> Tabel periodic

Caracteristici și structură Tabelul periodic al elementelor chimice al lui Mendeleev a: poziția elementelor, sistemul de distribuție, numărul atomic al elementului.

Tabelul periodic- dispunerea elementelor chimice pe baza configurațiilor lor electronice și a caracteristicilor chimice recurente.

Sarcina de învățare

• Înțelegeți cum sunt aranjate elementele în tabelul periodic.

Puncte cheie

• Tabelul periodic este baza principală pentru caracterizarea comportamentului chimic al elementelor.
• Tabelul conține doar acele elemente chimice care au un număr atomic unic (numărul de protoni din nucleu).
• Primatul publicării primului tabel îi este atribuit lui Dmitri Mendeleev.

Termeni

• Un element este oricare dintre cele mai simple substanțe chimice care nu poate fi descompusă printr-o reacție chimică sau printr-un agent chimic.
• Tabelul periodic este o diagramă a elementelor chimice aranjate în funcție de numărul lor atomic.
• Număr atomic - un număr egal cu numărul de protoni, care caracterizează proprietățile chimice (Z).

Tabelul periodic este o listă de elemente chimice aranjate pe baza numerelor atomice, a configurațiilor electronice și a caracteristicilor chimice care se suprapun. Elementele sunt prezentate după numărul atomic în ordine crescătoare. Cum arată structura tabelului periodic? Forma standard a mesei găzduiește o grilă de 18 x 7. Acesta poate fi deconstruit în 4 blocuri dreptunghiulare: s pentru stânga, p pentru dreapta, d pentru mijloc și f pentru partea de jos a ultimului. Rândurile din tabel sunt perioade. Coloanele s-, d- și p- sunt numite grupuri, dintre care unele au propriile nume (de exemplu, halogeni sau gaze nobile).

Tabelul periodic găzduiește tendințe recurente, astfel încât poate fi folosit pentru a stabili relații între caracteristicile elementelor. Acest lucru face, de asemenea, posibilă prezicerea elementelor care nu au fost încă descoperite. Ca rezultat, poate fi folosit pentru a analiza comportamentul chimic.

Forma standard a tabelului periodic, în care culorile reprezintă diferitele categorii de elemente

Caracteristicile tabelului periodic

Să analizăm proprietățile și caracteristicile tabelului periodic al elementelor chimice. Toate soiurile tabelului periodic conțin doar elemente chimice. Fiecare are un număr atomic unic - numărul de protoni din nucleu. Multe elemente au un număr diferit de neutroni - izotopi. De exemplu, carbonul are trei izotopi care apar în mod natural. Toți atomii săi au șase protoni, dintre care majoritatea au șase neutroni și aproximativ 1% - 7 neutroni. În tabel, izotopii nu sunt niciodată împărțiți, deoarece sunt grupați sub un singur element. Dacă elementele sunt lipsite de izotopi stabili, atunci ele sunt înzestrate cu o masă aparținând celor mai stabile (indicate între paranteze).

Oamenii de știință au reușit să detecteze sau să sintetizeze toate elementele numerelor atomice de la 1 (hidrogen) la 118 (oganesson). Dar chiar și dincolo de ultimul element continuă să fie create altele noi. Există încă dezbateri dacă ar trebui adăugate altele noi la masă.

În ciuda faptului că sunt cunoscute și tabelele anterioare, prima publicație a fost versiunea lui Dmitri Mendeleev în 1869. El a creat-o pentru a arăta tendințe periodice în caracteristicile anumitor elemente. De asemenea, a reușit să prezică proprietățile celor negăsite încă, care au fost consemnate în tabelul de după el. Odată cu apariția noilor elemente, a fost extins și completat.

Tabelul periodic al lui Mendeleev (1869) afișează perioadele pe verticală și grupurile pe orizontală

Cunoscut pentru iluminarea tabelului periodic al elementelor

EXISTA O LIMITĂ
TABELUL PERIODIC
D.I.MENDELEEV?

DEBLOCAREA NOI ARTICOLE

P Problema sistematizării elementelor chimice a atras o atenție deosebită la mijlocul secolului al XIX-lea, când a devenit clar că varietatea de substanțe din jurul nostru este rezultatul diferitelor combinații ale unui număr relativ mic de elemente chimice.

În haosul elementelor și al compușilor lor, marele chimist rus D.I. Mendeleev a fost primul care a pus lucrurile în ordine creând propriul său tabel periodic al elementelor.

1 martie 1869 este considerată ziua descoperirii legii periodice, când Mendeleev a informat comunitatea științifică despre aceasta. Omul de știință a plasat cele 63 de elemente cunoscute la acel moment în tabelul său în așa fel încât principalele proprietăți ale acestor elemente și ale compușilor lor să se schimbe periodic pe măsură ce masa lor atomică creștea. Modificările observate în proprietățile elementului în direcțiile orizontale și verticale ale tabelului au urmat reguli stricte. De exemplu, caracterul metalic (de bază), pronunțat în elementele grupei Ia, a scăzut de-a lungul orizontalei tabelului și a crescut de-a lungul verticalei odată cu creșterea masei atomice.

Pe baza legii deschise, Mendeleev a prezis proprietățile mai multor elemente încă nedescoperite și locul lor în tabelul periodic. Deja în 1875 a fost descoperit „ekaaluminiu” (galiu), patru ani mai târziu – „ekabor” (scandiu), iar în 1886 – „ekasilicon” (germaniu). În anii următori, tabelul periodic a servit și încă servește drept ghid în căutarea de noi elemente și predicția proprietăților acestora.

