Περιοδικός Νόμος, ένας από τους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής επιστήμης, ανακαλύφθηκε από τον μεγάλο Ρώσο επιστήμονα D.I. Μεντελέεφ το 1869. Αρχικά ο νόμος διατυπώθηκε ως εξής: οι ιδιότητες των στοιχείων και των ενώσεων τους βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από την τιμή του ατομικού τους βάρους(σύμφωνα με τις σύγχρονες ιδέες - ατομική μάζα).

Ο περιοδικός νόμος παρουσιάστηκε ως ταξινόμηση των στοιχείων. Με βάση αυτό, τα στοιχεία ταξινομήθηκαν σε φυσικές ομάδες σύμφωνα με το σύνολο των ιδιοτήτων τους. Ιδιαίτερη προσοχή δόθηκε σε αυτή τη στιγμή: καθοδηγούμενος από τις ιδιότητες των στοιχείων, ο D.I. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο Mendeleev χρειάστηκε ακόμη και να αποκλίνει από τη διαδοχική διάταξη των στοιχείων στο Περιοδικό Σύστημα αυστηρά σύμφωνα με την αύξηση των ατομικών μαζών (ατομικά "βάρη"), για παράδειγμα, 18 Ar (39,9) και 19 K (39,1) , 52 Te (127,6 ) και 53 1 (126,9).

Την εποχή του Mendeleev, ο λόγος για την περιοδικότητα των ιδιοτήτων των στοιχείων δεν ήταν γνωστός. Ωστόσο, ο ανακάλυψες του Περιοδικού Νόμου ήταν σίγουρος ότι ο λόγος έπρεπε να αναζητηθεί στη δομή της ύλης.

Η ανακάλυψη του Περιοδικού Νόμου όχι μόνο παρείχε τα θεμέλια για τη χημική επιστήμη, αλλά έθεσε επίσης το καθήκον να διευκρινίσει τη φυσική αιτία της περιοδικότητας. Χημική και απόλυτη πλειοψηφία φυσικές ιδιότητεςΤα στοιχεία είναι μια περιοδική συνάρτηση κάποιας ανεξάρτητης, μοναδικά καθορισμένης ποσότητας, εγγενής σε κάθε στοιχείο και μεταβαλλόμενη μονότονα από στοιχείο σε στοιχείο. Η ατομική μάζα ("ατομικό βάρος") ελήφθη από τον Mendeleev ως τέτοια τιμή.

Μόνο όταν, χάρη στην πρόοδο της φυσικής, πολύ περισσότερα ήταν γνωστά για τη δομή του ατόμου από ό,τι κατά τη στιγμή της ανακάλυψης και του σχηματισμού του περιοδικού νόμου, έγινε σαφές το αληθινό νόημά του και οι αιτίες της περιοδικότητας. Από στοιχείο σε στοιχείο, σύμφωνα με το Περιοδικό σύστημα, το φορτίο του πυρήνα ενός ατόμου ενός στοιχείου αλλάζει, το οποίο καθορίζεται από τον αριθμό των πρωτονίων. Στο Περιοδικό σύστημα, ο αριθμός αυτός συμπίπτει με τον τακτικό αριθμό του στοιχείου. Δεδομένου ότι το άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο, το φορτίο του πυρήνα (σε μονάδες φορτίου ηλεκτρονίων) είναι ίσο με τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο ηλεκτρονιακό κέλυφος του ατόμου. Αυξάνουν σειριακός αριθμόςστοιχείο ανά μονάδα σημαίνει ότι ένα πρωτόνιο έχει προστεθεί στον πυρήνα του ατόμου και ένα ηλεκτρόνιο έχει προστεθεί στο ηλεκτρονιακό κέλυφος, αντίστοιχα. Δεδομένου ότι οι ιδιότητες των στοιχείων, ειδικά των χημικών, καθορίζονται κυρίως από τα ηλεκτρόνια του εξωτερικού κβαντικού στρώματος, ο λόγος για την περιοδικότητα των ιδιοτήτων είναι η περιοδική φύση της πλήρωσης του χώρου γύρω από τον πυρήνα με ηλεκτρόνια. Ο παράγοντας που καθορίζει τη δομή των φλοιών ηλεκτρονίων των ατόμων, και ως εκ τούτου τις ιδιότητες των στοιχείων, είναι το φορτίο του πυρήνα του ατόμου. Επομένως, η σύγχρονη διατύπωση του περιοδικού νόμου έχει ως εξής: οι ιδιότητες των στοιχείων και των ενώσεων τους βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από το φορτίο του πυρήνα του ατόμου του στοιχείου.

Η ατομική μάζα ενός στοιχείου καθορίζεται από τον συνολικό αριθμό των νουκλεονίων (πρωτόνια και νετρόνια) στους πυρήνες των ισοτόπων αυτού του στοιχείου και την ισοτοπική σύνθεση του στοιχείου. Η μεταβολή της ατομικής μάζας είναι κυρίως ανάλογη με το φορτίο του πυρήνα. Επομένως, η διατύπωση Mendeleev του Περιοδικού Νόμου, με λίγες εξαιρέσεις, αντανακλά σωστά τη διάταξη των στοιχείων στο Περιοδικό Σύστημα, αλλά δεν αποκαλύπτει τον λόγο της περιοδικότητας.

Σύμφωνα με την αρχή Pauli, ο αριθμός των πιθανών ηλεκτρονικών καταστάσεων σε κβαντικά επίπεδα και υποεπίπεδα περιορίζεται από τον αριθμό των συνδυασμών μη επαναλαμβανόμενων συνόλων τεσσάρων κβαντικών αριθμών Π, /, ΤΚαι μικρό, και αυτό καθορίζει την ικανότητα των κβαντικών επιπέδων και των υποεπιπέδων (βλ. Πίνακα 2.1). Εάν το άτομο δεν διεγείρεται, τα ηλεκτρόνια γεμίζουν τέτοια τροχιακά, η ενέργεια των οποίων είναι ελάχιστη.

