Таблиця Менделєєва стара версія. Структура та правила розміщення елементів

Таблиця Менделєєва є одним із найбільших відкриттів людства, що дозволило впорядкувати знання про навколишній світ і відкрити нові хімічні елементи. Вона є необхідною для школярів, а також для всіх, хто цікавиться хімією. Крім того, дана схема є незамінною і в інших галузях науки.

Ця схема містить усі відомі людині елементи, причому вони групуються залежно від атомної маси та порядкового номера. Ці показники впливають властивості елементів. Всього в короткому варіанті таблиці є 8 груп, елементи, що входять в одну групу, мають дуже подібні властивості. Перша група містить водень, літій, калій, мідь, латинську вимову російською якою купрум. А також аргентум — срібло, цезій, золото — аурум і францій. У другій групі розташовані берилій, магній, кальцій, цинк, за ними йдуть стронцій, кадмій, барій, закінчується група ртуттю та радієм.

До складу третьої групи увійшли бір, алюміній, скандій, галій, потім йдуть ітрій, індій, лантан, завершується група талієм та актинієм. Четверта група починається з вуглецю, кремнію, титану, продовжується германієм, цирконієм, оловом і завершується гафнієм, свинцем та резерфордієм. У п'ятій групі є такі елементи, як азот, фосфор, ванадій, нижче розташовані миш'як, ніобій, сурма, потім йдуть тантал вісмут і завершує групу дубній. Шоста починається з кисню, за яким лежать сірка, хром, селен, потім ідуть молібден, телур, далі вольфрам, полоній та сиборгій.

У сьомій групі перший елемент - фтор, потім слідує хлор, марганець, бром, технецій, за ним знаходиться йод, потім реній, астат і борій. Остання група є найчисленнішою. До неї входять такі гази, як гелій, неон, аргон, криптон, ксенон та радон. Також до цієї групи ставляться метали залізо, кобальт, нікель, родій, паладій, рутеній, осмій, іридій, платина. Далі йдуть ханний та мейтнерій. Окремо розташовані елементи, що утворюють ряд актиноїдів та ряд лантаноїдів. Вони мають подібні властивості з лантаном і актинієм.

Дана схема включає всі види елементів, які діляться на 2 великі групи – метали та неметали, що мають різні властивості. Як визначити приналежність елемента до тієї чи іншої групи допоможе умовна лінія, яку необхідно провести від бору до астату. Слід пам'ятати, що таку лінію можна провести лише у повній версії таблиці. Всі елементи, які знаходяться вище цієї лінії, і розташовуються в головних підгрупах, вважаються неметалами. А які нижчі, у головних підгрупах – металами. Також металами є речовини, що у побічних підгрупах. Існують спеціальні картинки та фото, на яких можна детально ознайомитись із положенням цих елементів. Варто зазначити, що ті елементи, які знаходяться на цій лінії, виявляють однаково властивості і металів, і неметалів.

Окремий список складають і амфотерні елементи, які мають подвійні властивості і можуть утворювати в результаті реакцій 2 виду сполук. При цьому у них виявляються однаково як основні, так і кислотні властивості. Переважання тих чи інших властивостей залежить від умов реакції та речовин, з якими амфотерний елемент реагує.

Варто зазначити, що дана схема у традиційному виконанні гарної якості є кольоровою. При цьому різними кольорами для зручності орієнтування позначаються головні та побічні підгрупи. А також елементи групуються в залежності від схожості їх властивостей.
Проте нині поруч із кольорової схемою дуже поширеною є періодична таблиця Менделєєва чорно біла. Такий її вигляд використовується для чорно-білого друку. Незважаючи на складність, працювати з нею так само зручно, якщо врахувати деякі нюанси. Так, відрізнити головну підгрупу від побічної у разі можна за відмінностями у відтінках, які добре помітні. До того ж, у кольоровому варіанті елементи з наявністю електронів на різних шарах позначаються. різними кольорами.
Варто зазначити, що в одноколірному виконанні орієнтуватися за схемою не дуже складно. Для цього буде достатньо інформації, вказаної в кожній окремій клітині елемента.

Єге сьогодні є основним видом випробування після закінчення школи, а отже, підготовці до нього необхідно приділяти особливу увагу. Тому при виборі підсумкового іспиту з хімії, необхідно звернути увагу на матеріали, які можуть допомогти у його здаванні. Як правило, школярам на іспиті дозволено користуватися деякими таблицями, зокрема, таблицею Менделєєва у високій якості. Тому, щоб вона принесла на випробуваннях лише користь, слід заздалегідь приділити увагу її будову та вивченню властивостей елементів, а також їх послідовності. Необхідно навчитися, так само користуватись і чорно-білою версією таблиці, щоб на іспиті не зіткнутися з деякими труднощами.