Cu toate acestea, nici Mendeleev însuși și nici contemporanii săi nu au putut răspunde la întrebarea care sunt motivele periodicității proprietăților elementelor, dacă și unde există granița sistemului periodic. Mendeleev a prevăzut că motivul relației pe care a prezentat-o ​​între proprietățile și masa atomică a elementelor constă în complexitatea atomilor înșiși.

La numai mulți ani de la crearea sistemului periodic de elemente chimice în lucrările lui E. Rutherford, N. Bohr și alți oameni de știință, structura complexă a atomului a fost dovedită. Realizările ulterioare în fizica atomică au făcut posibilă rezolvarea multor probleme obscure ale tabelului periodic al elementelor chimice. În primul rând, s-a dovedit că locul unui element în tabelul periodic este determinat nu de masa atomică, ci de sarcina nucleului. Natura periodicității proprietăților chimice ale elementelor și compușilor acestora a devenit clară.

Atomul a început să fie considerat un sistem în centrul căruia se află un nucleu încărcat pozitiv, iar electronii încărcați negativ se rotesc în jurul lui. În acest caz, electronii sunt grupați în spațiul circumnuclear și se deplasează de-a lungul anumitor orbite incluse în învelișurile de electroni.

Toți electronii unui atom sunt de obicei notați cu cifre și litere. Conform acestei denumiri, principalele numere cuantice 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 se referă la învelișurile de electroni, iar literele s, p, d, f, g– la subcochilii (orbitele) fiecărei învelișuri. Primul shell (numărând de la nucleu) are doar s-electroni, al doilea poate avea s- și p- electroni, al treilea - s-, p- și d- electroni, al patrulea - s-,
p-, d- și f- electroni etc.

Fiecare înveliș poate găzdui un număr foarte anumit de electroni: primul - 2, al doilea - 8, al treilea - 18, al patrulea și al cincilea - fiecare 32. Aceasta determină numărul de elemente din perioadele tabelului periodic. Proprietățile chimice ale elementelor sunt determinate de structura învelișurilor electronice exterioare și pre-exterioare ale atomilor, adică câți electroni conțin.

Nucleul unui atom este format din particule încărcate pozitiv - protoni și particule neutre din punct de vedere electric - neutroni, adesea denumite într-un singur cuvânt - nucleoni. Numărul ordinal al unui element (locul său în tabelul periodic) este determinat de numărul de protoni din nucleul unui atom al unui element dat. Numar de masa DAR elementul atom este egal cu suma numerelor de protoni Zși neutroni Nîn nucleu: A = Z + N. Atomii aceluiași element cu un număr diferit de neutroni în nucleu sunt izotopii săi.

Proprietățile chimice ale diferiților izotopi ai aceluiași element nu diferă unele de altele, în timp ce proprietățile nucleare variază foarte mult. Acest lucru se manifestă în primul rând în stabilitatea (sau instabilitatea) izotopilor, care depinde în esență de raportul dintre numărul de protoni și neutroni din nucleu. Izotopii stabili la lumină ai elementelor au de obicei un număr egal de protoni și neutroni. Odată cu creșterea sarcinii nucleului, adică numărul ordinal al elementului din tabel, acest raport se modifică. Nucleele grele stabile au aproape o ori și jumătate mai mulți neutroni decât protoni.

La fel ca electronii atomici, și nucleonii formează învelișuri. Odată cu creșterea numărului de particule din nucleu, învelișurile de protoni și neutroni sunt umplute succesiv. Nucleele cu coji complet umplute sunt cele mai stabile. De exemplu, izotopul de plumb Pb-208 este caracterizat printr-o structură nucleară foarte stabilă, care are umplute învelișuri de protoni ( Z= 82) și neutroni ( N = 126).

Astfel de învelișuri nucleare umplute sunt similare cu învelișurile de electroni umplute ale atomilor de gaz inert, care reprezintă un grup separat în tabelul periodic. Nucleele stabile de atomi cu învelișuri de protoni sau neutroni complet umplute conțin anumite numere „magice” de protoni sau neutroni: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 114, 126, 184. proprietăți, periodicitatea proprietăților nucleare este de asemenea inerentă . Printre diferitele combinații ale numărului de protoni și neutroni din nucleele izotopilor (par-par; par-impar; impar-par; impar-impar), este vorba de nucleele care conțin un număr par de protoni și un număr par de neutroni. care sunt cele mai stabile.

Natura forțelor care dețin protoni și neutroni în nucleu nu este încă suficient de clară. Se crede că între nucleoni acționează forțe gravitaționale de atracție foarte mari, care contribuie la creșterea stabilității nucleelor.

La la mijlocul anilor treizeci ai secolului trecut, tabelul periodic a fost dezvoltat atât de mult încât arăta deja poziția a 92 de elemente. Sub numărul de serie 92 era uraniu - ultimul dintre elementele grele naturale găsite pe Pământ în 1789. Din cele 92 de elemente ale tabelului, doar elementele cu numerele de serie 43, 61, 85 și 87 nu au fost identificate cu exactitate în anii treizeci. Au fost descoperite și studiate mai târziu. Un element de pământ rar cu număr atomic 61, prometiu, a fost găsit în cantități mici în minereuri ca produs al dezintegrarii spontane a uraniului. O analiză a nucleelor ​​atomice ale elementelor lipsă a arătat că toate sunt radioactive și, din cauza timpilor lor scurti de înjumătățire, nu pot exista pe Pământ în concentrații apreciabile.

Datorită faptului că ultimul element greu găsit pe Pământ a fost elementul cu numărul atomic 92, se poate presupune că este limita naturală a tabelului periodic al lui Mendeleev. Cu toate acestea, realizările fizicii atomice au indicat calea pe care a fost posibil să treci peste granița tabelului periodic stabilit de natură.

