> ตารางธาตุ

ลักษณะและโครงสร้าง ตารางธาตุเคมีของเมนเดเลเยฟก: ตำแหน่งของธาตุ ระบบการกระจาย เลขอะตอมของธาตุ

ตารางธาตุ- การจัดเรียงองค์ประกอบทางเคมีตามการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์และลักษณะทางเคมีที่เกิดซ้ำ

ภารกิจการเรียนรู้

• ทำความเข้าใจว่าองค์ประกอบต่างๆ ถูกจัดเรียงในตารางธาตุอย่างไร

ประเด็นสำคัญ

• ตารางธาตุเป็นพื้นฐานหลักในการจำแนกลักษณะพฤติกรรมทางเคมีของธาตุ
• ตารางนี้มีเฉพาะองค์ประกอบทางเคมีที่มีเลขอะตอมเฉพาะ (จำนวนโปรตอนในนิวเคลียส)
• ความเป็นอันดับหนึ่งของการตีพิมพ์ตารางแรกถูกกำหนดให้กับ Dmitri Mendeleev

เงื่อนไข

• ธาตุคือสารเคมีที่ง่ายที่สุดที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ด้วยปฏิกิริยาเคมีหรือโดยสารเคมี
• ตารางธาตุเป็นแผนภาพขององค์ประกอบทางเคมีที่จัดเรียงตามเลขอะตอม
• เลขอะตอม - ตัวเลขเท่ากับจำนวนโปรตอนโดยระบุคุณสมบัติทางเคมี (Z)

ตารางธาตุเป็นรายการขององค์ประกอบทางเคมีที่จัดเรียงตามเลขอะตอม การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ และลักษณะทางเคมีที่ทับซ้อนกัน องค์ประกอบถูกนำเสนอตามเลขอะตอมในลำดับจากน้อยไปมาก โครงสร้างของตารางธาตุมีลักษณะอย่างไร? รูปแบบมาตรฐานของตารางรองรับตารางขนาด 18 x 7 ตารางสามารถแยกโครงสร้างออกเป็น 4 บล็อกสี่เหลี่ยม: s สำหรับด้านซ้าย p สำหรับด้านขวา d สำหรับตรงกลางและ f สำหรับด้านล่างของตารางสุดท้าย แถวตารางเป็นระยะ คอลัมน์ s-, d- และ p- เรียกว่ากลุ่ม ซึ่งบางคอลัมน์มีชื่อเป็นของตัวเอง (เช่น ฮาโลเจนหรือก๊าซมีตระกูล)

ตารางธาตุรองรับแนวโน้มที่เกิดซ้ำ ดังนั้นจึงสามารถใช้เพื่อสร้างความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะขององค์ประกอบต่างๆ นอกจากนี้ยังทำให้สามารถทำนายองค์ประกอบที่ยังไม่ได้ค้นพบได้อีกด้วย จึงสามารถนำไปใช้วิเคราะห์พฤติกรรมทางเคมีได้

รูปแบบมาตรฐานของตารางธาตุซึ่งสีเป็นตัวแทนขององค์ประกอบประเภทต่างๆ

คุณสมบัติของตารางธาตุ

มาวิเคราะห์คุณสมบัติและลักษณะของตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีกัน ตารางธาตุทั้งหมดมีองค์ประกอบทางเคมีเท่านั้น แต่ละตัวมีเลขอะตอมเฉพาะ - จำนวนโปรตอนในนิวเคลียส องค์ประกอบหลายอย่างมีจำนวนนิวตรอน - ไอโซโทปต่างกัน ตัวอย่างเช่น คาร์บอนมีสามไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ อะตอมทั้งหมดมีหกโปรตอน ซึ่งส่วนใหญ่มีหกนิวตรอนและประมาณ 1% - 7 นิวตรอน ในตาราง ไอโซโทปจะไม่ถูกแบ่งออก เนื่องจากถูกจัดกลุ่มเป็นองค์ประกอบเดียว หากธาตุเหล่านี้ไม่มีไอโซโทปที่เสถียร ก็จะมีมวลที่เป็นของเสถียรที่สุด (ระบุไว้ในวงเล็บ)

นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับหรือสังเคราะห์องค์ประกอบทั้งหมดของเลขอะตอมตั้งแต่ 1 (ไฮโดรเจน) ถึง 118 (oganesson) แต่นอกเหนือจากองค์ประกอบสุดท้ายแล้ว ยังมีการสร้างองค์ประกอบใหม่ต่อไป ยังคงมีการถกเถียงกันว่าควรเพิ่มรายการใหม่ลงในตารางหรือไม่

แม้จะรู้จักตารางก่อนหน้านี้ แต่สิ่งพิมพ์ครั้งแรกคือรุ่นของ Dmitry Mendeleev ในปี 1869 เขาสร้างมันขึ้นมาเพื่อแสดงแนวโน้มเป็นระยะในลักษณะขององค์ประกอบบางอย่าง เขายังสามารถทำนายคุณสมบัติของผู้ที่ยังไม่พบซึ่งถูกบันทึกไว้ในตารางหลังจากเขา ด้วยการถือกำเนิดขององค์ประกอบใหม่ มันถูกขยายและเสริม

ตารางธาตุของ Mendeleev (1869) แสดงช่วงเวลาในแนวตั้งและจัดกลุ่มในแนวนอน

เป็นที่รู้จักสำหรับการส่องสว่างตารางธาตุของธาตุ

มีขีดจำกัด
ตารางธาตุ
ดีไอเมนเดลีฟ?

ปลดล็อคไอเทมใหม่

พีปัญหาการจัดระบบขององค์ประกอบทางเคมีได้รับความสนใจอย่างใกล้ชิดในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 เมื่อเห็นได้ชัดว่าความหลากหลายของสารรอบตัวเราเป็นผลมาจากการรวมกันขององค์ประกอบทางเคมีจำนวนน้อยที่แตกต่างกัน

ท่ามกลางความโกลาหลของธาตุและสารประกอบของมัน นักเคมีชาวรัสเซียผู้ยิ่งใหญ่ D.I. Mendeleev เป็นคนแรกที่จัดระเบียบสิ่งต่าง ๆ ด้วยการสร้างตารางธาตุของเขาเอง

1 มีนาคม พ.ศ. 2412 ถือเป็นวันแห่งการค้นพบกฎเกณฑ์เป็นระยะ เมื่อ Mendeleev แจ้งชุมชนวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับเรื่องนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้วางองค์ประกอบ 63 อย่างที่รู้จักในเวลานั้นไว้ในตารางของเขา เพื่อให้คุณสมบัติหลักของธาตุเหล่านี้และสารประกอบของพวกมันเปลี่ยนแปลงเป็นระยะเมื่อมวลอะตอมของพวกมันเพิ่มขึ้น การเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้ในคุณสมบัติขององค์ประกอบในทิศทางแนวนอนและแนวตั้งของตารางเป็นไปตามกฎที่เข้มงวด ตัวอย่างเช่น อักขระที่เป็นโลหะ (พื้นฐาน) ที่เด่นชัดในองค์ประกอบของกลุ่ม Ia ลดลงตามแนวนอนของตารางและเพิ่มขึ้นตามแนวตั้งเมื่อมวลอะตอมเพิ่มขึ้น

ตามกฎเปิด Mendeleev ทำนายคุณสมบัติขององค์ประกอบหลายอย่างที่ยังไม่ถูกค้นพบและตำแหน่งขององค์ประกอบในตารางธาตุ ในปี 1875 มีการค้นพบ "ekaaluminum" (แกลเลียม) สี่ปีต่อมา - "ekabor" (scandium) และในปี 1886 - "ekasilicon" (germanium) ในปีต่อๆ มา ตารางธาตุยังคงทำหน้าที่เป็นแนวทางในการค้นหาองค์ประกอบใหม่และการทำนายคุณสมบัติของธาตุเหล่านั้น

อย่างไรก็ตาม ทั้ง Mendeleev เองและคนในสมัยของเขาไม่สามารถตอบคำถามได้ อะไรเป็นสาเหตุของความเป็นคาบของคุณสมบัติของธาตุ ไม่ว่าและที่ใดและขอบเขตของระบบธาตุมีอยู่จริงหรือไม่ Mendeleev เล็งเห็นว่าเหตุผลสำหรับความสัมพันธ์ที่เขานำเสนอระหว่างคุณสมบัติและมวลอะตอมของธาตุนั้นอยู่ในความซับซ้อนของอะตอมเอง

