Πρώτη επιλογή Περιοδικός πίνακας στοιχείωνεκδόθηκε από τον Ντμίτρι Ιβάνοβιτς Μεντελέεφ το 1869 και ονομάστηκε «Η εμπειρία ενός συστήματος στοιχείων».

DI. Ο Mendeleev τακτοποίησε τα 63 στοιχεία που ήταν γνωστά εκείνη την εποχή σε αύξουσα σειρά των ατομικών τους μαζών και έλαβε μια φυσική σειρά χημικών στοιχείων, στην οποία ανακάλυψε μια περιοδική επανάληψη των χημικών ιδιοτήτων. Αυτή η σειρά χημικών στοιχείων είναι πλέον γνωστή ως Περιοδικός Νόμος(διατύπωση του D.I. Mendeleev):

Οι ιδιότητες των απλών σωμάτων, καθώς και οι μορφές και οι ιδιότητες των ενώσεων των στοιχείων, βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από το μέγεθος των ατομικών βαρών των στοιχείων.

Η ισχύουσα διατύπωση του νόμου έχει ως εξής:

Οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων, των απλών ουσιών, καθώς και η σύνθεση και οι ιδιότητες των ενώσεων βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από τις τιμές των φορτίων των πυρήνων των ατόμων.

Γραφική εικόνα περιοδικός νόμοςείναι ο περιοδικός πίνακας.

Το κελί κάθε στοιχείου υποδεικνύει τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του.

Περιοδικός Πίνακαςπεριέχει ομάδες και περιόδους.

Ομάδα- μια στήλη του περιοδικού συστήματος, στην οποία βρίσκονται χημικά στοιχεία που έχουν χημική ομοιότητα λόγω πανομοιότυπων ηλεκτρονικών διαμορφώσεων του στρώματος σθένους.

Περιοδικό σύστημα Δ.Ι. Ο Mendeleev περιέχει οκτώ ομάδες στοιχείων. Κάθε ομάδα αποτελείται από δύο υποομάδες: κύρια (α) και δευτερεύουσα (β).ΣΕ κύρια υποομάδαπεριέχονται μικρό-Και Π-στοιχεία, στο πλάι - ρε-στοιχεία.

Ονόματα ομάδων:

I-a Αλκαλικά μέταλλα.

II-a Μέταλλα αλκαλικών γαιών.

V-a Pnictogens.

VI-a Chalcogens.

VII-a Αλογόνα.

VIII-α Ευγενή (αδρανή) αέρια.

Περίοδοςείναι μια ακολουθία στοιχείων γραμμένων ως συμβολοσειρά, διατεταγμένα κατά σειρά αύξησης των φορτίων των πυρήνων τους. Ο αριθμός περιόδου αντιστοιχεί στον αριθμό των ηλεκτρονικών επιπέδων στο άτομο.

Η περίοδος ξεκινά με ένα αλκαλικό μέταλλο (ή υδρογόνο) και τελειώνει με ένα ευγενές αέριο.

Παράμετρος	Κάτω από την ομάδα	Κατά περίοδο προς τα δεξιά
Βασική χρέωση	αυξάνεται	αυξάνεται
Αριθμός ηλεκτρονίων σθένους	Δεν αλλάζει	αυξάνεται
Αριθμός επιπέδων ενέργειας	αυξάνεται	Δεν αλλάζει
Ακτίνα ατόμου	αυξάνεται	Μειώνεται
Ηλεκτραρνητικότητα	Μειώνεται	αυξάνεται
Ιδιότητες μετάλλων	Αυξάνονται	Μείωση
Κατάσταση οξείδωσης σε ανώτερο οξείδιο	Δεν αλλάζει	αυξάνεται
Ο βαθμός οξείδωσης σε ενώσεις υδρογόνου (για στοιχεία των ομάδων IV-VII)	Δεν αλλάζει	αυξάνεται

Σύγχρονος περιοδικός πίνακας χημικών στοιχείων του Mendeleev.

DI. Ο Mendeleev διατύπωσε τον Περιοδικό Νόμο το 1869, ο οποίος βασίστηκε σε ένα από τα Τα κύρια χαρακτηριστικάάτομο - ατομική μάζα. Η επακόλουθη ανάπτυξη του Περιοδικού Νόμου, δηλαδή η απόκτηση μεγάλων πειραματικών δεδομένων, άλλαξε κάπως την αρχική διατύπωση του νόμου, αλλά αυτές οι αλλαγές δεν έρχονται σε αντίθεση με το κύριο νόημα που ορίζει ο D.I. Μεντελέεφ. Αυτές οι αλλαγές έδωσαν μόνο στον νόμο και στο Περιοδικό Σύστημα επιστημονική εγκυρότητα και επιβεβαίωση ορθότητας.

Η σύγχρονη διατύπωση του Περιοδικού Νόμου από τον Δ.Ι. Ο Mendeleev έχει ως εξής: οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων, καθώς και οι ιδιότητες και οι μορφές των ενώσεων των στοιχείων, βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από το φορτίο των πυρήνων των ατόμων τους.