Το περιοδικό σύστημα θα ήταν απλούστερο αν η ενέργεια σε άτομα πολλών ηλεκτρονίων, όπως στο άτομο υδρογόνου, καθοριζόταν από τον κύριο κβαντικό αριθμό. Στη συνέχεια, σύμφωνα με τη χωρητικότητα των κβαντικών στρωμάτων, οι περίοδοι θα αποτελούνταν από 2, 8, 18, 32, 50 κ.λπ. στοιχεία, και ευγενή αέρια με ολοκληρωμένο κβαντικό επίπεδο θα είχαν τους αριθμούς 2, 10, 28, 60, 110 ... Ωστόσο, λόγω της διαηλεκτρονικής αλληλεπίδρασης, αυτή η ακολουθία παραβιάζεται. Από την περίοδο IV, η πλήρωση ενός νέου κβαντικού στρώματος, το οποίο στο Περιοδικό σύστημα αντιστοιχεί στην αρχή μιας νέας περιόδου, ξεκινά σε ένα ημιτελές προκαταρκτικό τρίτο κβαντικό επίπεδο και από την περίοδο VI - σε ελλιπή IV και V κβαντικά επίπεδα κ.λπ. Επομένως, τα ευγενή αέρια - τα στοιχεία μετά τα οποία αρχίζει η κατασκευή ενός νέου κβαντικού επιπέδου (και μιας νέας περιόδου) - περιέχουν μόνο 8 ηλεκτρόνια στο εξωτερικό κβαντικό στρώμα και έχουν αριθμούς 2, 10, 18, 36, 54 και 86. Κατά συνέπεια , οι περίοδοι καλύπτουν 2, 8, 8, 18, 18 και 32 στοιχεία.

Ο περιοδικός νόμος δεν έχει συγκεκριμένη μαθηματική έκφραση. Παρουσιάζεται με τη μορφή περιοδικού πίνακα. Υπάρχουν διάφορες παραλλαγές ενός τέτοιου πίνακα, αλλά όλες παρουσιάζονται με τη μία ή την άλλη μορφή ως δομογράμματα της δομής ενός ατόμου οποιουδήποτε στοιχείου. Γίνεται δυνατός ο καθορισμός της ηλεκτρονικής δομής οποιουδήποτε ατόμου όχι μόνο με βάση τη γνωστή ακολουθία πλήρωσης των υποεπιπέδων ή τον κανόνα Klechkovsky, αλλά και με βάση τον ίδιο τον πίνακα: η θέση ενός στοιχείου στον πίνακα αντικατοπτρίζει μοναδικά το ηλεκτρονικό δομή των ατόμων του. Η κατανομή των στοιχείων σε περιόδους και υποομάδες αντιστοιχεί ακριβώς στην κατανομή των ηλεκτρονίων των ατόμων αυτών των στοιχείων σε επίπεδα και υποεπίπεδα του κελύφους ηλεκτρονίων.

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 ιοντισμού(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".

Μέχρι τη στιγμή που ανακαλύφθηκε ο περιοδικός νόμος, ήταν γνωστά 63 χημικά στοιχεία και περιγράφηκαν οι ιδιότητες των διαφόρων ενώσεων τους.

Τα έργα των προκατόχων του D.I. Μεντελέεφ:

1. Η ταξινόμηση Berzelius, η οποία δεν έχει χάσει τη σημασία της ακόμη και σήμερα (μέταλλα, αμέταλλα)

2. Τριάδες Debereiner (π.χ. λίθιο, νάτριο, κάλιο)

4. Σπειροειδής άξονας Shankurtur

5. Καμπύλη Meyer

Συμμετοχή Δ.Ι. Ο Mendeleev στο Διεθνές Χημικό Συνέδριο στην Καρλσρούη (1860), όπου καθιερώθηκαν οι ιδέες του ατομισμού και η έννοια του «ατομικού» βάρους, που σήμερα είναι γνωστό ως «σχετική ατομική μάζα».

Προσωπικές ιδιότητες του μεγάλου Ρώσου επιστήμονα D.I. Μεντελέεφ.

Ο πολυμήχανος Ρώσος χημικός διακρίθηκε από την εγκυκλοπαιδική γνώση, τη σχολαστικότητα του χημικού πειράματος, τη μεγαλύτερη επιστημονική διαίσθηση, την εμπιστοσύνη στην αλήθεια της θέσης του και ως εκ τούτου τον ατρόμητο κίνδυνο υπεράσπισης αυτής της αλήθειας. DI. Ο Μεντελέγιεφ ήταν ένας σπουδαίος και υπέροχος πολίτης της ρωσικής γης.

Ο D.I. Mendeleev τακτοποίησε όλα τα χημικά στοιχεία που του ήταν γνωστά σε μια μακριά αλυσίδα σε αύξουσα σειρά των ατομικών τους βαρών και σημείωσε τμήματα σε αυτήν - περιόδους στις οποίες οι ιδιότητες των στοιχείων και των ουσιών που σχηματίστηκαν από αυτά άλλαξαν με παρόμοιο τρόπο, δηλαδή:

1). Οι μεταλλικές ιδιότητες αποδυναμώθηκαν.

2) Οι μη μεταλλικές ιδιότητες ενισχύθηκαν.

3) Ο βαθμός οξείδωσης στα ανώτερα οξείδια αυξήθηκε από +1 σε +7(+8).

4) Ο βαθμός οξείδωσης των στοιχείων σε υδροξείδια, στερεές ενώσεις που μοιάζουν με άλατα μετάλλων με υδρογόνο αυξήθηκε από +1 σε +3, και στη συνέχεια σε πτητικές ενώσεις υδρογόνου από -4 σε -1.

5) Τα οξείδια από βασικά έως αμφοτερικά αντικαταστάθηκαν από όξινα.

6) Τα υδροξείδια από τα αλκάλια, μέσω των αμφοτερικών οξέων αντικαταστάθηκαν από οξέα.

Το συμπέρασμα του έργου του ήταν η πρώτη διατύπωση του περιοδικού νόμου (1 Μαρτίου 1869): οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων και των ουσιών που σχηματίζονται από αυτά βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από τις σχετικές ατομικές τους μάζες.

Περιοδικός νόμος και δομή του ατόμου.

Η διατύπωση του περιοδικού νόμου που έδωσε ο Mendeleev ήταν ανακριβής και ελλιπής, γιατί αντανακλούσε την κατάσταση της επιστήμης σε μια εποχή που η πολύπλοκη δομή του ατόμου δεν ήταν ακόμη γνωστή. Επομένως, η σύγχρονη διατύπωση του περιοδικού νόμου ακούγεται διαφορετικά: οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων και των ουσιών που σχηματίζονται από αυτά βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από το φορτίο των ατομικών τους πυρήνων.

Περιοδικό σύστημα και δομή του ατόμου.

Το περιοδικό σύστημα είναι μια γραφική αναπαράσταση του περιοδικού νόμου.

