Які властивості елементів періодично повторюються. Велика енциклопедія нафти та газу

"Властивості елементів, а тому і утворених ними простих і складних тіл(речовин), стоять у періодичної залежностівід їхньої атомної ваги".

Сучасне формулювання:

"властивості хімічних елементів(тобто властивості та форма утворених ними сполук) знаходяться в періодичній залежності від заряду ядра атомів хімічних елементів.

Фізичний зміст хімічної періодичності

Періодичні зміни властивостей хімічних елементів зумовлені правильним повторенням електронної конфігурації зовнішнього енергетичного рівня ( валентних електронів) їх атомів зі збільшенням заряду ядра.

Графічним зображенням періодичного закону є періодична таблиця. Вона містить 7 періодів та 8 груп.

Період - горизонтальні ряди елементів з однаковим максимальним значеннямголовного квантового числавалентних електронів

Номер періоду означає кількість енергетичних рівнів в атомі елемента.

Періоди можуть складатися з 2 (перший), 8 (другий та третій), 18 (четвертий та п'ятий) або 32 (шостий) елементів, залежно від кількості електронів на зовнішньому енергетичному рівні. Останній, сьомий період незавершений.

Усі періоди (крім першого) починаються лужним металом ( s - елементом), а закінчуються благородним газом ( ns 2 np 6).

Металеві властивості розглядаються як здатність атомів елементів легко віддавати електрони, а неметалеві - приєднувати електрони через прагнення атомів придбати стійку конфігурацію із заповненими підрівнями. Заповнення зовнішнього s - підрівня вказує на металеві властивості атома, а формування зовнішнього p - підрівня - на неметалеві властивості. Збільшення числа електронів на p - підрівні (від 1 до 5) посилює неметалеві властивості атома. Атоми з повністю сформованою, енергетично стійкою конфігурацією зовнішнього електронного шару ( ns 2 np 6 ) хімічно інертні.

У високих періодах перехід властивостей від активного металу до благородного газу відбувається плавніше, ніж у малих періодах, т.к. відбувається формування внутрішнього ( n - 1) d - підрівня при збереженні зовнішнього ns 2 - шару. Великі періоди складаються з парних та непарних рядів.

У елементів парних рядів на зовнішньому шарі ns 2 - електрони, тому переважають металеві властивості та їх ослаблення зі зростанням заряду ядра невелике; у непарних рядах формується np - підрівень, що пояснює значне ослаблення металевих властивостей.

Групи - вертикальні стовпці елементів з однаковим числом валентних електронів, що дорівнює номеру групи. Розрізняють головні та побічні підгрупи.

Головні підгрупи складаються з елементів малих та великих періодів, валентні електрони яких розташовані на зовнішніх ns - і np - підрівнях.

Побічні підгрупи складаються з елементів великих періодів. Їхні валентні електрони знаходяться на зовнішньому ns - підрівні та внутрішньому ( n - 1) d - підрівні (або (n - 2) f - підрівні).

Залежно від того, який підрівень ( s -, p -, d - або f -) заповнюється валентними електронами, елементи періодичної системиподіляються на: s - елементи (елементи головної підгрупи I та II груп), p - елементи (елементи головних підгруп III - VII груп), d - елементи (елементи побічних підгруп), f - елементи (лантаноїди, актіноїди).

У головних підгрупах зверху донизу металеві властивості посилюються, а неметалеві слабшають. Елементи головних та побічних груп сильно відрізняються за властивостями.

Номер групи показує найвищу валентність елемента (крім O, F, елементів підгрупи міді та восьмої групи).

Загальними для елементів головних та побічних підгруп є формули вищих оксидів(та їх гідратів). У вищих оксидів та їх гідратів елементів I - III груп (крім бору) переважають основні властивості, з IV по VIII – кислотні.

Періодична система хімічних елементів – це класифікація хімічних елементів, створена Д. І. Менделєєвим на основі відкритого ним у 1869 р. періодичного закону.

