A periódusos rendszer felépítése. D. I. Mengyelejev kémiai elemeinek időszakos rendszere

IDŐSZAKOS RENDSZER, egy megrendelt készlet chem. elemek, természetük. , ami egy táblázatos kifejezés. A folyóirat prototípusa. kémiai rendszerek. elemeket a D. I. Mengyelejev által 1869. március 1-jén összeállított "Az elemek rendszerének tapasztalatai azok és a kémiai hasonlóság alapján" című táblázat (1. ábra). Az utolsóban A tudós évekig tökéletesítette a táblázatot, ötleteket dolgozott ki a periódusokról, elemcsoportokról és az elem helyéről a rendszerben. Mengyelejev 1870-ben természetesnek, 1871-ben pedig periodikusnak nevezte a rendszert. Ennek eredményeként még akkor is periodikus rendszer nagyrészt megszerzett modern. szerkezeti körvonalai. Ez alapján Mengyelejev megjósolta a létezést és a Szent-szigetek kb. 10 ismeretlen elem; ezek a jóslatok később beigazolódtak.

Rizs. 1 Táblázat "Az elemek rendszerének tapasztalatai azok és kémiai hasonlóságuk alapján" (D. I. Mengyelejev. I mirtusz, 1869).

A következő több mint 40 évben azonban a periodikus rendszer azt jelenti. fokozat csak empirikus volt. tények általánosítása, mivel nem volt fizikai. a periodikus okok magyarázata a CB-B elemek változásai azok növekedésétől függően. Egy ilyen magyarázat lehetetlen volt a szerkezetre vonatkozó ésszerű elképzelések nélkül (lásd). Ezért a periódusos rendszer fejlődésének legfontosabb mérföldköve az E. Rutherford (1911) által javasolt planetáris (nukleáris) modell volt. 1913-ban A. van den Broek arra a következtetésre jutott, hogy a periódusos rendszer egy eleme számszerűen egyenlő a pozit. magjának töltése (Z). Ezt a következtetést G. Moseley kísérletileg megerősítette (Moseley törvénye, 1913-14). Ennek eredményeként időszakos a törvény szigorú fizikai. megfogalmazása, egyértelműen meg lehetett határozni az alacsonyabbat. a periódusos rendszer határa (H mint elem minimum Z=1), becsülje meg a H és U közötti elemek pontos számát, és határozza meg, mely elemeket még nem fedezték fel (Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87). A periódusos rendszer elméletét a kezdetekkor dolgozták ki. 1920-as évek (lásd lejjebb).

A periódusos rendszer felépítése. A modern periodikus rendszer 109 kémiai elemet tartalmaz (egy Z=110 elem 1988-as szintéziséről van információ). Ezek közül a természetben talált tárgyak 89; az U, vagy (Z = 93 109), valamint a Tc (Z = 43), Pm (Z = 61) és At (Z = 85) utáni összes elemet mesterségesen szintetizálták decomp segítségével. . A Z= 106 109-es elemek még nem kaptak nevet, így a táblázatokban nem találhatók a hozzájuk tartozó szimbólumok; Z = 109 elemnél a maximális értékek még ismeretlenek. hosszú életű.

A periódusos rendszer teljes története során képének több mint 500 különböző változata jelent meg. Ez a keresési kísérleteknek volt köszönhető racionális megoldás a periodikus rendszer szerkezetének néhány vitatott problémája (H elhelyezése, lantanidok stb.). Naib. terjedését követően. a periódusos rendszer kifejezésének táblázatos formái: 1) Mengyelejev javasolta a rövidet (modern formájában a kötet elején, színes légylevélen van elhelyezve); 2) a hosszút Mengyelejev fejlesztette ki, 1905-ben A. Werner javította (2. ábra); 3) lépcsőház 1921-ben megjelent H. (3. kép). Az elmúlt évtizedekben a rövid és hosszú formákat különösen széles körben használták vizuálisan és praktikusan kényelmesen. Minden felsorolt. A formáknak vannak bizonyos előnyei és hátrányai. Aligha lehet azonban k.-l. egyetemes a periódusos rendszer képének egy változata, to-ry megfelelően tükrözné a St. in chem. elemek és azok kémiai változásának sajátosságai. viselkedés Z növekedésével.

Fundam. a periódusos rendszer felépítésének elve az, hogy megkülönböztetünk benne periódusokat (vízszintes sorokat) és elemcsoportokat (függőleges oszlopokat). A modern periódusos rendszer 7 periódusból (a hetedik, még nem befejezett, egy hipotetikus elemmel kell végződnie Z \u003d 118) és 8 csoportból áll. a -val kezdődő (vagy az első periódussal) végződő elemek gyűjteménye. A periódusokban lévő elemek száma természetesen növekszik, és a másodiktól kezdve páronként ismétlődik: 8, 8, 18, 18, 32, 32, ... (speciális eset a csak két elemet tartalmazó első periódus). Az elemek csoportja nem rendelkezik egyértelmű definícióval; formailag a száma max. alkotóelemeinek értéke, de ez a feltétel számos esetben nem teljesül. Mindegyik csoport fő (a) és másodlagos (b) alcsoportokra oszlik; mindegyik a kémiaiban hasonló elemeket tartalmaz. St. you, to-rykh ugyanaz a külső szerkezet jellemzi. elektronikus héjak. A legtöbb csoportban az a és b alcsoportok elemei bizonyos kémiai összetételt mutatnak. hasonlóság, prím. magasabbban.

A VIII. csoport különleges helyet foglal el a periódusos rendszer szerkezetében. Az egész időtartam alatt időben csak a "triádok" elemeit tulajdonították neki: Fe-Co-Ni és (Ru Rh Pd és Os-Ir-Pt), és mindegyik a sajátjába került. nulla csoport; ezért a periódusos rendszer 9 csoportot tartalmazott. Miután a 60-as években. Kommunikáció érkezett. Xe, Kr és Rn a VIIIa alcsoportba kezdték helyezni, és nulla csoport megszüntették. A triádok elemei a VIII6 alcsoportot alkották. A VIII. csoport ilyen „szerkezeti felépítése” ma már a periódusos rendszer kifejezésének szinte minden publikált változatában megjelenik.

Megkülönböztetni. Az első periódus jellemzője, hogy csak 2 elemet tartalmaz: H és He. St-in - egységek miatt. elem, amelynek nincs egyértelmű bizonyos hely a periódusos rendszerben. A H szimbólum vagy az Ia alcsoportba, vagy a VIIa alcsoportba, vagy mindkettőbe egyszerre kerül, a szimbólumot zárójelben az egyik alcsoportban, vagy végül lebontva ábrázolja. betűtípusok. A H elrendezésének ezen módjai azon a tényen alapulnak, hogy van némi formai hasonlóság a -val és -val is.

Rizs. 2. Hosszú forma periodikus. kémiai rendszerek. elemek (modern változat). Rizs. 3. Létraforma időszakos. kémiai rendszerek. elemek (H., 1921).

A második periódus (Li-Ne), amely 8 elemet tartalmaz, Li-vel kezdődik (egyesek, + 1); majd a Be(+2). fémes A B (+3) karakter gyengén kifejezett, az őt követő C karakter pedig jellemző (+4). A következő N, O, F és Ne-nemfémek, és csak az N-ben a legmagasabb + 5 felel meg a csoportszámnak; O és F a legaktívabbak közé tartoznak.

A harmadik periódus (Na-Ar) szintén 8 elemet tartalmaz, a kémiai változás jellege. st-in to-rykh sok tekintetben hasonló a második periódusban megfigyelthez. A Mg és az Al azonban inkább "fémes", mint ill. Be és B. A fennmaradó elemek Si, P, S, Cl és Ar nemfémek; mindannyian a csoportszámmal megegyezőt mutatnak, kivéve Ar. T.arr., a második és harmadik periódusban a Z növekedésével a fém gyengülése és a nemfémes növekedése figyelhető meg. az elemek természete.

Az első három periódus minden eleme az a alcsoportba tartozik. A modern szerint terminológia, az Ia és IIa alcsoportba tartozó elemek, ún. I-elemek (a színtáblázatban a szimbólumaik pirossal vannak megadva), a IIIa-VIIIa-p-elemek alcsoportjaiba (narancssárga szimbólumok).

A negyedik periódus (K-Kr) 18 elemet tartalmaz. K és alkáliföld után. A Ca (s-elemek) egy 10-es sorozatot követ ún. átmeneti (Sc-Zn), vagy d-elemek (szimbólumok kék színű), amelyek a b. alcsoportokba tartoznak. A legtöbb (mindegyik - ) magasabb értéket mutat a csoportszámmal, kivéve a Fe-Co-Ni triádot, ahol a Fe bizonyos feltételek mellett +6, a Co és a Ni pedig maximálisan háromértékű. A Ga-tól Kr-ig terjedő elemek az a alcsoportokba tartoznak (p-elemek), és st-in változásuk jellege sok tekintetben hasonló a második és harmadik periódus elemeinek st-in változásához a megfelelő intervallumokban. a Z értékekből. Kr esetén több. viszonylag stabil Comm., DOS-ban. F-vel.

Az ötödik periódus (Rb-Xe) a negyedikhez hasonlóan épül fel; van benne 10 átmeneti, vagy d-elemből álló betét (Y-Cd). St-in elemek változásának jellemzői a periódusban: 1) a Ru-Rh-Pd triádban max, 4-8; 2) az a alcsoport minden eleme, beleértve az Xe-t is, magasabb értéket mutat, amely megegyezik a csoportszámmal; 3) Gyenge metálom van. sv. T. arr. szerint a negyedik és ötödik periódus elemeinek tulajdonságai Z növekedésével nehezebben változtathatók, mint a második és harmadik periódusbeli elemek tulajdonságai, ami elsősorban az átmeneti d-elemek jelenlétének köszönhető.

A hatodik periódus (Cs-Rn) 32 elemet tartalmaz. Tíz d-elemen (La, Hf-Hg) kívül egy 14 f-elemből (fekete szimbólumok, Ce-től Lu-ig)-lantanidok családját foglalja magában. Kémiában nagyon hasonlóak. St. neked (lehetőleg +3-ban), és ezért nem m. b. különbözőbe helyezve rendszercsoportok. A periódusos rendszer rövid alakjában az összes lantanid a IIIa (La) alcsoportba tartozik, és összességüket a táblázat alatt fejtjük meg. Ez a technika nem mentes a hátrányoktól, mivel úgy tűnik, hogy 14 elem kívül esik a rendszeren. A periódusos rendszer hosszú és létraformáiban a sajátosság a felépítésének általános hátterében tükröződik. Dr. időszak elemeinek jellemzői: 1) az Os Ir Pt triászban csak Os mutat max. +8; 2) At kifejezettebb az I metálhoz képest. karakter; 3) Rn max. reaktív -tól, de erős megnehezíti a kémiai tanulmányozását. sv.

