Kje je periodično. Periodni sistem D

Sestava atoma.

Atom je sestavljen iz atomsko jedro in elektronska lupina.

Jedro atoma je sestavljeno iz protonov ( p+) in nevtroni ( n 0). Večina vodikovih atomov ima jedro, sestavljeno iz enega protona.

Število protonov N(p+) je enak jedrskemu naboju ( Z) in vrstno številko elementa v naravnem nizu elementov (in v periodnem sistemu elementov).

N(str +) = Z

Vsota nevtronov N(n 0), označeno preprosto s črko N, in število protonov Z klical masno število in je označen s črko A.

A = Z + N

Elektronsko ovojnico atoma sestavljajo elektroni, ki se gibljejo okoli jedra ( e -).

Število elektronov N(e-) v elektronski ovojnici nevtralnega atoma je enako številu protonov Z v svojem jedru.

Masa protona je približno enaka masi nevtrona in 1840-krat večja od mase elektrona, torej je masa atoma skoraj enaka masi jedra.

Oblika atoma je sferična. Polmer jedra je približno 100.000-krat manjši od polmera atoma.

Kemični element- vrsta atomov (zbirka atomov) z enakim jedrskim nabojem (z enakim številom protonov v jedru).

Izotop- zbirka atomov istega elementa z enakim številom nevtronov v jedru (ali vrsta atoma z enakim številom protonov in enakim številom nevtronov v jedru).

Različni izotopi se med seboj razlikujejo po številu nevtronov v jedrih svojih atomov.

Oznaka posameznega atoma ali izotopa: (E - simbol elementa), na primer: .

Zgradba elektronske ovojnice atoma

Atomska orbitala- stanje elektrona v atomu. Simbol za orbitalo je . Vsaka orbitala ima ustrezen elektronski oblak.

Orbitale realnih atomov v osnovnem (nevzbujenem) stanju so štiri vrste: s, str, d in f.

Elektronski oblak- del prostora, v katerem se lahko nahaja elektron z verjetnostjo 90 (ali več) odstotkov.

Opomba: včasih se pojma "atomska orbitala" in "elektronski oblak" ne razlikujeta, oba pa imenujeta "atomska orbitala".

Elektronska ovojnica atoma je plastna. Elektronski sloj tvorijo enako veliki elektronski oblaki. Oblikujejo se orbitale ene plasti elektronski ("energijski") nivo, sta njuni energiji enaki za atom vodika, vendar različni za druge atome.

Orbitale iste vrste so združene v elektronski (energija) podravni:
s- podnivoj (sestavljen iz enega s-orbitale), simbol - .
str- podnivoj (sestavljen iz treh str
d- podnivoj (sestavljen iz petih d-orbitale), simbol - .
f- podnivoj (sestavljen iz sedmih f-orbitale), simbol - .

Energije orbital istega podravni so enake.

Pri označevanju podravni se simbolu podnivoja doda številka plasti (elektronske ravni), npr.: 2 s, 3str, 5d pomeni s- podnivoj druge stopnje, str-podnivo tretje stopnje, d-podravni pete stopnje.

Skupno število podravni na eni ravni je enako številki ravni n. Skupno število orbital na eni ravni je enako n 2. V skladu s tem je skupno število oblakov v eni plasti enako n 2 .

Oznake: - prosta orbitala (brez elektronov), - orbitala z nesparjenim elektronom, - orbitala z elektronskim parom (z dvema elektronoma).

Vrstni red, v katerem elektroni zapolnijo orbitale atoma, je določen s tremi naravnimi zakoni (formulacije so podane poenostavljeno):

1. Načelo najmanjše energije - elektroni polnijo orbitale po naraščajoči energiji orbital.

2. Paulijev princip - v eni orbitali ne moreta biti več kot dva elektrona.

3. Hundovo pravilo - znotraj podravni elektroni najprej zapolnijo prazne orbitale (eden za drugim), šele nato tvorijo elektronske pare.

Skupno število elektronov v elektronski ravni (ali elektronski plasti) je 2 n 2 .

Porazdelitev podravni po energiji je izražena kot sledi (po naraščajoči energiji):

1s, 2s, 2str, 3s, 3str, 4s, 3d, 4str, 5s, 4d, 5str, 6s, 4f, 5d, 6str, 7s, 5f, 6d, 7str ...

To zaporedje je jasno izraženo z energijskim diagramom:

Porazdelitev elektronov atoma po ravneh, podnivojih in orbitalah (elektronska konfiguracija atoma) je mogoče prikazati kot elektronsko formulo, energijski diagram ali, preprosteje, kot diagram elektronskih plasti ("elektronski diagram").

Primeri elektronske strukture atomov:

Valenčni elektroni- elektroni atoma, ki lahko sodelujejo pri tvorbi kemičnih vezi. Za vsak atom so to vsi zunanji elektroni plus tisti predzunanji elektroni, katerih energija je večja od energije zunanjih. Na primer: atom Ca ima 4 zunanje elektrone s 2, so tudi valenca; atom Fe ima 4 zunanje elektrone s 2, on pa ima 3 d 6, zato ima atom železa 8 valenčnih elektronov. Valenčna elektronska formula kalcijevega atoma je 4 s 2 in atomi železa - 4 s 2 3d 6 .