Δομή του Περιοδικού Πίνακα Χημικών Στοιχείων Δ.Ι. Μεντελέεφ

Με την παρούσα γνώμη είναι γνωστό ένας μεγάλος αριθμός απόερμηνείες του Περιοδικού συστήματος, αλλά οι πιο δημοφιλείς - με μικρές (μικρές) και μεγάλες (μεγάλες) περιόδους. Οι οριζόντιες σειρές ονομάζονται περίοδοι (περιέχουν στοιχεία με διαδοχική πλήρωση του ίδιου ενεργειακού επιπέδου) και οι κάθετες στήλες ονομάζονται ομάδες (περιέχουν στοιχεία που έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων σθένους - χημικά ανάλογα). Επίσης, όλα τα στοιχεία μπορούν να χωριστούν σε μπλοκ ανάλογα με τον τύπο του εξωτερικού τροχιακού (σθένους): s-, p-, d-, f-στοιχεία.

Συνολικά, υπάρχουν 7 περίοδοι στο σύστημα (πίνακας) και ο αριθμός της περιόδου (που συμβολίζεται με αραβικό αριθμό) είναι ίσος με τον αριθμό των στρωμάτων ηλεκτρονίων σε ένα άτομο ενός στοιχείου, τον αριθμό του εξωτερικού ενεργειακού επιπέδου (σθένους) , και την τιμή του κύριου κβαντικού αριθμού για το υψηλότερο επίπεδο ενέργειας. Κάθε περίοδος (εκτός από την πρώτη) ξεκινά με ένα στοιχείο s - ένα ενεργό αλκαλιμέταλλο και τελειώνει με ένα αδρανές αέριο, του οποίου προηγείται ένα στοιχείο p - ένα ενεργό μη μέταλλο (αλογόνο). Εάν κινηθούμε κατά μήκος της περιόδου από αριστερά προς τα δεξιά, τότε με την αύξηση του φορτίου των πυρήνων των ατόμων χημικών στοιχείων μικρών περιόδων, ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό ενεργειακό επίπεδο θα αυξηθεί, με αποτέλεσμα οι ιδιότητες του τα στοιχεία αλλάζουν - από τυπικά μεταλλικά (επειδή υπάρχει ενεργό αλκαλικό μέταλλο στην αρχή της περιόδου), μέσω αμφοτερικών (το στοιχείο εμφανίζει τις ιδιότητες τόσο των μετάλλων όσο και των μη μετάλλων) σε μη μεταλλικά (ενεργό μη μέταλλο - αλογόνο στο τέλος της περιόδου), δηλ. Οι μεταλλικές ιδιότητες σταδιακά εξασθενούν και οι μη μεταλλικές αυξάνονται.

Σε μεγάλες περιόδους, με την αύξηση του πυρηνικού φορτίου, η πλήρωση των ηλεκτρονίων είναι πιο δύσκολη, γεγονός που εξηγεί μια πιο σύνθετη αλλαγή στις ιδιότητες των στοιχείων σε σύγκριση με στοιχεία μικρών περιόδων. Έτσι, σε ζυγές σειρές μεγάλων περιόδων, με την αύξηση του πυρηνικού φορτίου, ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας παραμένει σταθερός και ίσος με 2 ή 1. Επομένως, ενώ το επόμενο επίπεδο μετά το εξωτερικό (δεύτερο από το εξωτερικό) γεμίζει με ηλεκτρόνια, οι ιδιότητες των στοιχείων σε ζυγές σειρές αλλάζουν αργά. Όταν μετακινούμαστε σε περιττές σειρές, με αύξηση του πυρηνικού φορτίου, ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας αυξάνεται (από 1 σε 8), οι ιδιότητες των στοιχείων αλλάζουν με τον ίδιο τρόπο όπως σε μικρές περιόδους.

Οι κάθετες στήλες στο περιοδικό σύστημα είναι ομάδες στοιχείων με παρόμοια ηλεκτρονική δομήκαι είναι χημικά ανάλογα. Οι ομάδες ορίζονται με λατινικούς αριθμούς από I έως VIII. Διακρίνονται οι κύριες (Α) και οι δευτερεύουσες (Β) υποομάδες, η πρώτη από τις οποίες περιέχει στοιχεία s και p, η δεύτερη - d - στοιχεία.

Ο αριθμός υποομάδας Α υποδεικνύει τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας (τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους). Για στοιχεία των Β-υποομάδων, δεν υπάρχει άμεση σχέση μεταξύ του αριθμού της ομάδας και του αριθμού των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας. Στις Α-υποομάδες, οι μεταλλικές ιδιότητες των στοιχείων αυξάνονται και οι μη μεταλλικές ιδιότητες μειώνονται με την αύξηση του φορτίου του πυρήνα του ατόμου του στοιχείου.

Υπάρχει μια σχέση μεταξύ της θέσης των στοιχείων στο Περιοδικό σύστημα και της δομής των ατόμων τους:

- τα άτομα όλων των στοιχείων της ίδιας περιόδου έχουν ίσο αριθμό ενεργειακών επιπέδων, μερικώς ή πλήρως γεμάτα με ηλεκτρόνια.

— τα άτομα όλων των στοιχείων της υποομάδας Α έχουν ίσο αριθμό ηλεκτρονίων στο εξωτερικό ενεργειακό επίπεδο.

Περιοδικές ιδιότητες στοιχείων

Η εγγύτητα των φυσικοχημικών και χημικών ιδιοτήτων των ατόμων οφείλεται στην ομοιότητα των ηλεκτρονικών τους διαμορφώσεων, επιπλέον, πρωταγωνιστικός ρόλοςπαίζει την κατανομή των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό ατομικό τροχιακό. Αυτό εκδηλώνεται στην περιοδική εμφάνιση, καθώς αυξάνεται το φορτίο του ατομικού πυρήνα, στοιχεία με παρόμοιες ιδιότητες. Τέτοιες ιδιότητες ονομάζονται περιοδικές, μεταξύ των οποίων οι πιο σημαντικές είναι:

1. Ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων ( πληθυσμός – w). Σε σύντομα χρονικά διαστήματα με αυξανόμενο πυρηνικό φορτίο wΤο εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων αυξάνεται μονοτονικά από 1 σε 2 (περίοδος 1), από 1 σε 8 (περίοδοι 2 και 3). Σε μεγάλες περιόδους κατά τα πρώτα 12 στοιχεία wδεν υπερβαίνει το 2 και στη συνέχεια μέχρι το 8.

