката и разглежда концентрацията на алкохол от 70 градуса. С всички заслуги на учения, откриването на периодичния закон на химичните елементи - един от основните закони на природата, му донесе най-широка слава.

Има легенда, според която ученият мечтае за периодичната система, след което трябва само да финализира възникналата идея. Но, ако всичко беше толкова просто .. Тази версия на създаването на периодичната таблица, очевидно, не е нищо повече от легенда. На въпроса как е отворена масата, самият Дмитрий Иванович отговори: „ Мисля за това може би двадесет години и си мислиш: седнах и изведнъж ... готово е.

В средата на деветнадесети век опитите за рационализиране на известните химични елементи (известни са 63 елемента) са били предприети едновременно от няколко учени. Например, през 1862 г. Александър Емил Шанкуртоа поставя елементите по спирала и отбелязва цикличното повторение на химичните свойства.

Химикът и музикант Джон Александър Нюландс предложи своята версия на периодичната таблица през 1866 г. Интересен факт е, че в подреждането на елементите ученият се опита да открие някаква мистична музикална хармония. Сред другите опити беше опитът на Менделеев, който се увенча с успех.

През 1869 г. е публикувана първата схема на таблицата, а денят на 1 март 1869 г. се счита за ден на откриването на периодичния закон. Същността на откритието на Менделеев беше, че свойствата на елементите с нарастваща атомна маса не се променят монотонно, а периодично.

Първата версия на таблицата съдържаше само 63 елемента, но Менделеев взе редица много нестандартни решения. И така, той предположи да остави място в таблицата за все още неоткрити елементи и също така промени атомните маси на някои елементи. Фундаменталната правилност на закона, изведен от Менделеев, беше потвърдена много скоро, след откриването на галий, скандий и германий, чието съществуване беше предсказано от учените.

Модерен изглед на периодичната таблица

По-долу е самата таблица.

Днес вместо атомно тегло (атомна маса) се използва концепцията за атомен номер (броя на протоните в ядрото) за подреждане на елементи. Таблицата съдържа 120 елемента, които са подредени отляво надясно във възходящ ред на атомния номер (броя на протоните)

Колоните на таблицата са така наречените групи, а редовете са точки. В таблицата има 18 групи и 8 периода.

1. Металните свойства на елементите намаляват при движение по периода отляво надясно и се увеличават в обратна посока.
2. Размерите на атомите намаляват, когато се движат отляво надясно по периодите.
3. При движение отгоре надолу в групата намаляващите метални свойства се увеличават.
4. Окислителните и неметалните свойства се увеличават по време на периода отляво надясно.

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

На първо място виждаме символа на самия елемент и неговото име под него. В горния ляв ъгъл е атомният номер на елемента, в реда, в който елементът е разположен в таблицата. Атомният номер, както вече споменахме, е равен на броя на протоните в ядрото. Броят на положителните протони обикновено е равен на броя на отрицателните електрони в атома (с изключение на изотопите).

Атомната маса е посочена под атомния номер (в тази версия на таблицата). Ако закръглим атомната маса до най-близкото цяло число, получаваме така нареченото масово число. Разликата между масовото число и атомното число дава броя на неутроните в ядрото. По този начин броят на неутроните в хелиево ядро ​​е два, а в литий - четири.

Така нашият курс "Таблица на Менделеев за манекени" приключи. В заключение ви каним да гледате тематично видео и се надяваме, че въпросът как да използвате периодичната таблица на Менделеев ви е станал по-ясен. Припомняме, че изучаването на нов предмет винаги е по-ефективно не само, а с помощта на опитен ментор. Ето защо, никога не бива да забравяте за студентския сервиз, който с удоволствие ще споделя знанията и опита си с вас.

В природата има много повтарящи се последователности:

• сезони;
• Часове на деня;
• дни от седмицата…

В средата на 19 век Д. И. Менделеев забелязал, че химичните свойства на елементите също имат определена последователност (те казват, че тази идея му е хрумнала насън). Резултатът от чудотворните сънища на учения беше Периодичната таблица на химичните елементи, в която Д.И. Менделеев подрежда химичните елементи в ред на увеличаване на атомната маса. В съвременната таблица химичните елементи са подредени във възходящ ред на атомния номер на елемента (броя на протоните в ядрото на атома).

