Imena elementov Mendelejeva. Kaj so kemični elementi? Sistem in značilnosti kemičnih elementov

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 znani 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 se je v njegovi glavi že vse uredilo, vendar ni mogel 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

V obdobju od 1869 do 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 odvračanja pozornosti 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!

Če poznamo formulacijo periodičnega zakona in uporabljamo periodični sistem elementov D.I. Mendelejeva, lahko označimo kateri koli kemični element in njegove spojine. Primerno je sestaviti takšno značilnost kemičnega elementa po načrtu.

I. Simbol kemijskega elementa in njegovo ime.

II. Položaj kemijskega elementa v periodnem sistemu elementov D.I. Mendelejev:

1. serijska številka;
2. številka obdobja;
3. številka skupine;
4. podskupina (glavna ali sekundarna).

III. Zgradba atoma kemičnega elementa:

1. naboj jedra atoma;
2. relativna atomska masa kemijskega elementa;
3. število protonov;
4. število elektronov;
5. število nevtronov;
6. število elektronskih ravni v atomu.

IV. Elektronske in elektronsko-grafične formule atoma, njegovih valenčnih elektronov.

V. Vrsta kemijskega elementa (kovina ali nekovina, s-, p-, d- ali f-element).

VI. Formule najvišjega oksida in hidroksida kemičnega elementa, značilnosti njihovih lastnosti (bazične, kisle ali amfoterne).

VII. Primerjava kovinskih ali nekovinskih lastnosti kemijskega elementa z lastnostmi sosednjih elementov po periodi in podskupini.

VIII. Največje in najmanjše oksidacijsko stanje atoma.

Na primer, opisali bomo kemični element z zaporedno številko 15 in njegove spojine glede na njihov položaj v periodnem sistemu elementov D.I. Mendelejeva in strukturo atoma.

I. V tabeli D.I. Mendelejeva najdemo celico s številko kemijskega elementa, zapišemo njegov simbol in ime.

Kemijski element številka 15 je fosfor. Njegov simbol je R.

II. Označimo položaj elementa v tabeli D.I. Mendelejeva (številka obdobja, vrsta podskupine).

Fosfor je v glavni podskupini V. skupine, v 3. periodi.

III. Podali bomo splošen opis sestave atoma kemijskega elementa (jedrski naboj, atomska masa, število protonov, nevtronov, elektronov in elektronski nivoji).

Jedrski naboj atoma fosforja je +15. Relativna atomska masa fosforja je 31. Jedro atoma vsebuje 15 protonov in 16 nevtronov (31 - 15 = 16). Atom fosforja ima tri energijske nivoje, ki vsebujejo 15 elektronov.

IV. Sestavimo elektronsko in elektronskografično formulo atoma ter označimo njegove valenčne elektrone.

Elektronska formula atoma fosforja: 15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3.

Elektronsko-grafična formula za zunanji nivo atoma fosforja: na tretjem energijskem nivoju, na podnivoju 3s, sta dva elektrona (v eni celici sta napisani dve puščici v nasprotni smeri), na treh p-podnivojih so trije. elektroni (eden je zapisan v vsaki od treh puščic celic, ki imajo isto smer).

Valenčni elektroni so elektroni zunanje ravni, tj. 3s2 3p3 elektronov.

V. Določite vrsto kemijskega elementa (kovina ali nekovina, s-, p-, d- ali f-element).

Fosfor je nekovina. Ker je zadnji podnivo v atomu fosforja, ki je napolnjen z elektroni, p-podnivo, fosfor spada v družino p-elementov.

VI. Sestavimo formule višjega fosforjevega oksida in hidroksida ter označimo njune lastnosti (bazične, kisle ali amfoterne).

Višji fosforjev oksid P 2 O 5 kaže lastnosti kislega oksida. Hidroksid, ki ustreza višjemu oksidu, H 3 PO 4, kaže lastnosti kisline. Potrdimo te lastnosti z enačbami vrst kemijskih reakcij:

P 2 O 5 + 3 Na 2 O = 2Na 3 PO 4

H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O

VII. Primerjajmo nekovinske lastnosti fosforja z lastnostmi sosednjih elementov po periodi in podskupini.

Sosed fosforjeve podskupine je dušik. Soseda fosforja sta silicij in žveplo. Nekovinske lastnosti atomov kemijskih elementov glavnih podskupin se z naraščajočim atomskim številom povečujejo v obdobjih in zmanjšujejo v skupinah. Zato so nekovinske lastnosti fosforja bolj izrazite kot lastnosti silicija in manj izrazite kot lastnosti dušika in žvepla.