เพียงไม่กี่ปีหลังจากการสร้างระบบธาตุเคมีในผลงานของ E. Rutherford, N. Bohr และนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ โครงสร้างที่ซับซ้อนของอะตอมได้รับการพิสูจน์แล้ว ความสำเร็จที่ตามมาในฟิสิกส์ปรมาณูทำให้สามารถแก้ปัญหาที่คลุมเครือหลายอย่างของตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีได้ ประการแรกปรากฎว่าตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุไม่ได้ถูกกำหนดโดยมวลอะตอม แต่โดยประจุของนิวเคลียส ลักษณะของความเป็นคาบของคุณสมบัติทางเคมีของธาตุและสารประกอบของธาตุนั้นชัดเจน

อะตอมเริ่มถูกมองว่าเป็นระบบที่อยู่ตรงกลางซึ่งมีนิวเคลียสที่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนที่มีประจุลบจะหมุนรอบตัวมัน ในกรณีนี้ อิเล็กตรอนจะถูกจัดกลุ่มในช่องว่างรอบนิวเคลียร์และเคลื่อนที่ไปตามวงโคจรบางอย่างที่รวมอยู่ในเปลือกอิเล็กตรอน

อิเล็กตรอนทั้งหมดของอะตอมมักจะแสดงด้วยตัวเลขและตัวอักษร ตามการกำหนดนี้ หมายเลขควอนตัมหลัก 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 หมายถึงเปลือกอิเล็กตรอนและตัวอักษร ส, พี, d, ฉ, g– ไปยัง subshells (orbits) ของแต่ละเชลล์ เชลล์แรก (นับจากเคอร์เนล) มีเพียง ส-อิเล็กตรอนตัวที่สองสามารถมีได้ ส- และ พี- อิเล็กตรอนตัวที่สาม - ส-, พี- และ d- อิเล็กตรอนตัวที่สี่ - ส-,
พี-, d- และ ฉ- อิเล็กตรอน ฯลฯ

แต่ละเปลือกสามารถรองรับอิเล็กตรอนได้จำนวนหนึ่ง: อันแรก - 2, ที่สอง - 8, ที่สาม - 18, ที่สี่และห้า - 32 อัน ซึ่งจะกำหนดจำนวนขององค์ประกอบในช่วงเวลาของตารางธาตุ คุณสมบัติทางเคมีของธาตุถูกกำหนดโดยโครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอกและชั้นนอกของอะตอม กล่าวคือ มีอิเล็กตรอนกี่ตัว

นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุบวก - โปรตอนและอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้า - นิวตรอนซึ่งมักเรียกกันในคำเดียว - นิวคลีออน เลขลำดับของธาตุ (ตำแหน่งในตารางธาตุ) ถูกกำหนดโดยจำนวนของโปรตอนในนิวเคลียสของอะตอมของธาตุที่กำหนด มวลจำนวน แต่อะตอมของธาตุเท่ากับผลรวมของจำนวนโปรตอน Zและนิวตรอน นู๋ในเคอร์เนล: อา = Z + นู๋. อะตอมของธาตุเดียวกันที่มีจำนวนนิวตรอนต่างกันในนิวเคลียสคือไอโซโทป

คุณสมบัติทางเคมีของไอโซโทปที่แตกต่างกันของธาตุเดียวกันไม่แตกต่างกัน ในขณะที่คุณสมบัติทางนิวเคลียร์แตกต่างกันอย่างมาก สิ่งนี้แสดงให้เห็นในความคงตัว (หรือความไม่แน่นอน) ของไอโซโทปเป็นหลัก ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของจำนวนโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียส ไอโซโทปของธาตุที่เสถียรต่อแสงมักจะมีโปรตอนและนิวตรอนเท่ากัน ด้วยการเพิ่มขึ้นของประจุของนิวเคลียส นั่นคือ หมายเลขลำดับขององค์ประกอบในตาราง อัตราส่วนนี้จะเปลี่ยนไป นิวเคลียสหนักที่เสถียรมีนิวตรอนมากกว่าโปรตอนเกือบหนึ่งเท่าครึ่ง

เช่นเดียวกับอิเล็กตรอนของอะตอม นิวคลีออนก็ก่อตัวเป็นเปลือกเช่นกัน ด้วยการเพิ่มจำนวนของอนุภาคในนิวเคลียส เปลือกโปรตอนและนิวตรอนจึงถูกเติมอย่างต่อเนื่อง นิวเคลียสที่มีเปลือกหุ้มเต็มจะมีเสถียรภาพมากที่สุด ตัวอย่างเช่น ไอโซโทปตะกั่ว Pb-208 มีลักษณะโครงสร้างนิวเคลียร์ที่เสถียรมาก ซึ่งเติมเปลือกโปรตอน ( Z= 82) และนิวตรอน ( นู๋ = 126).

เปลือกนิวเคลียร์ที่เติมดังกล่าวจะคล้ายกับเปลือกอิเล็กตรอนที่เติมของอะตอมของก๊าซเฉื่อย ซึ่งเป็นตัวแทนของกลุ่มที่แยกจากกันในตารางธาตุ นิวเคลียสที่เสถียรของอะตอมที่มีโปรตอนหรือเปลือกนิวตรอนที่เติมอย่างสมบูรณ์มีจำนวนโปรตอนหรือนิวตรอน "มหัศจรรย์" บางอย่าง: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 114, 126, 184 คุณสมบัติ ความเป็นคาบของสมบัติทางนิวเคลียร์ก็มีอยู่ในธรรมชาติเช่นกัน . ในบรรดาการรวมกันของจำนวนโปรตอนและนิวตรอนที่แตกต่างกันในนิวเคลียสของไอโซโทป (คู่-คู่; คู่-คี่; คี่-คู่; คี่-คี่) มันคือนิวเคลียสที่มีจำนวนโปรตอนและจำนวนนิวตรอนเป็นคู่ ที่มีเสถียรภาพมากที่สุด

ธรรมชาติของแรงที่จับโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสยังไม่ชัดเจนเพียงพอ เป็นที่เชื่อกันว่าแรงโน้มถ่วงขนาดใหญ่มากของแรงดึงดูดกระทำระหว่างนิวคลีออน ซึ่งทำให้ความเสถียรของนิวเคลียสเพิ่มขึ้น

ถึงในช่วงกลางทศวรรษที่ 30 ของศตวรรษที่ผ่านมา ตารางธาตุได้รับการพัฒนาอย่างมากจนแสดงตำแหน่งของธาตุ 92 ธาตุแล้ว ภายใต้หมายเลขซีเรียล 92 คือยูเรเนียม ซึ่งเป็นธาตุหนักตามธรรมชาติตัวสุดท้ายที่พบในโลกในปี 1789 จาก 92 องค์ประกอบของตาราง มีเพียงองค์ประกอบที่มีหมายเลขซีเรียล 43, 61, 85 และ 87 เท่านั้นที่ไม่สามารถระบุได้อย่างถูกต้องในช่วงอายุสามสิบ พวกเขาถูกค้นพบและศึกษาในภายหลัง ธาตุหายากที่มีเลขอะตอม 61 โพรมีเทียมพบได้ในแร่ในปริมาณเล็กน้อยซึ่งเป็นผลมาจากการสลายตัวที่เกิดขึ้นเองของยูเรเนียม การวิเคราะห์นิวเคลียสของอะตอมของธาตุที่หายไปแสดงให้เห็นว่าพวกมันทั้งหมดมีกัมมันตภาพรังสี และเนื่องจากครึ่งชีวิตสั้นของพวกมัน พวกมันจึงไม่สามารถดำรงอยู่บนโลกในระดับความเข้มข้นที่ประเมินได้

เนื่องจากธาตุหนักตัวสุดท้ายที่พบในโลกเป็นธาตุที่มีเลขอะตอม 92 เราจึงสันนิษฐานได้ว่ามันเป็นขีดจำกัดตามธรรมชาติของตารางธาตุของเมนเดเลเยฟ อย่างไรก็ตาม ความสำเร็จของฟิสิกส์ปรมาณูชี้ให้เห็นเส้นทางที่มันเป็นไปได้ที่จะก้าวข้ามขอบเขตของตารางธาตุที่กำหนดโดยธรรมชาติ