Д. І. Менделєєв

Згідно з сучасним формулюванням цього закону, у безперервному ряду елементів, розташованих у порядку зростання величини позитивного заряду ядер їх атомів, періодично повторюються елементи зі подібними властивостями.

Періодична система хімічних елементів, подана у вигляді таблиці, складається з періодів, рядів та груп.

На початку кожного періоду (за винятком першого) знаходиться елемент яскраво виражений металевими властивостями(лужний метал).

Умовні позначення кольорової таблиці: 1 - хімічний знак елемента; 2 – назва; 3 - атомна маса ( атомна вага); 4 – порядковий номер; 5 – розподіл електронів по шарах.

У міру зростання порядкового номера елемента, рівного величиніпозитивного заряду ядра його атома, поступово слабшають металеві та наростають неметалеві властивості. Передостаннім елементом у кожному періоді є елемент із яскраво вираженими неметалевими властивостями(), а останнім – інертний газ. У I періоді знаходяться 2 елементи, у II та III – по 8 елементів, у IV та V – по 18, у VI – 32 та у VII (не завершеному періоді) – 17 елементів.

Перші три періоди називають малими періодами, кожен із них складається з одного горизонтального ряду; інші - великими періодами, кожен із яких (виключаючи VII період) і двох горизонтальних рядів - парного (верхнього) і непарного (нижнього). У парних лавах великих періодів знаходяться лише метали. Властивості елементів у цих рядах із зростанням порядкового номера змінюються слабко. Властивості елементів у непарних лавах великих періодів змінюються. У VI періоді за лантаном слідують 14 елементів, дуже подібних за хімічними властивостями. Ці елементи, які називають лантаноїдами, наведені окремо під основною таблицею. Аналогічно представлені в таблиці та актиноїди - елементи, що йдуть за актинієм.

У таблиці є дев'ять вертикальних груп. Номер групи, за рідкісними винятками, дорівнює вищої позитивної валентності елементів цієї групи. Кожна група, виключаючи нульову та восьму, поділяється на підгрупи. - головну (розташована правіше) та побічну. У основних підгрупах зі збільшенням порядкового номера посилюються металеві та слабшають неметалеві властивості елементів.

Таким чином, хімічні та ряд фізичних властивостейелементів визначаються місцем, яке займає даний елементу періодичній системі.

Біогенні елементи, тобто елементи, що входять до складу організмів і виконують у ньому певну біологічну роль, займають верхню частинутаблиці Менделєєва. У блакитний колір пофарбовані клітини, займані елементами, що становлять основну масу (більше 99%) живої речовини, рожевий колір- Клітини, займані мікроелементами (див.).

Періодична система хімічних елементів є найбільшим досягненням сучасного природознавствата яскравим виразом найбільш загальних діалектичних законів природи.

також , Атомна вага.

Періодична система хімічних елементів природна класифікаціяхімічних елементів, створена Д. І. Менделєєвим на основі відкритого ним у 1869 р. періодичного закону.

У початковому формулюванні періодичний закон Д. І. Менделєєва стверджував: властивості хімічних елементів, і навіть форми та властивості їх сполук перебувають у періодичної залежність від величини атомних ваг елементів. Надалі з розвитком вчення про будову атома було показано, що точнішою характеристикою кожного елемента є не атомна вага (див.), а величина позитивного заряду ядра атома елемента, що дорівнює порядковому (атомному) номеру цього елемента в періодичній системі Д. І. Менделєєва . Число позитивних зарядів ядра атома дорівнює числу електронів, що оточують ядро ​​атома, оскільки атоми в цілому електронейтральні. У світлі цих даних періодичний закон формулюється так: властивості хімічних елементів, а також форми та властивості їх сполук перебувають у періодичній залежності від величини позитивного заряду ядер їх атомів. Це означає, що у безперервному ряду елементів, розташованих у порядку зростання позитивних зарядів ядер їх атомів, періодично повторюватимуться елементи зі схожими властивостями.

Таблична форма періодичної системи хімічних елементів представлена ​​в її сучасному вигляді. Вона складається з періодів, рядів та груп. Період є послідовним горизонтальним рядом елементів, розташованих у порядку зростання позитивного заряду ядер їх атомів.