VIII. Določimo največje in najmanjše oksidacijsko stanje fosforjevega atoma.

Največje pozitivno oksidacijsko stanje za kemične elemente glavnih podskupin je enako številki skupine. Fosfor je v glavni podskupini pete skupine, zato je največje oksidacijsko stanje fosforja +5.

Najmanjše oksidacijsko stanje za nekovine je v večini primerov razlika med številko skupine in številko osem. Tako je minimalno oksidacijsko stanje fosforja -3.

Kemijski element je skupni izraz, ki opisuje zbirko atomov enostavne snovi, torej take, ki je ni mogoče razdeliti na enostavnejše (glede na strukturo njihovih molekul) sestavine. Predstavljajte si, da vam dajo kos čistega železa in vas prosijo, da ga ločite na njegove hipotetične sestavine s katero koli napravo ali metodo, ki so jo kdajkoli izumili kemiki. Vendar ne morete storiti ničesar; železo nikoli ne bo razdeljeno na nekaj preprostejšega. Preprosta snov - železo - ustreza kemičnemu elementu Fe.

Teoretična opredelitev

Zgoraj omenjeno eksperimentalno dejstvo je mogoče pojasniti z naslednjo definicijo: kemijski element je abstraktna zbirka atomov (ne molekul!) ustrezne enostavne snovi, to je atomov iste vrste. Če bi obstajal način, kako pogledati vsakega posameznega atoma v zgoraj omenjenem kosu čistega železa, bi bili vsi atomi železa. Nasprotno pa kemična spojina, kot je železov oksid, vedno vsebuje vsaj dve različni vrsti atomov: atome železa in atome kisika.

Izrazi, ki bi jih morali poznati

Atomska masa: Masa protonov, nevtronov in elektronov, ki sestavljajo atom kemičnega elementa.

Atomsko število: Število protonov v jedru atoma elementa.

Kemijski simbol: črka ali par latiničnih črk, ki predstavlja oznako danega elementa.

Kemična spojina: snov, ki je sestavljena iz dveh ali več kemičnih elementov, združenih med seboj v določenem razmerju.

Kovina: Element, ki izgubi elektrone v kemičnih reakcijah z drugimi elementi.

Metaloid: Element, ki včasih reagira kot kovina in včasih kot nekovina.

Nekovinski: Element, ki želi pridobiti elektrone v kemičnih reakcijah z drugimi elementi.

Periodni sistem kemijskih elementov: Sistem razvrščanja kemičnih elementov glede na njihovo atomsko število.

Sintetični element: Tisti, ki je proizveden umetno v laboratoriju in ga na splošno ni v naravi.

Naravni in sintetični elementi

Dvaindevetdeset kemičnih elementov se pojavlja v naravi na Zemlji. Ostale so bile pridobljene umetno v laboratorijih. Sintetični kemični element je običajno produkt jedrskih reakcij v pospeševalnikih delcev (napravah, ki se uporabljajo za povečanje hitrosti subatomskih delcev, kot so elektroni in protoni) ali jedrskih reaktorjih (napravah, ki se uporabljajo za nadzor energije, ki se sprošča pri jedrskih reakcijah). Prvi sintetični element z atomsko številko 43 je bil tehnecij, ki sta ga leta 1937 odkrila italijanska fizika C. Perrier in E. Segre. Razen tehnecija in prometija imajo vsi sintetični elementi jedra, večja od urana. Zadnji sintetični kemijski element, ki je dobil to ime, je livermorij (116), prej pa flerovij (114).

Dva ducata skupnih in pomembnih elementov

* Če vrednost ni navedena, je element manjši od 0,1 odstotka.

Veliki pok kot temeljni vzrok nastanka materije

Kateri kemični element je bil prvi v vesolju? Znanstveniki verjamejo, da se odgovor na to vprašanje skriva v zvezdah in procesih, s katerimi zvezde nastajajo. Verjame se, da je vesolje nastalo v nekem trenutku med 12 in 15 milijardami let. Do tega trenutka ni mišljeno nič drugega kot energija. Toda zgodilo se je nekaj, kar je to energijo spremenilo v ogromno eksplozijo (tako imenovani veliki pok). V naslednjih sekundah po velikem poku je začela nastajati snov.