องค์ประกอบที่มี b เกี่ยวกับเลขอะตอมที่ใหญ่กว่ายูเรเนียมเรียกว่าทรานส์ยูเรเนียม โดยกำเนิดองค์ประกอบเหล่านี้เป็นของเทียม (สังเคราะห์) ได้มาจากปฏิกิริยาการเปลี่ยนแปลงนิวเคลียร์ของธาตุที่พบในธรรมชาติ

ความพยายามครั้งแรกแม้ว่าจะไม่ประสบความสำเร็จอย่างสิ้นเชิงในการค้นหาบริเวณ transuranium ของตารางธาตุถูกสร้างขึ้นโดยนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี Enrico Fermi ในกรุงโรมไม่นานหลังจากการพิสูจน์การมีอยู่ของนิวตรอน แต่เฉพาะใน พ.ศ. 2483-2484 เท่านั้น ความสำเร็จในการค้นพบธาตุ transuranic สองธาตุแรก ได้แก่ เนปทูเนียม (เลขอะตอม 93) และพลูโทเนียม (เลขอะตอม 94) ประสบความสำเร็จโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่เบิร์กลีย์

ปฏิกิริยานิวเคลียร์หลายประเภทรองรับวิธีการได้ธาตุทรานส์ยูเรเนียม

ประเภทแรกคือการหลอมนิวตรอน ในวิธีนี้ ในนิวเคลียสของอะตอมหนักที่ถูกฉายรังสีด้วยนิวตรอน นิวตรอนตัวหนึ่งจะถูกแปลงเป็นโปรตอน ปฏิกิริยานี้มาพร้อมกับสิ่งที่เรียกว่าการสลายตัวทางอิเล็กทรอนิกส์ (--การสลายตัว) - การก่อตัวและการขับออกจากนิวเคลียสด้วยพลังงานจลน์มหาศาลของอนุภาคที่มีประจุลบ (อิเล็กตรอน) ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นได้เมื่อมีนิวตรอนในนิวเคลียสมากเกินไป

ปฏิกิริยาที่ตรงกันข้ามคือการเปลี่ยนแปลงของโปรตอนเป็นนิวตรอนโดยปล่อยประจุบวก + -อนุภาค (โพซิตรอน) การสลายตัวของโพซิตรอนที่คล้ายกัน (+ -การสลายตัว) จะสังเกตได้เมื่อมีการขาดแคลนนิวตรอนในนิวเคลียสและทำให้ประจุนิวเคลียร์ลดลง กล่าวคือ เพื่อลดเลขอะตอมของธาตุลงหนึ่ง ผลที่คล้ายกันจะเกิดขึ้นเมื่อโปรตอนถูกแปลงเป็นนิวตรอนโดยจับอิเล็กตรอนในวงโคจรที่อยู่ใกล้เคียง

ธาตุทรานส์ยูเรเนียมใหม่ได้มาจากยูเรเนียมเป็นครั้งแรกโดยฟิวชั่นนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

ประเภทที่สองคือปฏิกิริยาระหว่างนิวเคลียสของอะตอมของธาตุตั้งต้น (“เป้าหมาย”) กับนิวเคลียสของอะตอมของธาตุแสง (ไอโซโทปของไฮโดรเจน ฮีเลียม ไนโตรเจน ออกซิเจน และอื่นๆ) ที่ใช้เป็นอนุภาคทิ้งระเบิด โปรตอนในนิวเคลียส "เป้าหมาย" และ "โปรเจกไทล์" มีประจุไฟฟ้าเป็นบวกและมีแรงผลักอย่างมากเมื่อเข้าใกล้กัน เพื่อเอาชนะแรงผลัก เพื่อสร้างนิวเคลียสผสม จำเป็นต้องจัดเตรียมอะตอมของ "โปรเจกไทล์" ด้วยพลังงานจลน์ขนาดใหญ่มาก พลังงานมหาศาลของอนุภาคทิ้งระเบิดดังกล่าวถูกเก็บไว้ในไซโคลตรอน นิวเคลียสของสารประกอบขั้นกลางที่เป็นผลลัพธ์มีพลังงานส่วนเกินค่อนข้างมาก ซึ่งจะต้องถูกปล่อยออกมาเพื่อทำให้นิวเคลียสเสถียร ในกรณีของธาตุทรานส์ยูเรเนียมหนัก พลังงานส่วนเกินนี้ เมื่อไม่มีการแตกตัวของนิวเคลียร์เกิดขึ้น จะถูกกระจายโดยการปล่อยรังสี γ (รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานสูง) และนิวตรอน "ระเหย" จากนิวเคลียสที่ถูกกระตุ้น นิวเคลียสอะตอมของธาตุใหม่นั้นมีกัมมันตภาพรังสี พวกเขาพยายามที่จะบรรลุความเสถียรที่สูงขึ้นโดยการเปลี่ยนโครงสร้างภายในผ่านอิเล็กทรอนิกส์กัมมันตภาพรังสี - - สลายตัวหรือ - สลายตัวและฟิชชันที่เกิดขึ้นเอง ปฏิกิริยานิวเคลียร์ดังกล่าวมีอยู่ในอะตอมของธาตุที่หนักที่สุดที่มีหมายเลขซีเรียลสูงกว่า 98

ปฏิกิริยาฟิชชันที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติของนิวเคลียสของอะตอมของธาตุกัมมันตภาพรังสีถูกค้นพบโดย G.N. Flerov และ Czech K.A. Petrzhak ที่สถาบันร่วมเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ (JINR, Dubna) ในการทดลองกับยูเรเนียม -238 การเพิ่มหมายเลขซีเรียลทำให้ครึ่งชีวิตของนิวเคลียสของอะตอมของธาตุกัมมันตรังสีลดลงอย่างรวดเร็ว

ในการเชื่อมต่อกับข้อเท็จจริงนี้ นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันผู้มีชื่อเสียงอย่าง จี.ที. ซีบอร์ก ผู้ได้รับรางวัลโนเบล ซึ่งมีส่วนร่วมในการค้นพบธาตุทรานยูเรเนียมเก้าธาตุ เชื่อว่าการค้นพบธาตุใหม่น่าจะสิ้นสุดที่องค์ประกอบที่มีหมายเลข 110 โดยประมาณ (คล้ายกับคุณสมบัติใน แพลตตินั่ม) แนวคิดเกี่ยวกับขอบเขตของตารางธาตุนี้แสดงออกในยุค 60 ของศตวรรษที่ผ่านมาโดยมีข้อแม้: เว้นแต่จะมีการค้นพบวิธีการใหม่สำหรับการสังเคราะห์องค์ประกอบและการมีอยู่ของบริเวณเสถียรภาพของธาตุที่หนักที่สุดที่ยังไม่ทราบแน่ชัด บางส่วนของความเป็นไปได้เหล่านี้ได้รับการระบุแล้ว

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ประเภทที่สามสำหรับการสังเคราะห์องค์ประกอบใหม่คือปฏิกิริยาระหว่างไอออนพลังงานสูงที่มีมวลอะตอมเฉลี่ย (แคลเซียม ไททาเนียม โครเมียม นิกเกิล) เป็นอนุภาคทิ้งระเบิดและอะตอมของธาตุที่เสถียร (ตะกั่ว บิสมัท) เป็น " เป้าหมาย" แทนไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีหนัก วิธีการรับองค์ประกอบที่หนักกว่านี้เสนอในปี 1973 โดยนักวิทยาศาสตร์ของเรา Yu.Ts. Oganesyan จาก JINR และประสบความสำเร็จในการใช้งานในประเทศอื่นๆ ข้อได้เปรียบหลักของวิธีการสังเคราะห์ที่เสนอคือการก่อตัวของนิวเคลียสของสารประกอบที่ "ร้อน" น้อยกว่าในระหว่างการหลอมรวมของนิวเคลียส "โปรเจกไทล์" และ "เป้าหมาย" การปล่อยพลังงานส่วนเกินของนิวเคลียสของสารประกอบในกรณีนี้เกิดขึ้นจากการ "ระเหย" ของนิวตรอนจำนวนน้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญ (หนึ่งหรือสองแทนที่จะเป็นสี่หรือห้า)