2. Ατομική και ιοντική ακτίνα(r), ορίζεται ως οι μέσες ακτίνες ενός ατόμου ή ιόντος, που βρέθηκαν από πειραματικά δεδομένα για τις διατομικές αποστάσεις σε διαφορετικές ενώσεις. Η ατομική ακτίνα μειώνεται κατά τη διάρκεια της περιόδου (σταδιακά αυξανόμενα ηλεκτρόνια περιγράφονται από τροχιακά με σχεδόν ίσα χαρακτηριστικά, η ατομική ακτίνα αυξάνεται πάνω από την ομάδα, αφού ο αριθμός των στρωμάτων ηλεκτρονίων αυξάνεται (Εικ. 1.).

Ρύζι. 1. Περιοδική μεταβολή της ατομικής ακτίνας

Τα ίδια μοτίβα παρατηρούνται για την ιοντική ακτίνα. Πρέπει να σημειωθεί ότι η ιοντική ακτίνα του κατιόντος (θετικά φορτισμένο ιόν) είναι μεγαλύτερη από την ατομική ακτίνα, η οποία με τη σειρά της είναι μεγαλύτερη από την ιοντική ακτίνα του ανιόντος (αρνητικά φορτισμένο ιόν).

3. Ενέργεια ιονισμού(Ε και) είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να αποσπαστεί ένα ηλεκτρόνιο από ένα άτομο, δηλ. την ενέργεια που απαιτείται για τη μετατροπή ενός ουδέτερου ατόμου σε θετικά φορτισμένο ιόν (κατιόν).

E 0 - → E + + E και

E και μετριέται σε ηλεκτρονιοβολτ (eV) ανά άτομο. Μέσα στην ομάδα του Περιοδικού συστήματος, οι τιμές της ενέργειας ιοντισμού των ατόμων μειώνονται με την αύξηση των φορτίων των πυρήνων των ατόμων των στοιχείων. Από τα άτομα των χημικών στοιχείων, μπορείτε να αποκόψετε διαδοχικά όλα τα ηλεκτρόνια, αναφέροντας διακριτές τιμές E i. Ταυτόχρονα, το Ε και το 1< Е и 2 < Е и 3 <….Энергии ионизации отражают дискретность структуры электронных слоев и оболочек атомов химических элементов.

4. συγγένεια ηλεκτρονίων(Ε ε) είναι η ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται όταν ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο συνδέεται με ένα άτομο, δηλ. ενέργεια διεργασίας

E 0 + → E -

Το E e εκφράζεται επίσης σε eV και, όπως το E και εξαρτάται από την ακτίνα του ατόμου, επομένως, η φύση της αλλαγής στο E e κατά περιόδους και ομάδες του Περιοδικού συστήματος είναι κοντά στη φύση της αλλαγής της ατομικής ακτίνας . Τα στοιχεία p της ομάδας VII έχουν την υψηλότερη συγγένεια ηλεκτρονίων.

5. Αποκαταστατική δραστηριότητα(VA) - η ικανότητα ενός ατόμου να δίνει ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άλλο άτομο. Ποσοτικό μέτρο - Ε και. Εάν το Ε και αυξάνεται, τότε το ΒΑ μειώνεται και αντίστροφα.

6. Οξειδωτική δραστηριότητα(OA) - η ικανότητα ενός ατόμου να προσκολλά ένα ηλεκτρόνιο από ένα άλλο άτομο. Ποσοτικό μέτρο Ε ε. Αν το E e αυξάνεται, τότε αυξάνεται και η ΟΑ και αντίστροφα.

7. Εφέ διαλογής- μείωση της πρόσκρουσης σε ένα δεδομένο ηλεκτρόνιο του θετικού φορτίου του πυρήνα λόγω της παρουσίας άλλων ηλεκτρονίων μεταξύ αυτού και του πυρήνα. Η θωράκιση αυξάνεται με τον αριθμό των στιβάδων ηλεκτρονίων σε ένα άτομο και μειώνει την έλξη των εξωτερικών ηλεκτρονίων στον πυρήνα. Η θωράκιση είναι το αντίθετο επίδραση διείσδυσης, λόγω του γεγονότος ότι ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να βρίσκεται σε οποιοδήποτε σημείο του ατομικού χώρου. Το φαινόμενο διείσδυσης αυξάνει την ισχύ του δεσμού μεταξύ του ηλεκτρονίου και του πυρήνα.

8. Κατάσταση οξείδωσης (αριθμός οξείδωσης)- το φανταστικό φορτίο ενός ατόμου ενός στοιχείου σε μια ένωση, το οποίο προσδιορίζεται από την υπόθεση της ιοντικής δομής της ουσίας. Ο αριθμός ομάδας του Περιοδικού Πίνακα υποδεικνύει την υψηλότερη θετική κατάσταση οξείδωσης που μπορούν να έχουν τα στοιχεία μιας δεδομένης ομάδας στις ενώσεις τους. Εξαίρεση αποτελούν τα μέταλλα της υποομάδας του χαλκού, το οξυγόνο, το φθόριο, το βρώμιο, τα μέταλλα της οικογένειας του σιδήρου και άλλα στοιχεία της ομάδας VIII. Καθώς το πυρηνικό φορτίο αυξάνεται σε μια περίοδο, η μέγιστη θετική κατάσταση οξείδωσης αυξάνεται.