Prve najpreprostejše oblike snovi, ki so se pojavile, so bili protoni in elektroni. Nekateri od njih se združijo in tvorijo vodikove atome. Slednji je sestavljen iz enega protona in enega elektrona; je najpreprostejši atom, ki lahko obstaja.

Počasi, v dolgih časovnih obdobjih, so se atomi vodika začeli združevati v določenih območjih vesolja in tvoriti goste oblake. Vodik v teh oblakih so gravitacijske sile potegnile v kompaktne formacije. Sčasoma so ti oblaki vodika postali dovolj gosti, da so tvorili zvezde.

Zvezde kot kemični reaktorji novih elementov

Zvezda je preprosto masa snovi, ki ustvarja energijo iz jedrskih reakcij. Najpogostejša od teh reakcij vključuje kombinacijo štirih atomov vodika, ki tvorijo en atom helija. Ko so se zvezde začele oblikovati, je helij postal drugi element, ki se je pojavil v vesolju.

Ko se zvezde starajo, preidejo z jedrskih reakcij vodik-helij na druge vrste. V njih atomi helija tvorijo atome ogljika. Kasneje ogljikovi atomi tvorijo kisik, neon, natrij in magnezij. Še kasneje se neon in kisik združita med seboj in tvorita magnezij. Ko se te reakcije nadaljujejo, nastaja vedno več kemičnih elementov.

Prvi sistemi kemičnih elementov

Pred več kot 200 leti so kemiki začeli iskati načine za njihovo razvrstitev. Sredi devetnajstega stoletja je bilo znanih približno 50 kemičnih elementov. Eno od vprašanj, ki so ga poskušali razrešiti kemiki. se je zvedelo do naslednjega: ali je kemični element snov, ki se popolnoma razlikuje od katerega koli drugega elementa? Ali so nekateri elementi na nek način povezani z drugimi? Ali obstaja splošna zakonitost, ki ju združuje?

Kemiki so predlagali različne sisteme kemičnih elementov. Angleški kemik William Prout je na primer leta 1815 predlagal, da so atomske mase vseh elementov večkratniki mase vodikovega atoma, če jo vzamemo za enoto, torej morajo biti cela števila. Takrat je atomske mase mnogih elementov že izračunal J. Dalton glede na maso vodika. Če pa to približno velja za ogljik, dušik in kisik, potem klor z maso 35,5 ni sodil v to shemo.

Nemški kemik Johann Wolfgang Dobereiner (1780 – 1849) je leta 1829 pokazal, da je tri elemente tako imenovane skupine halogenov (klor, brom in jod) mogoče razvrstiti po njihovih relativnih atomskih masah. Izkazalo se je, da je atomska masa broma (79,9) skoraj popolnoma enaka povprečju atomskih mas klora (35,5) in joda (127), in sicer 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (blizu 79,9). To je bil prvi pristop k izdelavi ene od skupin kemičnih elementov. Dobereiner je odkril še dve taki triadi elementov, vendar mu ni uspelo oblikovati splošnega periodičnega zakona.

Kako se je pojavil periodni sistem kemičnih elementov?

Večina zgodnjih klasifikacijskih shem ni bila zelo uspešna. Potem, okoli leta 1869, sta skoraj istočasno odkrila dva kemika. Ruski kemik Dmitrij Mendelejev (1834-1907) in nemški kemik Julius Lothar Meyer (1830-1895) sta predlagala organiziranje elementov, ki imajo podobne fizikalne in kemijske lastnosti, v urejen sistem skupin, serij in obdobij. Hkrati sta Mendelejev in Meyer poudarila, da se lastnosti kemičnih elementov občasno ponavljajo glede na njihovo atomsko maso.

Danes Mendelejev na splošno velja za odkritelja periodičnega zakona, ker je naredil en korak, ki ga Meyer ni. Ko so vse elemente uredili v periodnem sistemu, so se pojavile vrzeli. Mendelejev je napovedal, da so to mesta za elemente, ki še niso bili odkriti.