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ผิดปกติระหว่างไอออนของไอโซโทป Ca-48 ที่หายากเร่งความเร็วในไซโคลตรอน
U-400 และอะตอมของธาตุแอกทิโนดคูเรียม Cm-248 ที่มีการก่อตัวขององค์ประกอบ-114 (“เอคาสลีด”) ถูกค้นพบในดูบนาในปี 2522 พบว่าปฏิกิริยานี้ก่อให้เกิดนิวเคลียสที่ "เย็น" ที่ไม่ "ระเหย" ” นิวตรอนตัวเดียว และพลังงานส่วนเกินทั้งหมดถูกพาไปโดยอนุภาคเดียว ซึ่งหมายความว่าสำหรับการสังเคราะห์องค์ประกอบใหม่ เรายังสามารถนำไปใช้ แบบที่สี่ปฏิกิริยานิวเคลียร์ระหว่างไอออนเร่งความเร็วของอะตอมที่มีจำนวนมวลเฉลี่ยและอะตอมของธาตุทรานส์ยูเรเนียมหนัก

ที่การพัฒนาทฤษฎีระบบธาตุเคมีมีบทบาทสำคัญในการเปรียบเทียบคุณสมบัติทางเคมีและโครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอนของแลนทาไนด์ที่มีหมายเลขซีเรียล 58–71 และแอคติไนด์ที่มีหมายเลขซีเรียล 90–103 แสดงให้เห็นว่าความคล้ายคลึงกันของคุณสมบัติทางเคมีของแลนทาไนด์และแอคติไนด์นั้นเกิดจากความคล้ายคลึงกันของโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของพวกมัน องค์ประกอบทั้งสองกลุ่มเป็นตัวอย่างของชุดการเปลี่ยนแปลงภายในที่มีการเติมตามลำดับ 4 ฉ- หรือ 5 ฉ-เปลือกอิเล็กตรอนตามลำดับหลังจากเติมเปลือกนอก ส- และ R-ออร์บิทัลอิเล็กทรอนิกส์

องค์ประกอบที่มีเลขอะตอมในตารางธาตุตั้งแต่ 110 ขึ้นไปเรียกว่า superheavy ความก้าวหน้าในการค้นพบองค์ประกอบเหล่านี้ยากขึ้นเรื่อยๆ เพราะ การสังเคราะห์องค์ประกอบใหม่ไม่เพียงพอ จำเป็นต้องระบุและพิสูจน์ว่าองค์ประกอบใหม่มีคุณสมบัติโดยธรรมชาติเท่านั้น ความยากลำบากเกิดจากความจริงที่ว่ามีอะตอมจำนวนน้อยที่สามารถศึกษาคุณสมบัติขององค์ประกอบใหม่ได้ ช่วงเวลาที่สามารถศึกษาธาตุใหม่ก่อนการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีมักสั้นมาก ในกรณีเหล่านี้ แม้จะได้อะตอมของธาตุใหม่เพียงอะตอมเดียว วิธีการตามรอยกัมมันตภาพรังสีก็ถูกนำมาใช้ในการตรวจจับและศึกษาคุณลักษณะบางประการของธาตุดังกล่าวในเบื้องต้น

ธาตุ-109, ไมต์เนเรียม เป็นองค์ประกอบสุดท้ายในตารางธาตุที่พบในหนังสือเรียนวิชาเคมีส่วนใหญ่ Element-110 ที่อยู่ในตารางธาตุเดียวกับแพลตตินั่ม ถูกสังเคราะห์ขึ้นครั้งแรกในเมืองดาร์มสตัดท์ (เยอรมนี) ในปี 1994 โดยใช้เครื่องเร่งไอออนหนักอันทรงพลังตามปฏิกิริยา:

ครึ่งชีวิตของไอโซโทปที่เกิดขึ้นนั้นสั้นมาก ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2546 สมัชชาใหญ่ IUPAC ครั้งที่ 42 และสภา IUPAC (International Union for Pure and Applied Chemistry) ได้อนุมัติชื่อและสัญลักษณ์สำหรับองค์ประกอบ-110 อย่างเป็นทางการ: darmstadtium, Ds.

ในสถานที่เดียวกันในดาร์มสตัดท์ในปี 1994 ธาตุ-111 ได้มาครั้งแรกโดยการกระทำของลำแสงไอโซโทปไอโซโทป 64 28 Ni บน 209 83 อะตอมเป็น "เป้าหมาย" จากการตัดสินใจในปี 2547 IUPAC ยอมรับการค้นพบและอนุมัติข้อเสนอเพื่อตั้งชื่อธาตุ 111 roentgenium, Rg เพื่อเป็นเกียรติแก่นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อ W.K. Roentgen ผู้ค้นพบ X-รังสีซึ่งเขาให้ชื่อดังกล่าวเนื่องจากความไม่แน่นอนของธรรมชาติ

ตามข้อมูลที่ได้รับจาก JINR ในห้องทดลองปฏิกิริยานิวเคลียร์ G.N. Flerova สังเคราะห์องค์ประกอบด้วยหมายเลข 110–118 (ยกเว้นองค์ประกอบ 117)

อันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์ตามปฏิกิริยา:

ในเมืองดาร์มสตัดท์ในปี 2539 ได้รับอะตอมของธาตุ 112 ใหม่จำนวนหนึ่งซึ่งสลายตัวด้วยการปล่อยอนุภาค ครึ่งชีวิตของไอโซโทปนี้มีเพียง 240 ไมโครวินาที ในเวลาต่อมา ที่ JINR การค้นหาไอโซโทปใหม่ของธาตุ-112 ได้ดำเนินการโดยการฉายรังสีอะตอม U-235 ด้วยไอออน Ca-48

ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2547 มีรายงานในวารสารทางวิทยาศาสตร์อันทรงเกียรติเกี่ยวกับการค้นพบที่ JINR โดยนักวิทยาศาสตร์ของเรา ร่วมกับนักวิจัยชาวอเมริกันจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Berkeley (สหรัฐอเมริกา) ขององค์ประกอบใหม่สองชนิดที่มีหมายเลข 115 และ 113 นักวิทยาศาสตร์กลุ่มนี้ทำการทดลอง ออกในเดือนกรกฎาคม– ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2546 ที่ U-400 cyclotron พร้อมเครื่องแยกก๊าซในปฏิกิริยาระหว่างอะตอม Am-243 กับไอออนของไอโซโทป Ca-48 ไอโซโทปองค์ประกอบ 115 1 อะตอมที่มีเลขมวล สังเคราะห์จาก 287 และ 3 อะตอมที่มีมวล 288 อะตอมทั้งสี่ของธาตุ -115 สลายตัวอย่างรวดเร็วด้วยการปล่อยอนุภาค - และการก่อตัวของไอโซโทปของธาตุ -113 ด้วยมวลจำนวน 282 และ 284 ไอโซโทปที่เสถียรที่สุด 284 113 มีครึ่งชีวิตประมาณ 0.48 วินาที มันยุบตัวลงด้วยการปล่อยอนุภาค - และกลายเป็นไอโซโทปรังสีเอกซ์ 280 Rg

ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2547 กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นจากสถาบันวิจัยเคมีฟิสิกส์ นำโดยโคสุกิ โมริตะ (โคสุเกะ โมริตะ)ระบุว่าพวกเขาสังเคราะห์องค์ประกอบ-113 โดยปฏิกิริยา:

ในระหว่างการสลายตัวด้วยการปล่อยอนุภาค - ได้รับไอโซโทปรังสีเอกซ์ 274 Rg เนื่องจากเป็นองค์ประกอบประดิษฐ์ชิ้นแรกที่นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นได้รับ พวกเขาจึงรู้สึกว่ามีสิทธิ์เสนอชื่อให้เรียกว่า "ญี่ปุ่น"

การสังเคราะห์ไอโซโทปของธาตุ 114 ที่ผิดปกติด้วยจำนวนมวล 288 จากคูเรียมได้รับการบันทึกไว้ข้างต้นแล้ว ในปี 2542 มีรายงานการผลิตที่ JINR ของไอโซโทปเดียวกันของธาตุ-114 โดยการทิ้งระเบิดอะตอมของพลูโทเนียมด้วยจำนวนมวล 244 ที่มีไอออน Ca-48

การค้นพบองค์ประกอบที่มีหมายเลขซีเรียล 118 และ 116 ได้รับการประกาศเช่นกันจากการศึกษาร่วมกันในระยะยาวของปฏิกิริยานิวเคลียร์ของไอโซโทปแคลิฟอร์เนีย Cf-249 และคูเรียม Cm-245 ที่มีลำไอออนหนัก Ca-48 ดำเนินการโดยรัสเซียและ นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันในช่วงปี 2545-2548 ที่ JINR Element-118 ปิดคาบที่ 7 ของตารางธาตุ ในคุณสมบัติของมันคือแอนะล็อกของเรดอนก๊าซมีตระกูล Element-116 ต้องมีคุณสมบัติบางอย่างที่เหมือนกันกับพอโลเนียม