A hetedik periódusnak a hatodikhoz hasonlóan 32 elemet kell tartalmaznia, de még nem fejeződött be. Fr és Ra elemek ill. alcsoport Ia és IIa, Ac analógja a III. alcsoport elemeinek6. G. Seaborg (1944) aktinida koncepciója szerint az Ac-t egy 14 f-elemből álló család követi (Z = 90 103). A periódusos rendszer rövid alakjában az utóbbiak szerepelnek az Ac-ben, és hasonlóképpen otd-ként íródnak. sor a táblázat alatt. Ez a technika egy bizonyos vegyi anyag jelenlétét feltételezte. két f-család elemeinek hasonlóságai. Egy részletes tanulmány azonban kimutatta, hogy sokkal szélesebb tartományt mutatnak, beleértve a +7-et (Np, Pu, Am). Ráadásul az alsók stabilizálása jellemző a nehézekre (+2 vagy akár +1 az Md-nél).

A kémia értékelése. a Ku (Z = 104) és az Ns (Z = 105) természete, amelyek az egyes nagyon rövid élettartamúak számában szintetizálódnak, arra a következtetésre vezetett, hogy ezek az elemek analógok, ill. Hf és Ta, azaz d-elemek, és a IV6 és V6 alcsoportokba kell helyezni. Chem. A Z= 106 109 elemeket nem vizsgálták, de feltételezhető, hogy a hetedik periódushoz tartoznak. Számítógépes számítások azt mutatják, hogy a Z = 113 118 elemek a p-elemekhez tartoznak (IIIa VIIIa alcsoport).

A periódusos rendszer elmélete premier volt. H. (1913 21) alkotta meg az általa javasolt kvantummodell alapján. Figyelembe véve a periódusos rendszer elemeinek tulajdonságaiban bekövetkező változások sajátosságait és az azokra vonatkozó információkat, kidolgozott egy sémát az elektronikus konfigurációk Z növekedésével történő megalkotására, amely alapján magyarázza a periodicitás jelenségét és a periodikus szerkezet szerkezetét. rendszer. Ez a séma a héjak (más néven rétegek, szintek) és alhéjak (héjak, alszintek) egy bizonyos sorrendjén alapul, a Z növekedésének megfelelően. elektronikus konfigurációk ext. az elektronhéjak periodikusan ismétlődnek, ami meghatározza a periodicitást. változás a kémiában. sv-in elemek. Ez a ch. fizikai oka a periodicitás jelenségének természete. Az elektronikus héjak, kivéve azokat, amelyek megfelelnek az l fő kvantumszám 1-es és 2-es értékének, nem töltődnek fel egymás után és monoton módon, amíg teljesen ki nem fejeződnek (az egymást követő shellekben a számok: 2, 8, 18, 32, 50, ... ); felépítésüket időnként megszakítják (bizonyos alhéjakat alkotó) gyűjtemények megjelenése, amelyek megfelelnek az n nagy értékeinek. Ez a lényeg. a periódusos rendszer szerkezetének "elektronikus" értelmezésének jellemzője.

Az elektronikus konfigurációk kialakításának sémája, amely a periódusos rendszer elméletének alapját képezi, tükrözi, azaz egy bizonyos megjelenési sorrendet a Z növekedésével, halmazokban (alhéjakban), amelyeket a fő és a pálya (l) bizonyos értékei jellemeznek. kvantumszámok. Ezt a sémát általában táblázat formájában írják le. (lásd lejjebb).

A függőleges vonalak alhéjakat választanak el, amelyeket a sorozatot alkotó elemek töltenek ki. a periódusos rendszer periódusai (a periódusok számát felül számok jelzik); azok az alhéjak, amelyek befejezik a héjképzést az adott elemmel, félkövéren vannak kiemelve.

A shellekben és részhéjakban lévő számokat a . Tekintettel arra, hogy a részecskék fél egész számmal rendelkeznek, azt feltételezi, hogy nem m-ben. kettő az összes kvantumszám azonos értékével. A héjak és az alhéjak kapacitása megegyezik. 2n 2 és 2 (2l + 1). Ez az elv nem határozza meg


Időszak	1	2	3	4	5	6	7
Elektronikus konfiguráció	1s	2s 2p	3s 3p	4s 3d 4p	5s 4d 5p	6s 4f 5d 6p	7s 5f 6d 7p
n	l	22	33	434	545	6456	7567
l	0	01	01	021	021	0321	0321
	2	26	26	2106	2106	214106	214106
Elemek száma egy periódusban	2	8	8	18	18	32	32

azonban az elektronikus konfigurációk képződési sorrendje Z-vel növekszik.. A fenti diagramból a kapacitások sorba kapcsolódnak. időszakok: 2, 8, 18, 32, 32, ....

Minden periódus egy olyan elemmel kezdődik, amelyben először jelenik meg adott n értékkel l = 0-nál (ns 1 -elemek), és egy olyan elemmel végződik, amelyben egy részhéjat ugyanaz az n és l = 1 (np 6) tölti ki. -elemek) te); a kivétel az első pont (csak 1s elemek). Minden s- és p-elem az a alcsoportba tartozik. A b alcsoportok olyan elemeket tartalmaznak, amelyekben a korábban befejezetlen héjak befejeződnek (a h értéke kisebb, mint a periódusszám, l = 2 és 3). Az első három periódus csak az a alcsoport elemeit tartalmazza, azaz az s- és p-elemeket.

Az elektronikus konfigurációk felépítésének valódi sémáját az ún. (n + l)-szabály fogalmazta meg (1951) V. M. Klechkovsky. Az elektronikus konfigurációk kialakítása az összeg későbbi növekedésével (n + /) összhangban történik. Ebben az esetben minden ilyen összegen belül először a nagyobb l-es és kisebb n-es részhéjakat, majd a kisebb l-t és a nagyobb n-t tartalmazó részhéjakat töltjük ki.

A hatodik periódustól kezdődően az elektronikus konfigurációk építése tulajdonképpen egyre több összetett természet, ami az egymás után kitöltött alhéjak közötti egyértelmű határok megsértésében fejeződik ki. Például a 4f elektron nem La-ban jelenik meg Z = 57-tel, hanem a következő Ce-ben (Z = 58); kövesse. a 4f részhéj felépítése megszakad Gd-ben (Z = 64, 5d elektron jelenléte). Az ilyen "periódusosság elmosódása" egyértelműen a hetedik periódusra hat Z > 89 esetén, ami az elemek tulajdonságaiban is megmutatkozik.

A valódi séma eredetileg nem a c.-l. szigorú elméleti. ábrázolások. A jól ismert kémia alapján készült. Az elemek szent szigetei és a spektrumaikról szóló információk. Érvényes. fizikai a valós séma alátámasztását a struktúra leírására szolgáló módszerek alkalmazása okozta. A kvantummechben. a szerkezetelmélet értelmezése, az elektronhéjak és részhéjak fogalma szigorú megközelítéssel elvesztette eredeti értelmét; az atom fogalmát ma már széles körben használják. Mindazonáltal a kifejlesztett fizikai elv A periodicitás jelenségének értelmezése nem veszített jelentőségéből, és első közelítésben meglehetősen kimerítően megmagyarázza az elméleti. a periódusos rendszer alapjai. Mindenesetre a periodikus rendszer ábrázolásának közzétett formái tükrözik a héjak és alhéjak közötti eloszlás természetének elképzelését.

Az elemek szerkezete és kémiai tulajdonságai. A kémia főbb jellemzői. az elemek viselkedését a külső (egy vagy két) elektronhéj konfigurációinak jellege határozza meg. Ezek a jellemzők eltérőek az a alcsoportok (s- és p-elemek), a b alcsoportok (d-elemek), az f-családok (és ) elemei esetében.

Különleges helyet foglalnak el az első periódus 1-es elemei (H és He). jelenléte miatt csak egy, egy nagysv. A He (1s 2) konfigurációja kivételes, ami meghatározza a kémiáját. tehetetlenség. Mivel az a részcsoportok elemei ext. elektronhéjak (aminél n egyenlő a periódus számával), az St-va elemek a megfelelő periódusokban Z növekedésével markánsan változnak, ami a fém gyengülésében és a nemfémes erősödésében fejeződik ki. sv. H és He kivételével mindegyik p-elem. Ugyanakkor minden a alcsoportban a Z növekedésével a fémesség növekedése figyelhető meg. sv. Ezeket a mintákat az ext kötési energiájának gyengülése magyarázza. a kernellel az időszakról periódusra való átmenet során.

A periódusos rendszer értéke. Ez a rendszer sokak fejlődésében óriási szerepet játszott és játszik. természettudomány. diszciplínák. Az atommóló fontos láncszemévé vált. tanításai, hozzájárultak a modern megfogalmazásához. a "kémiai elem" fogalma és az egyszerű in-wah-ról és a Comm.-ról alkotott elképzelések tisztázása, megjelenített eszközök. befolyása a szerkezetelmélet fejlődésére és az izotópia fogalmának megjelenésére. A periódusos rendszerhez szorosan tudományosan kapcsolódik. ban az előrejelzési probléma kijelentése, amelymegnyilvánult mind az ismeretlen elemek létezésének és tulajdonságaik előrejelzésében, mind a vegyszer új tulajdonságaiban. a már exponált elemek viselkedése. A periodikus rendszer az inorg legfontosabb alapja. ; például feladatokat szolgál ki szintézis be-be előre meghatározott St. you, új anyagok létrehozása, különösen a félvezető, a specifikus kiválasztása. diff. chem. folyamatokat. Periodikus rendszer - tudományos. általános és nem org. tanításának alapja. , valamint az atomfizika egyes ágai.

Lit .: Mengyelejev D.I., Periodikus törvény. Főbb cikkek, M., 1958; Kedrov B. M.. Az atomisztika három aspektusa, 3. rész. Mengyelejev törvénye, M., 1969; Trifonov D H., A periodicitás kvantitatív értelmezéséről, M., 1971; Trifonov D. N., Krivomazov A. N., Lisnevsky Yu. I., The doctrine of periodicity and the doctrin of. Vegyes kronológia fontos események. Moszkva, 1974; Karapetyami MX. Drakii S. I., Structure, M., 1978; A periodicitás tana. Történelem és modernitás. Ült. cikkeket. M.. 1981. Korolkov D.V., Osnovy, M., 1982; Melnikov V. P., Dmitriev I. S. A periodicitás további típusai D. I. Mengyelejev, M. 1988. D. N. Trifonov periodikus rendszerében.

A kémiai elemek periodikus rendszere a kémiai elemek természetes osztályozása, amely a kémiai elemek periodikus törvényének grafikus (táblázatos) kifejezése. A modernhez sok tekintetben hasonló szerkezetét D. I. Mengyelejev dolgozta ki a periodikus törvény alapján 1869-1871-ben.

A periódusos rendszer prototípusa a D. I. Mengyelejev által 1869. március 1-jén összeállított "Az atomtömegükön és kémiai affinitásukon alapuló elemek rendszerének tapasztalata" volt. A tudós két éven keresztül folyamatosan fejlesztette a "Rendszer tapasztalatait". , bevezette a csoportok, sorozatok és perióduselemek fogalmát. Ennek eredményeként a periódusos rendszer szerkezete sok tekintetben modern körvonalakat kapott.