Periodni sistem kemijskih elementov D. I. Mendelejeva
(naravni sistem kemičnih elementov)

Periodični zakon kemijskih elementov(moderna formulacija): lastnosti kemičnih elementov, pa tudi preprostih in kompleksnih snovi, ki jih tvorijo, so periodično odvisne od vrednosti naboja atomskih jeder.

Periodni sistem- grafični prikaz periodičnega zakona.

Naravna serija kemijskih elementov- vrsta kemičnih elementov, razvrščenih glede na naraščajoče število protonov v jedrih njihovih atomov ali, kar je enako, glede na naraščajoče naboje jeder teh atomov. Atomsko število elementa v tej seriji je enako številu protonov v jedru katerega koli atoma tega elementa.

Tabela kemijskih elementov je sestavljena z "razrezom" naravnega niza kemijskih elementov obdobja(vodoravne vrstice tabele) in skupine (navpični stolpci tabele) elementov s podobno elektronsko zgradbo atomov.

Tabela je lahko glede na način združevanja elementov v skupine dolgotrajno(elemente z enakim številom in vrsto valenčnih elektronov zberemo v skupine) in kratko obdobje(elementi z enakim številom valenčnih elektronov so zbrani v skupine).

Skupine kratkoperiodične tabele so razdeljene v podskupine ( glavni in strani), ki sovpada s skupinami dolgoperiodične tabele.

Vsi atomi elementov iste periode imajo enako število elektronskih plasti, enako številu periode.

Število elementov v obdobjih: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Večina elementov osme dobe je bila pridobljena umetno, zadnji elementi te dobe še niso bili sintetizirani. Vsa obdobja razen prvega se začnejo z elementom, ki tvori alkalijske kovine (Li, Na, K, itd.) in končajo z elementom, ki tvori žlahtne pline (He, Ne, Ar, Kr, itd.).

V kratkoperiodični tabeli je osem skupin, od katerih je vsaka razdeljena na dve podskupini (glavno in sekundarno), v dolgoperiodični tabeli je šestnajst skupin, ki so oštevilčene z rimskimi številkami s črkama A ali B, za primer: IA, IIIB, VIA, VIIB. Skupina IA dolgoperiodičnega sistema ustreza glavni podskupini prve skupine kratkoperiodičnega sistema; skupina VIIB - sekundarna podskupina sedme skupine: ostalo - podobno.

Značilnosti kemičnih elementov se naravno spreminjajo v skupinah in obdobjih.

V obdobjih (z naraščajočo zaporedno številko)

• jedrski naboj se poveča
• poveča se število zunanjih elektronov,
• radij atomov se zmanjša,
• poveča se moč vezi med elektroni in jedrom (ionizacijska energija),
• poveča se elektronegativnost,
• povečajo se oksidacijske lastnosti preprostih snovi ("nekovinskost"),
• redukcijske lastnosti enostavnih snovi oslabijo ("kovinskost"),
• oslabi bazični značaj hidroksidov in ustreznih oksidov,
• poveča se kislinski značaj hidroksidov in ustreznih oksidov.

V skupinah (z naraščajočo zaporedno številko)

• jedrski naboj se poveča
• polmer atomov se poveča (samo v A-skupinah),
• zmanjša se moč vezi med elektroni in jedrom (ionizacijska energija; samo v A-skupinah),
• elektronegativnost se zmanjša (samo v A-skupinah),
• oslabijo oksidacijske lastnosti enostavnih snovi ("nekovinskost"; samo v A-skupinah),
• redukcijske lastnosti enostavnih snovi se povečajo ("kovinskost"; samo v A-skupinah),
• poveča se bazičnost hidroksidov in ustreznih oksidov (samo v A-skupinah),
• oslabi kisli značaj hidroksidov in ustreznih oksidov (samo v A-skupinah),
• zmanjša se stabilnost vodikovih spojin (poveča se njihova redukcijska aktivnost; samo v A-skupinah).

Naloge in testi na temo "Tema 9. "Zgradba atoma. Periodični zakon in periodični sistem kemijskih elementov D. I. Mendelejeva (PSHE) "."

• Periodični zakon - Periodični zakon in zgradba atomov 8.–9
  Poznati morate: zakonitosti zapolnjevanja orbital z elektroni (načelo najmanjše energije, Paulijev princip, Hundovo pravilo), zgradbo periodnega sistema elementov.

  Morate znati: določiti sestavo atoma glede na položaj elementa v periodnem sistemu in, nasprotno, najti element v periodnem sistemu, če poznate njegovo sestavo; upodabljajo strukturni diagram, elektronsko konfiguracijo atoma, iona in, nasprotno, iz diagrama in elektronske konfiguracije določijo položaj kemijskega elementa v PSCE; označi element in snovi, ki jih tvori, glede na njegov položaj v PSCE; ugotavljajo spremembe polmera atomov, lastnosti kemijskih elementov in snovi, ki jih tvorijo znotraj ene periode in ene glavne podskupine periodnega sistema.