ตามประเพณีที่จัดตั้งขึ้น การค้นพบองค์ประกอบทางเคมีใหม่และการระบุตัวตนจะต้องได้รับการยืนยันโดยการตัดสินใจของ IUPAC แต่สิทธิ์ในการเสนอชื่อองค์ประกอบนั้นให้สิทธิ์แก่ผู้ค้นพบ เช่นเดียวกับแผนที่ของโลก ตารางธาตุสะท้อนชื่อดินแดน ประเทศ เมือง และศูนย์วิทยาศาสตร์ที่มีการค้นพบและศึกษาองค์ประกอบและสารประกอบของธาตุ ทำให้ชื่อของนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงเป็นอมตะ ซึ่งมีส่วนสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาระบบธาตุ ขององค์ประกอบทางเคมี และไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่องค์ประกอบ-101 ได้รับการตั้งชื่อตาม D.I. Mendeleev

เพื่อตอบคำถามว่าเส้นขอบของตารางธาตุสามารถผ่านได้ที่ไหน ครั้งหนึ่ง การประเมินได้กระทำจากแรงดึงดูดของอิเล็กตรอนภายในของอะตอมไปยังนิวเคลียสที่มีประจุบวก ยิ่งหมายเลขซีเรียลของธาตุสูงเท่าใด อิเล็กตรอน "ขนสัตว์" รอบๆ นิวเคลียสก็จะยิ่งถูกบีบอัด อิเล็กตรอนภายในก็จะยิ่งดึงดูดเข้าหานิวเคลียสมากขึ้น ต้องมีช่วงเวลาที่อิเล็กตรอนเริ่มถูกจับโดยนิวเคลียส อันเป็นผลมาจากการจับดังกล่าวและการลดลงของประจุของนิวเคลียส การมีอยู่ของธาตุที่หนักมากจึงเป็นไปไม่ได้ สถานการณ์ภัยพิบัติที่คล้ายกันควรเกิดขึ้นเมื่อเลขลำดับขององค์ประกอบคือ 170–180

สมมติฐานนี้ถูกหักล้างและแสดงให้เห็นว่าไม่มีข้อจำกัดสำหรับการมีอยู่ขององค์ประกอบที่หนักมากในแง่ของแนวคิดเกี่ยวกับโครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอน ข้อ จำกัด เกิดขึ้นจากความไม่แน่นอนของนิวเคลียสเอง

อย่างไรก็ตาม ต้องบอกว่าอายุขัยของธาตุลดลงอย่างผิดปกติเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น บริเวณที่คาดหวังต่อไปของความเสถียรของธาตุหนักพิเศษ เนื่องจากการปรากฏตัวของนิวตรอนปิดหรือเปลือกโปรตอนของนิวเคลียส ควรอยู่ในบริเวณใกล้เคียงของนิวเคลียสเวทย์มนตร์ทวีคูณด้วย 164 โปรตอนและ 308 นิวตรอน ความเป็นไปได้ในการเปิดองค์ประกอบดังกล่าวยังไม่ชัดเจน

ดังนั้นคำถามเกี่ยวกับขอบเขตของตารางธาตุจึงยังคงอยู่ ตามกฎสำหรับการเติมเปลือกอิเล็กตรอนด้วยการเพิ่มเลขอะตอมของธาตุ ช่วงเวลาที่ 8 ที่คาดการณ์ของตารางธาตุควรมีองค์ประกอบ superactinoid สถานที่ที่จัดสรรให้กับพวกเขาในตารางธาตุของ D.I. Mendeleev สอดคล้องกับกลุ่มธาตุ III ซึ่งคล้ายกับธาตุหายากที่รู้จักกันแล้วและองค์ประกอบ transuranium แอคติไนด์

วิธีการใช้ตารางธาตุ? สำหรับคนที่ไม่ได้ฝึกหัด การอ่านตารางธาตุก็เหมือนกับการดูอักษรรูนโบราณของเอลฟ์เพื่อหาคนแคระ และตารางธาตุสามารถบอกอะไรเกี่ยวกับโลกได้มากมาย

นอกจากจะให้บริการคุณในการสอบแล้ว ยังจำเป็นสำหรับการแก้ปัญหาทางเคมีและทางกายภาพจำนวนมากอีกด้วย แต่จะอ่านได้อย่างไร? โชคดีที่วันนี้ทุกคนสามารถเรียนรู้ศิลปะนี้ได้ ในบทความนี้เราจะอธิบายวิธีทำความเข้าใจตารางธาตุ

ระบบธาตุเคมีเป็นระยะ (ตารางของ Mendeleev) เป็นการจำแนกองค์ประกอบทางเคมีที่สร้างการพึ่งพาคุณสมบัติต่าง ๆ ขององค์ประกอบในประจุของนิวเคลียสของอะตอม

ประวัติความเป็นมาของการสร้างโต๊ะ

Dmitri Ivanovich Mendeleev ไม่ใช่นักเคมีธรรมดาๆ ถ้ามีคนคิดอย่างนั้น เขาเป็นนักเคมี นักฟิสิกส์ นักธรณีวิทยา นักมาตรวิทยา นักนิเวศวิทยา นักเศรษฐศาสตร์ ช่างน้ำมัน นักบินอวกาศ ผู้ผลิตเครื่องมือและอาจารย์ ในช่วงชีวิตของเขา นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการวิจัยพื้นฐานมากมายในด้านความรู้ต่างๆ ตัวอย่างเช่น เป็นที่เชื่อกันอย่างกว้างขวางว่าเป็น Mendeleev ที่คำนวณความแรงในอุดมคติของวอดก้า - 40 องศา

เราไม่ทราบว่า Mendeleev ปฏิบัติต่อวอดก้าอย่างไร แต่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าวิทยานิพนธ์ของเขาในหัวข้อ "วาทกรรมเกี่ยวกับการรวมกันของแอลกอฮอล์กับน้ำ" ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับวอดก้าและพิจารณาความเข้มข้นของแอลกอฮอล์จาก 70 องศา ด้วยคุณธรรมทั้งหมดของนักวิทยาศาสตร์ การค้นพบกฎธาตุเคมีเป็นระยะ ซึ่งเป็นหนึ่งในกฎพื้นฐานของธรรมชาติ ทำให้เขามีชื่อเสียงมากที่สุด

มีตำนานตามที่นักวิทยาศาสตร์ใฝ่ฝันถึงระบบธาตุหลังจากนั้นเขาก็ต้องสรุปความคิดที่ปรากฏขึ้นเท่านั้น แต่ถ้าทุกอย่างเรียบง่าย .. การสร้างตารางธาตุรุ่นนี้ดูเหมือนจะไม่มีอะไรมากไปกว่าตำนาน เมื่อถูกถามว่าเปิดโต๊ะอย่างไร Dmitry Ivanovich เองก็ตอบว่า: “ ฉันคิดเกี่ยวกับมันมายี่สิบปีแล้วและคุณคิดว่า: ฉันนั่งและทันใดนั้น ... ก็พร้อม”

ในช่วงกลางของศตวรรษที่สิบเก้า นักวิทยาศาสตร์หลายคนพยายามปรับปรุงองค์ประกอบทางเคมีที่รู้จัก (63 องค์ประกอบที่รู้จัก) ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ในปี 1862 Alexandre Emile Chancourtois วางองค์ประกอบตามเกลียวและสังเกตคุณสมบัติทางเคมีซ้ำ ๆ ของวัฏจักร

นักเคมีและนักดนตรี จอห์น อเล็กซานเดอร์ นิวแลนด์ส เสนอตารางธาตุในแบบฉบับของเขาในปี พ.ศ. 2409 ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจคือในการจัดเรียงองค์ประกอบ นักวิทยาศาสตร์พยายามค้นหาความกลมกลืนทางดนตรีที่ลึกลับ ท่ามกลางความพยายามอื่น ๆ คือความพยายามของ Mendeleev ซึ่งได้รับการสวมมงกุฎด้วยความสำเร็จ

ในปีพ.ศ. 2412 ได้มีการตีพิมพ์โครงร่างแรกของตารางและวันที่ 1 มีนาคม พ.ศ. 2412 ถือเป็นวันแห่งการค้นพบกฎเกณฑ์เป็นระยะ สาระสำคัญของการค้นพบของ Mendeleev คือคุณสมบัติขององค์ประกอบที่มีมวลอะตอมเพิ่มขึ้นไม่เปลี่ยนแปลงอย่างจำเจ แต่เป็นระยะ