На початку кожного періоду (за винятком першого) знаходиться елемент з яскраво вираженими металевими властивостями (лужний метал). Потім у міру збільшення порядкового номера поступово слабшають металеві та наростають неметалеві властивості елементів. Передостаннім елементом у кожному періоді є елемент із яскраво вираженими неметалевими властивостями (галоген), а останнім – інертний газ. I період складається з двох елементів, роль лужного металу та галогену тут одночасно виконує водень. II та III періоди включають по 8 елементів, названих Менделєєвим типовими. IV та V періоди нараховують по 18 елементів, VI-32. VII період ще завершено і поповнюється штучно створюваними елементами; Нині у цьому періоді налічується 17 елементів. I, II і III періоди називають малими, кожен із новачків складається з одного горизонтального ряду, IV-VII- великими: вони (крім VII) включають два горизонтальних ряду - парний (верхній) і непарний (нижній). У парних рядах великих періодів знаходяться лише метали, і зміна властивостей елементів у рядку зліва направо виражена слабо.

У непарних рядах великих періодів властивості елементів у ряду змінюються так само, як властивості типових елементів. У парному ряду VI періоду після лантану слідує 14 елементів [званих лантанідами (див.), лантаноїдами, рідкісноземельними елементами], подібних за хімічними властивостями з лантаном і між собою. Перелік їх наводиться окремо під таблицею.

Окремо виписані та наведені під таблицею елементи, що йдуть за актинієм-актиніди (актиноїди).

У періодичній системі хімічних елементів за вертикалями розташовано дев'ять груп. Номер групи дорівнює вищій позитивній валентності елементів цієї групи. Виняток становлять фтор (буває лише негативно одновалентним) та бром (не буває семивалентним); крім того, мідь, срібло, золото можуть виявляти валентність більше +1 (Cu-1 та 2, Ag та Au-1 та 3), а з елементів VIII групивалентністю +8 мають тільки осмій та рутеній. Кожна група, за винятком восьмої та нульової, ділиться на дві підгрупи: головну (розташована правіше) та побічну. До основних підгруп входять типові елементи та елементи великих періодів, у побічні - лише елементи великих періодів і до того ж метали.

За хімічними властивостями елементи кожної підгрупи цієї групи значно відрізняються один від одного і лише вища позитивна валентність однакова всім елементів цієї групи. У головних підгрупах зверху вниз посилюються металеві властивості елементів і слабшають неметалеві (так, францій є елементом найбільш яскраво вираженими металевими властивостями, а фтор - неметалевими). Таким чином, місце елемента в періодичній системі Менделєєва (порядковий номер) визначає його властивості, які є середньою з властивостей сусідніх елементів по вертикалі та горизонталі.

Деякі групи елементів мають особливі назви. Так, елементи головних підгруп І групи називають лужними металами, ІІ групи - лужноземельними металами, VII групи- галогенами, елементи, розташовані за ураном, - трансурановими. Елементи, які входять до складу організмів, беруть участь у процесах обміну речовин і мають явно виражену біологічною роллюназивають біогенними елементами. Усі вони займають верхню частину таблиці Д. І. Менделєєва. Це насамперед Про, З, М, N, Са, Р, До, S, Na, Cl, Mg і Fe, що становлять основну масу живої речовини (понад 99%). Місця, які займають ці елементи в періодичній системі, пофарбовані в світло-блакитний колір. Біогенні елементи, яких дуже мало (від 10 -3 до 10 -14 %), називають мікроелементами (див.). У клітинах періодичної системи, пофарбованих у жовтий колір, вміщено мікроелементи, життєво важливе значенняяких для людини доведено.

Відповідно до теорії будови атомів (див. Атом) Хімічні властивостіелементів в основному від числа електронів на зовнішній електронній оболонці. Періодична зміна властивостей елементів із збільшенням позитивного заряду атомних ядерпояснюється періодичним повторенням будови зовнішньої електронної оболонки (енергетичного рівня) атомів.