Крім основної таблиці, що характеризує властивості елементів та його залежність від атомної маси, існують й інші схеми, які можуть допомогти при вивченні хімії. Наприклад, існують таблиці розчинності та електронегативності речовин. По першій можна визначити, наскільки розчинна та чи інша сполука у воді при звичайній температурі. У цьому горизонталі розташовуються аніони – негативно заряджені іони, а, по вертикалі – катіони, тобто позитивно заряджені іони. Щоб дізнатися ступінь розчинностітого чи іншого з'єднання, необхідно за таблицею знайти його складові. І на місці їхнього перетину буде потрібне позначення.

Якщо це буква "р", то речовина повністю розчинна у воді в нормальних умовах. За наявності літери "м" - речовина малорозчинна, а за наявності літери "н" - вона майже не розчиняється. Якщо стоїть знак «+», з'єднання не утворює осад і без залишку реагує з розчинником. Якщо є знак «-», це означає, що такої речовини не існує. Іноді так само в таблиці можна побачити знак "?", Тоді це означає, що ступінь розчинності цієї сполуки достеменно не відома. Електронегативність елементівможе змінюватись від 1 до 8, для визначення цього параметра так само існує спеціальна таблиця.

Ще одна корисна таблиця – низка активності металів. У ньому розташовуються всі метали зі збільшенням ступеня електрохімічного потенціалу. Починається ряд напруги металів з літію, що закінчується золотом. Вважається, що ліворуч займає місце у цьому ряду метал, тим більше активний у хімічних реакціях. Таким чином, найактивнішим металомвважається метал лужного типу літій. У списку елементів ближче до кінця також є водень. Вважається, що метали, які після нього, є практично неактивними. Серед них такі елементи, як мідь, ртуть, срібло, платина та золото.

Таблиця Менделєєва картинки у високій якості

Дана схема є одним із найбільших досягнень у галузі хімії. При цьому існує чимало видів цієї таблиці- Короткий варіант, довгий, а також наддовгий. Найпоширенішою є коротка таблиця, також часто зустрічається і довга версія схеми. Варто зазначити, що коротка версія схеми нині не рекомендується ІЮПАК для використання.
Усього було розроблено більше сотні видів таблиці, що відрізняються уявленням, формою та графічним уявленням. Вони використовують у різних галузях науки, або зовсім не застосовуються. Нині нові зміни схеми продовжують розроблятися дослідниками. Як основний варіант використовується або коротка, або довга схема у відмінній якості.

Періодична система - упорядковане безліч хімічних елементів, їх природна класифікація, що є графічним (табличним) виразом періодичного закону хімічних елементів. Структура її, багато в чому подібна до сучасної, розроблена Д. І. Менделєєвим на основі періодичного закону в 1869–1871 гг.

Прообразом періодичної системи був «Досвід системи елементів, заснованої на їхній атомній вазі та хімічній подібності», складений Д. І. Менделєєвим 1 березня 1869 р. Протягом двох з половиною років вчений безперервно вдосконалював «Досвід системи», ввів уявлення про групи, ряди та періоди елементів. У результаті структура періодичної системи набула багато в чому сучасних обрисів.

Важливим для її еволюції стало поняття про місце елемента в системі, що визначається номерами групи та періоду. Маючи це поняття, Менделєєв дійшов висновку, що необхідно змінити атомні маси деяких елементів: урану, індія, церію та її супутників. Це було перше практичне застосування періодичної системи. Менделєєв також вперше передбачив існування та властивості кількох невідомих елементів. Вчений докладно описав найважливіші властивості екаалюмінію (майбутнього галію), екабору (скандію) та екасиліцію (німецьку). Крім того, він передбачив існування аналогів марганцю (майбутніх технеції та ренію), телуру (полонія), йоду (астата), цезію (франція), барію (радію), танталу (протактінія). Прогнози вченого щодо цих елементів мали загальний характер, оскільки ці елементи розташовувалися в маловивчених областях періодичної системи.

Перші варіанти періодичної системи багато в чому представляли лише емпіричне узагальнення. Адже був незрозумілий фізичний зміст періодичного закону, не було пояснення причин періодичної зміни властивостей елементів залежно від зростання атомних мас. У зв'язку з цим залишалися невирішеними багато проблем. Чи є межі періодичної системи? Чи можна визначити точну кількість наявних елементів? Залишалася неясною структура шостого періоду - яка точна кількість рідкісноземельних елементів? Було невідомо, чи існують ще елементи між воднем та літієм, якою є структура першого періоду. Тому до фізичного обгрунтування періодичного закону та розробки теорії періодичної системи перед нею неодноразово виникали серйозні труднощі. Несподіваним було відкриття у 1894–1898 роках. п'яти інертних газів, яким, здавалося, не було місця в періодичній системі. Ця проблема була усунена завдяки ідеї включити до структури періодичної системи самостійну нульову групу. Масове відкриття радіоелементів з кінця XIX і XX ст. (До 1910 їх число склало близько 40) призвело до різкого протиріччя між необхідністю їх розміщення в періодичній системі і її сформованою структурою. Для них було лише 7 вакантних місць у шостому та сьомому періодах. Ця проблема була вирішена в результаті встановлення правил зсуву та відкриття ізотопів.