Kialakulása szempontjából fontos volt egy elemnek a rendszerben elfoglalt helyének fogalma, amelyet a csoport és az időszak száma határoz meg. E koncepció alapján Mengyelejev arra a következtetésre jutott, hogy meg kell változtatni néhány elem atomtömegét: az urán, az indium, a cérium és műholdjai. Ez volt az első gyakorlati használat periodikus rendszer. Mengyelejev volt az első, aki megjósolta több ismeretlen elem létezését is. A tudós leírta az ekaalumínium (jövő gallium), az ekabor (scandium) és az ekasilicon (germánium) legfontosabb tulajdonságait. Ezenkívül megjósolta a mangán (jövő technécium és rénium), tellúr (polónium), jód (asztatin), cézium (francium), bárium (rádium), tantál (protactinium) analógjainak létezését. A tudós előrejelzései ezekre az elemekre vonatkoztak általános jelleg, mivel ezek az elemek a periódusos rendszer kevéssé vizsgált területein helyezkedtek el.

A periodikus rendszer első változatai sok tekintetben csak empirikus általánosítást jelentettek. Hiszen a periodikus törvény fizikai jelentése nem volt egyértelmű, nem volt magyarázat arra, hogy az elemek tulajdonságai az atomtömeg növekedésétől függően periodikusan megváltoznak. Ennek eredményeként sok probléma megoldatlan maradt. Vannak korlátai a periódusos rendszernek? Meg lehet határozni a létező elemek pontos számát? A hatodik időszak szerkezete továbbra is tisztázatlan maradt - mennyi a ritkaföldfém elemek pontos mennyisége. Nem lehetett tudni, hogy vannak-e még elemek a hidrogén és a lítium között, mi az első időszak szerkezete. Ezért egészen a periodikus törvény fizikai megalapozásáig és a periódusos rendszer elméletének kidolgozásáig nem egyszer adódtak komoly nehézségek. Váratlan volt az 1894-1898-as felfedezés. inert gázok galaxisa, amelynek úgy tűnt, nincs helye a periódusos rendszerben. Ezt a nehézséget kiküszöbölték annak az ötletnek köszönhetően, hogy a periódusos rendszer szerkezetébe egy független nulla csoportot kell beépíteni. Radioelemek tömeges felfedezése a 19. és 20. század fordulóján. (1910-re számuk körülbelül 40 volt) éles ellentmondáshoz vezetett a periódusos rendszerben való elhelyezésük szükségessége és a meglévő struktúra között. Számukra a hatodik és a hetedik időszakban mindössze 7 szabad hely volt. Ez a probléma az eltolási szabályok felállításával és az izotópok felfedezésével megoldódott.

Az egyik fő oka annak, hogy nem tudták megmagyarázni a periodikus törvény fizikai jelentését és a periodikus rendszer szerkezetét, hogy nem ismerték, hogyan épült fel az atom. A periódusos rendszer fejlődésének legfontosabb mérföldköve E. Rutherford (1911) atomi modelljének megalkotása volt. Ennek alapján A. Van den Broek (1913) holland tudós azt javasolta, hogy egy elem sorszáma a periódusos rendszerben numerikusan egyenlő az atommag töltésével (Z). Ezt kísérletileg megerősítette G. Moseley angol tudós (1913). A periodikus törvény fizikai indoklást kapott: az elemek tulajdonságaiban bekövetkezett változások periodicitását az elem atommagjának Z-töltésétől, és nem az atomtömegétől függően kezdték figyelembe venni.

Ennek eredményeként a periódusos rendszer szerkezete jelentősen megerősödött. A rendszer alsó határa meghatározásra került. Ez a hidrogén, a minimum Z = 1 elem. Lehetővé vált a hidrogén és az urán közötti elemek számának pontos becslése. A periódusos rendszer "réseit" azonosították, amelyek az ismeretlen elemeknek felelnek meg, amelyeknek Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87. A ritkaföldfémek pontos számával kapcsolatos kérdések azonban tisztázatlanok maradtak, és ami a legfontosabb, az okai az elemek tulajdonságainak periodikus változása nem derült ki.Z-től függően.

A periódusos rendszer jelenlegi szerkezete és az atomspektrumok vizsgálatának eredményei alapján N. Bohr dán tudós 1918-1921. ötleteket dolgozott ki az elektronhéjak és részhéjak atomokban való felépítésének sorrendjéről. A tudós arra a következtetésre jutott, hogy az atomok hasonló típusú elektronikus konfigurációi rendszeresen ismétlődnek. Így kimutatták, hogy a kémiai elemek tulajdonságaiban bekövetkezett változások periodicitása az elektronhéjak és az atomok alhéjainak felépítésében a periodicitás meglétével magyarázható.

Jelenleg a periódusos rendszer 126 elemet fed le. Ezek közül az összes transzurán elemet (Z = 93-107), valamint a Z = 43 (technécium), 61 (prométhium), 85 (asztatin), 87 (francium) elemet mesterségesen nyerték ki. A periódusos rendszer létezésének teljes története során javasolták nagyszámú(> 500) grafikus megjelenítési változata, elsősorban táblázatok, valamint különféle geometriai formák(térbeli és síkbeli), elemző görbék (spirálok, stb.) stb. A táblázatok rövid, hosszú és létraformáit használják legszélesebb körben.

Jelenleg a rövidet részesítik előnyben.

A periódusos rendszer felépítésének alapelve a csoportokra és periódusokra bontás. Mengyelejev elemsorok fogalmát jelenleg nem használják, mivel nincs fizikai jelentése. A csoportok pedig fő (a) és másodlagos (b) alcsoportokra oszlanak. Minden alcsoport tartalmaz elemeket - kémiai analógokat. Az a- és b-alcsoportok elemei a legtöbb csoportban szintén mutatnak bizonyos hasonlóságot egymás között, főként magasabb oxidációs állapotokban, amelyek általában megegyeznek a csoportszámmal. A periódus olyan elemek halmaza, amely alkálifémekkel kezdődik és inert gázzal végződik (speciális eset az első periódus). Minden időszak szigorúan meghatározott számú elemet tartalmaz. A periódusos rendszer nyolc csoportból és nyolc periódusból áll.

Sajátosság első időszak az, hogy csak 2 elemet tartalmaz: hidrogént és héliumot. A hidrogén helye a rendszerben nem egyértelmű. Mivel az alkálifémekkel és halogénekkel közös tulajdonságokat mutat, az Iaα- vagy a VIIaα - alcsoportba sorolják, az utóbbi lehetőséget gyakrabban használják. A hélium a VIIIa alcsoport első képviselője. Hosszú ideig a hélium és az összes inert gáz független nulla csoportba került. Ez a rendelkezés a szintézis után felülvizsgálatot igényelt kémiai vegyületek kripton, xenon és radon. Ennek eredményeként az inert gázok és a korábbi VIII. csoport elemei (vas, kobalt, nikkel és platinafémek) egy csoportba kerültek. Ez a lehetőség nem tökéletes, mivel a hélium és a neon tehetetlensége kétségtelen.

Második időszakban 8 elemet tartalmaz. Az alkálifém-lítiummal kezdődik, amelynek egyetlen oxidációs állapota +1. Következik a berillium (fém, oxidációs állapot +2). A bór már gyengén kifejezett fémes karaktert mutat, és nem fém (oxidációs állapot +3). A bór mellett a szén egy tipikus nemfém, amely +4 és -4 oxidációs állapotot is mutat. A nitrogén, az oxigén, a fluor és a neon mind nem fémek, és a nitrogénben a legmagasabb oxidációs állapot +5 felel meg a csoportszámnak; fluor esetében az oxidációs állapot ismert, hogy +7. Az inert gáz neonja befejezi az időszakot.

Harmadik periódus(nátrium - argon) szintén 8 elemet tartalmaz. Tulajdonságaik változásának jellege nagymértékben hasonló a második periódus elemeinél megfigyelthez. De megvan a maga sajátossága is. Tehát a magnézium a berilliummal ellentétben fémesebb, valamint alumínium a bórhoz képest. A szilícium, a foszfor, a kén, a klór, az argon mind tipikus nemfémek. Az argon kivételével mindegyikük a legmagasabb oxidációs állapotot mutatja a csoportszámmal.

Amint látjuk, mindkét periódusban a Z növekedésével az elemek fémességének gyengülése és nemfémes tulajdonságainak erősödése figyelhető meg. D. I. Mengyelejev jellemzőnek nevezte a második és harmadik periódus elemeit (szavai szerint kicsiket). A kis időszakok elemei a természetben a leggyakoribbak közé tartoznak. A szén, a nitrogén és az oxigén (a hidrogénnel együtt) organogének, pl. szerves anyagok alapelemei.

Az első-harmadik periódus minden eleme a-alcsoportokba kerül.

A negyedik periódus(kálium - kripton) 18 elemet tartalmaz. Mengyelejev szerint ez az első nagy időszak. Az alkálifém-kálium és az alkáliföldfém-kalcium után egy sor elem következik, amely 10 úgynevezett átmeneti fémből (scandium - cink) áll. Mindegyik b-alcsoportba tartozik. A legtöbb átmenetifém a vas, a kobalt és a nikkel kivételével magasabb oxidációs állapotot mutat, mint a csoportszám. A galliumtól a kriptonig terjedő elemek az a-alcsoportokba tartoznak. A kripton a korábbi inert gázokkal ellentétben kémiai vegyületeket képezhet.

Ötödik periódus(rubídium - xenon) felépítésében hasonló a negyedikhez. Tartalmaz továbbá egy 10 átmeneti fémből álló betétet (itrium - kadmium). Ennek az időszaknak az elemei megvannak a maguk sajátosságai. A ruténium-ródium-palládium triádban a ruténiumról ismert vegyületek, ahol +8 oxidációs állapotot mutat. Az a-alcsoportok összes eleme a csoportszámmal megegyező legmagasabb oxidációs fokot mutatja, kivéve a xenont. Látható, hogy a negyedik és ötödik periódus elemeinek tulajdonságainak Z növekedésével történő változásának jellemzői összetettebbek a második és harmadik periódushoz képest.

Hatodik periódus(cézium - radon) 32 elemet tartalmaz. Ebben az időszakban 10 átmenetifém (lantán, hafnium - higany) mellett 14 lantanidot is tartalmaz - a cériumtól a lutéciumig. A cériumtól a lutéciumig kémiailag nagyon hasonlóak, ezért régóta a ritkaföldfémek családjába tartoznak. A periódusos rendszer rövid alakjában a lantanid sorozat a lantáncellában szerepel, és ennek a sorozatnak a dekódolása a táblázat alján található.

Mi a hatodik periódus elemeinek sajátossága? Az ozmium - irídium - platina triádban a +8 oxidációs állapot az ozmiumról ismert. Az asztatin meglehetősen kifejezett fémes karakterrel rendelkezik. A radon valószínűleg a legreaktívabb az összes inert gáz közül. Sajnos, mivel erősen radioaktív, kémiáját keveset tanulmányozták.

Hetedik periódus Franciaországgal kezdődik. A hatodikhoz hasonlóan ennek is 32 elemet kell tartalmaznia. A francium és a rádium az Iaα- és a IIaα-alcsoport elemei, az aktinium a IIIb-alcsoportba tartozik. A legelterjedtebb elképzelés az aktinidák családjáról szól, amely a tóriumtól a lawrenciumig tartalmaz elemeket, és hasonló a lantanidokhoz. Ennek az elemsornak a dekódolása szintén a táblázat alján található.