Атомният номер е показан над символа на химичен елемент, под символа е неговата атомна маса (сумата от протони и неутрони). Имайте предвид, че атомната маса на някои елементи е нецяло число! Запомнете изотопите!Атомната маса е среднопретеглената стойност на всички изотопи на елемент, които се срещат естествено при естествени условия.

Под таблицата са лантанидите и актинидите.

Метали, неметали, металоиди

Те са разположени в Периодичната таблица вляво от стъпаловидна диагонална линия, която започва с бор (B) и завършва с полоний (Po) (изключенията са германий (Ge) и антимон (Sb). Лесно е да се види, че металите заемат по-голямата част от Периодичната таблица Основните свойства на металите: твърди (с изключение на живак); лъскав; добри електрически и топлопроводници; пластичен; ковък; лесно дарява електрони.

Елементите вдясно от стъпаловиден диагонал B-Po се наричат неметали. Свойствата на неметалите са точно противоположни на свойствата на металите: лоши проводници на топлина и електричество; чуплив; нековани; непластмасови; обикновено приемат електрони.

Металоиди

Между метали и неметали са полуметали(металоиди). Те се характеризират със свойствата както на метали, така и на неметали. Полуметалите са намерили основното си промишлено приложение в производството на полупроводници, без които не са немислими нито една съвременна микросхема или микропроцесор.

Периоди и групи

Както бе споменато по-горе, периодичната таблица се състои от седем периода. Във всеки период атомните номера на елементите се увеличават отляво надясно.

Свойствата на елементите в периодите се променят последователно: така натрият (Na) и магнезий (Mg), които са в началото на третия период, дават електрони (Na отдава един електрон: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1; Mg отдава два електрона: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2). Но хлорът (Cl), разположен в края на периода, отнема един елемент: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5.

В групите, напротив, всички елементи имат еднакви свойства. Например, в групата IA(1) всички елементи от литий (Li) до франций (Fr) даряват един електрон. И всички елементи от група VIIA(17) приемат един елемент.

Някои групи са толкова важни, че са им дадени специални имена. Тези групи са разгледани по-долу.

Група IA(1). Атомите на елементите от тази група имат само един електрон във външния електронен слой, така че те лесно даряват един електрон.

Най-важните алкални метали са натрият (Na) и калий (K), тъй като те играят важна роля в процеса на човешкия живот и са част от солите.

Електронни конфигурации:

• Ли- 1s 2 2s 1 ;
• на- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ;
• К- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Група IIA(2). Атомите на елементите от тази група имат два електрона във външния електронен слой, които също се отказват по време на химични реакции. Най-важният елемент е калцият (Ca) – основата на костите и зъбите.

Електронни конфигурации:

• Бъда- 1s 2 2s 2 ;
• mg- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ;
• ок- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Група VIIA (17). Атомите на елементите от тази група обикновено получават по един електрон, т.к. на външния електронен слой има по пет елемента, а един електрон просто липсва на "пълния комплект".

Най-известните елементи от тази група са: хлор (Cl) – е част от солта и белина; йод (I) е елемент, който играе важна роля в дейността на човешката щитовидна жлеза.

Електронна конфигурация:

• Ф- 1s 2 2s 2 2p 5 ;
• кл- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ;
• Бр- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5

Група VIII(18).Атомите на елементите от тази група имат напълно "обработен" външен електронен слой. Следователно те "не трябва" да приемат електрони. И не искат да ги дадат. Оттук - елементите от тази група са много "неохотни" да влизат в химични реакции. Дълго време се смяташе, че те изобщо не реагират (оттук и името "инертни", т.е. "неактивни"). Но химикът Нийл Барлет открива, че някои от тези газове при определени условия все още могат да реагират с други елементи.

Електронни конфигурации:

• Не- 1s 2 2s 2 2p 6 ;
• Ар- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ;
• кр- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

Валентни елементи в групи

Лесно е да се види, че във всяка група елементите са подобни един на друг по своите валентни електрони (електрони на s и p орбитали, разположени на външното енергийно ниво).