Elemente cu b despre Numerele atomice mai mari decât uraniul sunt numite transuraniu. Prin originea lor, aceste elemente sunt artificiale (sintetice). Ele sunt obținute prin reacții de transformare nucleară a elementelor găsite în natură.

Prima încercare, deși nu în totalitate reușită, de a descoperi regiunea transuranială a tabelului periodic a fost făcută de fizicianul italian Enrico Fermi la Roma, la scurt timp după ce s-a dovedit existența neutronilor. Dar numai în 1940-1941. succesul în descoperirea primelor două elemente transuranice, și anume neptuniul (numărul atomic 93) și plutoniul (numărul atomic 94), a fost obținut de oamenii de știință americani de la Universitatea din California din Berkeley.

Mai multe tipuri de reacții nucleare stau la baza metodelor de obținere a elementelor transuraniu.

Primul tip este fuziunea neutronilor. În această metodă, în nucleele atomilor grei iradiați cu neutroni, unul dintre neutroni este transformat într-un proton. Reacția este însoțită de așa-numita dezintegrare electronică (--decay) - formarea și ejectarea din nucleu cu o energie cinetică uriașă a unei particule încărcate negativ (electron). Reacția este posibilă cu un exces de neutroni în nucleu.

Reacția opusă este transformarea unui proton într-un neutron cu emisia unei particule + -încărcate pozitiv (pozitron). O dezintegrare similară a pozitronilor (+ -dezintegrare) se observă atunci când există un deficit de neutroni în nuclee și duce la o scădere a sarcinii nucleare, adică. pentru a micșora numărul atomic al unui element cu una. Un efect similar se obține atunci când un proton este convertit într-un neutron prin captarea unui electron orbital din apropiere.

Noi elemente transuraniu au fost obținute mai întâi din uraniu prin fuziunea neutronilor în reactoare nucleare (ca produse ale exploziilor bombelor nucleare), iar ulterior sintetizate folosind acceleratori de particule - ciclotroni.

Al doilea tip este reacțiile dintre nucleele atomilor elementului inițial („țintă”) și nucleele atomilor elementelor ușoare (izotopi de hidrogen, heliu, azot, oxigen și altele) utilizate ca particule de bombardare. Protonii din nucleele „țintă” și „proiectil” au o sarcină electrică pozitivă și experimentează o repulsie puternică atunci când se apropie unul de celălalt. Pentru a depăși forțele de respingere, pentru a forma un nucleu compus, este necesar să se asigure atomilor „proiectilului” o energie cinetică foarte mare. O astfel de energie enormă a particulelor de bombardare este stocată în ciclotroni. Nucleul compus intermediar rezultat are un exces de energie destul de mare, care trebuie eliberat pentru a stabiliza noul nucleu. În cazul elementelor transuraniu grele, această energie în exces, atunci când nu are loc fisiunea nucleară, este disipată prin emiterea de raze γ (radiație electromagnetică de mare energie) și „evaporarea” neutronilor din nucleele excitate. Nucleele atomice ale noului element sunt radioactive. Ei caută să atingă o stabilitate mai mare prin modificarea structurii interne prin electronică radioactivă - -dezintegrare sau -dezintegrare și fisiune spontană. Astfel de reacții nucleare sunt inerente celor mai grei atomi de elemente cu numere de serie peste 98.

Reacția de fisiune spontană, spontană a nucleelor ​​atomilor elementelor radioactive a fost descoperită de compatriotul nostru G.N. Flerov și cehul K.A. Petrzhak la Institutul Comun pentru Cercetări Nucleare (JINR, Dubna) în experimente cu uraniu-238. O creștere a numărului de serie duce la o scădere rapidă a timpului de înjumătățire al nucleelor ​​atomilor elementelor radioactive.

În legătură cu acest fapt, remarcabilul om de știință american G.T. Seaborg, laureat al Premiului Nobel, care a participat la descoperirea a nouă elemente transuraniu, credea că descoperirea de noi elemente se va încheia probabil aproximativ la elementul cu numărul de serie 110 (similar ca proprietăți cu platină). Această idee despre limita tabelului periodic a fost exprimată în anii 60 ai secolului trecut cu o avertizare: cu excepția cazului în care se descoperă noi metode pentru sinteza elementelor și existența unor regiuni încă necunoscute de stabilitate a celor mai grele elemente. Unele dintre aceste posibilități au fost identificate.

Al treilea tip de reacții nucleare pentru sinteza de noi elemente este reacția dintre ionii de înaltă energie cu o masă atomică medie (calciu, titan, crom, nichel) ca particule de bombardare și atomii de elemente stabile (plumb, bismut) ca " țintă” în loc de izotopi radioactivi grei. Acest mod de obținere a elementelor mai grele a fost propus în 1973 de omul nostru de știință Yu.Ts. Oganesyan de la JINR și folosit cu succes în alte țări. Principalul avantaj al metodei de sinteză propusă a fost formarea de nuclee compuși mai puțin „fierbinți” în timpul fuziunii nucleelor ​​„proiectil” și „țintă”. Eliberarea de energie în exces a nucleelor ​​compuși în acest caz a avut loc ca urmare a „evaporării” unui număr semnificativ mai mic de neutroni (unul sau doi în loc de patru sau cinci).

O reacție nucleară neobișnuită între ionii izotopului rar Ca-48 accelerată într-un ciclotron
U-400, iar atomi ai elementului actinoid curium Cm-248 cu formarea elementului-114 („ekaslead”) a fost descoperit la Dubna în 1979. S-a constatat că această reacție produce un nucleu „rece” care nu „se evaporă”. ” un singur neutron și toată energia în exces este transportată de o singură particulă. Aceasta înseamnă că pentru sinteza de noi elemente, se poate implementa al patrulea fel reacții nucleare între ionii accelerați ai atomilor cu numere de masă medii și atomii elementelor grele de transuraniu.