รุ่นแรกของตารางมีเพียง 63 องค์ประกอบ แต่ Mendeleev ได้ทำการตัดสินใจที่ไม่ได้มาตรฐานจำนวนมาก ดังนั้น เขาเดาว่าจะทิ้งที่ในตารางไว้สำหรับธาตุที่ยังไม่ถูกค้นพบ และยังเปลี่ยนมวลอะตอมของธาตุบางธาตุด้วย ความถูกต้องพื้นฐานของกฎหมายที่ Mendeleev ได้รับนั้นได้รับการยืนยันไม่นานหลังจากการค้นพบแกลเลียม สแกนเดียม และเจอร์เมเนียม ซึ่งนักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ถึงการมีอยู่ของมัน

มุมมองสมัยใหม่ของตารางธาตุ

ด้านล่างเป็นตารางเอง

ทุกวันนี้ แทนที่จะใช้น้ำหนักอะตอม (มวลอะตอม) แนวคิดของเลขอะตอม (จำนวนโปรตอนในนิวเคลียส) ถูกนำมาใช้เพื่อจัดลำดับองค์ประกอบ ตารางประกอบด้วยองค์ประกอบ 120 ซึ่งจัดเรียงจากซ้ายไปขวาจากน้อยไปหามากของเลขอะตอม (จำนวนโปรตอน)

คอลัมน์ของตารางเรียกว่ากลุ่ม และแถวคือจุด มี 18 กลุ่มและ 8 คาบในตาราง

1. คุณสมบัติของโลหะจะลดลงเมื่อเคลื่อนที่ไปตามช่วงเวลาจากซ้ายไปขวา และเพิ่มขึ้นในทิศทางตรงกันข้าม
2. ขนาดของอะตอมลดลงเมื่อเคลื่อนจากซ้ายไปขวาตามช่วงเวลา
3. เมื่อเคลื่อนที่จากบนลงล่างในกลุ่ม คุณสมบัติของโลหะที่ลดลงจะเพิ่มขึ้น
4. คุณสมบัติการออกซิไดซ์และอโลหะเพิ่มขึ้นตามระยะเวลาจากซ้ายไปขวา

เราเรียนรู้อะไรเกี่ยวกับองค์ประกอบจากตาราง ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาองค์ประกอบที่สามในตาราง - ลิเธียม และพิจารณาอย่างละเอียด

ก่อนอื่น เราเห็นสัญลักษณ์ขององค์ประกอบและชื่อของมันอยู่ข้างใต้ ที่มุมบนซ้ายคือเลขอะตอมขององค์ประกอบ ตามลำดับที่องค์ประกอบนั้นอยู่ในตาราง เลขอะตอมดังที่ได้กล่าวไปแล้วนั้นมีค่าเท่ากับจำนวนโปรตอนในนิวเคลียส จำนวนโปรตอนบวกมักจะเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนเชิงลบในอะตอม (ยกเว้นไอโซโทป)

มวลอะตอมแสดงอยู่ใต้เลขอะตอม (ในตารางเวอร์ชันนี้) ถ้าเราปัดมวลอะตอมเป็นจำนวนเต็มที่ใกล้เคียงที่สุด เราจะได้ค่าที่เรียกว่าเลขมวล ความแตกต่างระหว่างเลขมวลกับเลขอะตอมให้จำนวนนิวตรอนในนิวเคลียส ดังนั้นจำนวนนิวตรอนในนิวเคลียสฮีเลียมคือสองและในลิเธียม - สี่

ดังนั้นหลักสูตร "Mendeleev's Table for Dummies" ของเราจึงสิ้นสุดลง โดยสรุป เราขอเชิญคุณชมวิดีโอเฉพาะเรื่อง และเราหวังว่าคำถามเกี่ยวกับวิธีใช้ตารางธาตุของ Mendeleev จะมีความชัดเจนมากขึ้นสำหรับคุณ เราเตือนคุณว่าการเรียนรู้วิชาใหม่นั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าเสมอ ไม่ใช่เพียงลำพัง แต่ด้วยความช่วยเหลือจากที่ปรึกษาที่มีประสบการณ์ นั่นคือเหตุผลที่คุณไม่ควรลืมเกี่ยวกับบริการนักเรียนซึ่งยินดีที่จะแบ่งปันความรู้และประสบการณ์กับคุณ

โดยธรรมชาติแล้ว มีลำดับการทำซ้ำมากมาย:

• ฤดูกาล;
• ช่วงเวลาของวัน;
• วันในสัปดาห์…

ในช่วงกลางของศตวรรษที่ 19 D.I. Mendeleev สังเกตว่าคุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบก็มีลำดับที่แน่นอนเช่นกัน (พวกเขาบอกว่าแนวคิดนี้มาหาเขาในความฝัน) ผลลัพธ์ของความฝันอันน่าอัศจรรย์ของนักวิทยาศาสตร์คือตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีซึ่ง D.I. Mendeleev จัดองค์ประกอบทางเคมีตามลำดับการเพิ่มมวลอะตอม ในตารางสมัยใหม่ องค์ประกอบทางเคมีจะเรียงตามลำดับเลขอะตอมของธาตุจากน้อยไปมาก (จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของอะตอม)

เลขอะตอมแสดงอยู่เหนือสัญลักษณ์ขององค์ประกอบทางเคมี ด้านล่างสัญลักษณ์คือมวลอะตอม (ผลรวมของโปรตอนและนิวตรอน) โปรดทราบว่ามวลอะตอมของธาตุบางชนิดไม่ใช่จำนวนเต็ม! จำไอโซโทป!มวลอะตอมเป็นค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักของไอโซโทปทั้งหมดของธาตุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติภายใต้สภาพธรรมชาติ

ด้านล่างตารางมีแลนทาไนด์และแอกทิไนด์

โลหะ อโลหะ เมทัลลอยด์

อยู่ในตารางธาตุทางด้านซ้ายของเส้นทแยงมุมขั้นที่ขึ้นต้นด้วยโบรอน (B) และลงท้ายด้วยพอโลเนียม (Po) (ยกเว้น เจอร์เมเนียม (Ge) และพลวง (Sb) จะเห็นได้ง่ายว่าโลหะ ครอบครองส่วนใหญ่ของตารางธาตุ คุณสมบัติหลักของโลหะ : แข็ง (ยกเว้นปรอท) เป็นมันเงา ตัวนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดี เหนียว อ่อนได้ บริจาคอิเล็กตรอนได้ง่าย

องค์ประกอบทางด้านขวาของ B-Po แนวทแยงขั้นบันไดเรียกว่า อโลหะ. คุณสมบัติของอโลหะนั้นตรงกันข้ามกับคุณสมบัติของโลหะโดยตรง: ตัวนำความร้อนและไฟฟ้าไม่ดี; บอบบาง; ไม่ปลอมแปลง; ไม่ใช่พลาสติก มักจะรับอิเล็กตรอน

เมทัลลอยด์

ระหว่างโลหะกับอโลหะคือ กึ่งโลหะ(เมทัลลอยด์). มีลักษณะเฉพาะด้วยคุณสมบัติของทั้งโลหะและอโลหะ เซมิเมทัลพบว่ามีการใช้ในอุตสาหกรรมหลักในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ โดยที่ไม่มีไมโครเซอร์กิตหรือไมโครโปรเซสเซอร์ที่ทันสมัยจะนึกไม่ถึง

ช่วงเวลาและกลุ่ม

ดังที่ได้กล่าวมาแล้วตารางธาตุประกอบด้วยเจ็ดช่วง ในแต่ละช่วงเวลา เลขอะตอมของธาตุจะเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา

คุณสมบัติของธาตุในช่วงเวลาต่างๆ จะเปลี่ยนแปลงไปตามลำดับ ดังนั้น โซเดียม (Na) และแมกนีเซียม (Mg) ซึ่งอยู่ที่จุดเริ่มต้นของช่วงที่สาม ให้อิเล็กตรอน (Na ให้อิเล็กตรอน 1 ตัว: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1; Mg ให้อิเล็กตรอนสองตัว: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2) แต่คลอรีน (Cl) ซึ่งอยู่ปลายคาบนั้นมีธาตุเดียวคือ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5