Одна з головних причин неможливості пояснити фізичний зміст періодичного закону та структуру періодичної системи полягала в тому, що було невідомо, як влаштований атом (див. Атом). Найважливішою віхою шляху розвитку періодичної системи стало створення атомної моделі Еге. Резерфордом (1911). На її основі голландський учений А. Ван ден Брук (1913) висловив припущення, що порядковий номер елемента у періодичній системі чисельно дорівнює заряду ядра його атома (Z). Це експериментально підтвердив англійська вчена Г. Мозлі (1913). Періодичний закон отримав фізичне обгрунтування: періодичність зміни властивостей елементів стала розглядатися залежно від Z – заряду ядра атома елемента, а чи не від атомної маси (див. «Періодичний закон хімічних елементів»).

Через війну структура періодичної системи значно зміцнилася. Було визначено нижню межу системи. Це водень - елемент із мінімальним Z = 1. Стало можливим точно оцінити кількість елементів між воднем та ураном. Були визначені «прогалини» в періодичній системі, що відповідають невідомим елементам з Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87. Однак залишалися неясними питання про точну кількість рідкісноземельних елементів і, що особливо важливо, не були розкриті причини періодичності зміни властивостей елементів залежно від Z.

Спираючись на структуру періодичної системи, що склалася, і результати вивчення атомних спектрів, датський вчений Н. Бор у 1918–1921 рр. в. розвинув уявлення про послідовність побудови електронних оболонок та підболочок в атомах. Вчений дійшов висновку, що подібні типи електронних змін зовнішніх оболонок атомів періодично повторюються. Таким чином, було показано, що періодичність зміни властивостей хімічних елементів пояснюється існуванням періодичності у побудові електронних оболонок та підболінок атомів.

Періодична система охоплює понад 100 елементів. З них усі трансуранові елементи (Z = 93–110), а також елементи з Z = 43 (технецій), 61 (прометій), 85 (астат), 87 (францій) отримані штучно. За всю історію існування періодичної системи було запропоновано дуже велику кількість (>500) варіантів її графічного зображення, переважно у вигляді таблиць, а також у вигляді різних геометричних фігур (просторових та площинних), аналітичних кривих (спіралей тощо) тощо. Найбільшого поширення набули коротка, напівдовга, довга і сходова форми таблиць. В даний час перевага надається короткій формі.

Фундаментальним принципом побудови періодичної системи є її підрозділ групи і періоди. Менделєєвське поняття рядів елементів нині не вживається, оскільки не має фізичного сенсу. Групи, у свою чергу, поділяються на головну (а) та побічну (Ь) підгрупи. У кожній підгрупі містяться елементи – хімічні аналоги. Елементи a- та b-підгруп у більшості груп також виявляють між собою певну подібність, головним чином у вищих ступенях окислення, які, як правило, дорівнюють номеру групи. Періодом називається сукупність елементів, що починається лужним металом і закінчується інертним газом (особливий випадок – перший період). Кожен період містить певну кількість елементів. Періодична система складається з восьми груп і семи періодів, причому сьомий період поки що не завершено.

Особливість першогоперіоду полягає в тому, що він містить всього 2 газоподібні у вільному вигляді елементи: водень і гелій. Місце водню у системі неоднозначно. Оскільки він виявляє властивості, загальні з лужними металами і з галогенами, його поміщають або в 1a-, або в Vlla-підгрупу, або в обидві одночасно, укладаючи в одній з підгруп символ в дужки. Гелій – перший представник VIIIa-підгрупи. Довгий час гелій та всі інертні гази виділяли у самостійну нульову групу. Це положення вимагало перегляду після синтезу хімічних сполук криптону, ксенону та радону. В результаті інертні гази та елементи колишньої VIII групи (залізо, кобальт, нікель та платинові метали) були об'єднані в рамках однієї групи.

Другийперіод містить 8 елементів. Він починається лужним металом літієм, єдиний ступінь окислення якого +1. Далі слідує берилій (метал, ступінь окислення +2). Бор виявляє вже слабко виражений металевий характері є неметалом (ступінь окислення +3). Наступний за бором вуглець - типовий неметал, який виявляє ступені окислення як +4, і -4. Азот, кисень, фтор і неон - усі неметали, причому в азоту найвищий ступінь окислення +5 відповідає номеру групи. Кисень і фтор відносяться до найактивніших неметалів. Інертний газ неон завершує період.

Третійперіод (натрій – аргон) також містить 8 елементів. Характер зміни їх властивостей багато в чому аналогічний тому, що спостерігався елементів другого періоду. Але тут є й своя специфіка. Так, магній на відміну берилію більш металевий, як і і алюміній проти бором. Кремній, фосфор, сірка, хлор, аргон – це типові неметали. І всі вони, крім аргону, виявляють найвищі ступені окислення, рівні номеру групи.