У малих періодах зі збільшенням позитивного заряду ядра зростає кількість електронів зовнішньої оболонкивід 1 до 2 у I періоді та від 1 до 8 у II та III періодах. Звідси зміна властивостей елементів у період від лужного металу до інертного газу. Зовнішня електронна оболонка, що містить 8 електронів, є завершеною та енергетично стійкою (елементи нульової групи хімічно інертні).

У великих періодах парних рядах зі зростанням позитивного заряду ядер число електронів на зовнішній оболонці залишається постійним (1 або 2) і йде заповнення електронами другої зовні оболонки. Звідси повільне зміна властивостей елементів парних рядах. У непарних рядах великих періодів зі збільшенням заряду ядер йде заповнення електронами зовнішньої оболонки (від 1 до 8) та властивості елементів змінюються так, як і у типових елементів.

Число електронних оболонокв атомі дорівнює номеру періоду. Атоми елементів головних підгруп мають на зовнішніх оболонках число електронів, що дорівнює номеру групи. Атоми елементів побічних підгруп містять на зовнішніх оболонках один або два електрони. Цим пояснюється відмінність у властивостях елементів головної та побічної підгруп. Номер групи вказує можливе числоелектронів, які можуть брати участь в утворенні хімічних зв'язків (див. Молекула), тому такі електрони називають валентними. У елементів побічних підгруп валентними є як електрони зовнішніх оболонок, а й передостанніх. Число і будова електронних оболонок зазначено в періодичній системі хімічних елементів, що додається.

Періодичний законД. І. Менделєєва та заснована на ньому система мають виключно велике значенняу науці та практиці. Періодичний закон і система стали основою для відкриття нових хімічних елементів, точного визначенняїх атомних ваг, розвитку вчення про будову атомів, встановлення геохімічних законів розподілу елементів у земної корита розвитку сучасних уявленьпро живу речовину, склад якої та пов'язані з нею закономірності перебувають у відповідності до періодичної системи. Біологічна активність елементів та їх вміст в організмі також багато в чому визначаються місцем, яке вони займають у періодичній системі Менделєєва. Так, зі збільшенням порядкового номера у ряді груп зростає токсичність елементів та зменшується їх вміст у організмі. p align="justify"> Періодичний закон є яскравим виразом найбільш загальних діалектичних законів розвитку природи.

Сторінка 1

Періодичне повторення властивостей елементів із збільшенням атомного номерастає особливо наочним, якщо розташувати елементи у вигляді таблиці, що називається періодичною таблицеючи періодичною системою елементів. Було запропоновано та використовується кілька форм періодичної таблиці.

Періодичне повторення властивостей елементів зі збільшенням атомного номера можна наочно показати, якщо розмістити елементи в таблицю, яка називається періодичною таблицею, або періодичною системою елементів. Було запропоновано та знаходить застосування багато різних формперіодичної системи.

Принцип періодичного повторення властивостей елементів не міг допустити існування тільки одного елемента аргону, що ізольовано стоїть; такого роду простих речовинмає бути кілька чи жодного. Однак Рамзай твердо стояв на позиціях періодичного закону, і це, а також розвиток лабораторної техніки наприкінці минулого століття, визначили швидке відкриття решти членів групи інертних газів.

Чим пояснюється періодичне повторення властивостей елементів періодичної системі.

Чим пояснюється періодичне повторення властивостей елементів.

Приймаючи, що періодичне повторення властивостей елементів зумовлене не лише їхньою масою (атомною вагою), а й характером руху самих атомів як цілих частинок (швидкістю та напрямком їхнього руху), Флавицький будує свою гіпотезу на наступній основі: періодичність елементів пояснюється не тим, що повторюється тип внутрішньої будови атомів, а тим, що періодично змінюється характер руху атомів як цілих частинок.

Таким чином, причиною періодичного повторення властивостей елементів є періодичне повторення. електронних конфігураційїх атомів.