  Primer 1. Določite število orbital na tretji elektronski ravni. Kaj so te orbitale?
  Za določitev števila orbital uporabimo formulo N orbitale = n 2 kje n- številka stopnje. N orbitale = 3 2 = 9. Ena 3 s-, tri 3 str- in pet 3 d-orbitale.

  Primer 2. Ugotovite, kateri atom elementa ima elektronsko formulo 1 s 2 2s 2 2str 6 3s 2 3str 1 .
  Da bi ugotovili, kateri element je, morate ugotoviti njegovo atomsko število, ki je enako skupnemu številu elektronov atoma. V tem primeru: 2 + 2 + 6 + 2 + 1 = 13. To je aluminij.

  Ko se prepričate, da ste se naučili vse, kar potrebujete, nadaljujte z izpolnjevanjem nalog. Želimo vam uspeh.

  
  Priporočeno branje:
  • O. S. Gabrielyan in drugi Kemija 11. razred. M., Droplja, 2002;
  • G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. Kemija 11. razred. M., Izobraževanje, 2001.

Periodni sistem kemijskih elementov je klasifikacija kemijskih elementov, ki temelji na nekaterih strukturnih značilnostih atomov kemijskih elementov. Sestavljen je bil na podlagi periodičnega zakona, ki ga je leta 1869 odkril D. I. Mendelejev. Takrat je periodni sistem vključeval 63 kemijskih elementov in se je po videzu razlikoval od sodobnega. Zdaj periodni sistem vključuje približno sto dvajset kemičnih elementov.

Periodična tabela je sestavljena v obliki tabele, v kateri so kemični elementi razporejeni v določenem vrstnem redu: s povečanjem njihove atomske mase. Zdaj obstaja veliko vrst slik periodnega sistema. Najpogostejša je slika v obliki tabele z elementi, razporejenimi od leve proti desni.

Vsi kemični elementi v periodnem sistemu so razvrščeni v obdobja in skupine. Periodni sistem vključuje sedem obdobij in osem skupin. Periode so vodoravni nizi kemičnih elementov, v katerih se lastnosti elementov spreminjajo od tipičnih kovinskih do nekovinskih. Navpični stolpci kemijskih elementov, ki vsebujejo elemente s podobnimi kemijskimi lastnostmi, tvorijo skupine kemijskih elementov.

Prvo, drugo in tretje obdobje imenujemo majhne, ​​ker vsebujejo majhno število elementov (prvo - dva elementa, drugo in tretje - po osem elementov). Elementi druge in tretje dobe se imenujejo tipični; njihove lastnosti se naravno spremenijo iz tipične kovine v inertni plin.

Vsa druga obdobja se imenujejo velika (četrta in peta vsebujeta 18 elementov, šesta - 32 in sedma - 24 elementov). Posebej podobne lastnosti imajo elementi, ki se nahajajo znotraj velikih časov na koncu vsake sode vrstice. To so tako imenovane triade: Ferum – Kobalt – Nikol, ki tvorijo družino železa, in dve drugi: Rutenij – Rodij – Paladij in Osmij – Iridij – Platina, ki tvorita družino platinskih kovin (platinoidov).

Na dnu tabele D.I. Mendelejeva so kemijski elementi, ki tvorijo družino lantanidov in družino aktinidov. Vsi ti elementi so formalno uvrščeni v tretjo skupino in so za kemijskima elementoma lantanom (številka 57) in aktinijem (številka 89).

Periodni sistem elementov vsebuje deset vrstic. Male dobe (prva, druga in tretja) so sestavljene iz ene vrstice, velike dobe (četrta, peta in šesta) pa vsebujejo po dve vrstici. V sedmi dobi je ena vrstica.

Vsako večje obdobje je sestavljeno iz sode in lihe serije. Seznanjene vrstice vsebujejo kovinske elemente; v lihih vrstah se lastnosti elementov spreminjajo kot pri standardnih elementih, tj. od kovinskega do izrazitega nekovinskega.

Vsaka skupina tabele D.I. Mendelejeva je sestavljena iz dveh podskupin: glavne in sekundarne. Glavne podskupine vključujejo elemente tako majhnih kot velikih obdobij, to pomeni, da se glavne podskupine začnejo s prvo ali drugo dobo. Sekundarne podskupine vključujejo elemente le dolgih obdobij, tj. sekundarne podskupine se začnejo šele od četrtega obdobja.

Kdor je hodil v šolo, se spomni, da je bil eden od obveznih predmetov kemija. Morda vam je všeč ali pa vam ni všeč - ni pomembno. In verjetno je veliko znanja v tej disciplini že pozabljeno in se v življenju ne uporablja. Vendar se verjetno vsi spomnijo tabele kemijskih elementov D.I. Za mnoge je ostala večbarvna tabela, kjer so v vsakem kvadratu zapisane določene črke, ki označujejo imena kemičnih elementov. Toda tukaj ne bomo govorili o kemiji kot taki in opisali na stotine kemičnih reakcij in procesov, ampak vam bomo povedali, kako se je sploh pojavil periodni sistem - ta zgodba bo zanimiva za vsako osebo in za vse tiste, ki so lačni zanimivih in koristnih informacij.