Κάθε προσδιορισμός στο περιοδικό σύστημα αντικατοπτρίζει κάποιο χαρακτηριστικό ή μοτίβο στη δομή των ατόμων των στοιχείων:

Η φυσική σημασία του αριθμού του στοιχείου, της περιόδου, της ομάδας.

Αιτίες μεταβολών στις ιδιότητες των στοιχείων και των ουσιών που σχηματίζονται από αυτά οριζόντια (σε περιόδους) και κάθετα (σε ομάδες).

Μέσα στην ίδια περίοδο, οι μεταλλικές ιδιότητες εξασθενούν και οι μη μεταλλικές ιδιότητες αυξάνονται, επειδή:

1) Τα φορτία των ατομικών πυρήνων αυξάνονται.

2) Ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο αυξάνεται.

3) Ο αριθμός των ενεργειακών επιπέδων είναι σταθερός.

4) Η ακτίνα του ατόμου μειώνεται

Μέσα στην ίδια ομάδα (στην κύρια υποομάδα), οι μεταλλικές ιδιότητες ενισχύονται, οι μη μεταλλικές ιδιότητες εξασθενούν, επειδή:

1). Τα φορτία των ατομικών πυρήνων αυξάνονται.

2). Ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο είναι σταθερός.

3). Ο αριθμός των ενεργειακών επιπέδων αυξάνεται.

4). Η ακτίνα του ατόμου αυξάνεται

Ως αποτέλεσμα αυτού, δόθηκε μια αιτιολογική διατύπωση του περιοδικού νόμου: οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων και των ουσιών που σχηματίζονται από αυτά εξαρτώνται περιοδικά από τις αλλαγές στις εξωτερικές ηλεκτρονικές δομές των ατόμων τους.

Η έννοια του περιοδικού νόμου και του περιοδικού συστήματος:

1. Επιτρέπεται να καθορίσει τη σχέση μεταξύ των στοιχείων, να τα συνδυάσει με ιδιότητες.

2. Τακτοποιήστε τα χημικά στοιχεία σε μια φυσική σειρά.

3. Ανοιχτή περιοδικότητα, δηλ. επαναληψιμότητα των γενικών ιδιοτήτων μεμονωμένων στοιχείων και των ενώσεων τους.

4. Διορθώστε και διευκρινίστε τις σχετικές ατομικές μάζες μεμονωμένων στοιχείων (από 13 έως 9 για το βηρύλλιο).

5. Διορθώστε και αποσαφηνίστε τις καταστάσεις οξείδωσης μεμονωμένων στοιχείων (βηρύλλιο +3 έως +2)

6. Προβλέψτε και περιγράψτε ιδιότητες, υποδείξτε την πορεία ανακάλυψης στοιχείων που δεν έχουν ανακαλυφθεί ακόμη (σκάνδιο, γάλλιο, γερμάνιο)

Χρησιμοποιώντας τον πίνακα, συγκρίνουμε τις δύο κορυφαίες θεωρίες της χημείας.

Φιλοσοφικά θεμέλια της κοινότητας	Περιοδικός νόμος του D.I. Mendeleev	Θεωρία οργανικών ενώσεων Α.Μ. Μπουτλέροφ
1. 1. Ώρα έναρξης	1869	1861
II. Προαπαιτούμενα. 1. Συσσώρευση πραγματικού υλικού 2. 2. Έργο προκατόχων 3. Συνέδριο χημικών στην Καρλσρούη (1860) 4. Προσωπικές ιδιότητες.	Μέχρι τη στιγμή που ανακαλύφθηκε ο περιοδικός νόμος, ήταν γνωστά 63 χημικά στοιχεία και περιγράφηκαν οι ιδιότητες των πολυάριθμων ενώσεων τους.	Πολλές δεκάδες και εκατοντάδες χιλιάδες οργανικές ενώσεις είναι γνωστές, που αποτελούνται από λίγα μόνο στοιχεία: άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο, λιγότερο συχνά άζωτο, φώσφορο και θείο.
- J. Berzellius (μέταλλα και μη μέταλλα) - I.V. Debereiner (τριάδες) - D.A.R. Newlands (οκτάβες) - L. Meyer	- J. Berzellius, J. Liebig, J. Dumas (ριζοσπαστική θεωρία); -J.Dumas, Ch.Gerard, O.Laurent (θεωρία τύπου); - Ο J. Berzellius εισήγαγε στην πράξη τον όρο «ισομέρεια». -F.Vehler, N.N. Zinin, M. Berthelot, A. Butlerov ο ίδιος (σύνθεση οργανικών ουσιών, η κατάρρευση του βιταλισμού). -F.A.Kukule (δομή βενζολίου)
DI. Ο Μεντελέγιεφ ήταν παρών ως παρατηρητής	Ο A. M. Butlerov δεν συμμετείχε, αλλά μελέτησε ενεργά τα υλικά του συνεδρίου. Ωστόσο, πήρε μέρος στο συνέδριο γιατρών και φυσιολόγων στο Speyer (1861), όπου έκανε μια έκθεση "Περί δομής των οργανικών σωμάτων"
Και οι δύο συγγραφείς διακρίθηκαν από άλλους χημικούς από την εγκυκλοπαιδική φύση της χημικής γνώσης, την ικανότητα ανάλυσης και γενίκευσης των γεγονότων, την επιστημονική πρόβλεψη, τη ρωσική νοοτροπία και τον ρωσικό πατριωτισμό.
III. Ο ρόλος της πράξης στην ανάπτυξη της θεωρίας	DI. Ο Mendeleev προβλέπει και υποδεικνύει τους τρόπους ανακάλυψης του γάλλιου, του σκανδίου και του γερμανίου, άγνωστα ακόμα στην επιστήμη.	ΕΙΜΑΙ. Ο Butlerov προβλέπει και εξηγεί την ισομέρεια πολλών οργανικών ενώσεων. Ο ίδιος πραγματοποιεί πολλές συνθέσεις

Κουίζ θέματος

Περιοδικός νόμος και περιοδικό σύστημα στοιχείων Δ.Ι. Μεντελέεφ

1. Πώς αλλάζουν οι ακτίνες των ατόμων σε μια περίοδο:

2. Πώς αλλάζουν οι ακτίνες των ατόμων στις κύριες υποομάδες:

α) αύξηση β) μείωση γ) παραμονή ίδια

3. Πώς να προσδιορίσετε τον αριθμό των ενεργειακών επιπέδων σε ένα άτομο ενός στοιχείου:

