Периодическая таблица менделеева в хорошем качестве. История создания и развития

Если таблица Менделеева кажется вам сложной для понимания, вы не одиноки! Хотя бывает непросто понять ее принципы, умение работать с ней поможет при изучении естественных наук. Для начала изучите структуру таблицы и то, какую информацию можно узнать из нее о каждом химическом элементе. Затем можно приступить к изучению свойств каждого элемента. И наконец, с помощью таблицы Менделеева можно определить число нейтронов в атоме того или иного химического элемента.

Шаги

Часть 1

Таблица Менделеева, или периодическая система химических элементов, начинается в левом верхнем углу и заканчивается в конце последней строки таблицы (в нижнем правом углу). Элементы в таблице расположены слева направо в порядке возрастания их атомного номера. Атомный номер показывает, сколько протонов содержится в одном атоме. Кроме того, с увеличением атомного номера возрастает и атомная масса. Таким образом, по расположению того или иного элемента в таблице Менделеева можно определить его атомную массу.

Как видно, каждый следующий элемент содержит на один протон больше, чем предшествующий ему элемент. Это очевидно, если посмотреть на атомные номера. Атомные номера возрастают на один при движении слева направо. Поскольку элементы расположены по группам, некоторые ячейки таблицы остаются пустыми.

• Например, первая строка таблицы содержит водород, который имеет атомный номер 1, и гелий с атомным номером 2. Однако они расположены на противоположных краях, так как принадлежат к разным группам.

1. Узнайте о группах, которые включают в себя элементы со схожими физическими и химическими свойствами. Элементы каждой группы располагаются в соответствующей вертикальной колонке. Как правило, они обозначаются одним цветом, что помогает определить элементы со схожими физическими и химическими свойствами и предсказать их поведение. Все элементы той или иной группы имеют одинаковое число электронов на внешней оболочке.

   • Водород можно отнести как к группе щелочных металлов, так и к группе галогенов. В некоторых таблицах его указывают в обеих группах.
   • В большинстве случаев группы пронумерованы от 1 до 18, и номера ставятся вверху или внизу таблицы. Номера могут быть указаны римскими (например, IA) или арабскими (например,1A или 1) цифрами.
   • При движении вдоль колонки сверху вниз говорят, что вы «просматриваете группу».

2. Узнайте, почему в таблице присутствуют пустые ячейки. Элементы упорядочены не только в соответствии с их атомным номером, но и по группам (элементы одной группы обладают схожими физическими и химическими свойствами). Благодаря этому можно легче понять, как ведет себя тот или иной элемент. Однако с ростом атомного номера не всегда находятся элементы, которые попадают в соответствующую группу, поэтому в таблице встречаются пустые ячейки.

   • Например, первые 3 строки имеют пустые ячейки, поскольку переходные металлы встречаются лишь с атомного номера 21.
   • Элементы с атомными номерами с 57 по 102 относятся к редкоземельным элементам, и обычно их выносят в отдельную подгруппу в нижнем правом углу таблицы.

3. Каждая строка таблицы представляет собой период. Все элементы одного периода имеют одинаковое число атомных орбиталей, на которых расположены электроны в атомах. Количество орбиталей соответствует номеру периода. Таблица содержит 7 строк, то есть 7 периодов.

   • Например, атомы элементов первого периода имеют одну орбиталь, а атомы элементов седьмого периода - 7 орбиталей.
   • Как правило, периоды обозначаются цифрами от 1 до 7 слева таблицы.
   • При движении вдоль строки слева направо говорят, что вы «просматриваете период».

4. Научитесь различать металлы, металлоиды и неметаллы. Вы лучше будете понимать свойства того или иного элемента, если сможете определить, к какому типу он относится. Для удобства в большинстве таблиц металлы, металлоиды и неметаллы обозначаются разными цветами. Металлы находятся в левой, а неметаллы - в правой части таблицы. Металлоиды расположены между ними.

   Часть 2

   Обозначения элементов

   1. Каждый элемент обозначается одной или двумя латинскими буквами. Как правило, символ элемента приведен крупными буквами в центре соответствующей ячейки. Символ представляет собой сокращенное название элемента, которое совпадает в большинстве языков. При проведении экспериментов и работе с химическими уравнениями обычно используются символы элементов, поэтому полезно помнить их.

      • Обычно символы элементов являются сокращением их латинского названия, хотя для некоторых, особенно недавно открытых элементов, они получены из общепринятого названия. К примеру, гелий обозначается символом He, что близко к общепринятому названию в большинстве языков. В то же время железо обозначается как Fe, что является сокращением его латинского названия.

