> Періодична таблиця

Характеристика та будова періодичної таблиці хімічних елементів Менделєєва: становище елементів, система розподілу, порядковий атомний номер елемента.

Періодична таблиця– розташування хімічних елементів, виходячи з їх електронних конфігураціях і повторюваних хімічних характеристиках.

Завдання навчання

• Розібратися у тому, як у періодичній таблиці розташовуються хімічні елементи.

Основні пункти

• Періодична таблиця – основна основа характеристики хімічного поведінки елементів.
• Таблиця вміщує лише ті хімічні елементи, що мають унікальний атомний номер (кількість протонів в ядрі).
• Першість публікації першої таблиці надається Дмитру Менделєєву.

Терміни

• Елемент – будь-яка з найпростіших хімічних речовин, які не можна розкласти у хімічній реакції чи хімічному засобі.
• Періодична таблиця - діаграма хімічних елементів, розташованих відповідно до їх атомних чисел.
• Атомний номер – число, яке дорівнює кількості протонів, що характеризує хімічні властивості (Z).

Періодична таблиця – перелік хімічних елементів, розташованих на основі їх атомних чисел, електронних конфігурацій та дублюючих хімічних характеристик. Елементи представлені відповідно до атомних чисел у порядку збільшення. Як виглядає будова періодичної таблиці? Стандартна форма таблиці вміщує сітку 18 х 7. Її можна деконструювати в 4 прямокутні блоки: s – ліворуч, p – праворуч, d – посередині і f – нижче останнього. Рядки таблиці - періоди. Стовпці s-, d- і p- називають групами, деякі з яких мають власні назви (наприклад, галогени або благородні гази).

Періодична таблиця вміщує тенденції, що повторюються, тому її можна використовувати для встановлення співвідношень між характеристиками елементів. Це дозволяє прогнозувати ще невиявлені елементи. У результаті, з її допомогою можна аналізувати хімічну поведінку.

Стандартна форма періодичної таблиці, в якій кольори відображають різні категорії елементів

Особливості періодичної таблиці

Давайте розберемо властивості та характеристики періодичної таблиці хімічних елементів. Усі різновиди періодичної таблиці містять виключно хімічні елементи. Кожен має унікальне атомне число – кількість протонів в ядрі. Багато елементів мають різну кількість нейтронів – ізотопи. Наприклад, у вуглеці є три природні ізотопи. Всі його атоми мають шість протонів, більшість з яких мають шість нейтронів і приблизно 1% - 7 нейтронів. У таблиці ізотопи будь-коли ділять, оскільки групуються під одним елементом. Якщо елементи позбавлені стабільних ізотопів, то мають масу, що належить найбільш стабільним (вказані в дужках).

Вченим вдалося виявити чи синтезувати всі елементи атомних чисел від 1 (водень) до 118 (оганесон). Але й поза останнього елемента продовжують створення нових. Все ще точаться суперечки про те, чи потрібно додавати нові таблицю.

Незважаючи на те, що відомі і раніше таблиці, першою публікацією став варіант Дмитра Менделєєва в 1869 році. Він створив її у тому, щоб показати періодичні тенденції характеристик деяких елементів. Він також зумів передбачити властивості ще не знайдених, які записали таблицю вже після нього. З появою нових елементів її розширювали та доповнювали.

Періодична таблиця Менделєєва (1869) відображає періоди по вертикалі, а групи - по горизонталі.

Відомий через те, що висвітлив періодичну таблицю елементів

ЧИ Є МЕЖ
ПЕРІОДИЧНОЇ ТАБЛИЦІ
Д.І.МЕНДЕЛЄЄВА?

ВІДКРИТТЯ НОВИХ ЕЛЕМЕНТІВ

Проблема систематизації хімічних елементів привернула до себе пильну увагу в середині XIX ст., коли стало ясно, що різноманіття оточуючих нас речовин є результатом різних поєднань порівняно малої кількості хімічних елементів.

У хаосі елементів та його сполук великий російський хімік Д.И.Менделеев першим навів порядок, створивши свою періодичну таблицю елементів.

1 березня 1869 р. вважається днем ​​відкриття періодичного закону, коли Менделєєв повідомив про нього наукове співтовариство. Відомі на той час 63 елементи вчений розмістив у своїй таблиці в такий спосіб, що основні властивості цих елементів та його сполук змінювалися періодично зі збільшенням їх атомної маси. Зміни властивостей елементів, що спостерігаються, в горизонтальному і вертикальному напрямках таблиці слідували суворим правилам. Наприклад, яскраво виражений у елементів Iа групи металевий (основний) характер зі збільшенням атомної маси зменшувався по горизонталі таблиці та зростав по вертикалі.

Спираючись на відкритий закон, Менделєєв передбачив властивості кількох ще відкритих елементів та його місце у періодичної таблиці. Вже 1875 р. було відкрито «екаалюміній» (галій), ще за чотири роки – «екабор» (скандій), а 1886 р. – «екасиліцій» (германій). У наступні роки таблиця Менделєєва служила і досі служить орієнтиром у пошуках нових елементів та передбаченні їх властивостей.