α) από τον αύξοντα αριθμό του στοιχείου β) από τον αριθμό της ομάδας

γ) με αριθμό σειράς δ) με αριθμό περιόδου

4. Πώς είναι η θέση ενός χημικού στοιχείου στο περιοδικό σύστημα του Δ.Ι. Μεντελέεφ:

α) τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο β) τον αριθμό των νετρονίων στον πυρήνα

γ) το φορτίο του πυρήνα ενός ατόμου δ) την ατομική μάζα

5. Πόσα ενεργειακά επίπεδα έχει ένα άτομο σκανδίου: α) 1 β) 2 γ) 3 δ) 4

6. Τι καθορίζει τις ιδιότητες των χημικών στοιχείων:

α) την τιμή της σχετικής ατομικής μάζας β) τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό στρώμα

γ) το φορτίο του πυρήνα ενός ατόμου δ) τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους

7. Πώς αλλάζουν οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων σε μια περίοδο:

α) ενισχύονται τα μεταλλικά β) ενισχύονται τα μη μεταλλικά

γ) δεν αλλάζουν δ) τα μη μεταλλικά εξασθενούν

8. Να αναφέρετε το στοιχείο που οδηγεί τη μεγάλη περίοδο του Περιοδικού Πίνακα Στοιχείων: α) Cu (Αρ. 29) β) Ag (Αρ. 47) γ) Rb (Αρ. 37) δ) Au (Αρ. 79)

9. Ποιο στοιχείο έχει τις πιο έντονες μεταλλικές ιδιότητες:

α) Μαγνήσιο β) Αλουμίνιο γ) Πυρίτιο

10. Ποιο στοιχείο έχει τις πιο έντονες μη μεταλλικές ιδιότητες:

α) Οξυγόνο β) Θείο γ) Σελήνιο

11. Ποιος είναι ο κύριος λόγος για την αλλαγή των ιδιοτήτων των στοιχείων σε περιόδους:

α) σε αύξηση της ατομικής μάζας

β) σε μια σταδιακή αύξηση του αριθμού των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό ενεργειακό επίπεδο

γ) σε αύξηση του αριθμού των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο

δ) σε αύξηση του αριθμού των νετρονίων στον πυρήνα

12. Ποιο στοιχείο είναι επικεφαλής της κύριας υποομάδας της πέμπτης ομάδας:

α) βανάδιο β) άζωτο γ) φώσφορος δ) αρσενικό

13. Ποιος είναι ο αριθμός των τροχιακών στο d-υποεπίπεδο: α) 1 β) 3 γ) 7 δ) 5

14. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ατόμων ισοτόπων ενός στοιχείου:

α) αριθμός πρωτονίων β) αριθμός νετρονίων γ) αριθμός ηλεκτρονίων δ) πυρηνικό φορτίο

15. Τι είναι τροχιακό:

α) ένα ορισμένο ενεργειακό επίπεδο στο οποίο βρίσκεται ένα ηλεκτρόνιο

β) ο χώρος γύρω από τον πυρήνα όπου βρίσκεται το ηλεκτρόνιο

γ) ο χώρος γύρω από τον πυρήνα, όπου η πιθανότητα εύρεσης ηλεκτρονίου είναι μεγαλύτερη

δ) η τροχιά κατά την οποία κινείται το ηλεκτρόνιο

16. Σε ποιο τροχιακό έχει το ηλεκτρόνιο τη μεγαλύτερη ενέργεια: α) 1s β) 2s γ) 3s δ) 2p

17. Προσδιορίστε ποιο είναι το στοιχείο 1s 2 2s 2 2p 1: α) Αρ. 1 β) Αρ. 3 γ) Αρ. 5 δ) Αρ. 7

18. Ποιος είναι ο αριθμός των νετρονίων σε ένα άτομο +15 31 P α)31 β)16 γ)15 ε)46

19. Ποιο στοιχείο έχει τη δομή του εξωτερικού ηλεκτρονικού στρώματος ... 3s 2 p 6:

α) νέον β) χλώριο γ) αργό δ) θείο

20. Με βάση τον ηλεκτρονικό τύπο, προσδιορίστε ποιες ιδιότητες έχει το στοιχείο 1s 2 2s 2 2p 5:

α) μέταλλο β) μη μεταλλικό γ) αμφοτερικό στοιχείο δ) αδρανές στοιχείο

21. Πόσα χημικά στοιχεία στην έκτη περίοδο: α) 8 β) 18 γ) 30 δ) 32

22. Ποιος είναι ο μαζικός αριθμός του αζώτου +7 N που περιέχει 8 νετρόνια:

α)14 β)15 γ)16 δ)17

23. Στοιχείο του οποίου ο πυρήνας περιέχει 26 πρωτόνια: α) S β) Cu γ) Fe δ) Ca

Από τα πρώτα μαθήματα χημείας χρησιμοποιήσατε τον πίνακα του D. I. Mendeleev. Αποδεικνύει ξεκάθαρα ότι όλα τα χημικά στοιχεία που σχηματίζουν τις ουσίες του κόσμου γύρω μας είναι αλληλένδετα και υπακούουν στους κοινούς νόμους, δηλαδή αντιπροσωπεύουν ένα ενιαίο σύνολο - ένα σύστημα χημικών στοιχείων. Επομένως, στη σύγχρονη επιστήμη, ο πίνακας του D. I. Mendeleev ονομάζεται Περιοδικός Πίνακας Χημικών Στοιχείων.

Γιατί το "περιοδικό" είναι επίσης σαφές για εσάς, αφού τα γενικά μοτίβα στην αλλαγή των ιδιοτήτων των ατόμων, απλών και σύνθετων ουσιών που σχηματίζονται από χημικά στοιχεία, επαναλαμβάνονται σε αυτό το σύστημα σε συγκεκριμένα διαστήματα - περιόδους. Μερικά από αυτά τα μοτίβα, που φαίνονται στον Πίνακα 1, είναι ήδη γνωστά σε εσάς.

Έτσι, όλα τα χημικά στοιχεία που υπάρχουν στον κόσμο υπόκεινται σε έναν ενιαίο, αντικειμενικά ενεργό στη φύση Περιοδικό Νόμο, η γραφική αναπαράσταση του οποίου είναι ο Περιοδικός Πίνακας Στοιχείων. Αυτός ο νόμος και το σύστημα φέρει το όνομα του μεγάλου Ρώσου χημικού D. I. Mendeleev.