9. Ηλεκτραρνητικότητα, συνθέσεις ανώτερων ενώσεων υδρογόνου και οξυγόνου, θερμοδυναμικές, ηλεκτρολυτικές ιδιότητες κ.λπ.

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

Ασκηση	Περιγράψτε το στοιχείο (Ζ = 23) και τις ιδιότητες των ενώσεων του (οξείδια και υδροξείδια) με τον ηλεκτρονικό τύπο: οικογένεια, περίοδος, ομάδα, αριθμός ηλεκτρονίων σθένους, ηλεκτρονικός τύπος για ηλεκτρόνια σθένους στο έδαφος και διεγερμένη κατάσταση, κύρια καταστάσεις οξείδωσης (μέγιστη και ελάχιστη), τύποι οξειδίων και υδροξειδίων.
Λύση	23 V 1s 2 2s 2 2p 6 3s 3 3p 6 3d 3 4s 2 Το d-στοιχείο, μέταλλο, βρίσκεται στην ;-η περίοδο, στην ομάδα V, στην υποομάδα. Ηλεκτρόνια σθένους 3d 3 4s 2 . Οξείδια VO, V 2 O 3, VO 2, V 2 O 5. Υδροξείδια V(OH) 2, V(OH) 3, VO(OH) 2, HVO3. Βασική κατάσταση συγκινημένη κατάσταση Η ελάχιστη κατάσταση οξείδωσης είναι "+2", η μέγιστη είναι "+5".

Δήλωση της ατομικής-μοριακής θεωρίας στο γύρισμα του XVIII-XIX αιώνα. συνοδεύεται από ταχεία αύξηση του αριθμού των γνωστών χημικών στοιχείων. Μόλις την πρώτη δεκαετία του δέκατου ένατου αιώνα Ανακαλύφθηκαν 14 νέα στοιχεία. Ο Άγγλος χημικός G. Davy (1778–1829) έλαβε έξι νέα στοιχεία με ηλεκτρόλυση σε ένα χρόνο – νάτριο, κάλιο, μαγνήσιο, ασβέστιο, στρόντιο και βάριο. Μέχρι το 1830, ο αριθμός των γνωστών στοιχείων έφτασε τα 55.

Η ύπαρξη ενός τέτοιου αριθμού στοιχείων, πολύ διαφορετικών σε ιδιότητες, μπέρδεψε τους χημικούς και απαιτούσε συστηματοποίηση των στοιχείων. Μερικοί επιστήμονες, παρατηρώντας τις ομοιότητες πολλών στοιχείων, τα συνδύασαν σε ξεχωριστές ομάδες, αλλά οι λόγοι για την αισθητή αλλαγή στις ιδιότητες δεν διαπιστώθηκαν. Περιοδικός νόμος των χημικών στοιχείων- ο θεμελιώδης νόμος της φύσης - ανακαλύφθηκε από τον μεγάλο Ρώσο χημικό D.I. Mendeleev το 1869 ως αποτέλεσμα της συστηματοποίησης των χημικών στοιχείων ανάλογα με το ατομικό τους βάρος: οι ιδιότητες των απλών σωμάτων, καθώς και οι μορφές και οι ιδιότητες των ενώσεων των στοιχείων, βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από το μέγεθος των ατομικών βαρών των στοιχείων.

Παρά την τεράστια σημασία της ανακάλυψης του Mendeleev, ήταν απλώς μια λαμπρή εμπειρική γενίκευση των γεγονότων και η φυσική τους σημασία παρέμεινε ακατανόητη για μεγάλο χρονικό διάστημα. Ο λόγος ήταν ότι τον δέκατο ένατο αιώνα δεν υπήρχε ιδέα για τη σύνθετη δομή του ατόμου. Ο ίδιος ο Mendeleev έγραψε σχετικά: «Η περιοδική μεταβλητότητα απλών και σύνθετων σωμάτων υπόκειται σε κάποιον ανώτερο νόμο, του οποίου η φύση, και ακόμη περισσότερο η αιτία, δεν υπάρχουν ακόμη μέσα για να καλυφθεί. Κατά πάσα πιθανότητα, έγκειται στο βασικές αρχές της εσωτερικής μηχανικής των ατόμων και των σωματιδίων».

Τα δεδομένα για τη δομή του ατομικού πυρήνα και την κατανομή των ηλεκτρονίων στα άτομα μας επιτρέπουν να εξετάσουμε τον περιοδικό νόμο με έναν νέο τρόπο, ο οποίος στη σύγχρονη διατύπωσή του λέει: οι ιδιότητες των απλών ουσιών, καθώς και οι μορφές και οι ιδιότητες των ενώσεων των στοιχείων, βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από το φορτίο του πυρήνα των ατόμων ( σειριακός αριθμός).