Vendar je šel še dlje. Mendelejev je napovedal lastnosti teh še neodkritih elementov. Vedel je, kje se nahajajo v periodnem sistemu, zato je lahko predvidel njihove lastnosti. Zanimivo je, da je bil vsak kemični element, ki ga je predvidel Mendelejev, galij, skandij in germanij, odkrit manj kot deset let po tem, ko je objavil svoj periodični zakon.

Kratka oblika periodnega sistema

Bilo je poskusov prešteti, koliko možnosti za grafično predstavitev periodnega sistema so predlagali različni znanstveniki. Izkazalo se je, da jih je več kot 500. Poleg tega je 80% skupnega števila možnosti tabel, ostalo pa so geometrijske figure, matematične krivulje itd. Posledično so štiri vrste tabel našle praktično uporabo: kratke, pol -dolgi, dolgi in lestveni (piramidalni). Slednjega je predlagal veliki fizik N. Bohr.

Spodnja slika prikazuje kratko obliko.

V njej so kemični elementi razvrščeni po naraščajočem vrstnem redu svojih atomskih števil od leve proti desni in od zgoraj navzdol. Tako ima prvi kemijski element periodnega sistema vodik atomsko številko 1, ker jedra vodikovih atomov vsebujejo en in samo en proton. Podobno ima kisik atomsko številko 8, saj jedra vseh atomov kisika vsebujejo 8 protonov (glej spodnjo sliko).

Glavni strukturni fragmenti periodnega sistema so obdobja in skupine elementov. V šestih obdobjih so vse celice zapolnjene, sedma še ni dokončana (elementi 113, 115, 117 in 118, čeprav sintetizirani v laboratorijih, še niso uradno registrirani in nimajo imen).

Skupine so razdeljene na glavno (A) in sekundarno (B) podskupino. Elementi prvih treh period, od katerih ima vsaka po eno vrstico, so vključeni izključno v A-podskupine. Preostale štiri dobe vključujejo dve vrstici.

Kemični elementi v isti skupini imajo ponavadi podobne kemijske lastnosti. Tako prvo skupino sestavljajo alkalijske kovine, drugo - zemeljskoalkalijske kovine. Elementi v istem obdobju imajo lastnosti, ki se počasi spreminjajo iz alkalne kovine v žlahtni plin. Spodnja slika prikazuje, kako se spreminja ena od lastnosti, atomski polmer, za posamezne elemente v tabeli.

Dolga periodna oblika periodnega sistema

Prikazan je na spodnji sliki in je razdeljen v dve smeri, po vrsticah in po stolpcih. Obstaja sedem periodičnih vrstic, kot v kratki obliki, in 18 stolpcev, imenovanih skupine ali družine. Pravzaprav povečanje števila skupin z 8 v kratki obliki na 18 v dolgi obliki dobimo tako, da vse elemente postavimo v obdobja, začenši s 4., ne v dveh, ampak v eni vrstici.

Za skupine se uporabljata dva različna sistema številčenja, kot je prikazano na vrhu tabele. Sistem rimskih številk (IA, IIA, IIB, IVB itd.) je bil tradicionalno priljubljen v Združenih državah. Drug sistem (1, 2, 3, 4 itd.) se tradicionalno uporablja v Evropi in je bil pred nekaj leti priporočen za uporabo v ZDA.

Videz periodnega sistema na zgornjih slikah je nekoliko zavajajoč, kot pri vsaki tako objavljeni tabeli. Razlog za to je, da bi se morali dve skupini elementov, prikazani na dnu tabel, dejansko nahajati znotraj njih. Lantanidi na primer pripadajo obdobju 6 med barijem (56) in hafnijem (72). Poleg tega aktinidi pripadajo obdobju 7 med radijem (88) in rutherfordijem (104). Če bi jih vstavili v mizo, bi postala preširoka, da bi se prilegala na kos papirja ali stenski grafikon. Zato je običajno, da te elemente postavite na dno tabele.

Periodni sistem kemičnih elementov (periodni sistem)- klasifikacija kemijskih elementov, ugotavljanje odvisnosti različnih lastnosti elementov od naboja atomskega jedra. Sistem je grafični izraz periodičnega zakona, ki ga je ustanovil ruski kemik D.I. Mendelejev leta 1869. Njegovo prvotno različico je razvil D. I. Mendeleev v letih 1869-1871 in ugotovil odvisnost lastnosti elementov od njihove atomske teže (v sodobnem smislu od atomske mase). Skupno je bilo predlaganih več sto možnosti za upodobitev periodičnega sistema (analitične krivulje, tabele, geometrijske figure itd.). V sodobni različici sistema se predvideva, da so elementi povzeti v dvodimenzionalni tabeli, v kateri vsak stolpec (skupina) določa glavne fizikalne in kemijske lastnosti, vrstice pa predstavljajo obdobja, ki so si do neke mere podobna. drug drugemu.