Алкалните метали имат по 1 валентен електрон:

• Ли- 1s 2 2s 1 ;
• на- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ;
• К- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Алкалноземните метали имат 2 валентни електрона:

• Бъда- 1s 2 2s 2 ;
• mg- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ;
• ок- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Халогените имат 7 валентни електрона:

• Ф- 1s 2 2s 2 2p 5 ;
• кл- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ;
• Бр- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5

Инертните газове имат 8 валентни електрона:

• Не- 1s 2 2s 2 2p 6 ;
• Ар- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ;
• кр- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

За повече информация вижте статията Валентност и Таблицата на електронните конфигурации на атомите на химичните елементи по периоди.

Нека сега насочим вниманието си към елементите, разположени в групи със символи IN. Те се намират в центъра на периодичната таблица и се наричат преходни метали.

Отличителна черта на тези елементи е наличието на електрони в атомите, които запълват d-орбитали:

1. sc- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1 ;
2. ти- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2

Отделно от основната маса са разположени лантаноидиИ актинидиса т.нар вътрешни преходни метали. В атомите на тези елементи се запълват електроните f-орбитали:

1. Ce- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 4f 1 5d 1 6s 2 ;
2. Th- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 4f 14 5d 10 6s 2 6p 6 6d 2 7s 2

В този урок ще научите за периодичния закон на Менделеев, който описва промяната в свойствата на простите тела, както и формите и свойствата на съединенията на елементите, в зависимост от големината на техните атомни маси. Помислете как един химичен елемент може да бъде описан чрез неговата позиция в периодичната таблица.

Тема: Периодично право иПериодична система от химични елементи на Д. И. Менделеев

Урок: Описание на елемент по позиция в Периодичната система от елементи на Д. И. Менделеев

През 1869 г. Д. И. Менделеев, въз основа на натрупаните данни за химичните елементи, формулира своя периодичен закон. Тогава звучеше така: „Свойствата на простите тела, както и формите и свойствата на съединенията на елементите, са в периодична зависимост от големината на атомните маси на елементите.“Много дълго време физическият смисъл на закона на Д.И.Менделеев беше неразбираем. Всичко си дойде на мястото след откриването на структурата на атома през 20-ти век.

Съвременна формулировка на периодичния закон:"Свойствата на простите вещества, както и формите и свойствата на съединенията на елементите, са в периодична зависимост от големината на заряда на атомното ядро."

Зарядът на ядрото на атома е равен на броя на протоните в ядрото. Броят на протоните се балансира от броя на електроните в атома. По този начин атомът е електрически неутрален.

Зарядът на ядрото на атомав периодичната таблица е пореден номер на елемента.

Номер на периодапоказва броя на енергийните нива,върху която се въртят електроните.

Номер на групатапоказва броя на валентните електрони.За елементи от основните подгрупи броят на валентните електрони е равен на броя на електроните във външното енергийно ниво. Именно валентните електрони са отговорни за образуването на химичните връзки на даден елемент.

Химически елементи от 8-ма група - инертните газове имат 8 електрона на външната електронна обвивка. Такава електронна обвивка е енергийно благоприятна. Всички атоми са склонни да запълват външната си електронна обвивка с до 8 електрона.

Какви характеристики на атома се променят периодично в Периодичната система?

Структурата на външното електронно ниво се повтаря.

Радиусът на атома се променя периодично. В групарадиус се увеличавас увеличаване на броя на периода, тъй като броят на енергийните нива се увеличава. В период от ляво на дяснорастежът на атомното ядро ​​ще се случи, но привличането към ядрото ще бъде по-голямо и следователно радиусът на атома намалява.

Всеки атом има тенденция да завърши последното енергийно ниво на елементите от 1-ва група на последния слой 1 електрон. Затова им е по-лесно да го дадат. И е по-лесно за елементите от 7-ма група да привлекат 1 липсващ електрон към октета. В група способността за даряване на електрони ще се увеличи отгоре надолу, тъй като радиусът на атома се увеличава и привличането към ядрото е по-малко. В период отляво надясно способността за даряване на електрони намалява, тъй като радиусът на атома намалява.