Μια τέτοια διατύπωση του νόμου δεν έρχεται σε αντίθεση με τη διατύπωση που έδωσε ο Mendeleev. Βασίζεται μόνο σε νέα δεδομένα που δίνουν στον νόμο φυσική εγκυρότητα και επιβεβαιώνουν την ορθότητά του. Παραδείγματα που επεξηγούν την εκδήλωση του περιοδικού νόμου των χημικών στοιχείων μπορεί να είναι η περιοδική εξάρτηση της πυκνότητας απλών ουσιών σε στερεή κατάσταση από τον αύξοντα αριθμό του στοιχείου (φορτίο πυρήνα) ή χαρακτηριστικά ενός ατόμου όπως το μέγεθός του, η ενέργεια ιονισμού , ηλεκτραρνητικότητα, κατάσταση οξείδωσης, που έχουν περιοδική εξάρτηση από τον ατομικό πυρήνα φορτίου ( ρύζι. 4.3).

Ο πίνακας της παράστασης του περιοδικού νόμου είναι περιοδικός πίνακας χημικών στοιχείων, που αναπτύχθηκε από τον Mendeleev το 1869–1871.

Ρύζι. 4.3.Εξάρτηση της πυκνότητας απλών ουσιών σε στερεή κατάσταση από τον αύξοντα αριθμό.

Στο περιοδικό σύστημα των χημικών στοιχείων, όλα τα επί του παρόντος γνωστά χημικά στοιχεία διατάσσονται σε αύξουσα σειρά των φορτίων των ατομικών τους πυρήνων, αριθμητικά ίσα με τον αύξοντα αριθμό του στοιχείου, και σχηματίζουν 7 οριζόντιες περιόδους, καθεμία από τις οποίες, με εξαίρεση την πρώτη , αρχίζει με ένα μέταλλο αλκαλίου και τελειώνει με ένα αδρανές αέριο, επιπλέον, η έβδομη περίοδος είναι ατελής. Οι τρεις πρώτες περίοδοι, που αποτελούνται από μία σειρά, ονομάζονται μικρές, οι υπόλοιπες - μεγάλες.

Κάθετα, τα χημικά στοιχεία είναι διατεταγμένα σε 8 κάθετες στήλες-ομάδες και κάθε ομάδα χωρίζεται σε δύο υποομάδες - η κύρια, που αποτελείται από στοιχεία της δεύτερης και τρίτης περιόδου και παρόμοια στοιχεία μεγάλων περιόδων και η δευτερεύουσα, που αποτελείται από μέταλλα. μεγάλων περιόδων. Ξεχωριστά, στο κάτω μέρος του πίνακα τοποθετούνται στοιχεία με σειριακούς αριθμούς 58–71, που ονομάζονται λανθανίδες, και στοιχεία με σειριακούς αριθμούς 90–103, που ονομάζονται ακτινίδες. Σε κάθε κύτταρο του περιοδικού συστήματος χημικών στοιχείων, εκτός από το όνομα του στοιχείου και τον αύξοντα αριθμό του, δίνεται η τιμή της σχετικής ατομικής μάζας του στοιχείου και εμφανίζεται η κατανομή των ηλεκτρονίων ανά ενεργειακά επίπεδα ( ρύζι. 4.4).

Ρύζι. 4.4. Θραύσμα του περιοδικού συστήματος των χημικών στοιχείων.

Με βάση τον περιοδικό νόμο των χημικών στοιχείων και τον περιοδικό πίνακα, ο Mendeleev κατέληξε στο συμπέρασμα για την ύπαρξη νέων στοιχείων, τις ιδιότητες των οποίων περιέγραψε λεπτομερώς και τους έδωσε τις συμβατικές ονομασίες - ekabor, ekaaluminium και ekasilicon. Οι προβλέψεις του Mendeleev επιβεβαιώθηκαν έξοχα - και τα τρία στοιχεία ανακαλύφθηκαν και έλαβαν τα ονόματα εκείνων των χωρών όπου έγιναν ανακαλύψεις και βρέθηκαν ορυκτά που περιείχαν αυτά τα στοιχεία: γάλλιο,σκάνδιο,γερμάνιο. Έτσι, ο Mendeleev πραγματοποίησε μια λαμπρή θεωρητική ανάλυση ενός τεράστιου όγκου πειραματικών δεδομένων, συνέθεσε τα αποτελέσματά του με τη μορφή ενός γενικού νόμου και έκανε προβλέψεις βάσει αυτού, οι οποίες σύντομα επιβεβαιώθηκαν πειραματικά. Αυτή η εργασία είναι ένα κλασικό παράδειγμα επιστημονικής προσέγγισης για την κατανόηση του κόσμου γύρω μας.

Το 1871 διατυπώθηκε ο περιοδικός νόμος του Mendeleev. Μέχρι εκείνη τη στιγμή, 63 στοιχεία ήταν γνωστά στην επιστήμη και ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς Μεντελέεφ τα διέταξε με βάση τη σχετική ατομική μάζα. Ο σύγχρονος περιοδικός πίνακας έχει επεκταθεί σημαντικά.

Ιστορία

Το 1869, ενώ εργαζόταν σε ένα εγχειρίδιο χημείας, ο Ντμίτρι Μεντελέεφ αντιμετώπισε το πρόβλημα της συστηματοποίησης του υλικού που συσσωρεύτηκε εδώ και πολλά χρόνια από διάφορους επιστήμονες - προκατόχους και συγχρόνους του. Ακόμη και πριν από το έργο του Mendeleev, έγιναν προσπάθειες συστηματοποίησης των στοιχείων, τα οποία χρησίμευσαν ως προϋποθέσεις για την ανάπτυξη του περιοδικού συστήματος.

Ρύζι. 1. D. I. Mendeleev.

Οι αναζητήσεις ταξινόμησης στοιχείων περιγράφονται συνοπτικά στον πίνακα.