LA Dezvoltarea teoriei sistemului periodic al elementelor chimice a jucat un rol important în compararea proprietăților chimice și a structurii învelișurilor de electroni ale lantanidelor cu numerele de serie 58–71 și actinidelor cu numerele de serie 90–103. S-a demonstrat că asemănarea proprietăților chimice ale lantanidelor și actinidelor se datorează asemănării structurilor lor electronice. Ambele grupuri de elemente sunt un exemplu de serie de tranziție internă cu umplere secvențială 4 f- sau 5 f-cochilii de electroni, respectiv, dupa umplerea exteriorului s- și R-orbitalii electronici.

Elementele cu numere atomice din tabelul periodic de la 110 și mai sus au fost numite supergrele. Progresul spre descoperirea acestor elemente devine din ce în ce mai dificil și mai lung, deoarece. nu este suficient să sintetizezi un nou element, este necesar să-l identifici și să dovedești că noul element are doar proprietățile sale inerente. Dificultățile sunt cauzate de faptul că un număr mic de atomi este disponibil pentru studiul proprietăților elementelor noi. Timpul în care un nou element poate fi studiat înainte de a se produce degradarea radioactivă este de obicei foarte scurt. În aceste cazuri, chiar și atunci când s-a obținut doar un atom dintr-un element nou, pentru detectarea acestuia și studierea preliminară a unora dintre caracteristicile acestuia se folosește metoda trasoarelor radioactive.

Elementul-109, meitnerium, este ultimul element din tabelul periodic găsit în majoritatea manualelor de chimie. Elementul-110, care aparține aceluiași grup al tabelului periodic ca și platina, a fost sintetizat pentru prima dată la Darmstadt (Germania) în 1994 folosind un accelerator puternic de ioni grei, conform reacției:

Timpul de înjumătățire al izotopului rezultat este extrem de scurt. În august 2003, a 42-a Adunare Generală a IUPAC și Consiliul IUPAC (Uniunea Internațională pentru Chimie Pură și Aplicată) au aprobat oficial numele și simbolul pentru element-110: darmstadtium, Ds.

În același loc, în Darmstadt, în 1994, elementul-111 a fost obținut pentru prima dată prin acțiunea unui fascicul de ioni izotopi 64 28 Ni asupra a 209 83 atomi de Bi ca „țintă”. Prin decizia sa din 2004, IUPAC a recunoscut descoperirea și a aprobat propunerea de a numi elementul-111 roentgeniu, Rg, în onoarea remarcabilului fizician german W.K. Roentgen, care a descoperit X-razele, cărora le-a dat un asemenea nume din cauza incertitudinii naturii lor.

Potrivit informațiilor primite de la JINR, în Laboratorul de Reacții Nucleare. G.N.Flerova a sintetizat elemente cu numerele de serie 110–118 (cu excepția elementului-117).

Ca rezultat al sintezei în funcție de reacție:

la Darmstadt, în 1996, s-au obținut mai mulți atomi ai noului element-112, care se descompune odată cu eliberarea de particule -. Timpul de înjumătățire al acestui izotop a fost de numai 240 de microsecunde. Puțin mai târziu, la JINR, căutarea de noi izotopi ai elementului-112 a fost efectuată prin iradierea atomilor de U-235 cu ioni de Ca-48.

În februarie 2004, în reviste științifice de prestigiu au apărut rapoarte despre descoperirea la JINR de către oamenii de știință, împreună cu cercetătorii americani de la Laboratorul Național Lawrence Berkeley (SUA), a două elemente noi cu numerele 115 și 113. Acest grup de oameni de știință a purtat experimente scos în iulie– În august 2003, la ciclotronul U-400 cu un separator plin cu gaz, în reacția dintre atomii Am-243 și ionii izotopului Ca-48, 1 atom al izotopului element-115 cu număr de masă de 287 și s-au sintetizat 3 atomi cu un număr de masă de 288. Toți cei patru atomi ai elementului -115 s-au degradat rapid odată cu eliberarea de particule - și formarea izotopilor elementului-113 cu numerele de masă 282 și 284. Cel mai stabil izotop 284 113 a avut un timp de înjumătățire de aproximativ 0,48 s. S-a prăbușit odată cu emisia de particule - și s-a transformat în izotopul de raze X 280 Rg.

În septembrie 2004, un grup de oameni de știință japonezi de la Institutul de Cercetare Fizicochimică, condus de Kosuki Morita (Kosuke Morita) au declarat că au sintetizat elementul-113 prin reacția:

În timpul descompunerii sale cu eliberarea de particule -, a fost obținut izotopul de raze X 274 Rg. Întrucât acesta este primul element artificial obținut de oamenii de știință japonezi, aceștia au simțit că au dreptul să facă o propunere pentru a-l numi „Japonia”.

Sinteza neobișnuită a izotopului element-114 cu un număr de masă de 288 din curiu a fost deja remarcată mai sus. În 1999, a apărut un raport despre producția la JINR a aceluiași izotop al elementului-114 prin bombardarea atomilor de plutoniu cu un număr de masă de 244 cu ioni de Ca-48.

Descoperirea elementelor cu numerele de serie 118 și 116 a fost, de asemenea, anunțată ca urmare a unor studii comune pe termen lung ale reacțiilor nucleare ale izotopilor de californiu Cf-249 și curiu Cm-245 cu un fascicul de ioni grei Ca-48, efectuate de ruși și Oamenii de știință americani în perioada 2002-2005. la JINR. Elementul-118 închide perioada a 7-a a tabelului periodic, în proprietățile sale este un analog al gazului nobil radon. Elementul-116 trebuie să aibă unele proprietăți în comun cu poloniul.