Дослідження електронної структури атомів дозволило довести, що причиною періодичного повторення властивостей елементів із зростанням порядкового номера є періодичне повторення процесу побудови нових електронних оболонок. До однієї групи періодичної системи завжди належать ті елементи, у атомів яких у зовнішніх оболонках знаходиться однакове числоелектронів. Так, атоми всіх інертних газів, крім гелію, містять по 8 електронів у зовнішній оболонці і найважче іонізуються, тим часом як атоми лужних металів містять по одному електрону в зовнішній оболонці і мають найнижчий іонізаційний потенціал. Лужні метали лише з одним електроном у зовнішній оболонці можуть легко його втрачати, переходячи у стійку форму. позитивного іоназ електронною конфігурацією, подібною до найближчого інертного газу з меншим порядковим номером. Такі елементи, як фтор, хлор та ін. зовнішніх електронівНаближаються до конфігурації інертних газів, навпаки прагнуть придбати електрони і відтворити цю електронну конфігурацію, переходячи у відповідний негативний іон.

Наступні за третім періоди таблиці Д. І. Менделєєва є довшими. Однак періодичне повторення властивостей елементів зберігається. Воно набуває більше важкий характер, обумовлений зростаючим різноманіттям фізичних та хімічних особливостейелементів зі збільшенням їх атомних мас. Розгляд будови атомів перших періодів підтверджує, що обмеженість числа місць для електронів у кожній оболонці (заборона Паулі), що оточує ядро, є причиною періодичного повторення властивостей елементів. Ця періодичність - великий закон природи, відкритий Д. І. Менделєєвим наприкінці минулого століття, в наш час став однією з основ розвитку не лише хімії, а й фізики.

Значення /j поступово збільшуються зі зростанням Z до тих пір, поки Z не досягає значення, характерного для благородного газу, а потім при переході до наступному елементупадає приблизно одну четверту значення для благородного газу. Періодичність зміни іншої властивості - густини елементів у твердому стані-показана на рис. 5.13. Таке періодичне повторення властивостей елементів зі збільшенням порядкового номера стає особливо наочним, якщо елементи розташувати як таблиці, званої періодичною таблицеюалж періодичною системою елементів. Було запропоновано та знаходить застосування багато різних формперіодичної системи.

Поруч із Ньюлендсом до відкриття періодичного закону наближався мови у Франції де Шанкуртуа. Але на відміну від чуттєвого музично-звукового образу, що послужив для Ньюлендса аналогією з частково виявленою ним закономірністю хімічних елементів, французький натураліст використовував абстрактно-геометричний образ: він порівнював періодичне повторення властивостей елементів, розташованих за величиною їхньої атомної ваги, з намотуванням спіральної лінії (vis tellurique) а бічну поверхнюциліндра.

Уявлення про величину заряду ядра як про визначальну властивість атома лягло в основу сучасного формулюванняперіодичного закону Д. І. Менделєєва: властивості хімічних елементів, а також форми та властивості сполук цих елементів перебувають у періодичній залежності від величини заряду ядер їх атомів. Вона дозволила пояснити причину періодичного повторення властивостей елементів, що полягає у періодичному повторенні будови електронних конфігурацій атомів.

Тільки після з'ясування структури атома стали зрозумілими причини періодичного повторення властивостей елементів.

• План.

• 1.Періодичний закон Д.І. Менделєєва та її загальнонаукове і філософське значення.

• 2.Періодична система та порядковий номер елемента як його найважливіша характеристика. Періоди та групи.

• 3.Зміна властивостей елементів у періодичній системі.

• 4.Розташування металів та неметалів у періодичній системі.

1. Періодичний закон (Д.І. Менделєєв, 1869)

• Властивості елементів, а також форми та властивості їх сполук перебувають у періодичній залежності від величини заряду ядер їх атомів

Чому властивості елементів періодично повторюються?

• Зі збільшенням заряду ядра у елементів періодично повторюється кількість та розподіл валентних електронів,від яких великою мірою залежать властивості елементів

2. Періодична система елементів

• Це графічне зображення періодичного закону. У періодичній системі виділяють горизонтальне (період) та вертикальне (група) напрями.