Ο Mendeleev διέταξε τα στοιχεία σύμφωνα με τη σχετική ατομική τους μάζα, ταξινομώντας τα σε αύξουσα σειρά. Υπάρχουν δεκαεννέα οριζόντιες και έξι κάθετες σειρές συνολικά. Αυτή ήταν η πρώτη έκδοση του περιοδικού πίνακα στοιχείων. Αυτή είναι η αρχή της ιστορίας της ανακάλυψης του περιοδικού νόμου.

Ο επιστήμονας χρειάστηκε σχεδόν τρία χρόνια για να δημιουργήσει ένα νέο, πιο τέλειο τραπέζι. Οι έξι στήλες των στοιχείων έγιναν οριζόντιες περίοδοι, καθεμία από τις οποίες ξεκινούσε με ένα αλκαλικό μέταλλο και τελειώνει με ένα μη μέταλλο (τα αδρανή αέρια δεν ήταν ακόμη γνωστά). Οι οριζόντιες σειρές σχημάτιζαν οκτώ κάθετες ομάδες.

Σε αντίθεση με τους συναδέλφους του, ο Mendeleev χρησιμοποίησε δύο κριτήρια για την κατανομή των στοιχείων:

• ατομική μάζα;
• Χημικές ιδιότητες.

Αποδείχθηκε ότι υπάρχει ένα μοτίβο μεταξύ αυτών των δύο κριτηρίων. Μετά από έναν ορισμένο αριθμό στοιχείων με αυξανόμενη ατομική μάζα, οι ιδιότητες αρχίζουν να επαναλαμβάνονται.

Ρύζι. 2. Πίνακας που συνέταξε ο Mendeleev.

Αρχικά, η θεωρία δεν εκφράστηκε μαθηματικά και δεν μπορούσε να επιβεβαιωθεί πλήρως πειραματικά. Το φυσικό νόημα του νόμου έγινε σαφές μόνο μετά τη δημιουργία ενός μοντέλου του ατόμου. Το θέμα είναι να επαναλάβουμε τη δομή των κελυφών ηλεκτρονίων με μια σταθερή αύξηση των φορτίων των πυρήνων, η οποία αντανακλάται στις χημικές και φυσικές ιδιότητες των στοιχείων.

Νόμος

Έχοντας καθορίσει την περιοδικότητα των αλλαγών στις ιδιότητες με την αύξηση της ατομικής μάζας, ο Mendeleev το 1871 διατύπωσε τον περιοδικό νόμο, ο οποίος έγινε θεμελιώδης στη χημική επιστήμη.

Ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς προσδιόρισε ότι οι ιδιότητες των απλών ουσιών βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από τις σχετικές ατομικές μάζες.

Η επιστήμη του 19ου αιώνα δεν είχε σύγχρονες γνώσεις για τα στοιχεία, επομένως η σύγχρονη διατύπωση του νόμου είναι κάπως διαφορετική από αυτή του Μεντελέεφ. Ωστόσο, η ουσία παραμένει η ίδια.

Με την περαιτέρω ανάπτυξη της επιστήμης, μελετήθηκε η δομή του ατόμου, η οποία επηρέασε τη διατύπωση του περιοδικού νόμου. Σύμφωνα με τον σύγχρονο περιοδικό νόμο, οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων εξαρτώνται από τα φορτία των ατομικών πυρήνων.

Τραπέζι

Από την εποχή του Mendeleev, ο πίνακας που δημιούργησε άλλαξε σημαντικά και άρχισε να αντικατοπτρίζει σχεδόν όλες τις λειτουργίες και τα χαρακτηριστικά των στοιχείων. Η δυνατότητα χρήσης του πίνακα είναι απαραίτητη για την περαιτέρω μελέτη της χημείας. Ο σύγχρονος πίνακας παρουσιάζεται σε τρεις μορφές:

• μικρός - οι περίοδοι καταλαμβάνουν δύο γραμμές και το υδρογόνο αναφέρεται συχνά στην 7η ομάδα.
• μακρύς - τα ισότοπα και τα ραδιενεργά στοιχεία αφαιρούνται από τον πίνακα.
• επιπλέον μακρύ - κάθε περίοδος καταλαμβάνει ξεχωριστή γραμμή.

Ρύζι. 3. Μακρύ μοντέρνο τραπέζι.

Ο σύντομος πίνακας είναι η πιο ξεπερασμένη έκδοση, η οποία ακυρώθηκε το 1989, αλλά εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σε πολλά σχολικά βιβλία. Οι μακριές και πολύ μεγάλες φόρμες αναγνωρίζονται από τη διεθνή κοινότητα και χρησιμοποιούνται σε όλο τον κόσμο. Παρά τις καθιερωμένες μορφές, οι επιστήμονες συνεχίζουν να βελτιώνουν το περιοδικό σύστημα, προσφέροντας τις πιο πρόσφατες επιλογές.

Τι μάθαμε;

Ο περιοδικός νόμος και το περιοδικό σύστημα του Mendeleev διατυπώθηκαν το 1871. Ο Mendeleev εντόπισε μοτίβα στις ιδιότητες των στοιχείων και τα διέταξε με βάση τη σχετική ατομική μάζα. Καθώς η μάζα αυξανόταν, οι ιδιότητες των στοιχείων άλλαξαν και στη συνέχεια επαναλήφθηκαν. Στη συνέχεια, ο πίνακας συμπληρώθηκε και ο νόμος προσαρμόστηκε σύμφωνα με τις σύγχρονες γνώσεις.