Conform tradiției consacrate, descoperirea de noi elemente chimice și identificarea lor trebuie confirmată prin decizia IUPAC, dar dreptul de a propune denumiri pentru elementele este acordat descoperitorilor. Asemenea unei hărți a Pământului, tabelul periodic reflecta numele teritoriilor, țărilor, orașelor și centrelor științifice în care s-au descoperit și studiat elementele și compușii acestora, a imortalizat numele unor oameni de știință celebri care au adus o mare contribuție la dezvoltarea sistemului periodic. a elementelor chimice. Și nu este o coincidență faptul că elementul-101 ​​poartă numele D.I. Mendeleev.

Pentru a răspunde la întrebarea unde poate trece granița tabelului periodic, la un moment dat s-a făcut o evaluare a forțelor electrostatice de atracție ale electronilor interiori ai atomilor către un nucleu încărcat pozitiv. Cu cât numărul de serie al elementului este mai mare, cu atât „blana” de electroni din jurul nucleului este mai puternic comprimat, cu atât electronii interni sunt mai puternici atrași de nucleu. Trebuie să vină un moment în care electronii încep să fie capturați de nucleu. Ca urmare a unei astfel de capturi și a unei scăderi a încărcăturii nucleului, existența unor elemente foarte grele devine imposibilă. O situație catastrofală similară ar trebui să apară atunci când numărul ordinal al elementului este 170-180.

Această ipoteză a fost infirmată și s-a demonstrat că nu există restricții pentru existența unor elemente foarte grele din punct de vedere al ideilor despre structura învelișurilor de electroni. Limitările apar ca urmare a instabilității nucleelor ​​înșiși.

Cu toate acestea, trebuie spus că durata de viață a elementelor scade neregulat odată cu creșterea numărului atomic. Următoarea regiune așteptată de stabilitate a elementelor supergrele, datorită apariției unor învelișuri închise de neutroni sau protoni ale nucleului, ar trebui să se afle în vecinătatea unui nucleu dublu magic cu 164 de protoni și 308 neutroni. Posibilitatea deschiderii unor astfel de elemente nu este încă clară.

Astfel, problema limitei tabelului periodic al elementelor rămâne încă. Pe baza regulilor de umplere a învelișurilor de electroni cu o creștere a numărului atomic al unui element, a 8-a perioadă prezisă a tabelului periodic ar trebui să conțină elemente superactinoide. Locul care le este alocat în tabelul periodic al lui D.I. Mendeleev corespunde grupului III de elemente, asemănător elementelor deja cunoscute de pământuri rare și actinide transuraniu.

Cum se folosește tabelul periodic? Pentru o persoană neinițiată, citirea tabelului periodic este același lucru cu privire la runele antice ale elfilor pentru un pitic. Și tabelul periodic poate spune multe despre lume.

Pe lângă faptul că vă servește la examen, este și pur și simplu indispensabil pentru rezolvarea unui număr imens de probleme chimice și fizice. Dar cum să o citești? Din fericire, astăzi toată lumea poate învăța această artă. În acest articol vă vom spune cum să înțelegeți tabelul periodic.

Sistemul periodic de elemente chimice (tabelul lui Mendeleev) este o clasificare a elementelor chimice care stabilește dependența diferitelor proprietăți ale elementelor de sarcina nucleului atomic.

Istoria creării Mesei

Dmitri Ivanovici Mendeleev nu a fost un simplu chimist, dacă crede cineva. A fost chimist, fizician, geolog, metrolog, ecologist, economist, petrolist, aeronaut, producător de instrumente și profesor. În timpul vieții sale, omul de știință a reușit să efectueze o mulțime de cercetări fundamentale în diverse domenii ale cunoașterii. De exemplu, se crede larg că Mendeleev a fost cel care a calculat puterea ideală a vodcii - 40 de grade.

Nu știm cum a tratat Mendeleev cu vodca, dar se știe cu siguranță că disertația sa pe tema „Discurs despre combinația alcoolului cu apă” nu a avut nimic de-a face cu vodca și a luat în considerare concentrațiile de alcool de la 70 de grade. Cu toate meritele omului de știință, descoperirea legii periodice a elementelor chimice - una dintre legile fundamentale ale naturii, i-a adus cea mai largă faimă.

Există o legendă conform căreia omul de știință a visat la sistemul periodic, după care nu trebuia decât să finalizeze ideea care a apărut. Dar, dacă totul ar fi atât de simplu .. Această versiune a creării tabelului periodic, aparent, nu este altceva decât o legendă. Când a fost întrebat cum a fost deschisă masa, însuși Dmitri Ivanovici a răspuns: „ M-am gândit la asta de vreo douăzeci de ani și te gândești: m-am așezat și deodată... este gata. ”

La mijlocul secolului al XIX-lea, încercările de eficientizare a elementelor chimice cunoscute (au fost cunoscute 63 de elemente) au fost întreprinse simultan de mai mulți oameni de știință. De exemplu, în 1862, Alexandre Émile Chancourtois a plasat elementele de-a lungul unui helix și a notat repetarea ciclică a proprietăților chimice.

Chimistul și muzicianul John Alexander Newlands a propus versiunea sa a tabelului periodic în 1866. Un fapt interesant este că în aranjarea elementelor omul de știință a încercat să descopere o armonie muzicală mistică. Printre alte încercări a fost încercarea lui Mendeleev, care a fost încununată cu succes.

În 1869 a fost publicată prima schemă a tabelului, iar ziua de 1 martie 1869 este considerată ziua descoperirii legii periodice. Esența descoperirii lui Mendeleev a fost că proprietățile elementelor cu masă atomică în creștere nu se schimbă monoton, ci periodic.