   2. Обратите внимание на полное название элемента, если оно приведено в таблице. Это «имя» элемента используется в обычных текстах. Например, «гелий» и «углерод» являются названиями элементов. Обычно, хотя и не всегда, полные названия элементов указываются под их химическим символом.

      • Иногда в таблице не указываются названия элементов и приводятся лишь их химические символы.

   3. Найдите атомный номер. Обычно атомный номер элемента расположен вверху соответствующей ячейки, посередине или в углу. Он может также находиться под символом или названием элемента. Элементы имеют атомные номера от 1 до 118.

      • Атомный номер всегда является целым числом.

   4. Помните о том, что атомный номер соответствует числу протонов в атоме. Все атомы того или иного элемента содержат одинаковое количество протонов. В отличие от электронов, количество протонов в атомах элемента остается постоянным. В противном случае получился бы другой химический элемент!

Мало кто из взрослых знает, сколько элементов в таблице Менделеева. Кроме того, ваши знания могут быть устаревшими.

Дело в том, что таблица до сих пор находится в открытой форме, то есть не закончена, потому что не все ее составляющие известны.

Если бы химика спросили о количестве известных элементов в конце XVII века, то он с уверенностью сказал бы, что их 21. И даже когда Менделеев разработал использующуюся до наших дней классификацию химических элементов (1869-1871 гг.), их было открыто всего 63.

Попытки систематизации предпринимались неоднократно, но очень трудно судить о целом по его части и тем более искать в нем закономерности.

Трудность заключалась именно в том, что в то время ученые не представляли, что им известна только половина звеньев из существующей цепи.

Как только ученые и исследователи ни пытались выстроить известную им половину таблицы. Этим занимались не только химики, но и музыканты, ищущие систему по закону октав.

У Ньюлендса почти получилось, но он сам себя скомпрометировал мистической подоплекой, почти найденной им в химии музыкальной гармонии. Только через несколько лет после этого была создана известная нам таблица, количество составляющих в которой постепенно увеличивалось до настоящего времени.

Может быть, система в свойствах этих 63 элементов и обнаружилась, согласно легенде, Менделеевым во сне, но сам он говорил, что это случилось не внезапно, не по щелчку пальцев. Для того чтобы найти закономерности, он думал почти 20 лет. Причем им были оставлены пустые места для неоткрытых еще звеньев этой длинной цепочки.

Дальнейшее расширение

К концу XIX века таблицу заполняли уже 84 элемента (развивающаяся спектроскопия придала открытиям новый импульс), а к середине XX века добавились еще 13. Поэтому школьники в 1950 году могли с уверенностью заявлять, что в периодической таблице 97 компонентов.

Таблица Менделеева.

С тех пор элементы под номерами от 98-го постепенно открывались и расширяли таблицу после начала использования атомной энергии. Так, в 2011 году были заполнены уже 114-я и 116-я ячейки.

В начале 2016 года в таблице снова произошло пополнение — в нее добавились 4 новых элемента, хотя открыты они были значительно раньше.

Их атомные номера 113, 115, 117 и 118, причем один из химических элементов японского происхождения (рабочее название ununtrium, или сокращенно Uut). Это открытие позволило наконец-то химикам Японии наряду с прочими попасть в периодическую таблицу, расположив свое открытие в 113-й ячейке.

Остальные элементы открыты российско-американской группой:

• ununpentium, или Uup (115);
• ununseptium, или Uus (117);
• ununoctium, или Uuo (118).

Это временные названия, и во второй половине 2016 года в таблице появятся их реальные имена и сокращенные обозначения из 2 букв. Право выбрать имена принадлежит первооткрывателям. На чем они остановятся, пока неизвестно.

Названия могут быть связаны с мифологией, астрономией, географией или это могут быть термины из химии, а может, имена ученых.

Сколько их всего?

Даже если точно знать, сколько элементов содержится в менделеевской таблице, ответить можно двояко, причем оба ответа будут правильные.

Дело в том, что у этой таблицы существует две версии. В одной содержится 118 компонентов, а во второй 126.

Разница между ними в том, что в первом варианте уже открытые и официально принятые научными кругами компоненты, а во втором вписаны также и гипотетические, то есть существующие только на бумаге и в умах ученых. Они могут быть получены завтра, а могут и через 100 лет.

А вот в 118-элементном варианте все компоненты реально существуют. Из них 94 обнаружены в природе, остальные получены лабораторно. И тем не менее второй вариант тоже имеет право на существование, потому что природа любит порядок.

Если закономерность показывает, что у имеющихся химических элементов должно быть продолжение, значит, рано или поздно оно появится благодаря новым, пока не известным технологиям.