Як бачимо, в обох періодах у міру збільшення Z спостерігається чітке ослаблення металевих та посилення неметалічних властивостей елементів. Д. І. Менделєєв називав елементи другого та третього періодів (за його словами, малих) типовими. Елементи малих періодів належать до найпоширеніших у природі. Вуглець, азот та кисень (поряд з воднем) - органогени, тобто основні елементи органічної матерії.

Усі елементи першого - третього періодів розміщуються в a-підгрупах.

Четвертийперіод (калій – криптон) містить 18 елементів. За Менделєєвим, це перший великий період. Після лужного металу калію і лужноземельного металу кальцію слідує ряд елементів, що складається з 10 так званих перехідних металів (скандій - цинк). Усі вони входять до b-підгрупи. Більшість перехідних металів виявляють найвищі ступені окислення, рівні номеру групи, крім заліза, кобальту та нікелю. Елементи, починаючи з галію та закінчуючи криптоном, належать до а-підгруп. Для криптону відома низка хімічних сполук.

П'ятийперіод (рубідій – ксенон) за своєю побудовою аналогічний четвертому. У ньому також міститься вставка з 10 перехідних металів (ітрій – кадмій). Елементи цього періоду мають свої особливості. У тріаді рутеній - родій - паладій для рутенію відомі сполуки, де він виявляє ступінь окислення +8. Усі елементи a-підгруп виявляють найвищі ступені окислення, рівні номеру групи. Особливості зміни властивостей елементів четвертого і п'ятого періодів у міру зростання Z мають у порівнянні з другим і третім періодами більш складний характер.

Шостийперіод (цезій – радон) включає 32 елементи. У цьому періоді крім 10 перехідних металів (лантан, гафній – ртуть) міститься ще й сукупність із 14 лантаноїдів – від церію до лютецію. Елементи від церію до лютецію хімічно дуже схожі, і на цій підставі їх давно включають до сімейства рідкісноземельних елементів. У короткій формі періодичної системи ряд лантаноїдів включають у клітину лантану і розшифровку цього ряду дають унизу таблиці (див. Лантаноїди).

У чому полягає специфіка елементів шостого періоду? У тріаді осмій – іридій – платина для осмію відома ступінь окислення +8. Астат має досить виражений металевий характер. Радон має найбільшу реакційну здатність з усіх інертних газів. На жаль, через те, що він дуже радіоактивний, його хімія мало вивчена (див. Радіоактивні елементи).

Сьомийперіод починається з Франції. Подібно до шостого, він також повинен містити 32 елементи, але з них поки що відомі 24. Францій і радій відповідно є елементами Ia- і IIa-підгруп, актиній належить до IIIb-підгрупи. Далі слідує сімейство актиноїдів, яке включає елементи від торію до лоуренсія і розміщується аналогічно лантаноїдів. Розшифровка цього ряду елементів дається внизу таблиці.

Тепер подивимося, як змінюються властивості хімічних елементів у підгрупахперіодичної системи. Основна закономірність цієї зміни полягає у посиленні металевого характеру елементів у міру зростання Z. Особливо чітко ця закономірність проявляється у IIIa-VIIa-підгрупах. Для металів Ia-IIIa-підгруп спостерігається зростання хімічної активності. У елементів IVa–VIIa‑підгруп із збільшенням Z спостерігається послаблення хімічної активності елементів. У елементів b-підгруп характер зміни хімічної активності складніший.

Теорія періодичної системи була розроблена Н. Бором та іншими вченими у 20-х роках. XX ст. і ґрунтується на реальній схемі формування електронних конфігурацій атомів (див. Атом). Відповідно до цієї теорії, у міру зростання Z заповнення електронних оболонок і підболілок в атомах елементів, що входять у періоди періодичної системи, відбувається в наступній послідовності:

На підставі теорії періодичної системи можна дати таке визначення періоду: період є сукупність елементів, що починається елементом зі значенням n, рівним номеру періоду, і l = 0 (s-елементи) і закінчується елементом з тим самим значенням n і l = 1 (p- елементи) (див. Атом). Виняток становить перший період, що містить лише 1s-елементи. З теорії періодичної системи випливають числа елементів у періодах: 2, 8, 8, 18, 18, 32…

У таблиці символи елементів кожного типу (s-, p-, d-і f-елементи) зображені на певному колірному тлі: s-елементи - на червоному, p-елементи - на помаранчевому, d-елементи - на синьому, f-елементи - На зеленому. У кожній клітині наведено порядкові номери та атомні маси елементів, а також електронні конфігурації зовнішніх електронних оболонок.

З теорії періодичної системи випливає, що до a-підгруп належать елементи з n, рівним номеру періоду, і l = 0 і 1. До b-підгруп відносяться ті елементи, в атомах яких відбувається добудова оболонок, що раніше залишалися незавершеними. Саме тому перший, другий та третій періоди не містять елементів b-підгруп.