Malo ozadja

Davnega leta 1668 je izjemni irski kemik, fizik in teolog Robert Boyle izdal knjigo, v kateri je razkril številne mite o alkimiji in v kateri je razpravljal o potrebi po iskanju nerazgradljivih kemičnih elementov. Znanstvenik je podal tudi njihov seznam, sestavljen iz samo 15 elementov, vendar je priznal idejo, da jih je lahko več. To je postalo izhodišče ne le pri iskanju novih elementov, ampak tudi pri njihovi sistematizaciji.

Sto let pozneje je francoski kemik Antoine Lavoisier sestavil nov seznam, ki je vključeval že 35 elementov. Za 23 izmed njih so kasneje ugotovili, da so nerazgradljiva. Toda iskanje novih elementov so nadaljevali znanstveniki po vsem svetu. In glavno vlogo v tem procesu je odigral slavni ruski kemik Dmitrij Ivanovič Mendelejev - bil je prvi, ki je postavil hipotezo, da bi lahko obstajala povezava med atomsko maso elementov in njihovo lokacijo v sistemu.

Zahvaljujoč mukotrpnemu delu in primerjanju kemijskih elementov je Mendelejev uspel odkriti povezavo med elementi, v kateri so lahko eno, njihove lastnosti pa niso nekaj samoumevnega, ampak predstavljajo periodično ponavljajoč se pojav. Posledično je februarja 1869 Mendeleev oblikoval prvi periodični zakon, že marca pa je njegovo poročilo "Razmerje lastnosti z atomsko težo elementov" Ruskemu kemijskemu društvu predstavil zgodovinar kemije N. A. Menshutkin. Istega leta je bila objava Mendelejeva objavljena v nemški reviji "Zeitschrift fur Chemie", leta 1871 pa je druga nemška revija "Annalen der Chemie" objavila novo obsežno publikacijo znanstvenika, posvečeno njegovemu odkritju.

Ustvarjanje periodnega sistema

Do leta 1869 je glavno idejo že izoblikoval Mendelejev in v dokaj kratkem času, vendar je dolgo časa ni mogel formalizirati v noben urejen sistem, ki bi jasno prikazal, kaj je kaj. V enem od pogovorov s kolegom A.A. Inostrancevom je celo rekel, da ima že vse narejeno v glavi, vendar ne more vsega postaviti v tabelo. Po tem je po Mendelejevih biografih začel skrbno delo na svoji mizi, ki je trajalo tri dni brez odmorov za spanje. Poskušali so na najrazličnejše načine organizirati elemente v tabelo, delo pa je oteževalo tudi dejstvo, da takrat znanost še ni poznala vseh kemijskih elementov. Toda kljub temu je bila tabela še vedno ustvarjena, elementi pa sistematizirani.

Legenda o Mendelejevih sanjah

Mnogi so slišali zgodbo, da je D.I. Mendelejev sanjal o svoji mizi. To različico je aktivno širil prej omenjeni Mendelejevljev sodelavec A. A. Inostrantsev kot smešno zgodbo, s katero je zabaval svoje študente. Rekel je, da je Dmitrij Ivanovič šel spat in v sanjah jasno videl svojo mizo, v kateri so bili vsi kemični elementi razporejeni v pravilnem vrstnem redu. Po tem so se študenti celo šalili, da so na enak način odkrili vodko 40°. Toda za zgodbo s spanjem so še vedno obstajali pravi predpogoji: kot že omenjeno, je Mendelejev delal na mizi brez spanja in počitka, Inostrancev pa ga je nekoč našel utrujenega in izčrpanega. Čez dan se je Mendelejev odločil za kratek počitek, čez nekaj časa pa se je nenadoma zbudil, takoj vzel kos papirja in nanj narisal že pripravljeno tabelo. Toda sam znanstvenik je celotno zgodbo s sanjami ovrgel z besedami: "Razmišljam o tem, morda že dvajset let, in mislite: Sedel sem in nenadoma ... je pripravljeno." Legenda o sanjah je torej lahko zelo privlačna, vendar je nastanek mize mogoč le s trdim delom.

Nadaljnje delo

Med letoma 1869 in 1871 je Mendelejev razvil ideje o periodičnosti, h kateri se je nagibala znanstvena skupnost. In ena od pomembnih stopenj tega procesa je bilo razumevanje, da mora imeti kateri koli element v sistemu, na podlagi celotne njegove lastnosti v primerjavi z lastnostmi drugih elementov. Na podlagi tega in tudi na podlagi rezultatov raziskav o spremembah oksidov, ki tvorijo steklo, je kemik uspel popraviti vrednosti atomskih mas nekaterih elementov, vključno z uranom, indijem, berilijem in drugimi.