Однак ні сам Менделєєв, ні його сучасники не могли відповісти на питання, у чому причини періодичності властивостей елементів, чи існує де проходить межа періодичної системи. Менделєєв передчував, що причина представленого ним взаємозв'язку між властивостями та атомною масою елементів у складності самих атомів.

Лише через багато років після створення періодичної системи хімічних елементів у роботах Е. Резерфорда, Н. Бора та інших учених було доведено складну будову атома. Наступні досягнення атомної фізики дозволили вирішити багато неясних проблем періодичної системи хімічних елементів. Насамперед виявилося, що місце елемента в періодичній таблиці визначається не атомною масою, а зарядом ядра. Стала зрозумілою природа періодичності хімічних властивостей елементів та їх сполук.

Атом стали розглядати як систему, в центрі якої знаходиться позитивно заряджене ядро, а довкола нього обертаються негативно заряджені електрони. При цьому електрони групуються в навколоядерному просторі і рухаються певними орбітами, що входять в електронні оболонки.

Усі електрони атома прийнято позначати за допомогою чисел та літер. Відповідно до цього позначення основні квантові числа 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 відносяться до електронних оболонок, а літери s, p, d, f, g- До підболочок (орбіт) кожної оболонки. Перша оболонка (вважаючи від ядра) має лише s-електрони, друга може мати s- І p- електрони, третя – s-, p- І d-електрони, четверта - s-,
p-, d- І f- електрони тощо.

Кожна оболонка може вмістити цілком певну кількість електронів: перша – 2, друга – 8, третя – 18, четверта та п'ята – по 32. Цим визначається кількість елементів у періодах таблиці Менделєєва. Хімічні характеристики елементів обумовлені будовою зовнішньої і передовнішньої електричних оболонок атомів, тобто. тим, скільки електронів вони містять.

Ядро атома складається з позитивно заряджених частинок – протонів та електрично нейтральних частинок – нейтронів, які часто називають одним словом – нуклони. Порядковий номер елемента (його місце у періодичній таблиці) визначається числом протонів у ядрі атома даного елемента. Масове число Аатома елемента дорівнює сумі чисел протонів Zі нейтронів Nв ядрі: A = Z + N. Атоми того самого елемента з різним числом нейтронів в ядрі є його ізотопами.

Хімічні властивості різних ізотопів однієї й тієї ж елемента не відрізняються друг від друга, а ядерні – змінюються у межах. Це проявляється насамперед у стабільності (або нестабільності) ізотопів, що істотно залежить від співвідношення числа протонів та нейтронів у ядрі. Легкі стабільні ізотопи елементів зазвичай характеризуються рівним числом протонів та нейтронів. Зі зростанням заряду ядра, тобто порядкового номера елемента в таблиці, це співвідношення змінюється. У стабільних важких ядер нейтронів майже в півтора рази більше, ніж протонів.

Як і атомні електрони, нуклони утворюють оболонки. Зі збільшенням кількості частинок у ядрі послідовно заповнюються протонні та нейтронні оболонки. Ядра з повністю заповненими оболонками є найстабільнішими. Наприклад, дуже стійкою ядерною структурою характеризується ізотоп свинцю Pb-208, який має заповнені оболонки протонів ( Z= 82) та нейтронів ( N = 126).

Подібні заповнені ядерні оболонки аналогічні до заповнених електронних оболонок атомів інертних газів, що представляють окрему групу в періодичній таблиці. Стабільні ядра атомів з повністю заповненими протонними або нейтронними оболонками містять певні магічні числа протонів або нейтронів: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 114, 126, 184. Таким чином, атомів елементів в цілому, як і за хімічними властивостям, властива також періодичність та ядерні властивості. Серед різних поєднань числа протонів і нейтронів в ядрах ізотопів (парно-парних; парно-непарних; непарно-парних; непарно-непарних) саме ядра, що містять парне число протонів і парне число нейтронів, відрізняються найбільшою стійкістю.

Природа сил, що утримують у ядрі протони і нейтрони, поки що недостатньо ясна. Вважають, що між нуклонами діють великі гравітаційні сили тяжіння, які сприяють збільшенню стабільності ядер.

ДоУ середині 30-х років минулого століття періодична таблиця була розроблена настільки, що показувала становище вже 92 елементів. Під порядковим номером 92 був уран – останній зі знайдених Землі ще 1789 р. природних важких елементів. З 92 елементів таблиці лише елементи з порядковими номерами 43, 61, 85 та 87 у тридцяті роки були точно встановлені. Вони були відкриті та вивчені пізніше. Рідкоземельний елемент з атомним номером 61 – прометій – було виявлено у малих кількостях у рудах як продукт мимовільного розпаду урану. Аналіз атомних ядер відсутніх елементів показав, що вони радіоактивні, причому через коротких періодів їх напіврозпаду вони можуть існувати Землі в помітних концентраціях.

У зв'язку з тим, що останнім важким елементом, знайденим Землі, був елемент з атомним номером 92, можна було припустити, що і є природною межею періодичної таблиці Менделєєва. Проте досягнення атомної фізики вказали шлях, яким виявилося можливим переступити через поставлений природою кордон періодичної таблиці.