Periodni sistem kemičnih elementov D. I. Mendelejeva

Odkritje ruskega kemika Mendelejeva je imelo (daleč) najpomembnejšo vlogo v razvoju znanosti, in sicer v razvoju atomsko-molekularne znanosti. To odkritje je omogočilo pridobitev najbolj razumljivih in preprostih idej o preprostih in zapletenih kemičnih spojinah. Le zahvaljujoč mizi imamo pojme o elementih, ki jih uporabljamo v sodobnem svetu. V dvajsetem stoletju se je pojavila napovedna vloga periodičnega sistema pri ocenjevanju kemijskih lastnosti transuranovih elementov, ki jo je pokazal ustvarjalec tabele.

Mendelejevljev periodni sistem, ki je bil razvit v 19. stoletju v interesu kemijske znanosti, je zagotovil že pripravljeno sistematizacijo vrst atomov za razvoj FIZIKE v 20. stoletju (fizika atoma in atomskega jedra). V začetku dvajsetega stoletja so fiziki z raziskavami ugotovili, da je atomsko število (znano tudi kot atomsko število) tudi merilo električnega naboja atomskega jedra tega elementa. Število obdobja (tj. horizontalne serije) določa število elektronskih lupin atoma. Izkazalo se je tudi, da številka navpične vrstice tabele določa kvantno strukturo zunanje lupine elementa (torej morajo imeti elementi iste vrstice podobne kemijske lastnosti).

Odkritje ruskega znanstvenika je zaznamovalo novo dobo v zgodovini svetovne znanosti; to odkritje je omogočilo ne le velik preskok v kemiji, ampak je bilo neprecenljivo tudi za številna druga področja znanosti. Periodni sistem je zagotovil skladen sistem informacij o elementih, na podlagi katerega je bilo mogoče narediti znanstvene zaključke in celo predvideti nekatera odkritja.

Periodni sistem Ena od značilnosti periodnega sistema je, da ima skupina (stolpec v tabeli) pomembnejše izraze periodnega trenda kot obdobja ali bloki. Dandanes teorija kvantne mehanike in atomske strukture pojasnjuje skupinsko bistvo elementov z dejstvom, da imajo enake elektronske konfiguracije valenčnih lupin, posledično pa imajo elementi, ki se nahajajo znotraj istega stolpca, zelo podobne (enake) lastnosti elektronske konfiguracije s podobnimi kemijskimi lastnostmi. Obstaja tudi jasna težnja po stabilni spremembi lastnosti z večanjem atomske mase. Treba je opozoriti, da so na nekaterih območjih periodnega sistema (na primer v blokih D in F) vodoravne podobnosti bolj opazne kot navpične.

Periodni sistem vsebuje skupine, ki so jim dodeljene zaporedne številke od 1 do 18 (od leve proti desni), v skladu z mednarodnim sistemom poimenovanja skupin. V preteklosti so za označevanje skupin uporabljali rimske številke. V Ameriki je obstajala praksa, da so za rimsko številko postavili črko »A«, če se skupina nahaja v blokih S in P, ali črko »B« za skupine, ki se nahajajo v bloku D. Takrat uporabljeni identifikatorji so enako kot slednje število sodobnih indeksov v našem času (na primer, ime IVB ustreza elementom skupine 4 v našem času, IVA pa je 14. skupina elementov). V evropskih državah tistega časa je bil uporabljen podoben sistem, vendar se je tukaj črka "A" nanašala na skupine do 10, črka "B" pa po vključno 10. Toda skupine 8,9,10 so imele ID VIII, kot ena trojna skupina. Ta imena skupin so prenehala obstajati, ko je leta 1988 stopil v veljavo novi sistem zapisov IUPAC, ki se uporablja še danes.

Številne skupine so prejele nesistematična imena rastlinske narave (na primer "zemeljsko alkalijske kovine" ali "halogeni" in druga podobna imena). Skupine od 3 do 14 niso prejele takšnih imen, ker so si manj podobne in imajo manjšo skladnost z navpičnimi vzorci; običajno jih imenujemo bodisi po številki bodisi po imenu prvega elementa skupine (titan , kobalt itd.).