Ο D. I. Mendeleev έφτασε στην ανακάλυψη του Περιοδικού Νόμου συγκρίνοντας τις ιδιότητες και τις σχετικές ατομικές μάζες των χημικών στοιχείων. Για αυτό, ο D. I. Mendeleev για κάθε χημικό στοιχείο έγραψε στην κάρτα: το σύμβολο του στοιχείου, την τιμή της σχετικής ατομικής μάζας (την εποχή του D. I. Mendeleev αυτή η τιμή ονομαζόταν ατομικό βάρος), τους τύπους και τη φύση του υψηλότερου οξείδιο και υδροξείδιο. Τακτοποίησε 63 γνωστά μέχρι τότε χημικά στοιχεία σε μια αλυσίδα σε αύξουσα σειρά των σχετικών ατομικών μαζών τους (Εικ. 1) και ανέλυσε αυτό το σύνολο στοιχείων, προσπαθώντας να βρει ορισμένα μοτίβα σε αυτό. Ως αποτέλεσμα έντονης δημιουργικής δουλειάς, ανακάλυψε ότι σε αυτή την αλυσίδα υπάρχουν διαστήματα - περίοδοι κατά τις οποίες οι ιδιότητες των στοιχείων και των ουσιών που σχηματίζονται από αυτά αλλάζουν με παρόμοιο τρόπο (Εικ. 2).

Ρύζι. 1.
Κάρτες στοιχείων διατεταγμένες κατά σειρά αύξησης των σχετικών ατομικών μαζών

Ρύζι. 2.
Κάρτες στοιχείων, διατεταγμένες με τη σειρά των περιοδικών αλλαγών στις ιδιότητες των στοιχείων και των ουσιών που σχηματίζονται από αυτά

Εργαστηριακό πείραμα Νο 2
Μοντελοποίηση της κατασκευής του Περιοδικού συστήματος του D. I. Mendeleev

Προσομοίωση της κατασκευής του Περιοδικού συστήματος του D. I. Mendeleev. Για να το κάνετε αυτό, ετοιμάστε 20 κάρτες διαστάσεων 6 x 10 cm για στοιχεία με σειριακούς αριθμούς από 1 έως 20. Σε κάθε κάρτα, σημειώστε τις ακόλουθες πληροφορίες σχετικά με το στοιχείο: χημικό σύμβολο, όνομα, σχετική ατομική μάζα, τύπος του ανώτερου οξειδίου, υδροξείδιο (αναφέρετε τη φύση τους σε παρένθεση - βασικό, όξινο ή αμφοτερικό), τύπος μιας πτητικής ένωσης υδρογόνου (για αμέταλλα). Ανακατέψτε τις κάρτες και, στη συνέχεια, τακτοποιήστε τις σε μια σειρά με αύξουσα σειρά των σχετικών ατομικών μαζών των στοιχείων. Τοποθετήστε παρόμοια στοιχεία από το 1ο έως το 18ο το ένα κάτω από το άλλο: υδρογόνο πάνω από λίθιο και κάλιο κάτω από νάτριο, αντίστοιχα, ασβέστιο κάτω από μαγνήσιο, ήλιο κάτω από νέον. Διατυπώστε το μοτίβο που προσδιορίσατε με τη μορφή νόμου. Προσέξτε την απόκλιση μεταξύ των σχετικών ατομικών μαζών αργού και καλίου και τη θέση τους σύμφωνα με την κοινότητα των ιδιοτήτων των στοιχείων. Εξηγήστε την αιτία αυτού του φαινομένου.

Παραθέτουμε για άλλη μια φορά, χρησιμοποιώντας σύγχρονους όρους, τις τακτικές αλλαγές στα ακίνητα που εμφανίζονται μέσα στις περιόδους:

• Οι μεταλλικές ιδιότητες εξασθενούν.
• Οι μη μεταλλικές ιδιότητες ενισχύονται.
• ο βαθμός οξείδωσης των στοιχείων σε υψηλότερα οξείδια αυξάνεται από +1 σε +8.
• ο βαθμός οξείδωσης των στοιχείων σε πτητικές ενώσεις υδρογόνου αυξάνεται από -4 σε -1.
• τα οξείδια από το βασικό έως το αμφοτερικό αντικαθίστανται από όξινα.
• υδροξείδια από αλκάλια μέσω αμφοτερικών υδροξειδίων αντικαθίστανται από οξέα που περιέχουν οξυγόνο.

Με βάση αυτές τις παρατηρήσεις, ο D. I. Mendeleev το 1869 κατέληξε στο συμπέρασμα - διατύπωσε τον Περιοδικό Νόμο, ο οποίος, χρησιμοποιώντας σύγχρονους όρους, ακούγεται ως εξής:

Συστηματοποιώντας τα χημικά στοιχεία με βάση τις σχετικές ατομικές τους μάζες, ο D. I. Mendeleev έδωσε επίσης μεγάλη προσοχή στις ιδιότητες των στοιχείων και των ουσιών που σχημάτιζαν, κατανέμοντας στοιχεία με παρόμοιες ιδιότητες σε κάθετες στήλες - ομάδες. Μερικές φορές, κατά παράβαση της κανονικότητας που αποκάλυψε, έβαζε βαρύτερα στοιχεία πριν από στοιχεία με χαμηλότερες τιμές σχετικής ατομικής μάζας. Για παράδειγμα, έγραψε στον πίνακα του το κοβάλτιο πριν από το νικέλιο, το τελλούριο πριν από το ιώδιο και όταν ανακαλύφθηκαν αδρανή (ευγενή) αέρια, αργό πριν από το κάλιο. Ο D. I. Mendeleev θεώρησε αυτή τη σειρά διάταξης απαραίτητη γιατί διαφορετικά αυτά τα στοιχεία θα έπεφταν σε ομάδες στοιχείων ανόμοιων με αυτά σε ιδιότητες. Έτσι, συγκεκριμένα, το κάλιο του αλκαλιμετάλλου θα εμπίπτει στην ομάδα των αδρανών αερίων και το αδρανές αέριο αργό στην ομάδα των αλκαλιμετάλλων.

Ο D. I. Mendeleev δεν μπόρεσε να εξηγήσει αυτές τις εξαιρέσεις στον γενικό κανόνα, καθώς και τον λόγο για την περιοδικότητα της αλλαγής των ιδιοτήτων των στοιχείων και των ουσιών που σχηματίζονται από αυτά. Ωστόσο, προέβλεψε ότι αυτός ο λόγος έγκειται στην πολύπλοκη δομή του ατόμου. Ήταν η επιστημονική διαίσθηση του D. I. Mendeleev που του επέτρεψε να κατασκευάσει ένα σύστημα χημικών στοιχείων όχι με τη σειρά αύξησης της σχετικής ατομικής τους μάζας, αλλά με τη σειρά αύξησης των φορτίων των ατομικών τους πυρήνων. Το γεγονός ότι οι ιδιότητες των στοιχείων καθορίζονται ακριβώς από τα φορτία των ατομικών τους πυρήνων αποδεικνύεται εύγλωττα από την ύπαρξη ισοτόπων που συναντήσατε πέρυσι (θυμηθείτε ποια είναι, δώστε παραδείγματα ισοτόπων που γνωρίζετε).