Елементи з б пробільшими атомними номерами, ніж у урану, називають трансурановими. За своїм походженням ці елементи є штучними (синтетичними). Їх отримують шляхом ядерних реакцій трансформації елементів, які у природі.

Першу спробу, хоча зовсім вдалу, відкрити трансурановую область періодичної системи зробив італійський фізик Енріко Фермі у Римі невдовзі по тому, як було доведено існування нейтронів. Але лише у 1940-1941 рр. успіху у відкритті перших двох трансуранових елементів, а саме нептунія (атомний номер 93) та плутонію (атомний номер 94), здобули американські вчені з Каліфорнійського університету в Берклі.

В основі методів одержання трансуранових елементів лежить кілька видів ядерних реакцій.

Перший вид – нейтронний синтез. У цьому вся методі в ядрах важких атомів, опромінених нейтронами, відбувається перетворення однієї з нейтронів на протон. Реакція супроводжується так званим електронним розпадом (-розпадом) - утворенням і викидом з ядра з величезною кінетичною енергією негативно зарядженої -частки (електрона). Реакція можлива за надлишку в ядрі нейтронів.

Протилежною реакцією є перетворення протона на нейтрон з випромінюванням позитивно зарядженої + -частки (позитрона). Подібний позитронний розпад (+-розпад) спостерігається за нестачі в ядрах нейтронів і веде до зменшення заряду ядра, тобто. для зменшення атомного номера елемента на одиницю. Аналогічний ефект досягається, коли протон перетворюється на нейтрон за рахунок захоплення найближчого орбітального електрона.

Нові трансуранові елементи спочатку були отримані з урану методом нейтронного синтезу в ядерних реакторах (як продукти вибуху ядерних бомб), і потім синтезовані з допомогою прискорювачів частинок – циклотронів.

Другий вид – реакції між ядрами атомів вихідного елемента («мішені») та ядрами атомів легких елементів (ізотопів водню, гелію, азоту, кисню та інших), що використовуються як бомбардуючі частинки. Протони в ядрах "мішені" і "снаряда" мають позитивний електричний заряд і відчувають сильне відштовхування при наближенні один до одного. Щоб подолати сили відштовхування, утворити складове ядро ​​необхідно забезпечити атоми «снаряда» дуже великою кінетичною енергією. Такою величезною енергією частки, що бомбардують, запасаються в циклотронах. Проміжне складове ядро, що утворилося, володіє досить великою надмірною енергією, яка повинна бути вивільнена для стабілізації нового ядра. У разі важких трансуранових елементів ця надлишкова енергія, коли не відбувається розподілу ядер, розсіюється шляхом випромінювання променів (високоенергетичного електромагнітного випромінювання) та «випаровування» нейтронів із збуджених ядер. Ядра атомів нового елемента є радіоактивними. Вони прагнуть досягти вищої стійкості шляхом зміни внутрішньої будови через радіоактивний електронний - -розпад або -розпад і мимовільне поділ. Такі ядерні реакції притаманні найважчим атомам елементів із порядковими номерами вище 98.

Реакцію спонтанного, мимовільного поділу ядер атомів радіоактивних елементів було відкрито нашим співвітчизником Г.Н.Флеровим та чехом К.А.Петржаком в Об'єднаному інституті ядерних досліджень (ОІЯД, м. Дубна) у дослідах з ураном-238. Збільшення порядкового номера призводить до швидкого зменшення часу розпаду ядер атомів радіоактивних елементів.

У зв'язку з цим фактом видатний американський вчений Г.Т.Сіборг, лауреат Нобелівської премії, який брав участь у відкритті дев'яти трансуранових елементів, вважав, що відкриття нових елементів, ймовірно, закінчиться приблизно елемент з порядковим номером 110 (за властивостями аналогічному платині). Ця думка про межі періодичної таблиці була висловлена ​​в 60-і роки минулого сторіччя з застереженням: якщо не будуть відкриті нові методи синтезу елементів та існування поки що невідомих областей стійкості найважчих елементів. Деякі з таких можливостей було виявлено.

Третій вид ядерних реакцій синтезу нових елементів – реакції між високоенергетичними іонами із середньою атомною масою (кальцію, титану, хрому, нікелю) як бомбардуючі частинки та атоми стабільних елементів (свинцю, вісмуту) як «мішень» замість важких радіоактивних ізотопів. Цей шлях отримання більш важких елементів був запропонований у 1973 р. нашим вченим Ю.Ц.Оганесяном з ОІЯД та успішно використаний в інших країнах. Головна перевага запропонованого методу синтезу полягала в утворенні менш «гарячих» складових ядер при злитті ядер «снаряду» та «мішені». Вивільнення надлишкової енергії складових ядер у разі відбувалося результаті «випаровування» істотно меншого числа нейтронів (одного чи двох замість чотирьох чи п'яти).