Період

Горизонтальний ряд елементів, які заповнюють електронами однакову кількість енергетичних рівнів. період: Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar – у атомів даних елементів заповнюється 3 енергетичних рівня. У періодичній системі 7 періодів: 1,2,3 - малі (складаються з одного ряду); 4,5,6,7 - великі (мають по два ряди); 7-й період – незакінчений.

Група

• Вертикальний ряд елементів, що мають однакову, рівну номеру групи, кількість валентних електронів, однакову максимальну валентність. У системі 8 груп. Залежно від цього, як розподіляються валентні електрони в елементів, група ділиться дві підгрупи: головну і побічну.

Підгрупа

• Вертикальний ряд елементів, що мають однакове число і однаковий розподіл валентних електронів, а отже подібні характеристики.

Головна підгрупа – група «А»

• p align="justify"> Вертикальний ряд елементів, у яких всі валентні електрони розташовані на останньому рівні. До складу головної підгрупи входять елементи великих та малих періодів.

Побічна підгрупа "В"

• Вертикальний ряд елементів, у яких незалежно від номера групи, на останньому рівні знаходиться не більше 2-х електронів, інші валентні електрони розташовані на передостанньому рівні. До складу побічних підгруп входять елементи великих періодів.

Періодична система та будова атома

• 1. Порядковий номер елемента вказує на позитивний заряд ядра, кількість протонів у ядрі, кількість електронів в атомі.

• 2. Номер періоду вказує на кількість енергетичних рівнів атома.

• 3. Номери груп для всіх елементів, за деяким винятком, вказують на кількість валентних електронів, для елементів головних підгруп – кількість зовнішніх електронів.

3.

• ЗМІНА ВЛАСТИВОСТЕЙ ЕЛЕМЕНТІВ У ПЕРІОДИЧНІЙ СИСТЕМІ

Радіус атома, r

• У період зліва направо радіус атома дещо зменшується, т.к. при однаковій кількості енергетичних рівнів внаслідок збільшення заряду ядра електрони притягуються сильніше. У головній підгрупі зверху донизу, зі збільшенням числа енергетичних рівнів радіус атома зростає. У побічну підгрупу він змінюється нелінійно.

Енергія іонізації, ЕІ

• Це енергія, необхідна відриву електрона від атома. Виявляється у електрон-вольтах. У період із збільшенням заряду ядра, числа, зовнішніх електронів, зменшенням радіусу атома зліва направо вона зростає, в головній підгрупі зі збільшенням радіусу атома зверху вниз зменшується.

Енергія спорідненості до електрона, ЕС

• Енергія, що виділяється при приєднанні до атома одного електрона. У періоді ліворуч праворуч вона зростає, в головній підгрупі зверху вниз зменшується. Виявляється у електрон-вольтах.

Електронегативність, ЕО

• Це здатність атома в молекулі притягувати електрони. У періоді зліва направо зростає, у головній підгрупі – зверху донизу зменшується. Найбільше значення електронегативності має фтор.

Число електронів на зовнішньому рівні

У періоді зліва направо збільшується від I до 8 (виняток становить 1-й період, від I до 2). У елементів головних підгруп дорівнює номеру групи (виключення Н, Не), у елементів побічних підгруп на зовнішньому рівнітрохи більше 2-х електронів. При освіті хімічних сполукатоми прагнуть стійкого стану - 8 електронів на зовнішньому рівні (для перших елементів – 2е). Досягається це шляхом віддачі чи приєднання електронів, залежно від цього, що атому зробити легше.

4.

• МЕТАЛИ ТА НЕМЕТАЛИ

• У ПЕРІОДИЧНІЙ СИСТЕМІ

Метали

• Елементи, атоми яких на зовнішньому енергетичному рівні містять невелику кількість електронів: 1, 2, 3. При утворенні сполук метали завжди віддають і мають тільки позитивний заряд.

Неметали

• Елементи, атоми яких зовнішньому енергетичному рівні містять 4-8 електронів. При утворенні сполук неметали можуть приймати електрони (виникає заряд негативний), і віддавати електрони (виникає заряд позитивний).