Most nézzük meg, hogyan változnak a kémiai elemek tulajdonságai a periódusos rendszer alcsoportjaiban. Ennek a változásnak a fő mintázata az elemek fémes jellegének erősödése a Z növekedésével, amely különösen a IIIaα-VIIaα alcsoportokban jelentkezik. Az Iaα-IIIaα-alcsoportok fémeinél a kémiai aktivitás növekedése figyelhető meg. A IVaα - VIIaα alcsoportok elemeiben a Z növekedésével az elemek kémiai aktivitásának gyengülése figyelhető meg. A b-alcsoportok elemeinél a kémiai aktivitás változása nehezebb.

A periódusos rendszer elméletét N. Bohr és más tudósok dolgozták ki az 1920-as években. 20. század és egy valós sémán alapul az atomok elektronikus konfigurációinak kialakítására. Ezen elmélet szerint a Z növekedésével a periódusos rendszer periódusaiba tartozó elemek atomjaiban az elektronhéjak és részhéjak kitöltése a következő sorrendben történik:

Periódusszámok

A periódusos rendszer elmélete alapján a periódusnak a következő definíciója adható meg: a periódus olyan elemek gyűjteménye, amely egy n értékű elemmel kezdődik, amely megegyezik a periódusszámmal és l = 0 (s-elemek ) és egy azonos értékű n és l \u003d 1 elemmel végződik (p-elemek). A kivétel az első, csak 1s elemeket tartalmazó időszak. Az elemek száma a periódusokban a periódusos rendszer elméletéből következik: 2, 8, 8, 18, 18, 32 ...

A mellékelt színfülön az egyes típusok elemeinek szimbólumai (s-, p-, d- és f-elemek) meghatározott színű háttéren vannak ábrázolva: s-elemek - piroson, p-elemek - narancssárgán, d-elemek - kéken, f -elemek - zölden. Minden cella tartalmazza az elemek sorszámát és atomtömegét, valamint a külső elektronhéjak elektronikai konfigurációit, amelyek alapvetően meghatározzák az elemek kémiai tulajdonságait.

A periódusos rendszer elméletéből következik, hogy az a-alcsoportokba azok az elemek tartoznak, amelyeknek a periódusszáma n, l = 0 és 1. A b-alcsoportokba azok az elemek tartoznak, amelyek atomjaiban a korábban hiányos héjak kiteljesednek. Éppen ezért az első, második és harmadik periódus nem tartalmaz b-alcsoport elemeit.

Az elemek periodikus rendszerének szerkezete szorosan összefügg a kémiai elemek atomjainak szerkezetével. Ahogy a Z növekszik, a külső elektronhéjak hasonló konfigurációi periodikusan ismétlődnek. Nevezetesen meghatározzák az elemek kémiai viselkedésének főbb jellemzőit. Ezek a tulajdonságok az a-alcsoportok elemeinél (s- és p-elemek), a b-alcsoportok elemeinél (átmeneti d-elemek) és az f-családok elemeinél - lantanidok és aktinidák - eltérően nyilvánulnak meg. Különleges esetet képviselnek az első időszak elemei - a hidrogén és a hélium. A hidrogént nagy kémiai aktivitás jellemzi, mivel mindössze 1s elektronja könnyen leválik. Ugyanakkor a hélium konfigurációja (1s 2) nagyon stabil, ami teljes kémiai inaktivitását okozza.

Az a-alcsoportok elemeinél a külső elektronhéjak meg vannak töltve (a periódusszámmal egyenlő n); ezért ezeknek az elemeknek a tulajdonságai jelentősen megváltoznak a Z növekedésével. Így a második periódusban a lítium (2s konfiguráció) aktív fém, amely könnyen elveszíti egyetlen vegyértékelektronját; A berillium (2s 2) szintén fém, de kevésbé aktív, mivel külső elektronjai erősebben kötődnek az atommaghoz. Továbbá a bór (2s 2 p) gyengén kifejezett fémes karakterrel rendelkezik, és a második periódus minden további eleme, amelyben egy 2p alhéj felépítése történik, már nemfémek. A neon (2s 2 p 6) - inert gáz - külső elektronhéjának nyolcelektronos konfigurációja nagyon erős.

A második periódus elemeinek kémiai tulajdonságait az magyarázza, hogy atomjaik arra vágynak, hogy megszerezzék a legközelebbi inert gáz elektronikus konfigurációját (a lítiumtól a szénig terjedő elemek hélium konfigurációját vagy a széntől a fluorig terjedő elemek neonkonfigurációját). Emiatt például az oxigén nem tud magasabb, a csoportszámmal megegyező oxidációs állapotot felmutatni: elvégre további elektronok megszerzésével könnyebben éri el a neonkonfigurációt. A tulajdonságok változásának ugyanaz a természete nyilvánul meg a harmadik periódus elemeiben és az összes következő periódus s- és p-elemeiben. Ugyanakkor a külső elektronok és az atommag közötti kötés erősségének gyengülése a-alcsoportokban Z növekedésével a megfelelő elemek tulajdonságaiban nyilvánul meg. Így az s-elemeknél a kémiai aktivitás észrevehető növekedése a Z növekedésével, a p-elemeknél pedig a fémes tulajdonságok növekedése.

Az átmeneti d-elemek atomjaiban a korábban befejezetlen héjak az n főkvantumszám értékével egészülnek ki, ami eggyel kisebb, mint a periódusszám. Néhány kivételtől eltekintve az átmenetielem-atomok külső elektronhéjainak konfigurációja ns 2 . Ezért minden d-elem fém, ezért a d-elemek tulajdonságaiban bekövetkező változások Z növekedésével nem olyan élesek, mint azt a s- és p-elemek. Magasabb oxidációs állapotokban a d-elemek bizonyos hasonlóságot mutatnak a periódusos rendszer megfelelő csoportjainak p-elemeivel.

A triádok (VIII b-alcsoport) elemeinek tulajdonságainak sajátosságait az magyarázza, hogy a d-alhéjak már közel állnak a befejezéshez. Ez az oka annak, hogy a vas, a kobalt, a nikkel és a platina fémek általában nem képeznek vegyületeket. magasabb fokozatok oxidáció. Az egyetlen kivétel a ruténium és az ozmium, amelyek RuO 4 és OsO 4 oxidokat adnak. Az Ib- és IIb-alcsoport elemei esetében a d-alhéj valójában teljesnek bizonyul. Ezért a csoportszámmal megegyező oxidációs állapotot mutatnak.

A lantanidok és aktinidák atomjaiban (mindegyik fém) a korábban hiányos elektronhéjak kiteljesedése a periódusszámnál két egységgel kisebb n főkvantumszám értékével történik. Ezen elemek atomjaiban a külső elektronhéj (ns 2) konfigurációja változatlan marad. Ugyanakkor az f-elektronok valójában nem befolyásolják a kémiai tulajdonságokat. Ezért olyan hasonlóak a lantanidok.

Az aktinidák esetében a helyzet sokkal bonyolultabb. A nukleáris töltések Z = 90 - 95 tartományában a 6d és 5f elektronok részt vehetnek kémiai kölcsönhatások. Ebből pedig az következik, hogy az aktinidák sokkal szélesebb oxidációs állapotot mutatnak. Például a neptunium, a plutónium és az americium esetében ismertek olyan vegyületek, amelyekben ezek az elemek heptavalens állapotban hatnak. Csak a kúriumból kiinduló elemeknél (Z = 96) válik stabillá a háromértékű állapot. Így az aktinidák tulajdonságai jelentősen eltérnek a lantanidakétól, ezért mindkét család nem tekinthető hasonlónak.

Az aktinidák családja egy Z = 103 elemmel végződik (lawrencium). A kurchatovium (Z = 104) és a nilsbórium (Z = 105) kémiai tulajdonságainak értékelése azt mutatja, hogy ezeknek az elemeknek a hafnium és a tantál analógjainak kell lenniük. Ezért a tudósok úgy vélik, hogy az atomokban lévő aktinidák családja után megkezdődik a 6d alhéj szisztematikus feltöltése.

A periódusos rendszer által lefedett elemek véges száma ismeretlen. Felső határának problémája talán a periodikus rendszer fő rejtvénye. A természetben található legnehezebb elem a plutónium (Z = 94). A mesterséges magfúzió elért határa egy 118-as rendszámú elem. A kérdés továbbra is fennáll: sikerül-e előállítani magasabb rendszámú elemeket, melyeket és hányat? Erre még nem lehet teljes bizonyossággal válaszolni.

Az elektronikus számítógépeken végzett legbonyolultabb számítások segítségével a tudósok megpróbálták meghatározni az atomok szerkezetét és értékelni az ilyen "szuperelemek" legfontosabb tulajdonságait, egészen hatalmas sorozatszámokig (Z = 172, sőt Z = 184). A kapott eredmények meglehetősen váratlanok voltak. Például egy Z = 121 elem atomjában egy 8p elektron megjelenését feltételezzük; ez azután történik, hogy a 85-ös alhéj kialakulása befejeződött a Z = 119 és 120 atomokban. De a p-elektronok megjelenése az s-elektronok után csak a második és harmadik periódus elemeinek atomjaiban figyelhető meg. A számítások azt is mutatják, hogy a hipotetikus nyolcadik periódus elemeiben az atomok elektronhéjainak és részhéjainak kitöltése igen összetett és sajátos sorrendben történik. Ezért a megfelelő elemek tulajdonságainak értékelése nagyon nehéz feladat. Úgy tűnik, hogy a nyolcadik periódusnak 50 elemet kell tartalmaznia (Z = 119-168), de a számítások szerint a Z = 164 elemnél kell véget érnie, azaz 4 sorszámmal korábban. Az "egzotikus" kilencedik periódusnak pedig, mint kiderült, 8 elemből kell állnia. Íme az "elektronikus" rekordja: 9s 2 8p 4 9p 2 . Más szóval, csak 8 elemet tartalmazna, mint a második és harmadik periódus.

Nehéz megmondani, hogy a számítógép segítségével végzett számítások mennyiben felelnének meg az igazságnak. Ha azonban beigazolódnának, akkor a periodikus elemrendszer és annak szerkezete mögött meghúzódó mintázatok komoly felülvizsgálatára lenne szükség.

A periodikus rendszer óriási szerepet játszott és játszik a természettudomány különböző területeinek fejlődésében. Ez volt az atom- és molekuláris tudomány legfontosabb vívmánya, amely hozzájárult a „kémiai elem” modern fogalmának megjelenéséhez és a „kémiai elem” fogalmainak finomításához. egyszerű anyagok ja és a kapcsolatok.

A periódusos rendszer által feltárt törvényszerűségek jelentős hatást gyakoroltak az atomok szerkezeti elméletének fejlődésére, az izotópok felfedezésére és a nukleáris periodicitásra vonatkozó elképzelések megjelenésére. A kémia előrejelzési problémájának szigorúan tudományos megfogalmazása a periódusos rendszerhez kapcsolódik. Ez az ismeretlen elemek létezésének és tulajdonságainak előrejelzésében, valamint a már felfedezett elemek kémiai viselkedésének új jellemzőiben nyilvánult meg. Napjainkban a periódusos rendszer a kémia alapja, elsősorban szervetlen, segít megoldani az előre meghatározott tulajdonságokkal rendelkező anyagok kémiai szintézisének problémáját, új félvezető anyagok kifejlesztését, specifikus katalizátorok kiválasztását különböző kémiai folyamatokhoz stb. Végül a periódusos rendszer alapozza meg a kémia tanítását.