Mendelejev je seveda želel na hitro zapolniti prazne celice, ki so ostale v tabeli, in je leta 1870 napovedal, da bodo kmalu odkriti znanosti neznani kemijski elementi, katerih atomske mase in lastnosti mu je uspelo izračunati. Prvi med njimi so bili galij (odkrit leta 1875), skandij (odkrit leta 1879) in germanij (odkrit leta 1885). Nato so se napovedi uresničevale in odkrili so še osem novih elementov, med njimi: polonij (1898), renij (1925), tehnecij (1937), francij (1939) in astatin (1942-1943). Mimogrede, leta 1900 sta D. I. Mendeleev in škotski kemik William Ramsay prišla do zaključka, da bi morala tabela vključevati tudi elemente ničelne skupine - do leta 1962 so jih imenovali inertni plini, nato pa - žlahtni plini.

Organizacija periodnega sistema

Kemijski elementi v tabeli D. I. Mendelejeva so razvrščeni v vrstice glede na povečanje njihove mase, dolžina vrstic pa je izbrana tako, da imajo elementi v njih podobne lastnosti. Na primer, žlahtni plini, kot so radon, ksenon, kripton, argon, neon in helij, težko reagirajo z drugimi elementi in imajo tudi nizko kemijsko reaktivnost, zato se nahajajo v skrajnem desnem stolpcu. In elementi v levem stolpcu (kalij, natrij, litij itd.) dobro reagirajo z drugimi elementi, same reakcije pa so eksplozivne. Preprosto povedano, znotraj vsakega stolpca imajo elementi podobne lastnosti, ki se razlikujejo od enega stolpca do drugega. Vse elemente do številke 92 najdemo v naravi, od številke 93 pa se začnejo umetni elementi, ki jih lahko ustvarimo le v laboratorijskih pogojih.

V prvotni različici je bil periodni sistem razumljen le kot odraz reda, ki obstaja v naravi, in ni bilo nobenih razlag, zakaj naj bi bilo vse tako. Šele ko se je pojavila kvantna mehanika, je postal jasen pravi pomen vrstnega reda elementov v tabeli.

Lekcije v ustvarjalnem procesu

Ko govorimo o tem, kakšne lekcije ustvarjalnega procesa lahko izvlečemo iz celotne zgodovine nastanka periodnega sistema D. I. Mendelejeva, lahko kot primer navedemo ideje angleškega raziskovalca na področju ustvarjalnega mišljenja Grahama Wallacea in francoskega znanstvenika Henrija Poincaréja. . Povejmo jih na kratko.

Po študijah Poincaréja (1908) in Grahama Wallacea (1926) obstajajo štiri glavne stopnje ustvarjalnega mišljenja:

• Priprava– faza oblikovanja glavnega problema in prvi poskusi njegovega reševanja;
• Inkubacija– faza, v kateri pride do začasne motnje od procesa, vendar delo pri iskanju rešitve problema poteka na podzavestni ravni;
• Vpogled– stopnja, na kateri se nahaja intuitivna rešitev. Poleg tega je to rešitev mogoče najti v situaciji, ki ni popolnoma povezana s problemom;
• Pregled– stopnja testiranja in implementacije rešitve, na kateri se ta rešitev testira in njen možen nadaljnji razvoj.

Kot lahko vidimo, je Mendelejev v procesu ustvarjanja svoje tabele intuitivno sledil prav tem štirim fazam. Kako učinkovito je to, lahko presodimo po rezultatih, tj. s tem, da je tabela nastala. In glede na to, da je bil njen nastanek velik korak naprej ne le za kemijsko znanost, ampak tudi za celotno človeštvo, se zgornje štiri faze lahko uporabijo tako za izvajanje majhnih projektov kot za izvajanje globalnih načrtov. Glavna stvar, ki si jo je treba zapomniti, je, da niti enega odkritja, niti ene same rešitve problema ni mogoče najti sama od sebe, ne glede na to, kako zelo si jih želimo videti v sanjah in ne glede na to, koliko spimo. Da bi nekaj uspelo, ne glede na to, ali je to izdelava tabele kemijskih elementov ali razvoj novega trženjskega načrta, morate imeti določeno znanje in veščine, pa tudi spretno izkoristiti svoj potencial in trdo delati.

Želimo vam uspeh pri vaših prizadevanjih in uspešno uresničevanje vaših načrtov!

Periodični zakon D.I. Mendelejev in periodični sistem kemičnih elementov je zelo pomembna za razvoj kemije. Potopimo se v leto 1871, ko je profesor kemije D.I. Mendelejev je s številnimi poskusi in napakami prišel do zaključka, da "... lastnosti elementov in s tem lastnosti preprostih in kompleksnih teles, ki jih tvorijo, so periodično odvisne od njihove atomske teže." Periodičnost sprememb lastnosti elementov nastane zaradi periodičnega ponavljanja elektronske konfiguracije zunanjega elektronskega sloja s povečanjem naboja jedra.

Sodobna formulacija periodičnega zakona je to:

"lastnosti kemičnih elementov (tj. lastnosti in oblika spojin, ki jih tvorijo) so periodično odvisne od naboja jedra atomov kemičnih elementov."