Колкото по-лесно даден елемент отдава електрони от външното ниво, толкова повече метални свойства има той, а неговите оксиди и хидроксиди имат повече основни свойства. Това означава, че металните свойства в групите се увеличават отгоре надолу и в периоди отдясно наляво. При неметалните свойства е точно обратното.

Ориз. 1. Позицията на магнезия в таблицата

В групата магнезият е в съседство с берилий и калций. Фиг. 1. Магнезият се нарежда по-ниско от берилия, но по-високо от калция в групата. Магнезият има повече метални свойства от берилия, но по-малко от калция. Основните свойства на неговите оксиди и хидроксиди също се променят. В период натрият е отляво, а алуминият е вдясно от магнезия. Натрият ще проявява повече метални свойства от магнезия, а магнезият повече от алуминия. По този начин всеки елемент може да бъде сравнен със своите съседи по група и период.

Киселинните и неметалните свойства се променят обратно на основните и металните свойства.

Характеристики на хлора според позицията му в периодичната система на Д. И. Менделеев.

Ориз. 4. Позиция на хлора в таблицата

. Стойността на серийния номер 17 показва броя на протоните17 и електроните17 в атома. Фиг.4. Атомна маса от 35 ще помогне да се изчисли броят на неутроните (35-17 = 18). Хлорът е в третия период, което означава, че броят на енергийните нива в атома е 3. Той е в групата 7-А, принадлежи към р-елементите. Неметал е. Сравнете хлора с неговите съседи по група и по период. Неметалните свойства на хлора са по-големи от тези на сярата, но по-малки от тези на аргона. Хлорът об-ла-да-е по-малко неметални-ли-че-ски-ми свойства от флуора и повече от брома. Нека разпределим електроните по енергийните нива и да напишем електронната формула. Общото разпределение на електроните ще изглежда така. Вижте фиг. пет

Ориз. 5. Разпределение на електроните на хлорния атом по енергийни нива

Определете най-високата и най-ниската степен на окисление на хлора. Най-високата степен на окисление е +7, тъй като може да даде 7 електрона от последния електронен слой. Най-ниската степен на окисление е -1, защото хлорът се нуждае от 1 електрон, за да завърши. Формулата на най-високия оксид е Cl 2 O 7 (кисел оксид), водородното съединение HCl.

В процеса на даряване или получаване на електрони, атомът придобива условно зареждане. Това условно зареждане се нарича .

- проствеществата имат степен на окисление, равна на нула.

Елементите могат да се показват максимумстепен на окисление и минимум. МаксимумЕлементът показва своето окислително състояние, когато връщавсичките му валентни електрони от външното електронно ниво. Ако броят на валентните електрони е равен на номера на групата, тогава максималното окислително състояние е равно на номера на групата.

Ориз. 2. Позиция на арсена в таблицата

Минимумстепента на окисление на даден елемент ще покаже, когато той ще приемевсички възможни електрони за завършване на електронния слой.

Помислете, като използвате примера на елемент № 33, стойностите на степените на окисление.

Това е арсен As. Той е в петата основна подгрупа. Фиг. 2. Той има пет електрона в последното си електронно ниво. Така че, давайки ги, той ще има степен на окисление +5. Преди завършването на електронния слой на атома As липсват 3 електрона. Привличайки ги, той ще има степен на окисление -3.

Позицията на елементите на метали и неметали в Периодичната система на D.I. Менделеев.

Ориз. 3. Позицията на метали и неметали в таблицата

IN странични ефекти подгрупите са всички метали . Ако психически изпълнявате диагонал от бор към астат , тогава по-горе този диагонал в главните подгрупи ще бъде всички неметали , но По-долу този диагонал - всичко метали . Фиг.3.

1. No 1-4 (стр. 125) Рудзитис Г.Е. Неорганична и органична химия. 8 клас: учебник за образователни институции: основно ниво / G. E. Rudzitis, F.G. Фелдман. М.: Просвещение. 2011 176 с.: ил.

2. Какви характеристики на атома се променят с периодичност?

3. Дайте описание на химичния елемент кислород според позицията му в Периодичната система на Д. И. Менделеев.