Ebben a leckében megtudhatja Mengyelejev periódusos törvényét, amely leírja a tulajdonságok változását egyszerű testek, valamint az elemek vegyületeinek formáit és tulajdonságait atomtömegük értékétől függően. Fontolja meg, hogyan írható le egy kémiai elem a periódusos rendszerben elfoglalt helyével.

Téma: Periodikus törvény ésD. I. Mengyelejev kémiai elemeinek periodikus rendszere

Lecke: Egy elem leírása pozíció szerint D. I. Mengyelejev periodikus elemrendszerében

1869-ben D. I. Mengyelejev a kémiai elemekről felhalmozott adatok alapján megfogalmazta periodikus törvényét. Aztán így hangzott: "Az egyszerű testek tulajdonságai, valamint az elemek vegyületeinek formái és tulajdonságai periodikusan függenek az elemek atomtömegének nagyságától." Nagyon sokáig érthetetlen volt DIMengyelejev törvényének fizikai jelentése. Minden a helyére került az atom szerkezetének XX. századi felfedezése után.

A periodikus törvény modern megfogalmazása:"Az egyszerű anyagok tulajdonságai, valamint az elemek vegyületeinek formái és tulajdonságai periodikusan függenek az atommag töltésének nagyságától."

Az atommag töltése megegyezik az atommagban lévő protonok számával. A protonok számát az atomban lévő elektronok száma egyensúlyozza ki. Így az atom elektromosan semleges.

Az atommag töltése a periódusos rendszerben van az elem sorszáma.

Időszak száma mutatja az energiaszintek száma, amelyen az elektronok keringenek.

Csoportszám mutatja a vegyértékelektronok száma. A fő alcsoportok elemei esetében a vegyértékelektronok száma megegyezik a külső energiaszint elektronjainak számával. A vegyértékelektronok felelősek egy elem kémiai kötéseinek kialakításáért.

A 8. csoport kémiai elemei - az inert gázok 8 elektront tartalmaznak a külső elektronhéjon. Az ilyen elektronhéj energetikailag kedvező. Minden atom hajlamos megtölteni a külső elektronhéját legfeljebb 8 elektronnal.

Egy atom milyen jellemzői változnak periodikusan a periódusos rendszerben?

A külső elektronikus vízmérték szerkezete megismétlődik.

Az atom sugara periodikusan változik. Csoportban sugár növeli az időszak számának növekedésével, mivel az energiaszintek száma növekszik. Balról jobbra haladva az atommag növekedése megtörténik, de az atommaghoz való vonzódás nagyobb lesz, és ezáltal az atom sugara csökken.

Minden atom hajlamos az 1. csoport elemeinek utolsó energiaszintjét az utolsó réteg 1 elektronján teljesíteni. Ezért könnyebben adják el. A 7. csoport elemei pedig könnyebben vonzzák az oktetthez 1 hiányzó elektront. Egy csoportban az elektronok adományozási képessége felülről lefelé növekszik, mivel az atom sugara növekszik, és kisebb a vonzás az atommaghoz. A balról jobbra haladó időszakban az elektronok adományozási képessége csökken, mivel az atom sugara csökken.

Minél könnyebben ad le egy elem elektronokat a külső szintről, annál több fémes tulajdonsággal rendelkezik, oxidjai és hidroxidjai annál alaposabb tulajdonságokkal rendelkeznek. Ez azt jelenti, hogy a fémes tulajdonságok csoportokban felülről lefelé, periódusonként pedig jobbról balra nőnek. A nem fémes tulajdonságokkal ennek az ellenkezője igaz.

Rizs. 1. A magnézium helyzete a táblázatban

A csoportban a magnézium a berilliummal és a kalciummal szomszédos. 1. ábra. A csoportban a magnézium alacsonyabb, mint a berillium, de magasabb a kalciumnál. A magnézium több fémes tulajdonsággal rendelkezik, mint a berillium, de kevesebb, mint a kalcium. Oxidjainak és hidroxidjainak alapvető tulajdonságai is megváltoznak. Egy periódusban a nátrium balra, az alumínium pedig jobbra van a magnéziumtól. A nátrium több fémes tulajdonságot mutat, mint a magnézium, és a magnézium több, mint az alumínium. Így bármely elem csoportonként és periódusonként összehasonlítható szomszédaival.

A savas és nemfémes tulajdonságok az alap- és fémes tulajdonságokkal ellentétesen változnak.

A klór jellemzői D. I. Mengyelejev periodikus rendszerében elfoglalt helye szerint.

Rizs. 4. A klór helyzete a táblázatban

. A 17-es sorszám értéke az atomban lévő protonok17 és elektronok17 számát jelzi. 4. ábra. A 35-ös atomtömeg segít a neutronok számának kiszámításában (35-17 = 18). A klór a harmadik periódusban van, ami azt jelenti, hogy az atomban az energiaszintek száma 3. A 7-A csoportba tartozik, a p-elemekhez tartozik. Ez nem fém. Hasonlítsa össze a klórt a szomszédaival csoportonként és időszakonként. A klór nem fémes tulajdonságai nagyobbak, mint a kéné, de kisebbek, mint az argoné. A klór ob-la-yes-kevésbé nem fémes-li-che-ski-mi tulajdonságokkal rendelkezik, mint a fluor és több, mint a bróm. Osszuk el az elektronokat az energiaszinteken, és írjuk fel az elektronikus képletet. Az elektronok általános eloszlása így fog kinézni. Lásd az ábrát. 5

Rizs. 5. A klóratom elektronjainak energiaszintek szerinti megoszlása

Határozza meg a klór legmagasabb és legalacsonyabb oxidációs fokát! A legmagasabb oxidációs állapot +7, mivel az utolsó elektronrétegből 7 elektront tud adni. A legalacsonyabb oxidációs állapot -1, mivel a klórnak 1 elektronra van szüksége a befejezéshez. A legmagasabb oxid képlete Cl 2 O 7 ( savas oxid), a hidrogénvegyület HCl.

Az elektronok adományozása vagy megszerzése során egy atom szerzi meg feltételes töltés. Ezt a feltételes töltést ún .

- Egyszerű az anyagok oxidációs állapota egyenlő nulla.

Az elemek megjelenhetnek maximális oxidációs állapot és minimális. Maximális Egy elem oxidációs állapotát akkor mutatja meg visszaadja minden vegyértékelektronja a külső elektronszintről származik. Ha a vegyértékelektronok száma megegyezik a csoportszámmal, akkor a maximális oxidációs állapot megegyezik a csoportszámmal.

Rizs. 2. Az arzén helyzete a táblázatban

Minimális egy elem oxidációs állapota akkor jelenik meg, amikor az elfogadja minden lehetséges elektront az elektronréteg befejezéséhez.

Tekintsük a 33. számú elem példáján az oxidációs állapotok értékeit.

Ez az arzén As. Az ötödik fő alcsoportba tartozik. 2. ábra. Öt elektron van az utolsó elektronszintjén. Tehát, ha eladod őket, az oxidációs állapota +5 lesz. Az elektronréteg befejeződése előtt az As atomból 3 elektron hiányzik. Ha vonzza őket, az oxidációs állapota -3 lesz.

A fémek és nemfémek elemeinek helyzete a D.I. periódusos rendszerében. Mengyelejev.

Rizs. 3. Fémek és nemfémek helyzete a táblázatban

NÁL NÉL mellékhatások alcsoportok mind fémek . Ha szellemileg végrehajtja átlós bórtól asztatinig , akkor felett ez az átló a fő alcsoportokban lesz minden nemfémek , a lent ez az átló - minden fémek . 3. ábra.

1. No. 1-4 (125. o.) Rudzitis G.E. Szervetlen és szerves kémia. 8. évfolyam: tankönyv oktatási intézmények számára: alapvető szintje/ G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. M.: Felvilágosodás. 2011 176 p.: ill.

2. Egy atom milyen jellemzői változnak a periodicitás függvényében?

3. Adja meg az oxigén kémiai elem leírását D. I. Mengyelejev periódusos rendszerében elfoglalt helye szerint!

Előadás # 2

A kémiai elemek periódusos rendszere D.I. Mengyelejev

Terv:

D.I. felfedezése Mengyelejev periódusos törvénye

A periódusos rendszer felépítésének elve

A periodikus törvény a D.I. megfogalmazásában. Mengyelejev.

A periódusos rendszer prototípusa volt " Elemek rendszerének tapasztalata atomsúlyuk és kémiai hasonlóságuk alapján", összeállított DI. Mengyelejev 1869. március 1. A tudós két év alatt folyamatosan fejlesztette a „Rendszer tapasztalatát”, bevezette az elemek csoportjainak, sorozatainak és periódusainak fogalmát. Ennek eredményeként a periódusos rendszer szerkezete sok tekintetben modern körvonalakat kapott.

Kialakulása szempontjából fontos volt egy elemnek a rendszerben elfoglalt helyének fogalma, amelyet a csoport és az időszak száma határoz meg. E koncepció alapján Mengyelejev arra a következtetésre jutott, hogy meg kell változtatni egyes kémiai elemek: az urán, az indium, a cérium és műholdjainak atomtömegét. Ez volt a periódusos rendszer első gyakorlati alkalmazása. Mengyelejev volt az első, aki megjósolta több ismeretlen elem létezését is. A tudós leírta az ekaalumínium (jövő gallium), az ekabor (scandium) és az ekasilicon (germánium) legfontosabb tulajdonságait. Ezenkívül megjósolta a mangán (jövő technécium és rénium), tellúr (polónium), jód (asztatin), cézium (francium), bárium (rádium), tantál (protactinium) analógjainak létezését. A tudós előrejelzései ezekre az elemekre vonatkozóan általános jellegűek voltak, mivel ezek az elemek a periódusos rendszer kevéssé vizsgált területein helyezkedtek el.

A kémiai elemek periodikus rendszerének első változatai sok tekintetben csak empirikus általánosítást jelentettek. Hiszen a periodikus törvény fizikai jelentése nem volt egyértelmű, nem volt magyarázat arra, hogy az elemek tulajdonságai az atomtömeg növekedésétől függően periodikusan megváltoznak. Ennek eredményeként sok probléma megoldatlan maradt. Vannak korlátai a periódusos rendszernek? Meg lehet határozni a létező elemek pontos számát? A hatodik időszak szerkezete továbbra is tisztázatlan maradt - mennyi a ritkaföldfém elemek pontos mennyisége. Nem lehetett tudni, hogy vannak-e még elemek a hidrogén és a lítium között, mi az első időszak szerkezete. Ezért egészen a periodikus törvény fizikai megalapozásáig és a periódusos rendszer elméletének kidolgozásáig nem egyszer adódtak komoly nehézségek. Váratlan volt az 1894-1898 közötti felfedezés. inert gázok galaxisa, amelynek úgy tűnt, nincs helye a periódusos rendszerben. Ezt a nehézséget kiküszöbölték annak az ötletnek köszönhetően, hogy a periódusos rendszer szerkezetébe egy független nulla csoportot kell beépíteni. Radioelemek tömeges felfedezése a 19. és 20. század fordulóján. (1910-re számuk körülbelül 40 volt) éles ellentmondáshoz vezetett a periódusos rendszerben való elhelyezésük szükségessége és a meglévő struktúra között. Számukra a hatodik és a hetedik időszakban mindössze 7 szabad hely volt. Ez a probléma az eltolási szabályok felállításával és az izotópok felfedezésével megoldódott.