Структура періодичної системи елементів тісно пов'язана із будовою атомів хімічних елементів. У міру зростання Z періодично повторюються подібні типи зміни зовнішніх електронних оболонок. Саме вони визначають основні особливості хімічної поведінки елементів. Ці особливості по-різному проявляються для елементів a-підгруп (s-і р-елементи), для елементів b-підгруп (перехідні d-елементи) та елементів f-родин - лантаноїдів та актиноїдів. Особливий випадок є елементами першого періоду - водень і гелій. Для водню характерна висока хімічна активність, тому що його єдиний 1s-електрон легко відщеплюється. У той самий час конфігурація гелію (1s 2) дуже стійка, що зумовлює його хімічну бездіяльність.

p align="justify"> У елементів а-підгруп відбувається заповнення зовнішніх електронних оболонок атомів (з n, рівним номеру періоду), тому властивості цих елементів помітно змінюються в міру зростання Z. Так, у другому періоді літій (конфігурація 2s) - активний метал, що легко втрачає єдиний валентний електрон ; берилій (2s 2) - також метал, але менш активний через те, що його зовнішні електрони міцніше пов'язані з ядром. Далі, бор (2s 2 p) має слабко виражений металевий характер, проте наступні елементи другого періоду, у яких відбувається побудова 2p-подоболочки, є вже неметалами. Восьмиелектронна конфігурація зовнішньої електронної оболонки неону (2s 2 p 6) – інертного газу – дуже міцна.

Хімічні властивості елементів другого періоду пояснюються прагненням їх атомів придбати електронну конфігурацію найближчого інертного газу (конфігурацію гелію для елементів від літію до вуглецю або конфігурацію неону для елементів від вуглецю до фтору). Ось чому, наприклад, кисень не може виявляти вищого ступеня окислення, що дорівнює номеру групи: адже йому легше досягти конфігурації неону шляхом придбання додаткових електронів. Такий самий характер зміни властивостей проявляється в елементів третього періоду та у s-і p-елементів всіх наступних періодів. У той самий час ослаблення міцності зв'язку зовнішніх електронів з ядром в a‑підгрупах зі зростанням Z виявляється у властивостях відповідних елементів. Так, для s-елементів відзначається помітне зростання хімічної активності зі зростанням Z, а p-елементів - наростання металевих властивостей.

В атомах перехідних d-елементів добудовуються незавершені раніше оболонки зі значенням головного квантового числа n, на одиницю меншою за номери періоду. За окремими винятками конфігурація зовнішніх електронних оболонок атомів перехідних елементів - ns 2 . Тому всі d-елементи є металами, і саме тому зміни властивостей d-елементів у міру зростання Z не так різання, як це спостерігається у s-і p-елементів. У вищих ступенях окислення d-елементи виявляють певну схожість з p-елементами відповідних груп періодичної системи.

Особливості властивостей елементів тріад (VIIIb-підгрупа) пояснюються тим, що b-подоболочки близькі до завершення. Ось чому залізо, кобальт, нікель та платинові метали, як правило, не схильні давати сполуки вищих ступенів окиснення. Виняток становлять лише рутеній та осмій, що дають оксиди RuO 4 та OsO 4 . У елементів Ib-і IIb-підгруп d-подоболочка фактично виявляється завершеною. Тому вони виявляють ступеня окиснення, рівні номеру групи.

В атомах лантаноїдів та актиноїдів (всі вони метали) відбувається добудова раніше не завершених електронних оболонок зі значенням головного квантового числа n на дві одиниці менше за номер періоду. В атомах цих елементів конфігурація зовнішньої електронної оболонки (ns 2) зберігається незмінною, а заповнюється третя зовні N-оболонка 4f-електронами. Ось чому лантаноїди такі подібні.

У актиноїдів справа складніша. В атомах елементів з Z = 90–95 електрони 6d та 5f можуть брати участь у хімічних взаємодіях. Тому актиноїди мають набагато більше ступенів окиснення. Наприклад, для нептунія, плутонію та америція відомі сполуки, де ці елементи виступають у семивалентному стані. Тільки в елементів, починаючи з кюрію (Z = 96), стає стійким тривалентний стан, але тут є свої особливості. Таким чином, властивості актиноїдів значно відрізняються від властивостей лантаноїдів, і обидва сімейства тому не можна вважати подібними.

Сімейство актиноїдів закінчується елементом із Z = 103 (лоуренсій). Оцінка хімічних властивостей курчата (Z = 104) і нільсборія (Z = 105) показує, що ці елементи повинні бути аналогами відповідно гафнію та танталу. Тому вчені вважають, що після сімейства актиноїдів в атомах починається систематичне заповнення 6d-подоболочки. Оцінка хімічної природи елементів із Z = 106–110 експериментально не проводилася.

Кінцева кількість елементів, що охоплює періодична система, невідома. Проблема її верхньої межі - це, мабуть, головна загадка періодичної системи. Найбільш важкий елемент, який вдалося виявити в природі, це плутоній (Z = 94). Досягнута межа штучного ядерного синтезу – елемент із порядковим номером 110. Залишається відкритим питання: чи вдасться отримати елементи з великими порядковими номерами, які та скільки? На нього не можна поки відповісти будь-яким чином.