Prima versiune a tabelului conținea doar 63 de elemente, dar Mendeleev a luat o serie de decizii foarte nestandardizate. Așadar, a ghicit că va lăsa un loc în tabel elementelor încă nedescoperite și a schimbat, de asemenea, masele atomice ale unor elemente. Corectitudinea fundamentală a legii derivate de Mendeleev a fost confirmată foarte curând după descoperirea galiului, scandiului și germaniului, a căror existență a fost prezisă de oamenii de știință.

Vedere modernă a tabelului periodic

Mai jos este tabelul în sine.

Astăzi, în locul greutății atomice (masa atomică), pentru ordonarea elementelor se folosește conceptul de număr atomic (numărul de protoni din nucleu). Tabelul conține 120 de elemente, care sunt aranjate de la stânga la dreapta în ordinea crescătoare a numărului atomic (numărul de protoni)

Coloanele tabelului sunt așa-numitele grupuri, iar rândurile sunt puncte. În tabel sunt 18 grupe și 8 perioade.

1. Proprietățile metalice ale elementelor scad atunci când se deplasează de-a lungul perioadei de la stânga la dreapta și cresc în direcția opusă.
2. Dimensiunile atomilor scad pe măsură ce se deplasează de la stânga la dreapta de-a lungul perioadelor.
3. Când se deplasează de sus în jos în grup, proprietățile metalice reducătoare cresc.
4. Proprietățile oxidante și nemetalice cresc de-a lungul perioadei de la stânga la dreapta.

Ce învățăm despre elementul din tabel? De exemplu, să luăm al treilea element din tabel - litiu și să-l luăm în detaliu.

În primul rând, vedem sub el simbolul elementului în sine și numele acestuia. În colțul din stânga sus este numărul atomic al elementului, în ordinea în care se află elementul în tabel. Numărul atomic, așa cum am menționat deja, este egal cu numărul de protoni din nucleu. Numărul de protoni pozitivi este de obicei egal cu numărul de electroni negativi dintr-un atom (cu excepția izotopilor).

Masa atomică este indicată sub numărul atomic (în această versiune a tabelului). Dacă rotunjim masa atomică la cel mai apropiat număr întreg, obținem așa-numitul număr de masă. Diferența dintre numărul de masă și numărul atomic dă numărul de neutroni din nucleu. Astfel, numărul de neutroni dintr-un nucleu de heliu este de doi, iar în litiu - patru.

Așa că cursul nostru „Masa lui Mendeleev pentru manechin” s-a încheiat. În concluzie, vă invităm să vizionați un videoclip tematic și sperăm că întrebarea despre cum să utilizați tabelul periodic al lui Mendeleev v-a devenit mai clară. Vă reamintim că învățarea unui subiect nou este întotdeauna mai eficientă nu singur, ci cu ajutorul unui mentor cu experiență. De aceea, nu trebuie să uitați niciodată de serviciul pentru studenți, care vă va împărtăși cu plăcere cunoștințele și experiența.

În natură, există o mulțime de secvențe care se repetă:

• anotimpuri;
• Partea zilei;
• zilele săptămânii…

La mijlocul secolului al XIX-lea, D.I. Mendeleev a observat că proprietățile chimice ale elementelor au și o anumită secvență (se spune că această idee i-a venit în vis). Rezultatul viselor miraculoase ale omului de știință a fost Tabelul periodic al elementelor chimice, în care D.I. Mendeleev a aranjat elementele chimice în ordinea creșterii masei atomice. În tabelul modern, elementele chimice sunt aranjate în ordinea crescătoare a numărului atomic al elementului (numărul de protoni din nucleul unui atom).

Numărul atomic este afișat deasupra simbolului unui element chimic, sub simbol este masa atomică a acestuia (suma protonilor și neutronilor). Rețineți că masa atomică a unor elemente nu este un număr întreg! Amintiți-vă de izotopi! Masa atomică este media ponderată a tuturor izotopilor unui element care apar în mod natural în condiții naturale.

Sub tabel sunt lantanidele și actinidele.

Metale, nemetale, metaloizi

Ele sunt situate în Tabelul Periodic în stânga liniei diagonale în trepte care începe cu Bor (B) și se termină cu poloniu (Po) (excepțiile sunt germaniul (Ge) și antimoniul (Sb). Este ușor de observat că metalele ocupă cea mai mare parte a Tabelului periodic Principalele proprietăți ale metalelor: solide (cu excepția mercurului); strălucitoare; buni conductori electrici și termici; ductile; maleabile; donează cu ușurință electroni.

Elementele din dreapta diagonalei trepte B-Po sunt numite nemetale. Proprietățile nemetalelor sunt direct opuse proprietăților metalelor: conductoare slabe de căldură și electricitate; fragil; nefalsificat; non-plastic; acceptă de obicei electroni.

Metaloizi

Între metale și nemetale sunt semimetale(metaloizi). Ele sunt caracterizate prin proprietățile atât ale metalelor, cât și ale nemetalelor. Semimetalele și-au găsit principala lor aplicație industrială în producția de semiconductori, fără de care niciun microcircuit sau microprocesor modern nu este de neconceput.

Perioade și grupuri

După cum am menționat mai sus, tabelul periodic este format din șapte perioade. În fiecare perioadă, numerele atomice ale elementelor cresc de la stânga la dreapta.

Proprietățile elementelor în perioade se modifică succesiv: sodiu (Na) și magneziu (Mg), care se află la începutul celei de-a treia perioade, renunță la electroni (Na cedează un electron: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1; Mg cedează doi electroni: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2). Dar clorul (Cl), situat la sfârșitul perioadei, ia un element: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5.