На данное время, в официально содержится 118 химических . Из них 94 обнаружены в природе, остальные 24 получены искусственно в результате ядерных реакций. Из всех химических в природе найдено 88; такие элементы, как технеций Tc , прометий Pm , астат At и франций Fr , а также все элементы, следующие за ураном U, впервые получены искусственно. В обычных условиях соответствующие простые вещества для 11 элементов являются газами, для 2 – жидкостями, для остальных элементов – твёрдыми телами.

Стоит прочитать

Дмитрий Иванович Менделеев – русский учёный-энциклопедист, общественный деятель. Химик, физикохимик, физик, метролог, экономист, технолог, геолог, метеоролог, педагог, воздухоплаватель, приборостроитель. Профессор Санкт-Петербургского университета; член-корреспондент по разряду «физический» Императорской Санкт-Петербургской Академии наук. Среди наиболее известных открытий – периодический закон химических элементов, один из фундаментальных законов мироздания, неотъемлемый для всего естествознания.

Периодическая система химических элементов – классификация химических элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от заряда атомного ядра. Система является графическим выражением периодического закона, установленного русским химиком Д.И. Менделеевым в 1869 году. Её первоначальный вариант был разработан Д.И. Менделеевым в 1869-1871 годах и устанавливал зависимость свойств элементов от их атомного веса. Всего предложено несколько сотен вариантов изображения периодической системы. В современном варианте системы предполагается сведение элементов в двумерную таблицу, в которой каждый столбец определяет основные физико-химические свойства, а строки представляют собой периоды, в определённой мере подобные друг другу. К середине XIX века были открыты 63 химических элемента, и попытки найти закономерности в этом наборе предпринимались неоднократно. Распространённее других являются 3 формы таблицы Менделеева: «короткая», «длинная» и «сверхдлинная». В «сверхдлинном» варианте каждый период занимает ровно одну строчку. Периодическая система Д.И. Менделеева стала важнейшей вехой в развитии атомно-молекулярного учения.

В таблицу Менделеева вписан новый элемент

Четыре способа присоединения нуклонов
Механизмы присоединения нуклонов можно разбить на четыре типа, S, P, D и F. Эти типы присоединения отражает цветовой фон в представленном нами варианте таблицы Д.И. Менделеева.
Первый тип присоединения, это S схема, когда нуклоны присоединяются к ядру по вертикальной оси. Отображение присоединенных нуклонов этого типа, в межъядерном пространстве, ныне идентифицируется, как S электроны, хотя никаких S электронов в этой зоне нет, а есть только сферические области объемного пространственного заряда, которые обеспечивают молекулярное взаимодействие.
Второй тип присоединения - это P схема, когда нуклоны присоединяются к ядру в горизонтальной плоскости. Отображение этих нуклонов в межъядерном пространстве идентифицировано, как P электроны, хотя это тоже, всего лишь области пространственного заряда, генерируемые ядром в межъядерном пространстве.
Третий тип присоединения - это D схема, когда нуклоны присоединяются к нейтронам в горизонтальной плоскости, и наконец, четвертый тип присоединения - это F схема, когда нуклоны присоединяются к нейтронам по вертикальной оси. Каждый тип присоединения придает атому свойства, характерные для этого типа связи, поэтому в составе периодов таблицы Д.И. Менделеева давно выделены подгруппы, по типу S, P, D и F связи.
Поскольку при присоединении каждого последующего нуклона образуется изотоп или предшествующего или последующего элемента, то точное расположение нуклонов по типу S, P, D и F связи можно показать только при помощи Таблицы известных изотопов (нуклидов), вариантом которой (из Википедии) мы воспользовались.
Эту таблицу мы разбили на периоды (см. Таблицы заполнения периодов), а в каждом периоде указали, по какой схеме присоединяется каждый нуклон. Поскольку в соответствии с микроквантовой теорией каждый нуклон может присоединиться к ядру только в строго определенном месте, то количество и схемы присоединения нуклонов в каждом периоде отличаются, но во всех периодах таблицы Д.И. Менделеева законы присоединения нуклонов исполняются ЕДИНООБРАЗНО для всех нуклонов без исключения.
Как вы видите, во II и III периоде присоединение нуклонов идет только по S и P схемам, в IV и V периодах – по S, P и D схемам, а в VI и VII периодах – по S, P, D и F схемам. При этом оказалось, что законы присоединения нуклонов исполняются настолько точно, что нам не составило большого труда рассчитать состав ядра конечных элементов VII периода, которые в таблице Д.И. Менделеева имеют номера 113, 114, 115, 116 и 118.
По нашим расчетам, последний элемент VII периода, который мы назвали Rs («Россий» от «Россия»), состоит из 314 нуклонов и имеет изотопы 314, 315, 316, 317 и 318. Предшествующий ему элемент Nr («Новороссий» от «Новороссия») состоит из 313 нуклонов. Мы будем весьма благодарны всем, кто сможет подтвердить или опровергнуть наши расчеты.
Честно говоря, мы сами поражены, насколько точно работает Вселенский Конструктор, который обеспечивает присоединение каждого последующего нуклона только на свое, единственно правильное место, а если нуклон встал неправильно, то Конструктор обеспечивает распад атома, и из его запчастей собирает новый атом. В своих фильмах мы показали только главные законы работы Вселенского Конструктора, но в его работе столько нюансов, что, чтобы разобраться в них, потребуются усилия многих поколений ученых.
Но в законах работы Вселенского Конструктора человечеству разобраться необходимо, если оно заинтересовано в технологическом прогрессе, поскольку знание принципов работы Вселенского Конструктора открывает совершенно новые перспективы во всех областях человеческой деятельности – от создания уникальных конструкционных материалов до сборки живых организмов.