Незвичайна ядерна реакція між іонами рідкісного ізотопу Са-48, прискореними в циклотроні
У-400, і атомами актиноїдного елемента кюрія Cm-248 з утворенням елемента-114 («екасвинця») була відкрита в Дубні в 1979 р. Було встановлено, що в цій реакції утворюється «холодне» ядро, що не «випаровує» жодного нейтрона , А всю надмірну енергію забирає одна -частка. Це означає, що для синтезу нових елементів може бути реалізовано також четвертий виглядядерних реакцій між прискореними іонами атомів із середніми масовими числами та атомами важких трансуранових елементів.

Врозвитку теорії періодичної системи хімічних елементів велику роль відіграло зіставлення хімічних властивостей та будови електронних оболонок лантаноїдів із порядковими номерами 58–71 та актиноїдів із порядковими номерами 90–103. Було показано, що подібність хімічних властивостей лантаноїдів та актиноїдів обумовлена ​​подібністю їх електронних структур. Обидві групи елементів є прикладом внутрішнього перехідного ряду з послідовним заповненням 4 f- або 5 f-електронних оболонок відповідно після заповнення зовнішніх s- І р-електронних орбіталей

Елементи з порядковими номерами в періодичній таблиці 110 та вище були названі надважкими. Просування відкриття цих елементів стає дедалі складнішим і довгим, т.к. недостатньо провести синтез нового елемента, потрібно його ідентифікувати і довести, що новий елемент має лише йому властиві властивості. Проблеми викликані тим, що вивчення властивостей нових елементів доступним виявляється невелике число атомів. Час, протягом якого можна вивчати новий елемент до того, як відбудеться радіоактивний розпад, зазвичай дуже невеликий. У цих випадках, навіть коли отримано лише один атом нового елемента, для його виявлення та попереднього вивчення деяких характеристик використовують метод радіоактивних індикаторів.

Елемент-109 – мейтнерій – це останній елемент у періодичній таблиці, представленій у більшості підручників з хімії. Елемент-110, що належить до тієї ж групи періодичної таблиці, що і платина, був вперше синтезований в Дармштадт (Німеччина) в 1994 р. за допомогою потужного прискорювача важких іонів по реакції:

Час напіврозпаду отриманого ізотопу вкрай мало. У серпні 2003 р. 42-а Генеральна асамблея ІЮПАК та Рада ІЮПАК (Міжнародний союз з чистої та прикладної хімії) офіційно затвердили назву та символ елемента-110: дармштадтій, Ds.

Там же, в Дармштадті, в 1994 р. вперше було отримано елемент-111 шляхом впливу пучка іонів ізотопу 64 28 Ni на атоми 209 83 Bi як «мішень». Своїм рішенням у 2004 р. ІЮПАК визнав відкриття та схвалив пропозицію назвати елемент-111 рентгеном, Rg, на честь видатного німецького фізика В.К.Рентгена, який відкрив Х-Промені, яким він дав таку назву через невизначеність їхньої природи.

За інформацією, отриманою з ОІЯД, у Лабораторії ядерних реакцій ім. Г.Н.Флерова здійснено синтез елементів із порядковими номерами 110–118 (крім елемента-117).

В результаті синтезу реакції:

в Дармштадті 1996 р. отримано кілька атомів нового елемента-112, що розпадається з виділенням -частинок. Період напіврозпаду цього ізотопу становив лише 240 мікросекунд. Трохи пізніше в ОІЯД пошук нових ізотопів елемента-112 провели, опромінюючи атоми U-235 іонами Са-48.

У лютому 2004 р. у престижних наукових журналах з'явилися повідомлення про відкриття в ОІЯД нашими вченими спільно з американськими дослідниками з Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі (США) двох нових елементів з номерами 115 та 113. Цією групою вчених в експериментах, проведених у липні серпні 2003 р. на циклотроні У-400 з газонаповненим сепаратором, реакції між атомами Am-243 і іонами ізотопу Ca-48 були синтезовані 1 атом ізотопу елемента-115 з масовим числом 287 і 3 атоми з масовим числом 288. Всі чотири атоми -115 швидко розпадалися з виділенням -часток та утворенням ізотопів елемента-113 з масовими числами 282 та 284. Найбільш стабільний ізотоп 284 113 мав період напіврозпаду близько 0,48 с. Він руйнувався з емісією частинок і перетворювався на ізотоп рентгену 280 Rg.

У вересні 2004 р. група японських вчених із Фізико-хімічного дослідницького інституту під керівництвом Косукі Моріта (Kosuke Morita)заявила, що ними синтезований елемент-113 реакції:

При його розпаді з виділенням частинок отриманий ізотоп рентгену 274 Rg. Оскільки це перший штучний елемент, отриманий японськими вченими, вони вважали, що мають право на пропозицію назвати його «японією».

Вище відзначався незвичайний синтез ізотопу елемента-114 з масовим числом 288 з кюрія. У 1999 р. з'явилося повідомлення про отримання в ОІЯД цього ж ізотопу елемента-114 шляхом бомбардування іонами Са-48 атомів плутонію з масовим числом 244.