În grupuri, dimpotrivă, toate elementele au aceleași proprietăți. De exemplu, în grupul IA(1), toate elementele de la litiu (Li) la franciu (Fr) donează un electron. Și toate elementele grupului VIIA(17) au un singur element.

Unele grupuri sunt atât de importante încât li s-au dat nume speciale. Aceste grupuri sunt discutate mai jos.

Grupa IA(1). Atomii elementelor acestui grup au un singur electron în stratul exterior de electroni, deci donează cu ușurință un electron.

Cele mai importante metale alcaline sunt sodiul (Na) și potasiul (K), deoarece joacă un rol important în procesul vieții umane și fac parte din săruri.

Configuratii electronice:

• Li- 1s 2 2s 1 ;
• N / A- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ;
• K- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Grupa IIA(2). Atomii elementelor acestui grup au doi electroni în stratul exterior de electroni, care renunță și ei în timpul reacțiilor chimice. Cel mai important element este calciul (Ca) - baza oaselor și a dinților.

Configuratii electronice:

• Fi- 1s 2 2s 2 ;
• mg- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ;
• Ca- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Grupa VIIA(17). Atomii elementelor acestui grup primesc de obicei câte un electron, deoarece. pe stratul electronic exterior există cinci elemente fiecare, iar un electron lipsește din „setul complet”.

Cele mai cunoscute elemente din acest grup sunt: ​​clorul (Cl) - face parte din sare și înălbitor; iodul (I) este un element care joacă un rol important în activitatea glandei tiroide umane.

Configuratie electronica:

• F- 1s 2 2s 2 2p 5 ;
• Cl- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ;
• Br- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5

Grupa VIII(18). Atomii elementelor acestui grup au un strat exterior de electroni complet „încărcat”. Prin urmare, ei „nu au nevoie” să accepte electroni. Și nu vor să le dea departe. Prin urmare, elementele acestui grup sunt foarte „reticente” în a intra în reacții chimice. Multă vreme s-a crezut că nu reacționează deloc (de unde și numele „inert”, adică „inactiv”). Dar chimistul Neil Barlett a descoperit că unele dintre aceste gaze, în anumite condiții, mai pot reacționa cu alte elemente.

Configuratii electronice:

• Ne- 1s 2 2s 2 2p 6 ;
• Ar- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ;
• kr- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

Elemente de valență în grupuri

Este ușor de observat că în cadrul fiecărui grup, elementele sunt similare între ele în electronii lor de valență (electronii orbitalilor s și p situati la nivelul energetic exterior).

Metalele alcaline au câte 1 electron de valență:

• Li- 1s 2 2s 1 ;
• N / A- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ;
• K- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Metalele alcalino-pământoase au 2 electroni de valență:

• Fi- 1s 2 2s 2 ;
• mg- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ;
• Ca- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Halogenii au 7 electroni de valență:

• F- 1s 2 2s 2 2p 5 ;
• Cl- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ;
• Br- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5

Gazele inerte au 8 electroni de valență:

• Ne- 1s 2 2s 2 2p 6 ;
• Ar- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ;
• kr- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

Pentru mai multe informații, consultați articolul Valence și Tabelul configurațiilor electronice ale atomilor elementelor chimice pe perioade.

Să ne îndreptăm acum atenția asupra elementelor situate în grupuri cu simboluri LA. Ele sunt situate în centrul tabelului periodic și sunt numite metale de tranziție.

O caracteristică distinctivă a acestor elemente este prezența electronilor în atomii care se umplu d-orbitali:

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

Separate de masa principală sunt situate lantanideși actinide sunt așa-zișii metale de tranziție interne. În atomii acestor elemente, electronii se umplu orbitali f:

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

În această lecție, veți afla despre Legea periodică a lui Mendeleev, care descrie modificarea proprietăților corpurilor simple, precum și forma și proprietățile compușilor elementelor, în funcție de mărimea maselor lor atomice. Luați în considerare modul în care un element chimic poate fi descris prin poziția sa în tabelul periodic.

Tema: Dreptul periodic şiSistemul periodic al elementelor chimice al lui D. I. Mendeleev

Lecția: Descrierea unui element după poziție în Sistemul periodic de elemente al lui D. I. Mendeleev

În 1869, D.I. Mendeleev, pe baza datelor acumulate asupra elementelor chimice, și-a formulat legea periodică. Apoi a sunat astfel: „Proprietățile corpurilor simple, precum și formele și proprietățile compușilor elementelor, sunt într-o dependență periodică de mărimea maselor atomice ale elementelor.” Pentru foarte mult timp, sensul fizic al legii lui DIMendeleev a fost de neînțeles. Totul a căzut la loc după descoperirea structurii atomului în secolul al XX-lea.

Formularea modernă a legii periodice:„Proprietățile substanțelor simple, precum și formele și proprietățile compușilor elementelor, sunt într-o dependență periodică de mărimea sarcinii nucleului atomic”.

Sarcina nucleului unui atom este egală cu numărul de protoni din nucleu. Numărul de protoni este echilibrat de numărul de electroni din atom. Astfel, atomul este neutru din punct de vedere electric.

Sarcina nucleului unui atomîn tabelul periodic este numărul ordinal al elementului.

Numărul perioadei spectacole numărul de niveluri de energie, pe care se rotesc electronii.

Număr de grup spectacole numărul de electroni de valență. Pentru elementele subgrupelor principale, numărul de electroni de valență este egal cu numărul de electroni din nivelul energetic exterior. Electronii de valență sunt responsabili pentru formarea legăturilor chimice ale unui element.

Elementele chimice din grupa a 8-a - gazele inerte au 8 electroni pe învelișul exterior al electronilor. Un astfel de înveliș de electroni este favorabil energetic. Toți atomii tind să-și umple învelișul exterior de electroni cu până la 8 electroni.