Заполнение второго периода таблицы химических элементов

Заполнение третьего периода таблицы химических элементов

Заполнение четвертого периода таблицы химических элементов

Заполнение пятого периода таблицы химических элементов

Заполнение шестого периода таблицы химических элементов

Заполнение седьмого периода таблицы химических элементов

Периодический закон Д.И. Менделеева и периодическая система химических элементов имеет большое значение в развитии химии. Окунемся в 1871 год, когда профессор химии Д.И. Менделеев, методом многочисленных проб и ошибок, пришел к выводу, что «… свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса». Периодичность изменения свойств элементов возникает вследствие периодического повторения электронной конфигурации внешнего электронного слоя с увеличением заряда ядра.

Современная формулировка периодического закона такова:

«свойства химических элементов (т.е. свойства и форма образуемых ими соединений) находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов химических элементов».

Преподавая химию, Менделеев понимал, что запоминание индивидуальных свойств каждого элемента, вызывает у студентов трудности. Он стал искать пути создания системного метода, чтобы облегчить запоминание свойств элементов. В результате появилась естественная таблица , позже она стала называться периодической .

Наша современная таблица очень похожа на менделеевскую. Рассмотрим ее подробнее.

Таблица Менделеева

Периодическая таблица Менделеева состоит из 8 групп и 7 периодов.

Вертикальные столбцы таблицы называют группами . Элементы, внутри каждой группы, обладают сходными химическими и физическими свойствами. Это объясняется тем, что элементы одной группы имеют сходные электронные конфигурации внешнего слоя, число электронов на котором равно номеру группы. При этом группа разделяется на главные и побочные подгруппы .

В Главные подгруппы входят элементы, у которых валентные электроны располагаются на внешних ns- и np- подуровнях. В Побочные подгруппы входят элементы, у которых валентные электроны располагаются на внешнем ns- подуровне и внутреннем (n — 1) d- подуровне (или (n — 2) f- подуровне).

Все элементы в периодической таблице , в зависимости от того, на каком подуровне (s-, p-, d- или f-) находятся валентные электроны классифицируются на: s- элементы (элементы главной подгруппы I и II групп), p- элементы (элементы главных подгрупп III — VII групп), d- элементы (элементы побочных подгрупп), f- элементы (лантаноиды, актиноиды).

Высшая валентность элемента (за исключением O, F, элементов подгруппы меди и восьмой группы) равна номеру группы, в которой он находится.

Для элементов главных и побочных подгрупп одинаковыми являются формулы высших оксидов (и их гидратов). В главных подгруппах состав водородных соединений являются одинаковыми, для элементов, находящихся в этой группе. Твердые гидриды образуют элементы главных подгрупп I — III групп, а IV — VII групп образуют а газообразные водородные соединения. Водородные соединения типа ЭН 4 – нейтральнее соединения, ЭН 3 – основания, Н 2 Э и НЭ — кислоты.

Горизонтальные ряды таблицы называют периодами . Элементы в периодах отличаются между собой, но общее у них то, что последние электроны находятся на одном энергетическом уровне (главное квантовое число n — одинаково).

Первый период отличается от других тем, что там находятся всего 2 элемента: водород H и гелий He.

Во втором периоде находятся 8 элементов (Li - Ne). Литий Li – щелочной металл начинает период, а замыкает его благородный газ неон Ne.