Kemijski elementi, ki pripadajo isti skupini periodnega sistema, kažejo določene trende v elektronegativnosti, atomskem radiju in ionizacijski energiji. V eni skupini, od zgoraj navzdol, se polmer atoma poveča, ko se energijske ravni zapolnijo, valenčni elektroni elementa se oddaljijo od jedra, medtem ko se energija ionizacije zmanjša in vezi v atomu oslabijo, kar poenostavi odstranitev elektronov. Zmanjša se tudi elektronegativnost, kar je posledica dejstva, da se razdalja med jedrom in valenčnimi elektroni poveča. Toda pri teh vzorcih obstajajo tudi izjeme, na primer, elektronegativnost v skupini 11 narašča, namesto da se zmanjšuje, v smeri od zgoraj navzdol. V periodnem sistemu je vrstica, ki se imenuje "Perioda".

Med skupinami so tiste, pri katerih so pomembnejše horizontalne smeri (za razliko od drugih, pri katerih so pomembnejše vertikalne smeri), v takšne skupine spada blok F, v katerem lantanidi in aktinoidi tvorijo dve pomembni horizontalni zaporedji.

Elementi kažejo določene vzorce v atomskem radiju, elektronegativnosti, ionizacijski energiji in energiji afinitete do elektronov. Zaradi dejstva, da se za vsak naslednji element poveča število nabitih delcev in se elektroni privlačijo k jedru, se atomski polmer zmanjša od leve proti desni, skupaj s tem se poveča ionizacijska energija, in ko se vez v atomu poveča, težava pri odstranitvi elektrona se poveča. Za kovine, ki se nahajajo na levi strani tabele, je značilen nižji indikator energije afinitete do elektrona, zato je na desni strani indikator energije afinitete do elektrona višji pri nekovinah (brez žlahtnih plinov).

Različne dele periodnega sistema, odvisno od tega, na kateri lupini atoma se nahaja zadnji elektron, in glede na pomembnost elektronske lupine običajno opisujemo kot bloke.

S-blok vključuje prvi dve skupini elementov (alkalijske in zemeljskoalkalijske kovine, vodik in helij).
P-blok vključuje zadnjih šest skupin, od 13 do 18 (po IUPAC ali po sistemu, sprejetem v Ameriki - od IIIA do VIIIA), ta blok vključuje tudi vse metaloide.

Blok - D, skupine 3 do 12 (IUPAC ali od IIIB do IIB v Ameriki), ta blok vključuje vse prehodne kovine.
Blok - F, je običajno postavljen zunaj periodnega sistema in vključuje lantanide in aktinoide.

Če se vam zdi periodni sistem težko razumljiv, niste edini! Čeprav je lahko težko razumeti njegova načela, vam bo učenje, kako ga uporabljati, pomagalo pri študiju znanosti. Najprej preučite strukturo tabele in katere informacije lahko iz nje izveste o vsakem kemijskem elementu. Nato lahko začnete preučevati lastnosti vsakega elementa. In končno, s pomočjo periodnega sistema lahko določite število nevtronov v atomu določenega kemičnega elementa.

Koraki

1. del

Periodični sistem ali periodni sistem kemijskih elementov se začne v zgornjem levem kotu in konča na koncu zadnje vrstice tabele (spodnji desni kot).

Elementi v tabeli so razporejeni od leve proti desni v naraščajočem vrstnem redu glede na njihovo atomsko število. Atomsko število kaže, koliko protonov vsebuje en atom. Poleg tega se z večanjem atomskega števila povečuje tudi atomska masa. Tako lahko glede na lokacijo elementa v periodnem sistemu določimo njegovo atomsko maso. To je očitno, ko pogledate atomska števila. Atomska števila se povečajo za eno, ko se premikate od leve proti desni. Ker so elementi razporejeni v skupine, so nekatere celice tabele prazne.

• Na primer, prva vrstica tabele vsebuje vodik, ki ima atomsko številko 1, in helij, ki ima atomsko številko 2. Vendar se nahajata na nasprotnih koncih, ker pripadata različnima skupinama.