Було також заявлено про відкриття елементів з порядковими номерами 118 та 116 внаслідок тривалих спільних досліджень ядерних реакцій ізотопів каліфорнію Cf-249 та кюрію Сm-245 з пучком важких іонів Са-48, проведених російськими та американськими вченими у період 2002–2005. в ОІЯД. Елемент-118 замикає 7-й період таблиці Менделєєва, за своїми властивостями є аналогом благородного газу радону. Елемент-116 повинен мати деякі властивості, спільні з полонієм.

За традицією, що склалася, відкриття нових хімічних елементів та їх ідентифікація повинні бути підтверджені рішенням ІЮПАК, але право запропонувати назви елементам надається першовідкривачам. Подібно до карти Землі, періодична таблиця відобразила назви територій, країн, міст і наукових центрів, де були відкриті та вивчені елементи та їх з'єднання, увічнила імена знаменитих учених, які зробили великий внесок у розвиток періодичної системи хімічних елементів. І не випадково елемент-101 названий ім'ям Д.І.Менделєєва.

Для відповіді питання, де може проходити межа періодичної таблиці, свого часу було проведено оцінка електростатичних сил тяжіння внутрішніх електронів атомів до позитивно зарядженому ядру. Чим більший порядковий номер елемента, тим сильніше стискається електронна "шуба" навколо ядра, тим сильніше притягуються внутрішні електрони до ядра. Має наступити такий момент, коли електрони почнуть захоплюватися ядром. Внаслідок такого захоплення та зменшення заряду ядра існування дуже важких елементів стає неможливим. Подібна катастрофічна ситуація має виникнути за порядкового номера елемента, що дорівнює 170–180.

Ця гіпотеза була спростована і показано, що немає обмежень для існування дуже важких елементів з погляду уявлень про будову електронних оболонок. Обмеження виникають внаслідок нестійкості самих ядер.

Однак слід сказати, що час життя елементів зменшується нерегулярно зі зростанням атомного номера. Наступна очікувана область стійкості надважких елементів, обумовлена ​​появою замкнутих нейтронних або протонних оболонок ядра, повинна лежати в околиці двічі магічного ядра з 164 протонами та 308 нейтронами. Можливості відкриття таких елементів поки що не зрозумілі.

Таким чином, питання про межі періодичної таблиці елементів, як і раніше, зберігається. Виходячи з правил заповнення електронних оболонок зі збільшенням атомного номера елемента, прогнозований 8-й період таблиці Менделєєва має містити суперактиноїдні елементи. Відведене їм місце в періодичній таблиці Д.І.Менделєєва відповідає III групі елементів, подібно до вже відомих рідкісноземельних і актиноїдних трансуранових елементів.

Як користуватися таблицею Менделєєва? Для непосвяченої людини читати таблицю Менделєєва - все одно, що для гнома дивитися на давні руни ельфів. А таблиця Менделєєва може розповісти про світ дуже багато.

Крім того, що співслужить вам службу на іспиті, вона ще й просто незамінна при вирішенні величезної кількості хімічних та фізичних завдань. Але як її читати? На щастя, сьогодні цьому мистецтву може навчитися кожен. У цій статті розповімо, як зрозуміти таблицю Менделєєва.

p align="justify"> Періодична система хімічних елементів (таблиця Менделєєва) - це класифікація хімічних елементів, яка встановлює залежність різних властивостей елементів від заряду атомного ядра.

Історія створення Таблиці

Дмитро Іванович Менделєєв був не простим хіміком, якщо хтось так думає. Це був хімік, фізик, геолог, метролог, еколог, економіст, нафтовик, повітроплавець, приладобудівник та педагог. За своє життя вчений встиг провести фундаментально багато досліджень у різних галузях знань. Наприклад, поширена думка, що саме Менделєєв обчислив ідеальну міцність горілки – 40 градусів.

Не знаємо, як Менделєєв ставився до горілки, але відомо, що його дисертація на тему «Міркування про з'єднання спирту з водою» не мала до горілки жодного відношення і розглядала концентрації спирту від 70 градусів. За всіх заслугах вченого, відкриття періодичного закону хімічних елементів – одного з фундаментальних законів природи, принесло йому найширшу популярність.

Існує легенда, згідно з якою періодична система приснилася вченому, після чого йому залишилося лише доопрацювати ідею. Але, якби все було так просто. Дана версія про створення таблиці Менделєєва, мабуть, не більше ніж легенда. На питання про те, як було відкрито таблицю, сам Дмитро Іванович відповідав: « Я над нею, може, двадцять років думав, а ви думаєте: сидів і раптом... готово»

У середині XIX століття спроби впорядкувати відомі хімічні елементи (відомо було 63 елементи) паралельно робилися кількома вченими. Наприклад, в 1862 Олександр Еміль Шанкуртуа розмістив елементи вздовж гвинтової лінії і відзначив циклічне повторення хімічних властивостей.

Хімік та музикант Джон Олександр Ньюлендс запропонував свій варіант періодичної таблиці у 1866 році. Цікавим є той факт, що в розташуванні елементів учений намагався виявити якусь містичну музичну гармонію. Серед інших спроб була спроба Менделєєва, яка увінчалася успіхом.