В третьем периоде, также как и во втором находятся 8 элементов (Na - Ar). Начинает период щелочной металл натрий Na, а замыкает его благородный газ аргон Ar.

В четвёртом периоде находятся 18 элементов (K - Kr) – Менделеев его обозначил как первый большой период. Начинается он также с щелочного металла Калий, а заканчивается инертным газом криптон Kr. В состав больших периодов входят переходные элементы (Sc - Zn) — d- элементы.

В пятом периоде, аналогично четвертому находятся 18 элементов (Rb - Xe) и структура его сходна с четвёртым. Начинается он также с щелочного металла рубидий Rb, а заканчивается инертным газом ксенон Xe. В состав больших периодов входят переходные элементы (Y - Cd) — d- элементы.

Шестой период состоит из 32 элементов (Cs - Rn). Кроме 10 d -элементов (La, Hf - Hg) в нем находится ряд из 14 f -элементов(лантаноиды)- Ce — Lu

Седьмой период не закончен. Он начинается с Франций Fr, можно предположить, что он будет содержать, также как и шестой период, 32 элемента, которые уже найдены (до элемента с Z = 118).

Интерактивная таблица Менделеева

Если посмотреть на периодическую таблицу Менделеева и провести воображаемую черту, начинающуюся у бора и заканчивающуюся между полонием и астатом, то все металлы будут находиться слева от черты, а неметаллы – справа. Элементы, непосредственно прилегающие к этой линии будут обладать свойствами как металлов, так и неметаллов. Их называют металлоидами или полуметаллами. Это бор, кремний, германий, мышьяк, сурьма, теллур и полоний.

Периодический закон

Менделеев дал следующую формулировку Периодического закона: «свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».
Существует четыре основных периодических закономерности:

Правило октета утверждает, что все элементы стремятся приобрести или потерять электрон, чтобы иметь восьмиэлектронную конфигурацию ближайшего благородного газа. Т.к. внешние s- и p-орбитали благородных газов полностью заполнены, то они являются самыми стабильными элементами.
Энергия ионизации – это количество энергии, необходимое для отрыва электрона от атома. Согласно правилу октета, при движении по периодической таблице слева направо для отрыва электрона требуется больше энергии. Поэтому элементы с левой стороны таблицы стремятся потерять электрон, а с правой стороны – его приобрести. Самая высокая энергия ионизации у инертных газов. Энергия ионизации уменьшается при движении вниз по группе, т.к. у электронов низких энергетических уровней есть способность отталкивать электроны с более высоких энергетических уровней. Это явление названо эффектом экранирования . Благодаря этому эффекту внешние электроны мене прочно связаны с ядром. Двигаясь по периоду энергия ионизации плавно увеличивается слева направо.

Сродство к электрону – изменение энергии при приобретении дополнительного электрона атомом вещества в газообразном состоянии. При движении по группе вниз сродство к электрону становится менее отрицательным вследствие эффекта экранирования.

Электроотрицательность — мера того, насколько сильно стремится притягивать к себе электроны связанного с ним другого атома. Электроотрицательность увеличивается при движении в периодической таблице слева направо и снизу вверх. При этом надо помнить, что благородные газы не имеют электроотрицательности. Таким образом, самый электроотрицательный элемент – фтор.

На основании этих понятий, рассмотрим как меняются свойства атомов и их соединений в таблице Менделеева.

Итак, в периодической зависимости находятся такие свойства атома, которые связанны с его электронной конфигурацией: атомный радиус, энергия ионизации, электроотрицательность.

Рассмотрим изменение свойств атомов и их соединений в зависимости от положения в периодической системе химических элементов .

Неметалличность атома увеличивается при движении в периодической таблице слева направо и снизу вверх . В связи с этим основные свойства оксидов уменьшаются, а кислотные свойства увеличиваются в том же порядке — при движении слева направо и снизу вверх. При этом кислотные свойства оксидов тем сильнее, чем больше степень окисления образующего его элемента

По периоду слева направо основные свойства гидроксидов ослабевают,по главным подгруппам сверху вниз сила оснований увеличивается. При этом, если металл может образовать несколько гидроксидов, то с увеличением степени окисления металла, основные свойства гидроксидов ослабевают.

По периоду слева направо увеличивается сила кислородосодержащих кислот. При движении сверху вниз в пределах одной группы сила кислородосодержащих кислот уменьшается. При этом сила кислоты увеличивается с увеличением степени окисления образующего кислоту элемента.

По периоду слева направо увеличивается сила бескислородных кислот. При движении сверху вниз в пределах одной группы сила бескислородных кислот увеличивается.