Κουίζ θέματος

Έκθεση Αξιολόγησης

Μέση βαθμολογία: 4.6. Συνολικές βαθμολογίες που ελήφθησαν: 135.

Περιοδικός νόμος του Μεντελέεφ

Ο περιοδικός νόμος του D. I. Mendeleev είναι ένας θεμελιώδης νόμος που καθιερώνει μια περιοδική αλλαγή στις ιδιότητες των χημικών στοιχείων ανάλογα με την αύξηση των φορτίων των πυρήνων των ατόμων τους. I. Mendeleev τον Μάρτιο του 1869 όταν συνέκρινε τις ιδιότητες όλων των στοιχείων που ήταν γνωστά εκείνη την εποχή και τις τιμές των ατομικών τους μαζών. «Οι ιδιότητες των απλών σωμάτων, καθώς και οι μορφές και οι ιδιότητες των ενώσεων των στοιχείων, και επομένως οι ιδιότητες των απλών και σύνθετων σωμάτων που σχηματίζονται από αυτά, βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από το ατομικό τους βάρος». Η γραφική (πίνακας) έκφραση του περιοδικού νόμου είναι το περιοδικό σύστημα στοιχείων που ανέπτυξε ο Mendeleev.

https://pandia.ru/text/80/127/images/image002_66.jpg" width="373 height=200" height="200">

Εικόνα 1. Εξάρτηση της ενέργειας ιοντισμού των ατόμων από τον τακτικό αριθμό του στοιχείου

Η ενέργεια συγγένειας ενός ατόμου για ένα ηλεκτρόνιο, ή απλά η συγγένειά του με ένα ηλεκτρόνιο, ονομάζεται η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διαδικασία σύνδεσης ενός ηλεκτρονίου σε ένα ελεύθερο άτομο Ε στη θεμελιώδη του κατάσταση με τον μετασχηματισμό του σε αρνητικό ιόν Ε - (το η συγγένεια ενός ατόμου για ένα ηλεκτρόνιο είναι αριθμητικά ίση, αλλά αντίθετη ως προς τον ιονισμό ενέργειας του αντίστοιχου απομονωμένου μονοφορτισμένου ανιόντος). Η εξάρτηση της συγγένειας ηλεκτρονίων ενός ατόμου από τον ατομικό αριθμό του στοιχείου φαίνεται στο Σχήμα 2.

0 "style="border-collapse:collapse;border:none">

Ηλεκτρονική διαμόρφωση

Η ηλεκτροαρνητικότητα είναι μια θεμελιώδης χημική ιδιότητα ενός ατόμου, ένα ποσοτικό χαρακτηριστικό της ικανότητας ενός ατόμου σε ένα μόριο να προσελκύει κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων προς τον εαυτό του. Η ηλεκτραρνητικότητα ενός ατόμου εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, ιδίως από την κατάσταση σθένους του ατόμου, τον βαθμό οξείδωσης, τον αριθμό συντονισμού, τη φύση των προσδεμάτων που συνθέτουν το περιβάλλον του ατόμου στο μοριακό σύστημα και μερικούς οι υπολοιποι. Το σχήμα 3 δείχνει την εξάρτηση της ηλεκτραρνητικότητας από τον τακτικό αριθμό του στοιχείου.

Εικόνα 3. Κλίμακα ηλεκτραρνητικότητας Pauling

ΣΕ ΠρόσφαταΌλο και περισσότερο, για τον χαρακτηρισμό της ηλεκτραρνητικότητας, χρησιμοποιείται η λεγόμενη τροχιακή ηλεκτραρνητικότητα, η οποία εξαρτάται από τον τύπο του ατομικού τροχιακού που εμπλέκεται στο σχηματισμό ενός δεσμού και από τον πληθυσμό ηλεκτρονίων του, δηλ. από το εάν το ατομικό τροχιακό καταλαμβάνεται από ένα μη κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων , καταλαμβάνεται μεμονωμένα από ένα μη ζευγαρωμένο ηλεκτρόνιο ή είναι κενό. Όμως, παρά τις γνωστές δυσκολίες στην ερμηνεία και τον ορισμό της ηλεκτραρνητικότητας, παραμένει πάντα απαραίτητο για μια ποιοτική περιγραφή και πρόβλεψη της φύσης των δεσμών σε ένα μοριακό σύστημα, συμπεριλαμβανομένης της ενέργειας του δεσμού, της κατανομής του ηλεκτρονικού φορτίου κ.λπ.

Σε περιόδους, υπάρχει μια γενική τάση αύξησης της ηλεκτραρνητικότητας και σε υποομάδες - η πτώση της. Η μικρότερη ηλεκτραρνητικότητα βρίσκεται στα στοιχεία s της ομάδας Ι, η μεγαλύτερη στα στοιχεία p της ομάδας VII.