ในทางตรงกันข้ามองค์ประกอบทั้งหมดมีคุณสมบัติเหมือนกัน ตัวอย่างเช่น ในกลุ่ม IA(1) ธาตุทั้งหมดตั้งแต่ลิเธียม (Li) ถึง แฟรนเซียม (Fr) จะบริจาคอิเล็กตรอนหนึ่งตัว และองค์ประกอบทั้งหมดของกลุ่ม VIIA(17) มีองค์ประกอบเดียว

บางกลุ่มมีความสำคัญมากจนได้รับชื่อพิเศษ กลุ่มเหล่านี้จะกล่าวถึงด้านล่าง

กลุ่มไอเอ(1). อะตอมของธาตุในกลุ่มนี้มีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวในชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอก จึงสามารถบริจาคอิเล็กตรอนได้เพียงตัวเดียว

โลหะอัลคาไลที่สำคัญที่สุดคือโซเดียม (Na) และโพแทสเซียม (K) เนื่องจากพวกมันมีบทบาทสำคัญในกระบวนการของชีวิตมนุษย์และเป็นส่วนหนึ่งของเกลือ

การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์:

• หลี่- 1s 2 2s 1 ;
• นา- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ;
• K- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

กลุ่ม IIA(2). อะตอมของธาตุในกลุ่มนี้มีอิเล็กตรอน 2 ตัวในชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอก ซึ่งยังปล่อยในระหว่างปฏิกิริยาเคมีด้วย องค์ประกอบที่สำคัญที่สุดคือแคลเซียม (Ca) ซึ่งเป็นพื้นฐานของกระดูกและฟัน

การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์:

• เป็น- 1s 2 2s 2 ;
• มก.- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ;
• Ca- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

กลุ่ม VIIA(17). อะตอมของธาตุในกลุ่มนี้มักจะได้รับอิเล็กตรอนแต่ละตัวเพราะ บนชั้นอิเล็กทรอนิคส์ชั้นนอกมีองค์ประกอบห้าองค์ประกอบแต่ละองค์ประกอบและอิเล็กตรอนหนึ่งตัวขาดหายไปสำหรับ "ชุดสมบูรณ์"

องค์ประกอบที่มีชื่อเสียงที่สุดของกลุ่มนี้คือ: คลอรีน (Cl) - เป็นส่วนหนึ่งของเกลือและสารฟอกขาว ไอโอดีน (I) เป็นองค์ประกอบที่มีบทบาทสำคัญในการทำงานของต่อมไทรอยด์ของมนุษย์

การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์:

• 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

กลุ่ม VIII(18)อะตอมของธาตุในกลุ่มนี้มีชั้นอิเล็กตรอนด้านนอก "เต็ม" ดังนั้นพวกเขาจึง "ไม่ต้องการ" เพื่อรับอิเล็กตรอน และพวกเขาไม่ต้องการให้พวกเขาไป ดังนั้น - องค์ประกอบของกลุ่มนี้ "ไม่เต็มใจ" มากที่จะทำปฏิกิริยาเคมี เชื่อกันมานานแล้วว่าพวกเขาไม่มีปฏิกิริยาเลย (ด้วยเหตุนี้ชื่อ "เฉื่อย" คือ "ไม่ใช้งาน") แต่นักเคมี Neil Barlett ค้นพบว่าก๊าซเหล่านี้บางส่วนภายใต้สภาวะบางอย่างยังคงทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบอื่นๆ ได้

การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์:

• เน่- 1s 2 2s 2 2p 6 ;
• อา- 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

องค์ประกอบความจุในกลุ่ม

เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่าภายในแต่ละกลุ่ม ธาตุมีความคล้ายคลึงกันในเวเลนซ์อิเล็กตรอนของพวกมัน (อิเล็กตรอนของวงโคจร s และ p ที่ระดับพลังงานภายนอก)

โลหะอัลคาไลมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 1 ตัวแต่ละตัว:

• หลี่- 1s 2 2s 1 ;
• นา- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ;
• K- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ มี 2 เวเลนซ์อิเล็กตรอน:

• เป็น- 1s 2 2s 2 ;
• มก.- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ;
• Ca- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

ฮาโลเจนมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 7 ตัว:

• 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

ก๊าซเฉื่อยมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 8 ตัว:

• เน่- 1s 2 2s 2 2p 6 ;
• อา- 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

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดดูบทความ Valency และตารางการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีตามช่วงเวลา

ให้เราหันความสนใจไปที่องค์ประกอบที่อยู่ในกลุ่มที่มีสัญลักษณ์ ที่. อยู่ตรงกลางตารางธาตุเรียกว่า โลหะทรานซิชัน.

ลักษณะเด่นขององค์ประกอบเหล่านี้คือการมีอยู่ของอิเล็กตรอนในอะตอมที่เติม d-orbitals:

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

แยกจากโต๊ะหลักตั้งอยู่ แลนทาไนด์และ แอคติไนด์คือสิ่งที่เรียกว่า โลหะทรานซิชันภายใน. ในอะตอมของธาตุเหล่านี้ อิเล็กตรอนจะเติม f-orbitals:

1. เซ- 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. ไทย- 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

ในบทเรียนนี้ คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับกฎธาตุของเมนเดเลเยฟ ซึ่งอธิบายการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัตถุธรรมดา ตลอดจนรูปร่างและคุณสมบัติของสารประกอบของธาตุ ขึ้นอยู่กับขนาดของมวลอะตอมของธาตุ พิจารณาว่าองค์ประกอบทางเคมีสามารถอธิบายได้จากตำแหน่งขององค์ประกอบในตารางธาตุได้อย่างไร

หัวข้อ: กฎหมายเป็นระยะและระบบธาตุเคมีของ D.I. Mendeleev

บทเรียน: คำอธิบายขององค์ประกอบตามตำแหน่งในระบบธาตุของ D.I. Mendeleev

ในปี พ.ศ. 2412 D.I. Mendeleev จากข้อมูลที่สะสมจากองค์ประกอบทางเคมีได้กำหนดกฎเกณฑ์เป็นระยะ แล้วมันฟังแบบนี้: "คุณสมบัติของวัตถุธรรมดา เช่นเดียวกับรูปแบบและคุณสมบัติของสารประกอบของธาตุ จะขึ้นอยู่กับขนาดของมวลอะตอมของธาตุเป็นระยะ"เป็นเวลานานมากที่ความหมายทางกายภาพของกฎของ DIMendeleev นั้นไม่สามารถเข้าใจได้ ทุกอย่างเข้าที่หลังจากการค้นพบโครงสร้างของอะตอมในศตวรรษที่ 20

การกำหนดกฎเกณฑ์สมัยใหม่:"คุณสมบัติของสารอย่างง่าย เช่นเดียวกับรูปแบบและคุณสมบัติของสารประกอบของธาตุ จะขึ้นอยู่กับขนาดของประจุของนิวเคลียสของอะตอมเป็นระยะๆ"

ประจุของนิวเคลียสของอะตอมเท่ากับจำนวนโปรตอนในนิวเคลียส จำนวนโปรตอนจะสมดุลด้วยจำนวนอิเล็กตรอนในอะตอม ดังนั้นอะตอมจึงเป็นกลางทางไฟฟ้า

ประจุของนิวเคลียสของอะตอมในตารางธาตุคือ หมายเลขลำดับขององค์ประกอบ

หมายเลขงวดการแสดง จำนวนระดับพลังงานที่อิเล็กตรอนหมุนไป

หมายเลขกลุ่มการแสดง จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนสำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานภายนอก เป็นเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่มีหน้าที่สร้างพันธะเคมีของธาตุ

องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่มที่ 8 - ก๊าซเฉื่อยมีอิเล็กตรอน 8 ตัวบนเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอก เปลือกอิเล็กตรอนดังกล่าวเป็นที่ชื่นชอบอย่างกระฉับกระเฉง อะตอมทั้งหมดมีแนวโน้มที่จะเติมอิเล็กตรอนชั้นนอกของพวกมันด้วยอิเล็กตรอนมากถึง 8 ตัว

ลักษณะใดของอะตอมที่เปลี่ยนแปลงเป็นระยะในระบบธาตุ

โครงสร้างของระดับอิเล็กทรอนิกส์ภายนอกซ้ำแล้วซ้ำอีก

รัศมีของอะตอมเปลี่ยนแปลงเป็นระยะ ในกลุ่มรัศมี เพิ่มขึ้นด้วยจำนวนงวดที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากจำนวนระดับพลังงานเพิ่มขึ้น ในช่วงเวลาจากซ้ายไปขวาการเติบโตของนิวเคลียสของอะตอมจะเกิดขึ้น แต่แรงดึงดูดของนิวเคลียสจะมากขึ้น ดังนั้นรัศมีของอะตอม ลดลง.