1. Spoznajte skupine, ki vsebujejo elemente s podobnimi fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi. Elementi vsake skupine se nahajajo v ustreznem navpičnem stolpcu. Običajno so označeni z isto barvo, kar pomaga prepoznati elemente s podobnimi fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi ter napovedati njihovo obnašanje. Vsi elementi določene skupine imajo enako število elektronov v svoji zunanji lupini.

   • Vodik lahko razvrstimo med alkalijske kovine in halogene. V nekaterih tabelah je navedena v obeh skupinah.
   • V večini primerov so skupine oštevilčene od 1 do 18, številke pa so postavljene na vrhu ali dnu tabele. Številke lahko navedete z rimskimi (npr. IA) ali arabskimi (npr. 1A ali 1) številkami.
   • Ko se premikate po stolpcu od zgoraj navzdol, pravite, da »brskate po skupini«.

2. Ugotovite, zakaj so v tabeli prazne celice. Elementi niso razvrščeni le glede na njihovo atomsko število, ampak tudi po skupinah (elementi v isti skupini imajo podobne fizikalne in kemijske lastnosti). Zahvaljujoč temu je lažje razumeti, kako se določen element obnaša. Ker pa se atomsko število povečuje, elementov, ki spadajo v ustrezno skupino, ni vedno mogoče najti, zato so v tabeli prazne celice.

   • Na primer, prve 3 vrstice imajo prazne celice, ker prehodne kovine najdemo samo od atomske številke 21.
   • Elementi z atomskimi številkami od 57 do 102 so razvrščeni kot redki zemeljski elementi in so običajno postavljeni v lastno podskupino v spodnjem desnem kotu tabele.

3. Vsaka vrstica tabele predstavlja obdobje. Vsi elementi iste periode imajo enako število atomskih orbital, v katerih se nahajajo elektroni v atomih. Število orbital ustreza številu periode. Tabela vsebuje 7 vrstic, to je 7 obdobij.

   • Na primer, atomi elementov prve dobe imajo eno orbitalo, atomi elementov sedme dobe pa 7 orbital.
   • Obdobja so praviloma označena s številkami od 1 do 7 na levi strani tabele.
   • Ko se premikate vzdolž črte od leve proti desni, pravite, da »preiskujete menstruacijo«.

4. Naučite se razlikovati med kovinami, metaloidi in nekovinami. Lastnosti elementa boste bolje razumeli, če boste lahko določili, kakšne vrste je. Za udobje so v večini tabel kovine, metaloidi in nekovine označene z različnimi barvami. Kovine so na levi, nekovine pa na desni strani mize. Med njimi se nahajajo metaloidi.

   2. del

   Oznake elementov

   1. Vsak element je označen z eno ali dvema latiničnima črkama. Praviloma je simbol elementa prikazan z velikimi črkami v sredini ustrezne celice. Simbol je skrajšano ime za element, ki je enako v večini jezikov. Simboli elementov se običajno uporabljajo pri izvajanju poskusov in delu s kemijskimi enačbami, zato si jih je koristno zapomniti.

      • Običajno so simboli elementov okrajšave njihovega latinskega imena, čeprav za nekatere, zlasti nedavno odkrite elemente, izhajajo iz splošnega imena. Na primer, helij je predstavljen s simbolom He, ki je blizu običajnemu imenu v večini jezikov. Hkrati je železo označeno kot Fe, kar je okrajšava njegovega latinskega imena.

   2. Bodite pozorni na polno ime elementa, če je navedeno v tabeli. Ta element "ime" se uporablja v navadnih besedilih. Na primer, "helij" in "ogljik" sta imeni elementov. Običajno, čeprav ne vedno, so polna imena elementov navedena pod njihovim kemijskim simbolom.

      • Včasih tabela ne označuje imen elementov in daje samo njihove kemijske simbole.

   3. Poiščite atomsko število. Običajno se atomsko število elementa nahaja na vrhu ustrezne celice, na sredini ali v kotu. Lahko se pojavi tudi pod simbolom ali imenom elementa. Elementi imajo atomska števila od 1 do 118.

      • Atomsko število je vedno celo število.

   4. Ne pozabite, da atomsko število ustreza številu protonov v atomu. Vsi atomi elementa vsebujejo enako število protonov. Za razliko od elektronov ostaja število protonov v atomih elementa konstantno. V nasprotnem primeru bi dobili drugačen kemični element!