У 1869 була опублікована перша схема таблиці, а день 1 березня 1869 вважається днем ​​відкриття періодичного закону. Суть відкриття Менделєєва у тому, що властивості елементів із зростанням атомної маси змінюються не монотонно, а періодично.

Перший варіант таблиці містив всього 63 елементи, але Менделєєв зробив ряд дуже нестандартних рішень. Так, він здогадався залишати в таблиці місце ще для невідкритих елементів, а також змінив атомні маси деяких елементів. Принципова правильність закону, виведеного Менделєєвим, підтвердилася дуже швидко, після відкриття галію, скандію та германію, існування яких було передбачено вченим.

Сучасний вид таблиці Менделєєва

Нижче наведемо саму таблицю

Сьогодні для впорядкування елементів замість атомної ваги (атомної маси) використовують поняття атомного числа (числа протонів в ядрі). У таблиці міститься 120 елементів, які розташовані зліва направо у порядку зростання атомного числа (числа протонів)

Стовпці таблиці є так звані групи, а рядки – періоди. У таблиці 18 груп та 8 періодів.

1. Металеві властивості елементів під час руху вздовж періоду зліва направо зменшуються, а зворотному напрямку – збільшуються.
2. Розміри атомів при переміщенні зліва направо вздовж періодів зменшуються.
3. Під час руху зверху вниз по групі збільшуються відновлювальні металеві властивості.
4. Окисні та неметалічні властивості при русі вздовж періоду зліва направо збільшуються.

Що ми дізнаємося про елемент таблиці? Наприклад, візьмемо третій елемент таблиці – літій, і розглянемо його докладно.

Насамперед ми бачимо сам символ елемента та його назву під ним. У лівому верхньому куті знаходиться атомний номер елемента, в порядку якого елемент розташований в таблиці. Атомний номер, як було зазначено, дорівнює числу протонів в ядрі. Число позитивних протонів, як правило, дорівнює кількості негативних електронів в атомі (за винятком ізотопів).

Атомна маса вказана під атомним числом (у цьому варіанті таблиці). Якщо округлити атомну масу до найближчого цілого, ми отримаємо так зване масове число. Різниця масового числа та атомного числа дає кількість нейтронів у ядрі. Так, число нейтронів у ядрі гелію дорівнює двом, а у літію – чотирьом.

Ось і закінчився наш курс "Таблиця Менделєєва для чайників". На завершення, пропонуємо вам переглянути тематичне відео, і сподіваємося, що питання про те, як користуватися періодичною таблицею Менделєєва, стало вам більш зрозумілим. Нагадуємо, що вивчати новий предмет завжди ефективніше не одному, а за допомогою досвідченого наставника. Саме тому ніколи не варто забувати про студентський сервіс, який з радістю поділиться з вами своїми знаннями та досвідом.

У природі існує дуже багато повторюваних послідовностей:

• пори року;
• час доби;
• дні тижня…

У середині 19 століття Д.І.Менделєєв зауважив, що хімічні властивості елементів також мають певну послідовність (кажуть, що ця ідея прийшла йому уві сні). Підсумком чудових сновидінь вченого стала Періодична таблиця хімічних елементів, у якій Д.І. Менделєєв побудував хімічні елементи зростання атомної маси. У сучасній таблиці хімічні елементи побудовані за зростанням атомного номера елемента (кількість протонів в ядрі атома).

Атомний номер зображений над символом хімічного елемента, під символом його атомна маса (сума протонів і нейтронів). Зверніть увагу, що атомна маса деяких елементів є нецілим числом! Пам'ятайте про ізотопи!Атомна маса - це середньозважене від усіх ізотопів елемента, що зустрічаються у природі в природних умовах.

Під таблицею розташовані лантаноїди та актиноїди.

Метали, неметали, металоїди

Розташовані в Періодичній таблиці ліворуч від ступінчастої діагональної лінії, яка починається з Бору (В) і закінчується полонієм (Po) (виняток становлять германій (Ge) і сурма (Sb). Неважко помітити, що метали займають більшу частину Періодичної таблиці. Основні властивості металів : тверді (крім ртуті), блищать, хороші електро- та теплопровідники, пластичні, ковкі, легко віддають електрони.

Елементи, розташовані праворуч від ступінчастої діагоналі B-Po, називаються неметалами. Властивості неметалів прямо протилежні властивостям металів: погані провідники тепла та електрики; крихкі; нековкі; непластичні; зазвичай приймають електрони.

Металоїди

Між металами та неметалами знаходяться напівметали(Металоїди). Їх характерні властивості як металів, і неметалів. Основне застосування в промисловості напівметали знайшли у виробництві напівпровідників, без яких немислима жодна сучасна мікросхема чи мікропроцесор.

Періоди та групи

Як мовилося раніше вище, періодична таблиця складається з семи періодів. У кожному періоді атомні номери елементів збільшуються зліва направо.

Властивості елементів у періодах змінюються послідовно: так натрій (Na) і магній (Mg), що знаходяться на початку третього періоду, віддають електрони (Na віддає один електрон: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ; Mg віддає два електрони: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2). А ось хлор (Cl), розташований в кінці періоду, приймає один елемент: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 .