Med poučevanjem kemije je Mendelejev razumel, da spominjanje posameznih lastnosti vsakega elementa učencem povzroča težave. Začel je iskati načine za ustvarjanje sistematične metode za lažje pomnjenje lastnosti elementov. Rezultat je bil naravna miza, pozneje je postala znana kot periodično.

Naša sodobna tabela je zelo podobna periodnemu sistemu. Oglejmo si ga pobližje.

Mendelejeva tabela

Mendelejev periodni sistem je sestavljen iz 8 skupin in 7 obdobij.

Navpični stolpci tabele se imenujejo skupine . Elementi v vsaki skupini imajo podobne kemijske in fizikalne lastnosti. To je razloženo z dejstvom, da imajo elementi iste skupine podobne elektronske konfiguracije zunanje plasti, število elektronov na kateri je enako številki skupine. V tem primeru je skupina razdeljena na glavne in sekundarne podskupine.

IN Glavne podskupine vključuje elemente, katerih valenčni elektroni se nahajajo na zunanjih ns- in np-podravnih. IN Stranske podskupine vključuje elemente, katerih valenčni elektroni se nahajajo na zunanji ns-podravni in notranji (n - 1) d-podravni (ali (n - 2) f-podravni).

Vsi elementi v periodni sistem , glede na to, na kateri podravni (s-, p-, d- ali f-) valenčne elektrone razvrščamo v: s-elemente (elemente glavnih podskupin skupin I in II), p-elemente (elemente glavnih podskupin III - VII skupine), d-elementi (elementi stranskih podskupin), f-elementi (lantanidi, aktinoidi).

Najvišja valenca elementa (z izjemo O, F, elementov bakrove podskupine in skupine osem) je enaka številu skupine, v kateri se nahaja.

Za elemente glavne in sekundarne podskupine so formule višjih oksidov (in njihovih hidratov) enake. V glavnih podskupinah je sestava vodikovih spojin za elemente v tej skupini enaka. Trdni hidridi tvorijo elemente glavnih podskupin skupin I - III, skupine IV - VII pa tvorijo plinaste vodikove spojine. Vodikove spojine tipa EN 4 so bolj nevtralne spojine, EN 3 so baze, H 2 E in NE so kisline.

Imenujejo se vodoravne vrstice tabele obdobja. Elementi v obdobjih se med seboj razlikujejo, skupno pa jim je, da so zadnji elektroni na enaki energijski ravni ( glavno kvantno številon- enako ).

Prvo obdobje se od drugih razlikuje po tem, da sta samo 2 elementa: vodik H in helij He.

V drugi periodi je 8 elementov (Li - Ne). Litij Li, alkalijska kovina, začne obdobje, žlahtni plin neon Ne pa ga zaključi.

V tretji periodi je tako kot v drugi 8 elementov (Na - Ar). Perioda se začne z alkalijsko kovino natrijem Na, zapre pa jo žlahtni plin argon Ar.

Četrta doba vsebuje 18 elementov (K - Kr) - Mendelejev jo je označil kot prvo veliko periodo. Prav tako se začne z alkalijsko kovino kalijem in konča z inertnim plinom kriptonom Kr. Sestava velikih obdobij vključuje prehodne elemente (Sc - Zn) - d- elementi.

V peti periodi, podobno kot četrti, je 18 elementov (Rb - Xe) in je po strukturi podobna četrti. Začne se tudi z alkalno kovino rubidijem Rb in konča z inertnim plinom ksenonom Xe. Sestava velikih obdobij vključuje prehodne elemente (Y - Cd) - d- elementi.

Šesto obdobje sestavlja 32 elementov (Cs - Rn). Razen 10 d-elementi (La, Hf - Hg) vsebuje vrsto 14 f-elementi (lantanidi) - Ce - Lu

Sedmo obdobje še ni končano. Začne se s Francom Fr, domnevamo, da bo vseboval, tako kot šesto obdobje, 32 že najdenih elementov (do elementa z Z = 118).

Interaktivni periodni sistem

Če pogledate periodni sistem in narišite namišljeno črto, ki se začne pri boru in konča med polonijem in astatinom, potem bodo vse kovine levo od črte, nekovine pa desno. Elementi, ki mejijo neposredno na to črto, bodo imeli lastnosti kovin in nekovin. Imenujejo se metaloidi ali polkovine. To so bor, silicij, germanij, arzen, antimon, telur in polonij.