• Якщо періодичній системі провести діагональ від бору (Z = 5) до астата (Z = 85), то вниз від діагоналі всі елементи-метали, а вгору - неметали, крім елементів побічних підгруп. У елементів побічних підгруп на зовнішньому рівні не більше 2-х, вони всі відносяться до металів.

• Чіткої межі між металами і неметалами немає, правильніше говорити про металічність і неметалевість елемента.

Металевість

• Здатність атома давати електрони. У періоді ліворуч праворуч зі збільшенням числа ? і зовнішньому рівні металевість слабшає. У основних підгрупах зверху донизу металевість збільшується, т.к. збільшується радіус атома, міцність зв'язку зовнішніх з ядром зменшується, здатність віддавати збільшується.

Неметалічність

• Здатність атома приєднувати електрони.

• У періоді зліва направо зі збільшенням числа е зовнішньому рівні зростає; в головній підгрупі зверху вниз зі збільшенням радіусу атома слабшає.

• Таким чином, кожен період за винятком першого починається активним металом (лужним), закінчується активним неметаллом (галогеном) і інертним газом. Найактивніший метал – францій, найактивніший неметал – фтор.

Періодичність у зміні властивостей елементів. Періодичний закон Д.І. Менделєєва

Періодичну систему хімічних елементів створив 1869 року наш великий співвітчизник Дмитро Іванович Менделєєв.

На відміну від своїх попередників, Менделєєв порівнював не тільки подібні, але головним чином несхожі між собою елементи та їх групи (наприклад, лужні металиі галогени), маючи їх на основі головної (відомої на той час) характеристики елемента - атомної ваги.

Формулювання закону на той час було таким:

Властивості хімічних елементів, а також властивості та форми їх сполук перебувають у періодичній залежності від їхньої атомної ваги.

Пізніше Менделєєв використовував введену їм фундаментальнішу, ніж атомну вагу, характеристику елементів, а саме їх порядковий номер, що визначається позитивним зарядомядра, тобто. числом протонів у ядрі атома. Були встановлені закономірності зміни властивостей елементів у періодах та групах.

Для опису та систематизації хімічних елементів необхідно знати їх характеристики: порядковий номер (заряд ядра його атомів) та відносну атомну масу.

З них заряд ядра атомів є загальною, незмінною при хімічних реакціяхголовною характеристикою визначення елемента.

Для опису елементів, крім перерахованих вище кількісних характеристик, потрібні інші, зокрема якісні характеристикиелемент. Такими є електронна будовата властивості його атомів.

Особливого значення мають електрони, розташовані на зовнішньому електронному шарі, валентні електрони. У елементів-металів їх зазвичай 1 - 2, рідше 3, у неметалів - 4 і більше. У елементів великих періодів побічних підгруп валентними є електрони як зовнішнього, а й передзовнішнього шару. Від валентних електронів залежить реакційна здатність атомів до утворення хімічних зв'язківз іншими атомами до утворення хімічних сполук.

Хімічна сполука - це хімічно індивідуальна речовина, що складається з хімічно пов'язаних атоміводного у простій або кількох у складній речовині елементів, що має певний склад.

Прості та складні речовини- це форми реального існуванняелементів у природі. Характер елементів впливає властивості утворених ними речовин, і навпаки, знаючи властивості речовин, можна будувати висновки про характер елемента.

Дмитро Іванович Менделєєв надавав великого значення знанню форм і властивостей типових кисневих та водневих сполук елемента щодо його характеристики. Під формою сполук він розумів схожість у складі типових для групи елементів їх сполук, виражену загальними формулами. Так, елементи головної підгрупи VI групи періодичної системи мають наступні формикисневих та водневих сполук: RO3, H2R.

Наприклад: оксид сірки та сірководень.

Типові металеві елементиутворюють основні оксидиі гідроксиди, виявляючи у цих формах сполук низькі значеннявалентності. У неметалевих елементів вищі кисневі сполуки (оксиди та гідроксиди) мають кислотний характер. Ці елементи утворюють газоподібні водневі сполуки. Багато елементів виявляють проміжні властивості.