A periodikus törvény fizikai jelentésének és a periódusos rendszer szerkezetének megmagyarázhatatlanságának egyik fő oka az volt, hogy nem ismerték, hogyan épült fel az atom (lásd Atom). A periódusos rendszer fejlődésének legfontosabb mérföldköve E. Rutherford (1911) atomi modelljének megalkotása volt. Ennek alapján A. Van den Broek (1913) holland tudós azt javasolta, hogy egy elem sorszáma a periódusos rendszerben numerikusan egyenlő az atommag töltésével (Z). Ezt kísérletileg megerősítette G. Moseley angol tudós (1913). A periodikus törvény fizikai indoklást kapott: az elemek tulajdonságaiban bekövetkezett változások periodicitását az elem atommagjának Z-töltésétől, és nem az atomtömegétől függően kezdték figyelembe venni.

Ennek eredményeként a Mengyelejev-féle periodikus rendszer szerkezete jelentősen megerősödött. A rendszer alsó határa meghatározásra került. Ez a hidrogén, a minimum Z = 1 elem. Lehetővé vált a hidrogén és az urán közötti elemek számának pontos becslése. A periódusos rendszer "réseit" azonosították, amelyek az ismeretlen elemeknek felelnek meg, amelyeknek Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87. A ritkaföldfémek pontos számával kapcsolatos kérdések azonban tisztázatlanok maradtak, és ami a legfontosabb, az okai az elemek tulajdonságainak periodikus változása nem derült ki.Z-től függően.

A periódusos rendszer jelenlegi szerkezete és az atomspektrumok vizsgálatának eredményei alapján a dán tudósN. Bor 1918-1921-bengg. ötleteket dolgozott ki az elektronhéjak és részhéjak atomokban való felépítésének sorrendjéről. A tudós arra a következtetésre jutott, hogy az atomok hasonló típusú elektronikus konfigurációi rendszeresen ismétlődnek. Így kimutatták, hogy a kémiai elemek tulajdonságaiban bekövetkezett változások periodicitása az elektronhéjak és az atomok alhéjainak felépítésében a periodicitás meglétével magyarázható.

Jelenleg a periódusos rendszer 117 elemet fed le.Ezek közül az összes transzurán elemet (Z = 93-117), valamint a Z = 43 (technécium), 61 (prométhium), 85 (asztatin), 87 (francium) elemet mesterségesen nyerték. A periodikus rendszer létezése miatt nagyszámú (> 500) grafikus ábrázolási változatot javasoltak, főként táblázatok, valamint különféle geometriai (térbeli és síkbeli) ábrák, analitikus görbék formájában. spirálok stb.), stb. A legszélesebb körben használt periódusos táblák rövid, hosszú és lépcsős formái. Jelenleg a rövidebbet részesítik előnyben.

alapvető elv a periodikus rendszer felépítése annakcsoportokra és időszakokra bontás.Mengyelejev elemsorok fogalmát jelenleg nem használják, mivel nincs fizikai jelentése.A csoportok pedig fő (a) és másodlagos (b) alcsoportokra oszlanak.Minden alcsoport tartalmaz elemeket - kémiai analógokat. Az a- és b-alcsoport elemei a legtöbb csoportban bizonyos hasonlóságot is mutatnak egymással, főleg magasabb oxidációs állapotokban, amelyek általában megegyeznek a csoportszámmal.

A periódus olyan elemek halmaza, amely alkálifémekkel kezdődik és inert gázzal végződik (speciális eset az első periódus).Minden időszak szigorúan meghatározott számú elemet tartalmaz. A periódusos rendszer nyolc csoportból és hét periódusból áll, a hetedik még nem készült el.

Az első időszak sajátossága azabban, hogy tartalmazcsak 2 elem: hidrogén és hélium. A hidrogén helye a rendszerben nem egyértelmű. Mivel az alkálifémekkel és halogénekkel közös tulajdonságokat mutat, vagy az I A- vagy a VII A-alcsoportba sorolják, az utóbbi lehetőséget gyakrabban használják. A hélium a VIII. A-alcsoport első képviselője. Hosszú ideig a hélium és az összes inert gáz független nulla csoportba került. Ez a rendelkezés felülvizsgálatot igényelt a kripton, xenon és radon kémiai vegyületeinek szintézise után. Ennek eredményeként az inert gázok és a korábbi VIII. csoport elemei (vas, kobalt, nikkel és platinafémek) egy csoportba kerültek. Ez a lehetőség nem tökéletes, mivel a hélium és a neon tehetetlensége kétségtelen.

A második periódus 8 elemet tartalmaz.Az alkálifém-lítiummal kezdődik, amelynek egyetlen oxidációs foka +1, ezt követi a berillium (egy fém, oxidációs állapota +2). A bór már gyengén kifejezett fémes jelleget mutat, és nem fém (oxidációs állapot + 3). A kerítés mellett a szén egy tipikus nemfém, amely +4 és -4 oxidációs állapotot is mutat. A nitrogén, az oxigén, a fluor és a neon mind nem fémek, a nitrogénnek a legmagasabb oxidációs állapota + 5, ami megfelel a csoportszám; fluor esetében ismert az oxidációs állapot + 7. Az inert gáz neonja befejezi a periódust.

A harmadik periódus (nátrium - argon) szintén 8 elemet tartalmaz. Tulajdonságaik változásának jellege nagymértékben hasonló a második periódus elemeinél megfigyelthez. De megvan a maga sajátossága is. Tehát a magnézium a berilliummal ellentétben fémesebb, valamint alumínium a bórhoz képest. A szilícium, a foszfor, a kén, a klór, az argon mind tipikus nemfémek. Az argon kivételével mindegyikük a legmagasabb oxidációs állapotot mutatja a csoportszámmal.

Amint látjuk, mindkét periódusban a Z növekedésével az elemek fémességének gyengülése és nemfémes tulajdonságainak erősödése figyelhető meg.D. I. Mengyelejev a második és a harmadik elemeit nevezteidőszakok (szavai szerint kicsik) jellemzők.A kis időszakok elemei a természetben a leggyakoribbak közé tartoznak. A szén, a nitrogén és az oxigén (a hidrogénnel együtt) organogének, pl. szerves anyagok alapelemei.

Az első-harmadik periódus minden eleme az A-alcsoportokba kerül.

A negyedik periódus (kálium - kripton) 18 elemet tartalmaz.Mengyelejev szerint ez az első nagy időszak. Az alkálifém-kálium és az alkáliföldfém-kalcium után egy sor elem következik, amely 10 úgynevezett átmeneti fémből (scandium - cink) áll. Mindegyik b-alcsoportba tartozik. A legtöbb átmenetifém a vas, a kobalt és a nikkel kivételével magasabb oxidációs állapotot mutat, mint a csoportszám. A galliumtól a kriptonig terjedő elemek az A-alcsoportokba tartoznak. A kripton a korábbi inert gázokkal ellentétben kémiai vegyületeket képezhet.

Az ötödik periódus (rubídium - xenon) felépítésében hasonló a negyedikhez. Tartalmaz továbbá egy 10 átmeneti fémből álló betétet (itrium - kadmium). Ennek az időszaknak az elemei megvannak a maguk sajátosságai. A ruténium-ródium-palládium triádban a ruténiumról ismert vegyületek, ahol +8 oxidációs állapotot mutat. Az A-alcsoportok összes eleme a csoportszámmal megegyező legmagasabb oxidációs fokot mutatja, kivéve a xenont. Látható, hogy a negyedik és ötödik periódus elemeinek tulajdonságainak Z növekedésével történő változásának jellemzői összetettebbek a második és harmadik periódushoz képest.

A hatodik periódus (cézium - radon) 32 elemet tartalmaz.Ebben az időszakban 10 átmenetifém (lantán, hafnium - higany) mellett 14 lantanidot is tartalmaz - a cériumtól a lutéciumig. A cériumtól a lutéciumig kémiailag nagyon hasonlóak, ezért régóta a ritkaföldfémek családjába tartoznak. A periódusos rendszer rövid alakjában számos lantánfaj szerepel a lantáncellában, és ennek a sorozatnak a dekódolása a táblázat alján található.

A hetedik időszak Franciaországgal kezdődik.A hatodikhoz hasonlóan ennek is 32 elemet kell tartalmaznia, de ebből eddig 21. A francium és a rádium az I a- és az I I a-alcsoport elemei, az aktinium a III b-alcsoportba tartozik. A hetedik időszak további felépítése vitatható. A legelterjedtebb elképzelés az aktinidák családjáról szól, amely a tóriumtól a lawrenciumig tartalmaz elemeket, és hasonló a lantanidokhoz. Ennek az elemsornak a dekódolása szintén a táblázat alján található.

Hogyan változnak a kémiai elemek tulajdonságai a Mengyelejev-féle periodikus rendszer alcsoportjaiban?

Ennek a változásnak a fő mintázata az elemek fémes jellegének erősödése a Z növekedésével, ami különösen a IIIa-VIIa alcsoportokban jelentkezik. Az I A-III A-alcsoportok fémeinél a kémiai aktivitás növekedése figyelhető meg. Az IVA - VIIA alcsoportok elemeiben a Z növekedésével az elemek kémiai aktivitásának gyengülése figyelhető meg. A b-alcsoportok elemeinél a kémiai aktivitás változása nehezebb.

A periódusos rendszer elméletét N. Bohr és más tudósok dolgozták ki az 1920-as években.20. század és egy valós sémán alapul az atomok elektronikus konfigurációinak kialakítására. Ezen elmélet szerint a Z növekedésével a periódusos rendszer periódusaiba tartozó elemek atomjaiban az elektronhéjak és részhéjak kitöltése a következő sorrendben történik:

Periódusszámok

1 2 3 4 5 6 7

1s2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p7s5f6d7p

A periódusos rendszer elmélete alapján a periódusra a következő definíció adható:a periódus az n értékű elemmel kezdődő elemek halmaza. egyenlő a periódusszámmal, és l=0 (s-elemek) és ugyanazzal az n értékű elemmel végződik, és l = 1 (p-elemek). A kivétel az első, csak 1s elemeket tartalmazó időszak. Az elemek száma a periódusokban a periódusos rendszer elméletéből következik: 2, 8, 8. 18, 18, 32 ...

A b-alcsoportokba azok az elemek tartoznak, amelyek atomjaiban a korábban hiányos héjak kiteljesedése következik be. Éppen ezért az első, második és harmadik periódus nem tartalmaz b-alcsoport elemeit.