Periodični zakon

Mendelejev je dal naslednjo formulacijo periodičnega zakona: »lastnosti preprostih teles, kot tudi oblike in lastnosti spojin elementov in s tem lastnosti preprostih in kompleksnih teles, ki jih tvorijo, so periodično odvisne od njihove atomske teže. ”
Obstajajo štirje glavni periodični vzorci:

Pravilo okteta navaja, da vsi elementi težijo k pridobitvi ali izgubi elektrona, da bi imeli osemelektronsko konfiguracijo najbližjega žlahtnega plina. Ker Ker sta zunanji s- in p-orbitali žlahtnih plinov popolnoma zapolnjeni, sta najbolj stabilna elementa.
Ionizacijska energija je količina energije, ki je potrebna za odstranitev elektrona iz atoma. V skladu s pravilom okteta je pri premikanju po periodnem sistemu od leve proti desni potrebna večja energija za odstranitev elektrona. Zato elementi na levi strani mize ponavadi izgubijo elektron, tisti na desni strani pa ga pridobijo. Inertni plini imajo največjo ionizacijsko energijo. Energija ionizacije se zmanjšuje, ko se premikate po skupini navzdol, ker elektroni na nizkih ravneh energije imajo sposobnost odbijanja elektronov na višjih ravneh energije. Ta pojav se imenuje zaščitni učinek. Zaradi tega učinka so zunanji elektroni manj tesno vezani na jedro. S premikanjem po obdobju se ionizacijska energija gladko povečuje od leve proti desni.

Elektronska afiniteta– sprememba energije, ko atom snovi v plinastem stanju pridobi dodaten elektron. Ko se pomikamo navzdol po skupini, postane afiniteta za elektrone manj negativna zaradi učinka presejanja.

Elektronegativnost- merilo, kako močno želi pritegniti elektrone iz drugega z njim povezanega atoma. Elektronegativnost se poveča pri premikanju periodni sistem od leve proti desni in od spodaj navzgor. Ne smemo pozabiti, da žlahtni plini nimajo elektronegativnosti. Tako je najbolj elektronegativen element fluor.

Na podlagi teh pojmov razmislimo, kako se spreminjajo lastnosti atomov in njihovih spojin periodni sistem.

Torej, v periodični odvisnosti obstajajo takšne lastnosti atoma, ki so povezane z njegovo elektronsko konfiguracijo: atomski polmer, ionizacijska energija, elektronegativnost.

Razmislimo o spremembi lastnosti atomov in njihovih spojin glede na njihov položaj v periodni sistem kemičnih elementov.

Poveča se nekovinskost atoma pri premikanju v periodnem sistemu od leve proti desni in od spodaj navzgor. Zaradi tega osnovne lastnosti oksidov se zmanjšajo, in kisle lastnosti se povečujejo v enakem vrstnem redu - pri premikanju od leve proti desni in od spodaj navzgor. Poleg tega so kisle lastnosti oksidov močnejše, čim višje je oksidacijsko stanje elementa, ki ga tvori.

Po obdobju od leve proti desni osnovne lastnosti hidroksidi oslabijo; v glavnih podskupinah se od zgoraj navzdol poveča trdnost temeljev. Poleg tega, če lahko kovina tvori več hidroksidov, potem s povečanjem oksidacijskega stanja kovine, osnovne lastnosti hidroksidi oslabijo.

Po obdobju od leve proti desni poveča se moč kislin, ki vsebujejo kisik. Pri premikanju od zgoraj navzdol znotraj ene skupine se moč kislin, ki vsebujejo kisik, zmanjša. V tem primeru se moč kisline poveča z naraščanjem oksidacijskega stanja elementa, ki tvori kislino.

Po obdobju od leve proti desni moč kislin brez kisika se poveča. Pri premikanju od zgoraj navzdol znotraj ene skupine se poveča moč kislin brez kisika.

Devetnajsto stoletje v zgodovini človeštva je stoletje, v katerem so se reformirale mnoge znanosti, med drugim tudi kemija. V tem času se je pojavil Mendelejevljev periodni sistem in z njim periodični zakon. Prav on je postal osnova sodobne kemije. Periodični sistem D. I. Mendelejeva je sistematizacija elementov, ki določa odvisnost kemijskih in fizikalnih lastnosti od strukture in naboja atoma snovi.

Zgodba

Začetek periodičnega obdobja je postavila knjiga »Korelacija lastnosti z atomsko težo elementov«, napisana v tretji četrtini 17. stoletja. Prikazoval je osnovne pojme znanih kemijskih elementov (takrat jih je bilo le 63). Poleg tega so bile atomske mase mnogih od njih napačno določene. To je močno oviralo odkritje D.I. Mendelejeva.

Dmitrij Ivanovič je svoje delo začel s primerjavo lastnosti elementov. Najprej je delal na kloru in kaliju, šele nato je prešel na delo z alkalijskimi kovinami. Oborožen s posebnimi kartami, na katerih so bili upodobljeni kemični elementi, je večkrat poskušal sestaviti ta "mozaik": položil ga je na svojo mizo v iskanju potrebnih kombinacij in ujemanj.

Po velikem trudu je Dmitrij Ivanovič končno našel vzorec, ki ga je iskal, in elemente razporedil v periodične vrste. Ko je kot rezultat prejel prazne celice med elementi, je znanstvenik ugotovil, da ruski raziskovalci niso poznali vseh kemičnih elementov in da mora on dati temu svetu znanje na področju kemije, ki ga še ni dal njegov predhodniki.