У групах ж, навпаки, всі елементи мають однакові властивості. Наприклад, групи IA(1) всі елементи, починаючи з літію (Li) і до францієм (Fr), віддають один електрон. Всі елементи групи VIIA(17), приймають один елемент.

Деякі групи є настільки важливими, що отримали особливі назви. Ці групи розглянуті нижче.

Група IA(1). Атоми елементів цієї групи мають у зовнішньому електронному шарі лише по одному електрону, тому легко віддають один електрон.

Найбільш важливі лужні метали - натрій (Na) та калій (K), оскільки відіграють важливу роль у процесі життєдіяльності людини та входять до складу солей.

Електронні конфігурації:

• Li- 1s 2 2s 1;
• Na- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1;
• K- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Група IIA(2). Атоми елементів цієї групи мають у зовнішньому електронному шарі по два електрони, які також віддають під час хімічних реакцій. Найбільш важливий елемент – кальцій (Ca) – основа кісток та зубів.

Електронні конфігурації:

• Be- 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

Група VIIA(17). Атоми елементів цієї групи зазвичай одержують за одним електроном, т.к. на зовнішньому електронному шарі знаходиться по п'ять елементів і до "повного комплекту" не вистачає одного електрона.

Найбільш відомі елементи цієї групи: хлор (Cl) - входить до складу солі та хлорного вапна; Йод (I) - елемент, що грає важливу роль у діяльності щитовидної залози людини.

Електронна конфігурація:

• 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

Група VIII (18).Атоми елементів цієї групи мають повністю укомплектований зовнішній електронний шар. Тому їм "не треба" приймати електрони. І віддавати їх вони "не хочуть". Звідси - елементи цієї групи дуже неохоче вступають у хімічні реакції. Довгий час вважалося, що вони взагалі не вступають у реакції (звідси і назва "інертна", тобто "бездіяльна"). Але хімік Нейл Барлетт відкрив, що деякі з цих газів за певних умов все ж таки можуть вступати в реакції з іншими елементами.

Електронні конфігурації:

• 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

Валентні елементи у групах

Неважко помітити, що в кожній групі елементи схожі один на одного своїми валентними електронами (електрони s та p-орбіталей, розташованих на зовнішньому енергетичному рівні).

У лужних металів - по 1 валентному електрону:

• Li- 1s 2 2s 1;
• Na- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1;
• K- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

У лужноземельних металів - по 2 валентні електрони:

• Be- 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

У галогенів – по 7 валентних електронів:

• 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

У інертних газів - по 8 валентних електронів:

• 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

Додаткову інформацію див. у статті Валентність та Таблиці електронних конфігурацій атомів хімічних елементів за періодами.

Звернемо тепер свою увагу на елементи, розташовані у групах із символами В. Вони розташовані в центрі періодичної таблиці та називаються перехідними металами.

Відмінною особливістю цих елементів є присутність в атомах електронів, що заповнюють d-орбіталі:

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

Окремо від основної таблиці розташовані лантаноїдиі актиноїди- це, так звані, внутрішні перехідні метали. В атомах цих елементів електрони заповнюють f-орбіталі:

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

На цьому уроці ви дізнаєтеся про Періодичний закон Менделєєва, який визначає зміну властивостей простих тіл, а також форми та властивості сполук елементів залежно від величини їх атомних мас. Розгляньте, як за становищем у Періодичній системі можна описати хімічний елемент.

Тема: Періодичний закон таПеріодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва

Урок: Опис елемента за становищем у Періодичній системі елементів Д. І. Менделєєва

У 1869 році Д. І. Менделєєв на основі даних накопичених про хімічні елементи сформулював свій періодичний закон. Тоді він звучав так: "Властивості простих тіл, а також форми і властивості сполук елементів знаходяться в періодичній залежності від величини атомних мас елементів".Дуже довго фізичний сенс закону Д.І.Менделєєва був незрозумілий. Все стало на свої місця після відкриття у XX столітті будови атома.

Сучасне формулювання періодичного закону:"Властивості простих речовин, а також форми і властивості сполук елементів знаходяться в періодичній залежності від величини заряду ядра атома".

Заряд ядра атома дорівнює числу протонів у ядрі. Число протонів урівноважується числом електронів в атомі. Таким чином, атом є електронейтральним.

Заряд ядра атомау Періодичній таблиці - це порядковий номер елемент.

Номер періодупоказує кількість енергетичних рівнів,на яких обертаються електрони.

Номер групипоказує число валентних електронівДля елементів основних підгруп число валентних електронів дорівнює кількості електронів на зовнішньому енергетичному рівні. Саме валентні електрони відповідають за створення хімічних зв'язків елемента.

Хімічні елементи групи 8 - інертні гази мають на зовнішній електронній оболонці 8 електронів. Така електронна оболонка енергетично вигідна. Всі атоми прагнуть заповнити зовнішню електронну оболонку до 8 електронів.

Які характеристики атома змінюються в Періодичній системі періодично?