Σύμφωνα με τις σύγχρονες ιδέες για τη δομή του ατόμου, η βάση για την ταξινόμηση των χημικών στοιχείων είναι τα φορτία των ατομικών πυρήνων τους και η σύγχρονη διατύπωση του Περιοδικού Νόμου έχει ως εξής:

Η περιοδικότητα στην αλλαγή των ιδιοτήτων των στοιχείων και των ενώσεων τους εξηγείται από την περιοδική επανάληψη στη δομή των εξωτερικών ενεργειακών επιπέδων των ατόμων τους. Είναι ο αριθμός των ενεργειακών επιπέδων, ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων που βρίσκονται σε αυτά και ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο που αντικατοπτρίζουν τον συμβολισμό που υιοθετείται στο Περιοδικό Σύστημα, δηλ. αποκαλύπτουν τη φυσική σημασία του σειριακού αριθμού του στοιχείου, του αριθμού περιόδου και αριθμός ομάδας (από τι αποτελείται;).

Η δομή του ατόμου καθιστά επίσης δυνατή την εξήγηση των λόγων για την αλλαγή στις μεταλλικές και μη μεταλλικές ιδιότητες των στοιχείων σε περιόδους και ομάδες.

Συνεπώς, ο Περιοδικός Νόμος και το Περιοδικό Σύστημα του D. I. Mendeleev συνοψίζουν πληροφορίες για τα χημικά στοιχεία και τις ουσίες που σχηματίζονται από αυτά και εξηγούν την περιοδικότητα στην αλλαγή των ιδιοτήτων τους και τον λόγο για την ομοιότητα των ιδιοτήτων των στοιχείων της ίδιας ομάδας.

Αυτές οι δύο πιο σημαντικές έννοιες του Περιοδικού Νόμου και του Περιοδικού Συστήματος του D. I. Mendeleev συμπληρώνονται από μια άλλη, η οποία είναι η ικανότητα πρόβλεψης, δηλαδή η πρόβλεψη, η περιγραφή ιδιοτήτων και η ένδειξη τρόπων ανακάλυψης νέων χημικών στοιχείων. Ήδη στο στάδιο της δημιουργίας του Περιοδικού Συστήματος, ο D. I. Mendeleev έκανε μια σειρά από προβλέψεις σχετικά με τις ιδιότητες των στοιχείων που δεν ήταν ακόμη γνωστές εκείνη την εποχή και υπέδειξε τους τρόπους ανακάλυψής τους. Στον πίνακα που δημιούργησε, ο D. I. Mendeleev άφησε άδεια κελιά για αυτά τα στοιχεία (Εικ. 3).

Ρύζι. 3.
Περιοδικός πίνακας στοιχείων που προτείνει ο D. I. Mendeleev

Ζωντανά παραδείγματα της προγνωστικής δύναμης του Περιοδικού Νόμου ήταν οι επακόλουθες ανακαλύψεις των στοιχείων: το 1875, ο Γάλλος Lecoq de Boisbaudran ανακάλυψε το γάλλιο, που είχε προβλεφθεί από τον D. I. Mendeleev πέντε χρόνια νωρίτερα ως ένα στοιχείο που ονομάζεται "ekaaluminium" (eka - follow). Το 1879, ο Σουηδός L. Nilsson ανακάλυψε το "εκαμπόρ" σύμφωνα με τον D. I. Mendeleev. το 1886 από τον Γερμανό K. Winkler - «εκασίλιο» κατά τον D. I. Mendeleev (ορίστε τα σύγχρονα ονόματα αυτών των στοιχείων από τον πίνακα του D. I. Mendeleev). Το πόσο ακριβής ήταν ο D. I. Mendeleev στις προβλέψεις του φαίνεται από τα δεδομένα στον Πίνακα 2.

πίνακας 2
Προβλεπόμενες και πειραματικά παρατηρημένες ιδιότητες του γερμανίου

Προβλέφθηκε από τον D. I. Mendeleev το 1871	Ιδρύθηκε από τον K. Winkler το 1886
Σχετική ατομική μάζα κοντά στο 72	Σχετική ατομική μάζα 72,6
Γκρι πυρίμαχο μέταλλο	Γκρι πυρίμαχο μέταλλο
Η πυκνότητα του μετάλλου είναι περίπου 5,5 g / cm 3	Πυκνότητα μετάλλου 5,35 g / cm 3
Τύπος οξειδίου E0 2	Τύπος οξειδίου Ge0 2
Η πυκνότητα του οξειδίου είναι περίπου 4,7 g / cm 3	Πυκνότητα οξειδίου 4,7 g / cm 3
Το οξείδιο θα αναχθεί πολύ εύκολα σε μέταλλο	Το οξείδιο Ge0 2 ανάγεται σε μέταλλο όταν θερμαίνεται σε πίδακα υδρογόνου
Το χλωριούχο ES1 4 πρέπει να είναι ένα υγρό με σημείο βρασμού περίπου 90 ° C και πυκνότητα περίπου 1,9 g / cm 3	Το χλωριούχο γερμάνιο (IV) GeCl 4 είναι ένα υγρό με σημείο βρασμού 83 ° C και πυκνότητα 1,887 g / cm 3

Οι επιστήμονες που ανακάλυψαν νέα στοιχεία εκτίμησαν ιδιαίτερα την ανακάλυψη του Ρώσου επιστήμονα: «Δεν μπορεί να υπάρξει πιο ξεκάθαρη απόδειξη της εγκυρότητας του δόγματος της περιοδικότητας των στοιχείων από την ανακάλυψη του υποθετικού ακόμη εκασιλικού. είναι, φυσικά, κάτι περισσότερο από μια απλή επιβεβαίωση μιας τολμηρής θεωρίας - σηματοδοτεί μια εξαιρετική επέκταση του χημικού οπτικού πεδίου, ένα γιγάντιο βήμα στο πεδίο της γνώσης» (K. Winkler).