อะตอมแต่ละอะตอมมีแนวโน้มที่จะทำให้ระดับพลังงานสุดท้ายขององค์ประกอบในกลุ่มที่ 1 ในอิเล็กตรอนชั้น 1 สุดท้ายสมบูรณ์ ดังนั้นจึงง่ายกว่าสำหรับพวกเขาที่จะแจก และมันง่ายกว่าสำหรับองค์ประกอบของกลุ่มที่ 7 ที่จะดึงดูดอิเล็กตรอน 1 ตัวที่หายไปไปยังออกเตต ในกลุ่ม ความสามารถในการบริจาคอิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง เนื่องจากรัศมีของอะตอมเพิ่มขึ้นและการดึงดูดไปยังนิวเคลียสจะน้อยลง ในช่วงระยะเวลาหนึ่งจากซ้ายไปขวา ความสามารถในการบริจาคอิเล็กตรอนจะลดลงเนื่องจากรัศมีของอะตอมลดลง

ยิ่งธาตุปล่อยอิเลคตรอนจากระดับภายนอกได้ง่ายกว่า ธาตุโลหะก็จะมีคุณสมบัติมากขึ้น ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ของธาตุก็มีคุณสมบัติพื้นฐานมากกว่า ซึ่งหมายความว่าคุณสมบัติของโลหะในกลุ่มเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง และในช่วงเวลาจากขวาไปซ้าย ด้วยคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะ สิ่งที่ตรงกันข้ามคือความจริง

ข้าว. 1. ตำแหน่งของแมกนีเซียมในตาราง

ในกลุ่มนี้แมกนีเซียมจะอยู่ติดกับเบริลเลียมและแคลเซียม รูปที่ 1 แมกนีเซียมมีอันดับต่ำกว่าเบริลเลียม แต่สูงกว่าแคลเซียมในกลุ่ม แมกนีเซียมมีคุณสมบัติทางโลหะมากกว่าเบริลเลียม แต่น้อยกว่าแคลเซียม คุณสมบัติพื้นฐานของออกไซด์และไฮดรอกไซด์ก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ในช่วงเวลาหนึ่ง โซเดียมอยู่ทางซ้าย และอลูมิเนียมอยู่ทางขวาของแมกนีเซียม โซเดียมจะแสดงคุณสมบัติของโลหะมากกว่าแมกนีเซียม และแมกนีเซียมมากกว่าอลูมิเนียม ดังนั้นองค์ประกอบใด ๆ สามารถเปรียบเทียบกับเพื่อนบ้านตามกลุ่มและช่วงเวลา

คุณสมบัติของกรดและอโลหะเปลี่ยนแปลงตรงข้ามกับคุณสมบัติพื้นฐานและโลหะ

ลักษณะของคลอรีนตามตำแหน่งในระบบธาตุของ D.I. Mendeleev

ข้าว. 4. ตำแหน่งของคลอรีนในตาราง

. ค่าของหมายเลขซีเรียล 17 ระบุจำนวนโปรตอน17 และอิเล็กตรอน17 ในอะตอม รูปที่ 4 มวลอะตอม 35 จะช่วยคำนวณจำนวนนิวตรอน (35-17 = 18) คลอรีนอยู่ในช่วงที่สามซึ่งหมายความว่าจำนวนระดับพลังงานในอะตอมคือ 3 อยู่ในกลุ่ม 7-A อยู่ในองค์ประกอบ p มันไม่ใช่โลหะ เปรียบเทียบคลอรีนกับเพื่อนบ้านตามกลุ่มและตามช่วงเวลา คุณสมบัติของคลอรีนที่ไม่ใช่โลหะมีค่ามากกว่าของกำมะถัน แต่น้อยกว่าของอาร์กอน คลอรีน ob-la-yes- มีคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะ-li-che-ski-mi น้อยกว่าฟลูออรีนและมากกว่าโบรมีน มากระจายอิเล็กตรอนไปตามระดับพลังงานและเขียนสูตรอิเล็กทรอนิกส์กัน การกระจายตัวทั่วไปของอิเล็กตรอนจะมีลักษณะดังนี้ ดูรูปที่ 5

ข้าว. 5. การกระจายอิเล็กตรอนของอะตอมคลอรีนเหนือระดับพลังงาน

กำหนดสถานะออกซิเดชันของคลอรีนสูงสุดและต่ำสุด สถานะออกซิเดชันสูงสุดคือ +7 เนื่องจากสามารถให้อิเล็กตรอนได้ 7 ตัวจากชั้นอิเล็กตรอนสุดท้าย สถานะออกซิเดชันต่ำสุดคือ -1 เนื่องจากคลอรีนต้องการอิเล็กตรอน 1 ตัวจึงจะสมบูรณ์ สูตรของออกไซด์สูงสุดคือ Cl 2 O 7 (กรดออกไซด์) ซึ่งเป็นสารประกอบไฮโดรเจน HCl

ในกระบวนการบริจาคหรือรับอิเล็กตรอน อะตอมจะได้รับ ค่าใช้จ่ายตามเงื่อนไข. ประจุแบบมีเงื่อนไขนี้เรียกว่า .

- เรียบง่ายสารมีสถานะออกซิเดชันเท่ากับ ศูนย์.

องค์ประกอบสามารถแสดง ขีดสุดสถานะออกซิเดชันและ ขั้นต่ำ. ขีดสุดองค์ประกอบแสดงสถานะออกซิเดชันเมื่อ ให้กลับวาเลนซ์อิเล็กตรอนทั้งหมดจากระดับอิเล็กทรอนิกส์ภายนอก ถ้าจำนวนของเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับจำนวนกลุ่ม สถานะออกซิเดชันสูงสุดจะเท่ากับจำนวนกลุ่ม

ข้าว. 2. ตำแหน่งของสารหนูในตาราง

ขั้นต่ำสถานะออกซิเดชันของธาตุจะแสดงขึ้นเมื่อ จะยอมรับอิเล็กตรอนที่เป็นไปได้ทั้งหมดเพื่อทำให้ชั้นอิเล็กตรอนสมบูรณ์

พิจารณาโดยใช้ตัวอย่างขององค์ประกอบหมายเลข 33 ค่าของสถานะออกซิเดชัน

นี่คือสารหนู As อยู่ในกลุ่มย่อยหลักที่ห้า รูปที่ 2 มีอิเล็กตรอน 5 ตัวในระดับอิเล็กตรอนสุดท้าย ดังนั้นการแจกพวกมันจะมีสถานะออกซิเดชันเท่ากับ +5 ก่อนที่ชั้นอิเล็กตรอนจะสมบูรณ์ อะตอมของ As จะขาดอิเล็กตรอน 3 ตัว โดยการดึงดูดพวกมันจะมีสถานะออกซิเดชันเป็น -3

ตำแหน่งของธาตุโลหะและอโลหะในระบบธาตุของ D.I. เมนเดเลเยฟ.

ข้าว. 3. ตำแหน่งของโลหะและอโลหะในตาราง

ที่ ผลข้างเคียง กลุ่มย่อยทั้งหมด โลหะ . ถ้าคุณทำจิตใจให้สำเร็จ เส้นทแยงมุมจากโบรอนถึงแอสทาทีน , แล้ว สูงกว่า เส้นทแยงมุมนี้ในกลุ่มย่อยหลักจะเป็นทั้งหมด อโลหะ , แ ด้านล่าง เส้นทแยงมุมนี้ - ทั้งหมด โลหะ . รูปที่ 3

1. ลำดับที่ 1-4 (หน้า 125) Rudzitis G.E. เคมีอนินทรีย์และอินทรีย์ ชั้นประถมศึกษาปีที่ 8: ตำราเรียนสำหรับสถาบันการศึกษา: ระดับพื้นฐาน / G. E. Rudzitis, F.G. เฟลด์แมน ม.: การตรัสรู้. 2554 176 หน้า: ป่วย

2. ลักษณะใดของอะตอมที่เปลี่ยนแปลงตามคาบ?

3. ให้คำอธิบายขององค์ประกอบทางเคมีออกซิเจนตามตำแหน่งในระบบธาตุของ D.I. Mendeleev