Повторюється будова зовнішнього електронного рівня.

Періодично змінюється радіус атома. У групірадіус збільшуєтьсязі збільшенням номера періоду, оскільки збільшується кількість енергетичних рівнів. У періоді зліва направовідбуватиметься зростання атомного ядра, але тяжіння до ядра буде більшим і тому радіус атома зменшується.

Кожен атом прагне завершити останній енергетичний рівень елементів 1 групи на останньому шарі 1 електрон. Тож їм легше його віддати. А елементам 7 групи легше притягнути 1 електрон, що бракує до октету. У групі здатність віддавати електрони буде збільшуватися зверху вниз, так як збільшується радіус атома і тяжіння до ядра менше. У періоді зліва праворуч здатність віддавати електрони зменшується, тому що зменшується радіус атома.

Чим легше елемент віддає електрони із зовнішнього рівня, тим більшими металевими властивостями він володіє, а його оксиди і гідроксиди мають великі основні властивості. Отже, металеві властивості у групах збільшуються зверху донизу, а періодах справа наліво. З неметалевими властивостями все навпаки.

Рис. 1. Положення магнію у таблиці

У групі магній є сусідами з бериллієм і кальцієм. Рис.1. Магній коштує нижче, ніж берилій, але вище за кальцій у групі. У магнію більше металеві властивості, ніж у берилію, але менше, ніж у кальцію. Основні властивості його оксидів та гідроксидів змінюються також. У періоді натрій стоїть лівіше, а алюміній правіше магнію. Натрій виявлятиме більше металеві властивості, ніж магній, а магній більше, чес алюміній. Таким чином, можна порівняти будь-який елемент із сусідами його за групою та періодом.

Кислотні та неметалічні властивості змінюються протилежно основним та металевим властивостям.

Характеристика хлору за його становищем у періодичній системі Д.І.Менделєєва.

Рис. 4. Положення хлору у таблиці

. Значення порядкового номера 17 показує число протонів17 та електронів17 в атомі. Рис.4. Атомна маса 35 допоможе обчислити кількість нейтронів (35-17 = 18). Хлор перебуває у третьому періоді, отже число енергетичних рівнів у атомі дорівнює 3. Стоїть у 7 -А групі, належить до р- елементам. Це неметал. Порівнюємо хлор з його сусідами за групою та за періодом. Неметалічні властивості хлору більші ніж у сірки, але менші, ніж у аргону. Хлор об-ла-да-є мень-ши-ми неме-тал-лі-че-ськи-ми влас-ства-ми, ніж фтор і біль-ші-мі ніж бром. Розподілимо електрони за енергетичними рівнями та напишемо електронну формулу. Загальний розподіл електронів матиме такий вигляд. Див. Рис. 5

Рис. 5. Розподіл електронів атома хлору за енергетичними рівнями

Визначаємо найвищий і нижчий ступінь окиснення хлору. Вища ступінь окиснення дорівнює +7, оскільки може віддати з останнього електронного шару 7 електронів. Нижчий ступінь окиснення дорівнює -1, тому що хлору до завершення необхідний 1 електрон. Формула вищого оксиду Cl 2 O 7 (кислотний оксид) водневої сполуки HCl.

У процесі віддачі або приєднання електронів атом набуває умовний заряд. Цей умовний заряд називається .

- Простіречовини мають ступінь окислення, що дорівнює нулю.

Елементи можуть виявляти максимальнуступінь окислення та мінімальну. Максимальнуступінь окислення елемент виявляє тоді, коли віддаєвсі свої валентні електрони із зовнішнього електронного рівня. Якщо число валентних електронів дорівнює номеру групи, то й максимальна міра окислення дорівнює номеру групи.

Рис. 2. Положення миш'яку в таблиці

Мінімальнуступінь окислення елемент виявлятиме тоді, коли він приймевсі можливі електрони завершення електронного шару.

Розглянемо з прикладу елемента №33 значення ступенів окислення.

Це миш'як As. Він знаходиться в п'ятій головній підгрупі. На останньому електронному рівні має п'ять електронів. Отже, віддаючи їх, він матиме рівень окислення +5. До завершення електронного шару атому As не вистачає 3 електрони. Притягуючи їх, він матиме рівень окислення -3.

Положення елементів металів та неметалів у Періодичній системі Д.І. Менделєєва.

Рис. 3. Положення металів та неметалів у таблиці

В побічних підгрупах знаходяться всі метали . Якщо подумки провести діагональ від бору до астату , то вище цієї діагоналі у головних підгрупах будуть усі неметали , а нижче цієї діагоналі - все метали . Рис.3.

1. № № 1-4 (с.125) Рудзітіс Г.Є. Неорганічна та органічна хімія. 8 клас: підручник для загальноосвітніх установ: базовий рівень/Г. Є. Рудзітіс, Ф.Г. Фельдман. М: Просвітництво. 2011 р.176с.:іл.

2. Які характеристики атома змінюються періодичністю?

3. Дайте характеристику хімічного елемента кисню за його становищем у Періодичній системі Д.І.Менделєєва.