Виведемо закономірності зміни властивостей елементів зі збільшенням їхнього порядкового номера.

1.Найважливіші кількісні характеристикиелемента - заряд ядра його атомів та атомна маса - зростають монотонно.

2.Структури зовнішнього електронного шару змінюються стрибкоподібно.

3.Періодично повторюються форми та властивості оксидів та гідроксидів елементів.

4.Періодично підвищується валентність елементів кисню і зменшується водню.

Яка залежність між характеристиками елемента, що змінюються монотонно та періодично?

Розглянемо цей зв'язок з прикладу заряду ядра атомів та його зовнішніх електронів. Для цього збудуємо графік. Зазначимо на горизонтальній лінії заряд ядра атома, але в вертикальної - число електронів на зовнішньому шарі атомів елементів.

Число електронів зовнішнього електронного шару атомів елементів періодично змінюється за монотонного зростання величини заряду ядра їх атомів.

Відкриття періодичного закону ознаменувало початок нової добиу розвитку хімії - її сучасного етапу. До цього накопичені у науці факти не мали внутрішнього зв'язку.

Періодичний закон розкрив глибокий зв'язок між елементами, дозволив вченим передбачати властивості ще не відкритих елементівта їх з'єднань та цілеспрямовано здійснювати пошук нових.

Дмитро Іванович Менделєєв не сумнівався у достовірності відкритого закону, твердо вірив у його майбутнє, у його розвиток. Незадовго до смерті він написав: «...періодичного закону майбутнє не загрожує руйнуванням, а лише надбудови та розвиток обіцяє».

Періодичний закон:

Затвердив глибоку внутрішній зв'язокміж елементами;

Дозволив ученим припустити, що це атоми побудовані за загальним планом;

Тим самим було створено передумову для початку нового етапу розвитку науки, до пізнання внутрішньої структури атомів - відкриття електрона, радіоактивності, розробка теорії будови атома тощо.

Наступним етапом стало розкриття фізичної сутностізакону на основі теорії будови атома

Ви вже знайомі із будовою атомів і знаєте, що заряд ядра атома - його головна характеристика. Заряд ядра збігається з порядковим номером елемента у періодичній системі Менделєєва.

Учень Резерфорда англійський вчений-фізик Генрі Мозлі встановив у 1913 році, що довжина хвилі рентгенівського випромінюванняу кожного елемента своя. Вона збільшується зі зростанням атомної маси. Мозлі пов'язав частоту цього випромінювання із порядковим номером елемента. Закон Мозлі підтвердив, що зміна Менделєєвим порядкових номерівелементів у періодичній системі відповідало послідовному збільшенню зарядів ядер їх атомів. Це питання ми вже обговорювали щодо ізотопів.

У зв'язку з новими відкриттями в галузі будови атома періодичний закон прийняв таке сучасне формулювання:

Властивості елементів, і навіть форми та властивості їх сполук перебувають у періодичної залежність від величини заряду ядра атома.

Чому властивості елементів та їх сполук змінюються періодично?

У чому причина періодичності?

Відповідь на це питаннятакож дозволяє дати теорія будови атома:

Розмір заряду ядра - головна характеристика елемента, міра його індивідуальності. Від цієї характеристики елемента залежать інші його властивості, вона визначає кількість електронів та його стан в атомі.

Зростання зарядів ядер атомів від першого до останнього елементапризводить до періодичного повторення електронних структуратомів та числа електронів на зовнішньому енергетичному рівні. У цьому вся фізичний зміст періодичного закону і причина періодичності зміни властивостей елементів.

Періодична зміна властивостей елементів пояснюється періодичним повторенням числа електронів на зовнішньому енергетичному рівні та електронних структур атомів.

Теорія будови атома сприяла розвитку періодичного закону та періодичної системи хімічних елементів, визначення їх сучасного змісту. Вона дала імпульс до вивчення внутрішньої будовиречовин, до відкриття та отримання нових елементів.