Η περιοδικότητα της αλλαγής των τιμών των τροχιακών ατομικών ακτίνων ανάλογα με τον ατομικό αριθμό του στοιχείου εκδηλώνεται αρκετά ξεκάθαρα και τα κύρια σημεία εδώ είναι η παρουσία πολύ έντονων μέγιστων που αποδίδονται σε άτομα αλκαλιμετάλλου και τα ίδια ελάχιστα που αντιστοιχεί σε ευγενή αέρια. Η μείωση των τιμών των τροχιακών ατομικών ακτίνων κατά τη μετάβαση από ένα αλκαλικό μέταλλο στο αντίστοιχο (πλησιέστερο) ευγενές αέριο, με εξαίρεση τη σειρά Li-Ne, είναι μη μονοτονική, ειδικά όταν οικογένειες μεταβατικών στοιχείων (μέταλλα) και λανθανίδες ή ακτινίδες εμφανίζονται μεταξύ του αλκαλιμετάλλου και του ευγενούς αερίου. Σε μεγάλες περιόδους, σε οικογένειες στοιχείων d και f, παρατηρείται λιγότερο απότομη μείωση των ακτίνων, καθώς η πλήρωση των τροχιακών με ηλεκτρόνια συμβαίνει στο προηγούμενο εξωτερικό στρώμα. Σε υποομάδες στοιχείων, οι ακτίνες των ατόμων και των ιόντων του ίδιου τύπου γενικά αυξάνονται.

Η κατάσταση οξείδωσης είναι μια βοηθητική τιμή υπό όρους για την καταγραφή των διεργασιών οξείδωσης, αναγωγής και οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων, η αριθμητική τιμή του ηλεκτρικού φορτίου που αποδίδεται σε ένα άτομο σε ένα μόριο με την υπόθεση ότι τα ζεύγη ηλεκτρονίων που πραγματοποιούν τον δεσμό μετατοπίζονται πλήρως προς περισσότερα ηλεκτραρνητικά άτομα.

Πολλά στοιχεία είναι ικανά να εμφανίζουν όχι μία, αλλά πολλές διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης. Για παράδειγμα, για το χλώριο, όλες οι καταστάσεις οξείδωσης από -1 έως +7 είναι γνωστές, αν και ακόμη και αυτές είναι πολύ ασταθείς, και για το μαγγάνιο, από +2 έως +7. Οι υψηλότερες τιμές της κατάστασης οξείδωσης αλλάζουν περιοδικά ανάλογα με τον σειριακό αριθμό του στοιχείου, αλλά αυτή η περιοδικότητα είναι πολύπλοκη. Στην απλούστερη περίπτωση, στη σειρά στοιχείων από ένα αλκαλικό μέταλλο σε ένα ευγενές αέριο, η υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης αυξάνεται από +1 (RbF) σε +8 (XeO4). Σε άλλες περιπτώσεις, η υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης του ευγενούς αερίου είναι χαμηλότερη (Kr+4F4) από ότι για το προηγούμενο αλογόνο (Br+7Ο4−). Επομένως, στην καμπύλη της περιοδικής εξάρτησης της υψηλότερης κατάστασης οξείδωσης από τον σειριακό αριθμό του στοιχείου, τα μέγιστα πέφτουν είτε στο ευγενές αέριο είτε στο αλογόνο που προηγείται (τα ελάχιστα είναι πάντα στο αλκαλιμέταλλο). Εξαίρεση αποτελεί η σειρά Li-Ne, στην οποία ούτε το αλογόνο (F) ούτε το ευγενές αέριο (Ne) έχουν καθόλου υψηλές καταστάσεις οξείδωσης, και υψηλότερη τιμήτον υψηλότερο βαθμό οξείδωσης έχει το μεσαίο μέλος της σειράς - άζωτο. Επομένως, στη σειρά Li - Ne, η αλλαγή στον υψηλότερο βαθμό οξείδωσης αποδεικνύεται ότι διέρχεται από ένα μέγιστο.

Στη γενική περίπτωση, η αύξηση της υψηλότερης κατάστασης οξείδωσης στη σειρά στοιχείων από αλκαλικό μέταλλο σε αλογόνο ή σε ευγενές αέριο δεν είναι καθόλου μονότονη, κυρίως λόγω της εκδήλωσης υψηλών καταστάσεων οξείδωσης από μέταλλα μετάπτωσης. Για παράδειγμα, η αύξηση στην υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης στη σειρά Rb-Xe από +1 σε +8 «περιπλέκεται» από το γεγονός ότι τέτοιες υψηλές καταστάσεις οξείδωσης όπως +6 (MoO3), +7 (Tc2O7), +8 είναι γνωστό για το μολυβδαίνιο, το τεχνήτιο και το ρουθήνιο (RuO4).

Περιοδική είναι και η μεταβολή των δυναμικών οξείδωσης απλών ουσιών, ανάλογα με τον ατομικό αριθμό του στοιχείου. Αλλά πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το δυναμικό οξείδωσης μιας απλής ουσίας επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες, οι οποίοι μερικές φορές πρέπει να ληφθούν υπόψη ξεχωριστά. Επομένως, η περιοδικότητα στη μεταβολή των δυναμικών οξείδωσης θα πρέπει να ερμηνεύεται πολύ προσεκτικά. Ορισμένες συγκεκριμένες αλληλουχίες μπορούν να βρεθούν στη μεταβολή των δυναμικών οξείδωσης απλών ουσιών. Συγκεκριμένα, σε μια σειρά μετάλλων, όταν μετακινούνται από τα αλκαλικά προς τα στοιχεία που το ακολουθούν, εμφανίζεται μείωση των οξειδωτικών δυναμικών. Αυτό εξηγείται εύκολα από την αύξηση της ενέργειας ιονισμού των ατόμων με την αύξηση του αριθμού των ηλεκτρονίων σθένους που αφαιρέθηκαν. Επομένως, στην καμπύλη της εξάρτησης των δυναμικών οξείδωσης απλών ουσιών από τον τακτικό αριθμό του στοιχείου, υπάρχουν μέγιστα που αντιστοιχούν σε αλκαλιμέταλλα.