Οι Αμερικανοί επιστήμονες που ανακάλυψαν το στοιχείο Νο. 101 του έδωσαν το όνομα "mendelevium" σε αναγνώριση των πλεονεκτημάτων του μεγάλου Ρώσου χημικού Dmitri Mendeleev, ο οποίος ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε τον Περιοδικό Πίνακα Στοιχείων για να προβλέψει τις ιδιότητες στοιχείων που δεν ήταν ακόμη. ανακαλύφθηκε.

Γνωριστήκατε στην 8η δημοτικού και θα χρησιμοποιήσετε τη φετινή μορφή του Περιοδικού Πίνακα, η οποία ονομάζεται σύντομη περίοδος. Ωστόσο, στις τάξεις προφίλ και στην τριτοβάθμια εκπαίδευση, χρησιμοποιείται κυρίως μια διαφορετική μορφή - η μακροπρόθεσμη έκδοση. Σύγκρινέ τα. Τι είναι το ίδιο και τι το διαφορετικό σε αυτές τις δύο μορφές του Περιοδικού Πίνακα;

Νέες λέξεις και έννοιες

1. Περιοδικός νόμος του D. I. Mendeleev.
2. Το περιοδικό σύστημα χημικών στοιχείων του D. I. Mendeleev είναι μια γραφική αναπαράσταση του Περιοδικού Νόμου.
3. Η φυσική σημασία του αριθμού στοιχείου, του αριθμού περιόδου και του αριθμού ομάδας.
4. Μοτίβα αλλαγών στις ιδιότητες των στοιχείων σε περιόδους και ομάδες.
5. Σημασία του Περιοδικού νόμου και του Περιοδικού συστήματος των χημικών στοιχείων του D. I. Mendeleev.

Εργασίες για ανεξάρτητη εργασία

1. Αποδείξτε ότι ο Περιοδικός Νόμος του D. I. Mendeleev, όπως και κάθε άλλος νόμος της φύσης, εκτελεί επεξηγηματικές, γενικευτικές και προγνωστικές λειτουργίες. Δώστε παραδείγματα που απεικονίζουν αυτές τις λειτουργίες άλλων νόμων που είναι γνωστοί σε εσάς από μαθήματα χημείας, φυσικής και βιολογίας.
2. Ονομάστε το χημικό στοιχείο στο άτομο του οποίου τα ηλεκτρόνια είναι διατεταγμένα σε επίπεδα σύμφωνα με μια σειρά αριθμών: 2, 5. Ποια απλή ουσία σχηματίζει αυτό το στοιχείο; Ποιος είναι ο τύπος της ένωσης υδρογόνου του και ποιο είναι το όνομά του; Τι τύπο έχει το υψηλότερο οξείδιο αυτού του στοιχείου, ποιος είναι ο χαρακτήρας του; Να γράψετε τις εξισώσεις αντίδρασης που χαρακτηρίζουν τις ιδιότητες αυτού του οξειδίου.
3. Το βηρύλλιο παλαιότερα ταξινομούνταν ως στοιχείο της ομάδας III και η σχετική ατομική του μάζα θεωρήθηκε ότι ήταν 13,5. Γιατί ο D. I. Mendeleev το μετέφερε στην ομάδα II και διόρθωσε την ατομική μάζα του βηρυλλίου από το 13,5 στο 9;
4. Γράψτε τις εξισώσεις των αντιδράσεων μεταξύ μιας απλής ουσίας που σχηματίζεται από ένα χημικό στοιχείο στο άτομο του οποίου τα ηλεκτρόνια είναι κατανεμημένα σε ενεργειακά επίπεδα σύμφωνα με μια σειρά αριθμών: 2, 8, 8, 2 και απλών ουσιών που σχηματίζονται από τα στοιχεία Νο. 7 και Νο 8 στο Περιοδικό σύστημα. Ποιος είναι ο τύπος του χημικού δεσμού στα προϊόντα της αντίδρασης; Ποια είναι η κρυσταλλική δομή των αρχικών απλών ουσιών και τα προϊόντα της αλληλεπίδρασής τους;
5. Τακτοποιήστε τα ακόλουθα στοιχεία κατά σειρά αυξανόμενων μεταλλικών ιδιοτήτων: As, Sb, N, P, Bi. Να αιτιολογήσετε τη σειρά που προκύπτει με βάση τη δομή των ατόμων αυτών των στοιχείων.
6. Τακτοποιήστε τα ακόλουθα στοιχεία κατά σειρά ενίσχυσης των μη μεταλλικών ιδιοτήτων: Si, Al, P, S, Cl, Mg, Na. Να αιτιολογήσετε τη σειρά που προκύπτει με βάση τη δομή των ατόμων αυτών των στοιχείων.
7. Τακτοποιήστε κατά σειρά εξασθένησης τις όξινες ιδιότητες των οξειδίων, οι τύποι των οποίων είναι: SiO 2, P 2 O 5, Al 2 O 3, Na 2 O, MgO, Cl 2 O 7. Να αιτιολογήσετε τη σειρά που προκύπτει. Να γράψετε τους τύπους των υδροξειδίων που αντιστοιχούν σε αυτά τα οξείδια. Πώς αλλάζει ο οξύς χαρακτήρας τους στη σειρά που προτείνατε;
8. Να γράψετε τους τύπους για τα οξείδια του βορίου, του βηρυλλίου και του λιθίου και να τα ταξινομήσετε σε αύξουσα σειρά των κύριων ιδιοτήτων τους. Να γράψετε τους τύπους των υδροξειδίων που αντιστοιχούν σε αυτά τα οξείδια. Ποια είναι η χημική τους φύση;
9. Τι είναι τα ισότοπα; Πώς συνέβαλε η ανακάλυψη των ισοτόπων στη διαμόρφωση του Περιοδικού Νόμου;
10. Γιατί τα φορτία των ατομικών πυρήνων των στοιχείων στο Περιοδικό σύστημα του D. I. Mendeleev αλλάζουν μονότονα, δηλ. το φορτίο του πυρήνα κάθε επόμενου στοιχείου αυξάνεται κατά ένα σε σύγκριση με το φορτίο του ατομικού πυρήνα του προηγούμενου στοιχείου και οι ιδιότητες των στοιχείων και των ουσιών που σχηματίζουν αλλάζουν περιοδικά;
11. Δώστε τρεις διατυπώσεις του Περιοδικού Νόμου, στις οποίες η σχετική ατομική μάζα, το φορτίο του ατομικού πυρήνα και η δομή των εξωτερικών ενεργειακών επιπέδων στο ηλεκτρονιακό κέλυφος του ατόμου λαμβάνονται ως βάση για τη συστηματοποίηση των χημικών στοιχείων.