A kémiai elemek periodikus rendszerének szerkezete szorosan összefügg a kémiai elemek atomjainak szerkezetével. Ahogy a Z növekszik, a külső elektronhéjak hasonló konfigurációi periodikusan ismétlődnek. Nevezetesen meghatározzák az elemek kémiai viselkedésének főbb jellemzőit. Ezek a tulajdonságok eltérően mutatkoznak meg az A-alcsoportok elemei (s- és p-elemek), a b-alcsoportok elemei (átmeneti d-elemek), valamint az f-családok elemei - lantanidok és aktinidák. . Különleges esetet képviselnek az első időszak elemei - a hidrogén és a hélium. A hidrogént nagy kémiai aktivitás jellemzi, mivel egyetlen b-elektronja könnyen leválik. Ugyanakkor a hélium (1.) konfigurációja nagyon stabil, ami teljes kémiai inaktivitását okozza.

Az A-alcsoportok elemei külső elektronhéjakkal vannak kitöltve (a periódus számával n egyenlő); ezért ezeknek az elemeknek a tulajdonságai jelentősen megváltoznak a Z növekedésével. Így a második periódusban a lítium (2s konfiguráció) aktív fém, amely könnyen elveszíti egyetlen vegyértékelektronját; A berillium (2s~) szintén fém, de kevésbé aktív, mivel külső elektronjai erősebben kötődnek az atommaghoz. Továbbá a bór (2s "p) gyengén kifejezett fémes karakterrel rendelkezik, és a második periódus minden további eleme, amelybe a 2p alhéj épül, már nem fémek. A neon külső elektronhéjának nyolcelektronos konfigurációja (2s ~ p ~) - inert gáz - nagyon tartós.

A második periódus elemeinek kémiai tulajdonságait az magyarázza, hogy atomjaik arra vágynak, hogy megszerezzék a legközelebbi inert gáz elektronikus konfigurációját (a lítiumtól a szénig terjedő elemek hélium konfigurációját vagy a széntől a fluorig terjedő elemek neonkonfigurációját). Emiatt például az oxigén nem tud magasabb, a csoportszámmal megegyező oxidációs állapotot felmutatni: elvégre további elektronok megszerzésével könnyebben éri el a neonkonfigurációt. A tulajdonságok változásának ugyanaz a természete nyilvánul meg a harmadik periódus elemeiben és az összes következő periódus s- és p-elemeiben. Ugyanakkor az A-alcsoportokban a külső elektronok és az atommag közötti kötés erősségének gyengülése Z növekedésével a megfelelő elemek tulajdonságaiban nyilvánul meg. Így az s-elemeknél a kémiai aktivitás észrevehető növekedése a Z növekedésével, a p-elemeknél pedig a fémes tulajdonságok növekedése.

Az átmeneti d-elemek atomjaiban a főkvantumszám értékű és a periódusszámnál eggyel kisebb, korábban befejezetlen héjak teljesülnek. Néhány kivételtől eltekintve az átmenetielem-atomok külső elektronhéjainak konfigurációja ns. Ezért minden d-elem fém, ezért az 1-elemek tulajdonságainak változásai Z növekedésével nem olyan élesek, mint azt az s és p-elemeknél láttuk. Magasabb oxidációs állapotokban a d-elemek bizonyos hasonlóságot mutatnak a periódusos rendszer megfelelő csoportjainak p-elemeivel.

A triádok (VIII b-alcsoport) elemeinek tulajdonságainak sajátosságait az magyarázza, hogy a d-alhéjak már közel állnak a befejezéshez. Ez az oka annak, hogy a vas, a kobalt, a nikkel és a platinafémek általában nem hajlamosak magasabb oxidációs állapotú vegyületek előállítására. Az egyetlen kivétel a ruténium és az ozmium, amelyek RuO4 és OsO4 oxidokat adnak. Az I- és II-es B-alcsoport elemei esetében a d-alhéj valójában teljesnek bizonyul. Ezért a csoportszámmal megegyező oxidációs állapotot mutatnak.

A lantanidok és aktinidák atomjaiban (mind fémek)a korábban befejezetlen elektronhéjak befejezése a fő kvantumszám értékével és két egységgel kisebb a periódusszámnál. Ezen elemek atomjaiban a külső elektronhéj (ns2) konfigurációja változatlan marad. Ugyanakkor az f-elektronok valójában nem befolyásolják a kémiai tulajdonságokat. Ezért olyan hasonlóak a lantanidok.

Az aktinidák esetében a helyzet sokkal bonyolultabb.A Z = 90 - 95 nukleáris töltések tartományában a 6d és 5/ elektronok kémiai kölcsönhatásokban vehetnek részt. Ebből pedig az következik, hogy az aktinidák sokkal szélesebb oxidációs állapotot mutatnak. Például a neptunium, plutónium és americium esetében ismertek olyan vegyületek, amelyekben ezek az elemek hét vegyértékű állapotban hatnak. Csak a kúriumból kiinduló elemeknél (Z = 96) válik stabillá a háromértékű állapot. Így az aktinidák tulajdonságai jelentősen eltérnek a lantanidakétól, ezért mindkét család nem tekinthető hasonlónak.

A periódusos rendszer által lefedett elemek véges száma ismeretlen. Felső határának problémája talán a periodikus rendszer fő rejtvénye. A természetben található legnehezebb elem a plutónium (Z = 94). A mesterséges magfúzió elért határa egy 107-es rendszámú elem. A kérdés továbbra is fennáll: sikerül-e előállítani magasabb rendszámú elemeket, melyeket és hányat? Erre még nem lehet teljes bizonyossággal válaszolni.

A számítógépen végzett legbonyolultabb számítások segítségével a tudósok megpróbálták meghatározni az atomok szerkezetét és értékelni az ilyen "szuperelemek" legfontosabb tulajdonságait, egészen hatalmas sorozatszámokig (Z = 172, sőt Z = 184). A kapott eredmények meglehetősen váratlanok voltak. Például egy Z = 121 elem atomjában egy 8p elektron megjelenését feltételezzük; ez azután történik, hogy a 8s alhéj kialakulása befejeződött a Z = 119 és 120 atomokban. De a p-elektronok megjelenése az s-elektronok után csak a második és harmadik periódus elemeinek atomjaiban figyelhető meg. A számítások azt is mutatják, hogy a hipotetikus nyolcadik periódus elemeiben az atomok elektronhéjainak és részhéjainak kitöltése igen összetett és sajátos sorrendben történik. Ezért a megfelelő elemek tulajdonságainak értékelése nagyon nehéz feladat. Úgy tűnik, hogy a nyolcadik periódusnak 50 elemet kell tartalmaznia (Z = 119 - 168), de a számítások szerint a Z = 164 elemnél kell végződnie, azaz. 4 sorozatszámmal korábban. Az "egzotikus" kilencedik periódusnak pedig, mint kiderült, 8 elemből kell állnia. Íme az "elektronikus" rekordja: 9s "Зр 9р". Más szóval, csak 8 elemet tartalmazna, mint a második és harmadik periódus.

Nehéz megmondani, hogy a számítógép segítségével végzett számítások mennyire igazak. Ha azonban beigazolódnának, akkor a periódusos elemrendszer alapjául szolgáló törvényszerűségek és annak szerkezete komolyan át kellene gondolni.

A periodikus rendszer óriási szerepet játszott és játszik a természettudomány különböző területeinek fejlődésében.Ez volt az atom- és molekulatudomány legfontosabb vívmánya, amely hozzájárult a "kémiai elem" modern fogalmának megjelenéséhez és az egyszerű anyagok és vegyületek fogalmának finomításához.

A periódusos rendszer által feltárt minták,jelentős hatást gyakorolt az atomok szerkezetének elméletének fejlődésére, az izotópok felfedezésére, a nukleáris periodicitásra vonatkozó elképzelések megjelenésére. A kémia előrejelzési problémájának szigorúan tudományos megfogalmazása a periódusos rendszerhez kapcsolódik. Ez az ismeretlen elemek létezésének és tulajdonságainak előrejelzésében, valamint a már felfedezett elemek kémiai viselkedésének új jellemzőiben nyilvánult meg. Napjainkban a periódusos rendszer a kémia alapja, elsősorban szervetlen, segít megoldani az előre meghatározott tulajdonságokkal rendelkező anyagok kémiai szintézisének problémáját, új félvezető anyagok kifejlesztését, specifikus katalizátorok kiválasztását különböző kémiai folyamatokhoz stb. Végül a periódusos rendszer alapozza meg a kémia tanítását.

Mengyelejev periodikus törvénye

A kémiai elemek periodikus törvénye a természet alapvető törvénye, amely a kémiai elemek tulajdonságainak periodikus változását tükrözi, ahogy az atommagok töltése nő. Megnyitás március 1-jén (régi stílus szerint február 17-én) 1869 D.I. Mengyelejev. Ezen a napon táblázatot állított össze "Az elemek rendszerének tapasztalata atomtömegük és kémiai hasonlóságuk alapján" címmel. A periodikus törvény végső megfogalmazását Mengyelejev adta meg 1871 júliusában. Ez így szólt:

« Az elemek tulajdonságai, így az általuk alkotott egyszerű és összetett testek tulajdonságai periodikus függésben állnak atomsúlyuktól.

Mengyelejev megfogalmazása a periodikus törvényről több mint 40 évig létezett a tudományban. A fizika kiemelkedő eredményeinek, elsősorban az atommagmodell kidolgozásának köszönhetően felülvizsgálták. Kiderült,az atommag töltése (Z) számszerűen egyenlősorozatszáma megfelelő elem a periodikus rendszerben, és az atomok elektronhéjainak és részhéjainak kitöltése Z-től függően úgy történik, hogy az atomok hasonló elektronkonfigurációi periodikusan ismétlődnek (lásd Kémiai elemek periódusos rendszere). Ezért a periodikus törvény modern megfogalmazása a következő:az elemek, egyszerű anyagok és vegyületeik tulajdonságai periodikus függésben vannak az atommagok töltéseitől.

Ellentétben a természet más alapvető törvényeivel, például a törvényekkel gravitáció vagy a tömeg és az energia egyenértékűségének törvénye, a periodikus törvény nem írható fel semmilyen formában általános egyenlet vagy képleteket. Vizuális tükröződése az elemek periódusos rendszere. Mindazonáltal maga Mengyelejev és más tudósok is kísérletet tettek a kémiai elemek periodikus törvényének matematikai egyenletének megtalálására. Ezeket a próbálkozásokat csak az atomszerkezet elméletének kidolgozása után koronázták sikerre. De ezek csak a héjakban és az alhéjakban lévő elektronok eloszlási sorrendjének az atommagok töltéseitől való mennyiségi függésének megállapítására vonatkoznak.

A periodikus törvény egyetemes törvény az egész univerzumra.Mindenhol érvényes, ahol atomok léteznek. De nemcsak az atomok elektronszerkezete változik periodikusan. Az atommagok szerkezete és tulajdonságai is egy sajátos periodikus törvénynek engedelmeskednek. A neutronokból és protonokból álló atommagokban neutron- és protonhéjak találhatók, amelyek kitöltése periodikus jellegű. Még az atommagok periodikus rendszerének felépítésére is vannak kísérletek.

Dmitrij Ivanovics Mengyelejev (1834-1907)

Orosz tudós felfedezte a kémiai elemek periodikus törvényét.

1955-ben amerikaia G. Seaborg vezette fizikusok sorozatszámú kémiai elemet szintetizáltak101. Nevet adtak nekimendelevium- a nagy orosz tudós érdemeinek elismeréseként.Mengyelejev periodikus rendszere több mint 100 éven keresztül az új elemek felfedezésének kulcsaként szolgált.