Ce caracteristici ale unui atom se schimbă periodic în sistemul periodic?

Se repetă structura nivelului electronic extern.

Raza unui atom se modifică periodic. Într-un grup rază crește cu o creștere a numărului perioadei, deoarece numărul nivelurilor de energie crește. Într-o perioadă de la stânga la dreapta se va produce creșterea nucleului atomic, dar atracția față de nucleu va fi mai mare și, prin urmare, raza atomului scade.

Fiecare atom tinde să completeze ultimul nivel de energie al elementelor din primul grup de pe ultimul strat 1 electron. Prin urmare, le este mai ușor să-l dea. Și este mai ușor pentru elementele grupului al 7-lea să atragă 1 electron care lipsește în octet. Într-un grup, capacitatea de a dona electroni va crește de sus în jos, deoarece raza atomului crește, iar atracția față de nucleu este mai mică. Într-o perioadă de la stânga la dreapta, capacitatea de a dona electroni scade deoarece raza atomului scade.

Cu cât un element emite mai ușor electroni de la nivel extern, cu atât are mai multe proprietăți metalice, iar oxizii și hidroxizii săi au proprietăți mai bazice. Aceasta înseamnă că proprietățile metalice în grupuri cresc de sus în jos și în perioade de la dreapta la stânga. Cu proprietăți nemetalice, este adevărat opusul.

Orez. 1. Poziția magneziului în tabel

În grup, magneziul este adiacent beriliului și calciului. Fig.1. Magneziul este mai jos decât beriliul, dar mai mare decât calciul în grup. Magneziul are mai multe proprietăți metalice decât beriliul, dar mai puține decât calciul. Proprietățile de bază ale oxizilor și hidroxizilor săi se modifică, de asemenea. Într-o perioadă, sodiul este în stânga, iar aluminiul este în dreapta magneziului. Sodiul va prezenta mai multe proprietăți metalice decât magneziul, iar magneziul mai mult decât aluminiul. Astfel, orice element poate fi comparat cu vecinii săi pe grup și perioadă.

Proprietățile acide și nemetalice se schimbă opus proprietăților bazice și metalice.

Caracteristicile clorului în funcție de poziția sa în sistemul periodic al lui D.I. Mendeleev.

Orez. 4. Poziția clorului în tabel

. Valoarea numărului de serie 17 indică numărul de protoni17 și electroni17 din atom. Fig.4. O masă atomică de 35 va ajuta la calcularea numărului de neutroni (35-17 = 18). Clorul se află în a treia perioadă, ceea ce înseamnă că numărul de niveluri de energie din atom este de 3. Este în grupa 7-A, aparține elementelor p. Este nemetal. Comparați clorul cu vecinii săi pe grup și pe perioadă. Proprietățile nemetalice ale clorului sunt mai mari decât cele ale sulfului, dar mai mici decât ale argonului. Clorul ob-la-yes-are mai puține proprietăți non-metal-li-che-ski-mi decât fluorul și mai mult decât bromul. Să distribuim electronii peste nivelurile de energie și să scriem formula electronică. Distribuția generală a electronilor va arăta astfel. Vezi fig. 5

Orez. 5. Distribuția electronilor atomului de clor pe niveluri de energie

Determinați cea mai mare și cea mai scăzută stare de oxidare a clorului. Cea mai mare stare de oxidare este +7, deoarece poate da 7 electroni din ultimul strat de electroni. Cea mai scăzută stare de oxidare este -1 deoarece clorul are nevoie de 1 electron pentru a se completa. Formula celui mai mare oxid este Cl 2 O 7 (oxid acid), compusul hidrogen HCl.

În procesul de donare sau obținere de electroni, un atom dobândește taxă condiționată. Această taxă condiționată se numește .

- Simplu substanțele au o stare de oxidare egală cu zero.

Elementele se pot arăta maxim starea de oxidare şi minim. Maxim Un element își arată starea de oxidare când dă înapoi toți electronii săi de valență de la nivelul electronic exterior. Dacă numărul de electroni de valență este egal cu numărul grupului, atunci starea de oxidare maximă este egală cu numărul grupului.

Orez. 2. Poziția arsenului în tabel

Minim starea de oxidare a unui element se va arăta când acesta voi accepta toți electronii posibili pentru a completa stratul de electroni.

Luați în considerare, folosind exemplul elementului nr. 33, valorile stărilor de oxidare.

Acesta este arsenicul As. Se află în al cincilea subgrup principal. Fig. 2. Are cinci electroni la ultimul nivel de electroni. Deci, dându-le departe, va avea o stare de oxidare de +5. Înainte de finalizarea stratului de electroni, atomului As îi lipsesc 3 electroni. Prin atragerea lor, va avea o stare de oxidare de -3.

Poziția elementelor metalelor și nemetalelor în Sistemul periodic al D.I. Mendeleev.

Orez. 3. Poziția metalelor și a nemetalelor în tabel

LA efecte secundare subgrupurile sunt toate metale . Dacă desfășurați mental diagonala de la bor la astatin , apoi superior această diagonală în subgrupele principale va fi toate nemetale , A de mai jos această diagonală – toate metale . Fig.3.

1. Nr. 1-4 (p. 125) Rudzitis G.E. Chimie anorganică și organică. Clasa a VIII-a: manual pentru instituţiile de învăţământ: nivel de bază / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. M.: Iluminismul. 2011 176 p.: ill.

2. Ce caracteristici ale unui atom se schimbă cu periodicitatea?

3. Oferiți o descriere a elementului chimic oxigen în funcție de poziția sa în sistemul periodic al lui D.I. Mendeleev.