Περιοδικός νόμος των χημικών στοιχείων- ένας θεμελιώδης νόμος της φύσης, που αντανακλά την περιοδική αλλαγή στις ιδιότητες των χημικών στοιχείων καθώς αυξάνονται τα φορτία των πυρήνων των ατόμων τους. Άνοιξε την 1η Μαρτίου (17 Φεβρουαρίου κατά το παλιό στυλ) 1869 D.I. Μεντελέεφ. Την ημέρα αυτή, συνέταξε έναν πίνακα με τίτλο «Η εμπειρία ενός συστήματος στοιχείων με βάση το ατομικό τους βάρος και τη χημική τους ομοιότητα». Η τελική διατύπωση του περιοδικού νόμου δόθηκε από τον Mendeleev τον Ιούλιο του 1871. Έγραφε:

«Οι ιδιότητες των στοιχείων, και επομένως οι ιδιότητες των απλών και πολύπλοκων σωμάτων που σχηματίζουν, βρίσκονται σε μια περιοδική εξάρτηση από το ατομικό τους βάρος».

Η διατύπωση του περιοδικού νόμου από τον Mendeleev υπήρχε στην επιστήμη για περισσότερα από 40 χρόνια. Αναθεωρήθηκε χάρη στα εξαιρετικά επιτεύγματα της φυσικής, κυρίως στην ανάπτυξη του πυρηνικού μοντέλου του ατόμου (βλ. Άτομο). Αποδείχθηκε ότι το φορτίο του πυρήνα ενός ατόμου (Z) είναι αριθμητικά ίσο με τον αύξοντα αριθμό του αντίστοιχου στοιχείου στο περιοδικό σύστημα και η πλήρωση των κελυφών ηλεκτρονίων και των υποκεφαλωμάτων των ατόμων που εξαρτώνται από το Ζ συμβαίνει με τέτοιο τρόπο ώστε παρόμοιες ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ατόμων επαναλαμβάνονται περιοδικά (βλ. Περιοδικό σύστημα χημικών στοιχείων). Επομένως, η σύγχρονη διατύπωση του περιοδικού νόμου έχει ως εξής: οι ιδιότητες των στοιχείων, των απλών ουσιών και των ενώσεων τους βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από τα φορτία των πυρήνων των ατόμων.
Σε αντίθεση με άλλους θεμελιώδεις νόμους της φύσης, όπως ο νόμος της παγκόσμιας βαρύτητας ή ο νόμος της ισοδυναμίας μάζας και ενέργειας, ο περιοδικός νόμος δεν μπορεί να γραφτεί με τη μορφή οποιασδήποτε γενικής εξίσωσης ή τύπου. Η οπτική του αντανάκλαση είναι ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων. Ωστόσο, τόσο ο ίδιος ο Mendeleev όσο και άλλοι επιστήμονες έκαναν προσπάθειες να βρουν μαθηματική εξίσωση του περιοδικού νόμου των χημικών στοιχείων. Αυτές οι προσπάθειες στέφθηκαν με επιτυχία μόνο μετά την ανάπτυξη της θεωρίας της δομής του ατόμου. Αλλά αφορούν μόνο την καθιέρωση μιας ποσοτικής εξάρτησης της σειράς κατανομής των ηλεκτρονίων σε κελύφη και υποκέλυφος από τα φορτία των ατομικών πυρήνων.
Έτσι, λύνοντας την εξίσωση Schrödinger, μπορεί κανείς να υπολογίσει πώς κατανέμονται τα ηλεκτρόνια σε άτομα με διαφορετικές τιμές Ζ. Και επομένως, η βασική εξίσωση της κβαντομηχανικής είναι, λες, μια από τις ποσοτικές εκφράσεις του περιοδικού νόμου.
Ή, για παράδειγμα, μια άλλη εξίσωση: Z„, = „+,Z - - (21 + 1)2 - >n,(2t + 1) +
1
+ t "όπου "+, Z = - (n + 1+ 1)" +
+(+1+ 1. 2k(n+O 1
2 2 6
Παρά τον όγκο του, δεν είναι τόσο δύσκολο. Τα γράμματα i, 1, m και m δεν είναι παρά οι κύριοι, τροχιακοί, μαγνητικοί και σπιν κβαντικοί αριθμοί (βλ. Άτομο). Η εξίσωση σάς επιτρέπει να υπολογίσετε σε ποια τιμή του Z (ο σειριακός αριθμός του στοιχείου) εμφανίζεται ένα ηλεκτρόνιο στο άτομο, η κατάσταση του οποίου περιγράφεται από έναν δεδομένο συνδυασμό τεσσάρων κβαντικών αριθμών. Αντικαθιστώντας τους πιθανούς συνδυασμούς των u, 1, t και t σε αυτήν την εξίσωση, παίρνουμε ένα σύνολο διαφορετικών τιμών του Z. Εάν αυτές οι τιμές είναι διατεταγμένες με τη σειρά των φυσικών αριθμών 1, 2, 3, 4, 5, ..., τότε, με τη σειρά του, προκύπτει ένα σαφές σχήμα για την κατασκευή των ηλεκτρονικών διαμορφώσεων των ατόμων καθώς αυξάνεται το Z. Έτσι, αυτή η εξίσωση είναι επίσης ένα είδος ποσοτικής έκφρασης του περιοδικού νόμου. Προσπαθήστε να λύσετε αυτήν την εξίσωση μόνοι σας για όλα τα στοιχεία του περιοδικού συστήματος (θα μάθετε πώς οι τιμές και και 1; m και m σχετίζονται μεταξύ τους από το άρθρο Atom).

Ο περιοδικός νόμος είναι ένας παγκόσμιος νόμος για ολόκληρο το σύμπαν. Ισχύει όπου υπάρχουν άτομα. Αλλά όχι μόνο οι ηλεκτρονικές δομές των ατόμων αλλάζουν περιοδικά. Η δομή και οι ιδιότητες των ατομικών πυρήνων υπακούουν επίσης σε έναν περίεργο περιοδικό νόμο. Σε πυρήνες που αποτελούνται από νετρόνια και πρωτόνια, υπάρχουν κελύφη νετρονίων και πρωτονίων, η πλήρωση των οποίων έχει περιοδικό χαρακτήρα. Γίνονται ακόμη και προσπάθειες να κατασκευαστεί ένα περιοδικό σύστημα ατομικών πυρήνων.