За допомогою найскладніших розрахунків, виконаних на електронних обчислювальних машинах, вчені спробували визначити будову атомів та оцінити найважливіші властивості «наделементів», аж до величезних порядкових номерів (Z = 172 і навіть Z = 184). Отримані результати виявилися несподіваними. Наприклад, в атомі елемента Z = 121 передбачається поява 8p-електрона; це після того, як в атомах з Z = 119 і 120 завершилося формування 8s-подоболочки. Адже поява p-електронів слідом за s-електронами спостерігається лише в атомах елементів другого та третього періодів. Розрахунки показують також, що у елементів гіпотетичного восьмого періоду заповнення електронних оболонок і підоболонок атомів відбувається в дуже складній і своєрідній послідовності. Тому оцінити властивості відповідних елементів – проблема дуже складна. Здавалося б, восьмий період має містити 50 елементів (Z = 119–168), але, згідно з розрахунками, він повинен завершуватися у елемента з Z = 164, тобто на 4 порядкові номери раніше. А «екзотичний» дев'ятий період, виявляється, має складатися із 8 елементів. Ось його "електронний" запис: 9s 2 8p 4 9p 2 . Іншими словами, він містив би лише 8 елементів, як другий і третій періоди.

Важко сказати, наскільки відповідали б істині розрахунки, зроблені за допомогою комп'ютера. Однак якби вони були підтверджені, то довелося б серйозно переглянути закономірності, що лежать в основі періодичної системи елементів та її структури.

Періодична система зіграла і продовжує грати величезну роль розвитку різних галузей природознавства. Вона стала найважливішим досягненням атомно-молекулярного вчення, сприяла появі сучасного поняття «хімічний елемент» та уточненню понять про прості речовини та сполуки.

Закономірності, розкриті періодичною системою, істотно вплинули на розробку теорії будови атомів, відкриття ізотопів, появу уявлень про ядерну періодичність. З періодичною системою пов'язана суворо наукова постановка проблеми прогнозування хімії. Це виявилося у передбаченні існування та властивостей невідомих елементів та нових особливостей хімічної поведінки елементів уже відкритих. Нині періодична система є фундаментом хімії, в першу чергу неорганічною, суттєво допомагаючи вирішенню задачі хімічного синтезу речовин із заздалегідь заданими властивостями, розробці нових напівпровідникових матеріалів, підбору специфічних каталізаторів для різних хімічних процесів тощо. І нарешті, періодична система лежить в основі викладання хімії.

Періодична система хімічних елементів (таблиця Менделєєва)- Класифікація хімічних елементів, що встановлює залежність різних властивостей елементів від заряду атомного ядра. Система є графічним виразом періодичного закону, встановленого російським хіміком Д. І. Менделєєвим у 1869 році. Її початковий варіант був розроблений Д. І. Менделєєвим у 1869-1871 роках і встановлював залежність властивостей елементів від їхньої атомної ваги (по-сучасному, від атомної маси). Усього запропоновано кілька сотень варіантів зображення періодичної системи (аналітичних кривих, таблиць, геометричних фігур тощо). У сучасному варіанті системи передбачається зведення елементів у двовимірну таблицю, в якій кожен стовпець (група) визначає основні фізико-хімічні властивості, а рядки є періодами, певною мірою подібними один одному.

Періодична система хімічних елементів Д.І.Менделєєва

Відкриття, зроблене Російським хіміком Менделєєвим, зіграло (безумовно) найважливішу роль розвитку науки, саме у розвитку атомно-молекулярного вчення. Це відкриття дозволило отримати найбільш зрозумілі і прості у вивченні уявлення про прості і складні хімічні сполуки. Тільки завдяки таблиці ми маємо поняття про елементи, якими користуємося в сучасному світі. У ХХ столітті виявилася прогнозуюча роль періодичної системи в оцінці хімічних властивостей, трансуранових елементів, показана ще творцем таблиці.

Розроблена в ХIХ столітті, періодична таблиця Менделєєва на користь науки хімії, дала готову систематизацію типів атомів, у розвиток ФІЗИКИ ХХ столітті (фізика атома і ядра атома). На початку ХХ століття, вчені фізики, шляхом досліджень встановили, що порядковий номер (він же атомний) є і міра електричного заряду атомного ядра цього елемента. А номер періоду (тобто горизонтального ряду) визначає число електронних оболонок атома. Також з'ясувалося, що номер вертикального ряду таблиці визначає квантову структуру зовнішньої оболонки елемента, (цим самим, елементи однієї низки, зобов'язані подібністю хімічних властивостей).

Відкриття Російського вченого, що ознаменувало собою, нову еру в історії світової науки, це відкриття дозволило не тільки зробити величезний стрибок у хімії, але так само було безцінно для інших напрямів науки. Таблиця Менделєєва дала струнку систему відомостей про елементи, з урахуванням її, з'явилася можливість робити наукові висновки, і навіть передбачити деякі відкриття.