A periodikus törvény és a periodikus rendszer D. I. Mengyelejev legfontosabb hozzájárulása a természettudomány fejlődéséhez. De ezek csak egy részét képezik a tudós nagy alkotói örökségének.Műveinek teljes gyűjteménye - 25 terjedelmes kötet, a tudás igazi enciklopédiája.

Mengyelejev az izomorfizmusról szórt információkat hozott egy rendszerbe, és ez szerepet játszott a geokémia fejlődésében. Felfedezte azt a kritikus forráspontot, amely felett egy anyag nem lehet folyékony halmazállapotban, kidolgozta az oldatok hidrátelméletét, és így joggal tekinthető kiemelkedő fizikai kémikusnak. Mélyreható kutatásokat végzett a ritka gázok tulajdonságaival kapcsolatban, kiváló kísérleti fizikusnak mutatva magát. Mengyelejev javasolta az olaj szervetlen eredetének elméletét, amelynek még mindig vannak hívei; kifejlesztett egy eljárást füstmentes por előállítására; repülést, meteorológiát tanult, fejlesztette a méréstechnikát. A Súly- és Mértékfőkamara vezetőjeként sokat tett a metrológia fejlesztéséért. Tudományos érdemeiért Mengyelejevet több mint 50 akadémia és tudományos társaság tagjává választották. különböző országok béke. Tudományos tevékenységében a tudós szavai szerint "első szolgálatát az anyaországnak" látta.

A második szolgáltatás a pedagógiai tevékenység. Mengyelejev a "Kémia alapjai" című tankönyv szerzője volt, amely élete során 8 kiadáson ment keresztül, és többször is lefordították idegen nyelvekre. Mengyelejev sokakban tanított oktatási intézmények Pétervár. „Tanítványaim ezrei közül ma már mindenütt kiemelkedő személyiségek vannak, és velük találkozva mindig azt hallottam, hogy jó magot ültettek beléjük, és nem egyszerűen kötelességük volt” – írta hanyatló éveiben a tudós.

A „harmadik szolgálat a szülőföldnek” sokrétű és hasznos volt - az ipar és az ipar területén Mezőgazdaság. Mengyelejev itt igazi hazafinak mutatta magát, aki törődött Oroszország fejlődésével és jövőjével. Boblovo birtokán "kenyértermesztési kísérleteket" végzett. Részletesen tanulmányozta az olajtermelés módszereit, és sok értékes ajánlást adott azok fejlesztésére. Folyamatosan elmélyült az ipar sürgető szükségleteiben, járt gyárakat és gyárakat, bányákat és bányákat. Mengyelejev tekintélye olyan magas volt, hogy állandóan szakértőként hívták meg összetett gazdasági problémák megoldására. Nem sokkal halála előtt megjelentette az "Oroszország tudásához" című könyvet, amelyben átfogó programot vázolt fel az ország termelőerőinek fejlesztésére.

"A tudományos vetés az emberek aratására fog kihajtani" - ez volt a tudós összes tevékenységének mottója.

Mengyelejev volt az egyik a legkulturáltabb emberek az ő idejéből. Mélyen érdeklődött az irodalom és a művészet iránt, hatalmas gyűjteményt gyűjtött össze különböző országok és népek művészeinek festményeinek reprodukcióiból. Lakásán gyakran került sor kiemelkedő kulturális személyiségek találkozóira.

Tesztkérdések:

Melyik évben fedezték fel a D. I. Mengyelejev által megfogalmazott kémiai elemek periodikus törvényét?

Mi a periodicitás törvényének lényege? Mik a főbb jellemzői?

Mi az időszak, csoport, alcsoport a periódusos rendszerben?

Mely alcsoportokat nevezzük főnek és melyeket másodlagosnak?

Hogyan változnak az elemek fémes tulajdonságai csoportonként és periódusonként?

Hogyan változnak az elemek atomjainak redox tulajdonságai az atomszám növekedésével?

A periódusos rendszer mely csoportjaiba tartoznak azok az elemek, amelyek hidrogénnel gáznemű vegyületeket alkotnak? Melyikük savas?

Ha a periódusos rendszerben vonalat húzunk a bórtól az asztatinig, akkor milyen tulajdonságú elemek lesznek bal oldal ez a vonal?

Mi a lényege az atom szerkezetére vonatkozó kvantummechanikai elméletnek?

Adja meg D. I. Mengyelejev periodikus törvényének modern megfogalmazását?

Keressen a periódusos rendszerben egy elemet, amely a IV periódusban található, az V sorban, és az oxigénvegyület VI vegyértékét mutatja. Mi a hidrogén vegyértéke?

Irodalom:

Gabrielyan O.S. Kémia műszaki profilú szakmákhoz és szakterületekhez: tankönyv / O.S. Gabrielyan, I.G. Ostroumov. - M .: "Akadémia" Kiadói Központ, 2009. - 256 p.

Gabrielyan O.S. Kémia: tanulmányok diákoknak. átl. prof. tankönyv intézmények / O.S. Gabrielyan, I.G. Ostroumov. - 6. kiadás, Sr. - M .: "Akadémia" Kiadói Központ, 2009. - 336s.

Ha a periódusos rendszer nehezen érthetőnek tűnik, nem vagy egyedül! Bár az alapelveit nehéz megérteni, a vele való munka megtanulása segít a természettudományok tanulmányozásában. Kezdésként tanulmányozza a táblázat szerkezetét, és azt, hogy az egyes kémiai elemekről milyen információkat lehet megtudni belőle. Ezután megkezdheti az egyes elemek tulajdonságainak feltárását. És végül a periódusos rendszer segítségével meghatározhatja egy adott kémiai elem atomjában lévő neutronok számát.

Lépések

1. rész

Táblázat szerkezete

A periódusos rendszer vagy a kémiai elemek periódusos rendszere a bal felső sarokban kezdődik és a táblázat utolsó sorának végén (jobbra lent) ér véget. A táblázatban szereplő elemek rendszámuk szerinti növekvő sorrendben balról jobbra vannak elrendezve. Az atomszám azt mutatja meg, hogy hány proton van egy atomban. Ráadásul az atomszám növekedésével az atomtömeg is nő. Így egy elemnek a periódusos rendszerben való elhelyezkedése alapján meghatározhatja az atomtömeget.

Mint látható, minden következő elem eggyel több protont tartalmaz, mint az azt megelőző elem. Ez nyilvánvaló, ha megnézzük az atomszámokat. Az atomszámok eggyel nőnek, ahogy balról jobbra mozog. Mivel az elemek csoportokba vannak rendezve, a táblázat egyes cellái üresek maradnak.

Például a táblázat első sora tartalmazza az 1-es rendszámú hidrogént és a 2-es rendszámú héliumot. Ezek azonban ellentétes végén vannak, mert különböző csoportokhoz tartoznak.

Ismerje meg azokat a csoportokat, amelyek hasonló fizikai és kémiai tulajdonságok. Az egyes csoportok elemei a megfelelő függőleges oszlopban találhatók. Általában azonos színnel vannak jelölve, ami segít azonosítani a hasonló fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkező elemeket, és előre jelezni viselkedésüket. Egy adott csoport minden elemének ugyanannyi elektronja van a külső héjban.
- A hidrogén mind az alkálifémek, mind a halogének csoportjába sorolható. Egyes táblázatokban mindkét csoportban szerepel.
- A legtöbb esetben a csoportokat 1-től 18-ig számozzák, és a számok a táblázat tetején vagy alján helyezkednek el. A számokat római (pl. IA) vagy arab (pl. 1A vagy 1) számokkal is megadhatjuk.
- Amikor az oszlop mentén fentről lefelé halad, azt mondják, hogy "böngészi a csoportot".
Nézze meg, miért vannak üres cellák a táblázatban. Az elemeket nemcsak rendszámuk, hanem csoportok szerint is rendezzük (az azonos csoportba tartozó elemek hasonló fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek). Ez megkönnyíti egy elem viselkedésének megértését. Az atomszám növekedésével azonban nem mindig találhatók meg a megfelelő csoportba tartozó elemek, így a táblázatban üres cellák találhatók.
- Például az első 3 sorban üres cellák vannak, mivel az átmenetifémek csak a 21-es atomszámtól származnak.
- Az 57-től 102-ig terjedő rendszámú elemek a ritkaföldfémek közé tartoznak, és általában külön alcsoportba kerülnek a táblázat jobb alsó sarkában.
A táblázat minden sora egy időszakot jelöl. Ugyanazon időszak minden elemének ugyanannyi atomi pályája van, amelyeken az elektronok atomokban helyezkednek el. A pályák száma megfelel a periódusszámnak. A táblázat 7 sort, azaz 7 pontot tartalmaz.
- Például az első periódus elemeinek atomjainak egy pályája van, a hetedik periódus elemeinek atomjainak pedig 7 pályája van.
- A pontokat általában a táblázat bal oldalán 1-től 7-ig terjedő számok jelzik.
- Amikor balról jobbra halad egy vonal mentén, azt mondják, hogy "egy időszakot pásztázik".
Tanuljon meg különbséget tenni fémek, metalloidok és nemfémek között. Jobban megértheti egy elem tulajdonságait, ha meg tudja határozni, hogy melyik típushoz tartozik. A kényelem kedvéért a legtöbb táblázatban a fémeket, a fémeket és a nemfémeket különböző színekkel jelölik. A fémek az asztal bal oldalán, a nemfémek pedig az asztal jobb oldalán találhatók. Metalloidok találhatók köztük.

2. rész
Elem megnevezések
1. Minden elemet egy vagy két latin betű jelöl. Az elem szimbóluma általában nagy betűkkel jelenik meg a megfelelő cella közepén. A szimbólum egy elem rövidített neve, amely a legtöbb nyelven megegyezik. Kísérletek végzésekor és kémiai egyenletekkel való munka során az elemek szimbólumait gyakran használják, ezért célszerű megjegyezni őket.
  - Az elemszimbólumok általában a latin nevük rövidítése, bár egyes, különösen a közelmúltban felfedezett elemek esetében a köznévből származnak. Például a héliumot a He szimbólum jelöli, amely a legtöbb nyelvben közel áll a köznévhez. Ugyanakkor a vasat Fe néven jelölik, ami a latin nevének rövidítése.
2. Ügyeljen az elem teljes nevére, ha a táblázatban szerepel. Az elemnek ezt a "nevét" a normál szövegekben használják. Például a "hélium" és a "szén" az elemek neve. Általában, bár nem mindig, az elemek teljes neve a vegyjelük alatt szerepel.
  - Előfordul, hogy az elemek nevei nem szerepelnek a táblázatban, és csak a vegyjeleik vannak megadva.
3. Keresse meg az atomszámot.Általában egy elem rendszáma a megfelelő cella tetején, a közepén vagy a sarokban található. A szimbólum vagy elem neve alatt is megjelenhet. Az elemek rendszáma 1 és 118 között van.
  - Az atomszám mindig egész szám.
4. Ne feledje, hogy az atomszám az atomban lévő protonok számának felel meg. Egy elem minden atomja ugyanannyi protont tartalmaz. Az elektronoktól eltérően az elem atomjaiban lévő protonok száma állandó marad. Különben egy másik kémiai elem is kiderült volna!