Vsi poznajo mit, da se je Mendelejevu v sanjah prikazal periodni sistem in da je elemente po spominu zbral v en sam sistem. To je, grobo rečeno, laž. Dejstvo je, da je Dmitrij Ivanovič delal precej dolgo in osredotočeno na svoje delo, kar ga je zelo izčrpalo. Med delom na sistemu elementov je Mendelejev nekoč zaspal. Ko se je zbudil, je ugotovil, da tabele ni končal in je raje nadaljeval z izpolnjevanjem praznih celic. Njegov znanec, neki Inostrantsev, univerzitetni učitelj, se je odločil, da je o periodnem sistemu sanjal Mendelejev in to govorico razširil med svojimi študenti. Tako se je pojavila ta hipoteza.

Slava

Kemični elementi Mendelejeva so odraz periodičnega zakona, ki ga je ustvaril Dmitrij Ivanovič v tretji četrtini 19. stoletja (1869). Leta 1869 je bilo obvestilo Mendelejeva o nastanku določene strukture prebrano na sestanku ruske kemijske skupnosti. In istega leta je izšla knjiga "Osnove kemije", v kateri je bil prvič objavljen Mendelejev periodični sistem kemičnih elementov. V knjigi »Naravni sistem elementov in njegova uporaba za označevanje lastnosti neodkritih elementov« je D. I. Mendelejev prvič omenil koncept »periodičnega zakona«.

Struktura in pravila za postavitev elementov

Prve korake pri ustvarjanju periodičnega zakona je naredil Dmitrij Ivanovič v letih 1869-1871, takrat je trdo delal, da bi ugotovil odvisnost lastnosti teh elementov od mase njihovega atoma. Sodobna različica je sestavljena iz elementov, povzetih v dvodimenzionalni tabeli.

Položaj elementa v tabeli ima določen kemijski in fizikalni pomen. Po lokaciji elementa v tabeli lahko ugotovite, kakšna je njegova valenca in določite druge kemijske lastnosti. Dmitrij Ivanovič je poskušal vzpostaviti povezavo med elementi, podobnimi po lastnostih in različnimi.

Takrat znano klasifikacijo kemijskih elementov je zasnoval na valenci in atomski masi. S primerjavo relativnih lastnosti elementov je Mendeljejev poskušal najti vzorec, ki bi združil vse znane kemijske elemente v en sistem. Z razporeditvijo na podlagi naraščajočih atomskih mas je vseeno dosegel periodičnost v vsaki od vrstic.

Nadaljnji razvoj sistema

Periodni sistem, ki se je pojavil leta 1969, je bil večkrat izboljšan. S prihodom žlahtnih plinov v tridesetih letih 20. stoletja je bilo mogoče razkriti novo odvisnost elementov - ne od mase, ampak od atomskega števila. Kasneje je bilo mogoče ugotoviti število protonov v atomskih jedrih in izkazalo se je, da sovpada z atomskim številom elementa. Znanstveniki 20. stoletja so preučevali elektronsko energijo. Izkazalo se je, da vpliva tudi na periodičnost. To je močno spremenilo predstave o lastnostih elementov. Ta točka se je odražala v kasnejših izdajah Mendelejevega periodnega sistema. Vsako novo odkritje lastnosti in značilnosti elementov se organsko prilega tabeli.

Značilnosti periodičnega sistema Mendelejeva

Periodni sistem je razdeljen na obdobja (7 vrstic, razporejenih vodoravno), ki pa so razdeljene na velike in majhne. Obdobje se začne z alkalno kovino in konča z elementom z nekovinskimi lastnostmi.
Tabela Dmitrija Ivanoviča je navpično razdeljena na skupine (8 stolpcev). Vsako izmed njih v periodnem sistemu sestavljata dve podskupini, in sicer glavna in stranska. Po dolgih razpravah je bilo na predlog D. I. Mendelejeva in njegovega kolega U. Ramsaya odločeno, da se uvede tako imenovana ničelna skupina. Vključuje inertne pline (neon, helij, argon, radon, ksenon, kripton). Leta 1911 so znanstveniki F. Soddy prosili, naj v periodični sistem postavijo neločljive elemente, tako imenovane izotope - zanje so bile dodeljene ločene celice.

Kljub pravilnosti in točnosti periodnega sistema pa znanstvena skupnost tega odkritja dolgo ni želela priznati. Mnogi veliki znanstveniki so se posmehovali delu D. I. Mendelejeva in verjeli, da je nemogoče napovedati lastnosti elementa, ki še ni bil odkrit. Toda po odkritju domnevnih kemijskih elementov (in to so bili na primer skandij, galij in germanij) sta Mendelejev sistem in njegov periodični zakon postala kemijska znanost.

Miza v sodobnem času

Mendelejev periodni sistem elementov je osnova večine kemijskih in fizikalnih odkritij, povezanih z atomsko-molekularno znanostjo. Sodobni koncept elementa je nastal prav po zaslugi velikega znanstvenika. Pojav Mendelejevega periodnega sistema je uvedel temeljne spremembe v predstavah o različnih spojinah in enostavnih snoveh. Ustvarjanje periodnega sistema znanstvenikov je imelo velik vpliv na razvoj kemije in vseh z njo povezanih ved.