Таблиця МенделєєваОдна з особливостей періодичної таблиці Менделєєва, полягає в тому, що група (колонка в таблиці) має більш суттєві вирази періодичної тенденції, ніж для періодів або блоків. В наш час, теорія квантової механіки та атомної структури пояснює групову сутність елементів тим, що вони мають однакові електронні зміни валентних оболонок, і як наслідок, елементи які знаходяться в межах однієї колонки, мають дуже схожі, (однакові), особливості електронної конфігурації, з Подібними хімічними особливостями. Також спостерігається явна тенденція стабільного зміни властивостей у міру зростання атомної маси. Слід зазначити, що у деяких областях періодичної таблиці, (наприклад, у блоках D і F), ​​подібності горизонтальні, помітніші, ніж вертикальні.

Таблиця Менделєєва містить групи, яким присвоюються порядкові номери від 1 до 18 (зліва, праворуч), відповідно до міжнародної системи іменування груп. У минулий час для ідентифікації груп використовувалися римські цифри. В Америці існувала практика ставити після римської цифри, літер «А» при розташуванні групи в блоках S і P, або літер «В» - для груп, що перебувають у блоці D. Ідентифікатори, що застосовувалися на той час, це те саме, що й остання цифра сучасних покажчиків у час (наприклад найменування IVB, відповідає елементам 4 групи нашого часу, а IVA - це 14 група елементів). У європейських країнах того часу використовувалася схожа система, але тут літера «А» належала до груп до 10, а літера «В» - після 10 включно. Але групи 8,9,10 мали ідентифікатор VIII як одна потрійна група. Ці назви груп закінчили своє існування після того, як у 1988 році набула чинності, нова система нотації ІЮПАК, якою користуються і зараз.

Багато груп отримали несистематичні назви травіального характеру (наприклад - «лужноземельні метали», або «галогени», та інші подібні назви). Таких назв не отримали групи з 3 по 14, через те, що вони меншою мірою схожі між собою і мають меншу відповідність вертикальним закономірностям, їх зазвичай називають або за номером, або за назвою першого елемента групи (титанова, кобальтова тощо) .

Хімічні елементи, що відносяться до однієї групи таблиці Менделєєва, виявляють певні тенденції щодо електронегативності, атомного радіусу та енергії іонізації. В одній групі, у напрямку зверху вниз, радіус атома зростає, у міру заповнення енергетичних рівнів, віддаляються від ядра валентні електрони елемента, при цьому знижується енергія іонізації і слабшають зв'язки в атомі, що спрощує вилучення електронів. Знижується, так само, електронегативність, це наслідок того, що зростає відстань між ядром та валентними електронами. Але з цих закономірностей так само є винятки, наприклад електронегативність зростає, замість того, щоб зменшуватися, в групі 11, в напрямку зверху вниз. У таблиці Менделєєва є рядок, який називається «Період».

Серед груп, є такі у яких більш значущими є горизонтальні напрями (на відміну від інших, у яких більше значення мають вертикальні напрямки), до таких груп відноситься блок F, в якому лантаноїди і актиноїди формують дві важливі горизонтальні послідовності.

Елементи показують певні закономірності щодо атомного радіусу, електронегативності, енергії іонізації, і енергії спорідненості до електрона. Через те, що у кожного наступного елемента кількість заряджених частинок зростає, а електрони притягуються до ядра, атомний радіус зменшується в напрямку ліворуч, разом з цим збільшується енергія іонізації, при зростанні зв'язку в атомі - зростає складність вилучення електрона. Металам, розташованим у лівій частині таблиці, характерний менший показник енергії спорідненості до електрона, і, у правій частині показник енергії спорідненості до електрону, у не металів, цей показник більше, (крім шляхетних газів).

Різні області періодичної таблиці Менделєєва, залежно від цього який оболонці атома, перебуває останній електрон, і у вигляді значимості електронної оболонки, прийнято описувати як блоки.

У S-блок, входить дві перші групи елементів, (лужні та лужноземельні метали, водень та гелій).
У P-блок, входять жердина останніх груп, з 13 по 18 (згідно з ІЮПАК, або за системою прийнятою в Америці - з IIIA до VIIIA), цей блок так само включає всі металоїди.

Блок - D, групи з 3 по 12 (ІЮПАК, або з IIIB до IIB по-американськи), цей блок включені всі перехідні метали.
Блок - F, зазвичай виноситься за межі періодичної таблиці, і включає лантаноїди і актиноїди.

Ще в школі, сидячи на уроках хімії, ми пам'ятаємо таблицю на стіні класу або хімічної лабораторії. Ця таблиця містила класифікацію всіх відомих людству хімічних елементів, тих фундаментальних компонентів, у тому числі складається Земля і весь Всесвіт. Тоді ми й подумати не могли, що таблиця Менделєєвабезперечно, є одним із найбільших наукових відкриттів, який є фундаментом нашого сучасного знання про хімію.

Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва

На перший погляд її ідея виглядає оманливо просто: організувати хімічні елементиу порядку зростання ваги їх атомів. Причому в більшості випадків виявляється, що хімічні та фізичні властивості кожного елемента подібні до попереднього йому в таблиці елементом. Ця закономірність проявляється всім елементів, крім кількох перших, просто оскільки вони мають перед собою елементів, подібних із нею по атомному вазі. Саме завдяки відкриттю такої властивості ми можемо помістити лінійну послідовність елементів у таблицю, що дуже нагадує настінний календар, і таким чином поєднати величезну кількість видів хімічних елементів у чіткій та зв'язній формі. Зрозуміло, сьогодні ми користуємося поняттям атомної кількості (кількості протонів) для того, щоб упорядкувати систему елементів. Це допомогло вирішити так звану технічну проблему «пари перестановок», проте не призвело до кардинальної зміни виду періодичної таблиці.

У періодичної таблиці Менделєєвавсі елементи упорядковані з урахуванням їхнього атомного числа, електронної конфігурації та повторюваних хімічних властивостей. Ряди таблиці називаються періодами, а стовпці групами. У першій таблиці, що датується 1869 роком, містилося всього 60 елементів, тепер таблицю довелося збільшити, щоб помістити 118 елементів, відомих нам сьогодні.

Періодична система Менделєєвасистематизує як елементи, а й найрізноманітніші їх властивості. Хіміку часто буває достатньо мати перед очима Періодичну таблицю для того, щоб правильно відповісти на безліч питань (не лише екзаменаційних, а й наукових).

YouTube ID of 1M7iKKVnPJE is invalid.

Періодичний закон

Існують два формулювання періодичного законухімічних елементів: класична та сучасна.

Класична, у викладі його першовідкривача Д.І. Менделєєва: властивості простих тіл, а також форми та властивості з'єднань елементів знаходяться в періодичній залежності від величин атомних ваг елементів .

Сучасна: властивості простих речовин, а також властивості та форми сполук елементів перебувають у періодичній залежності від заряду ядра атомів елементів (порядкового номера).

Графічним зображенням періодичного закону є періодична система елементів, яка є природною класифікацією хімічних елементів, засновану на закономірних змін властивостей елементів від зарядів їх атомів. Найбільш поширеними зображеннями періодичної системи елементів Д.І. Менделєєва є коротка та довга форми.

Групи та періоди Періодичної системи

Групаминазивають вертикальні ряди у періодичній системі. У групах елементи об'єднані за ознакою вищого ступеня окиснення в оксидах. Кожна група складається з головної та побічної підгруп. Головні підгрупи включають елементи малих періодів і однакові з ним за властивостями елементи великих періодів. Побічні підгрупи складаються з елементів великих періодів. Хімічні характеристики елементів основних і побічних підгруп істотно різняться.

Періодомназивають горизонтальний ряд елементів, розташованих у порядку зростання порядкових (атомних) номерів. У періодичній системі є сім періодів: перший, другий та третій періоди називають малими, у них міститься відповідно 2, 8 та 8 елементів; решта періодів називають великими: у четвертому і п'ятому періодах розташовані по 18 елементів, у шостому - 32, а в сьомому (поки незавершеному) - 31 елемент. Кожен період, крім першого, починається лужним металом, а закінчується благородним газом.

Фізичний зміст порядкового номерахімічного елемента: число протонів в атомному ядрі та число електронів, що обертаються навколо атомного ядра, дорівнюють порядковому номеру елемента.

Властивості таблиці Менделєєва

Нагадаємо, що групамиНазивають вертикальні ряди в періодичній системі та хімічні властивості елементів головних та побічних підгруп значно різняться.

Властивості елементів у підгрупах закономірно змінюються зверху донизу:

• посилюються металеві властивості та слабшають неметалеві;
• зростає атомний радіус;
• зростає сила утворених елементом основ та безкисневих кислот;
• електронегативність падає.

Всі елементи, крім гелію, неону та аргону, утворюють кисневі сполуки, існує лише вісім форм кисневих сполук. У періодичній системі їх часто зображують загальними формулами, розташованими під кожною групою в порядку зростання ступеня окислення елементів: де символом R позначають елемент цієї групи. Формули вищих оксидів відносяться до всіх елементів групи, крім виняткових випадків, коли елементи не виявляють ступеня окислення, що дорівнює номеру групи (наприклад, фтор).

Оксиди складу R 2 O виявляють сильні основні властивості, причому їхня основність зростає зі збільшенням порядкового номера, оксиди складу RO (за винятком BeO) виявляють основні властивості. Оксиди складу RO 2 , R 2 O 5 , RO 3 , R 2 O 7 виявляють кислотні властивості, причому їхня кислотність зростає зі збільшенням порядкового номера.

Елементи основних підгруп, починаючи з IV групи, утворюють газоподібні водневі сполуки. Існують чотири форми таких сполук. Їх розташовують під елементами головних підгруп і зображують загальними формулами в послідовності RH 4 RH 3 RH 2 RH.

Сполуки RH 4 мають нейтральний характер; RH 3 - слабоосновний; RH 2 – слабокислий; RH – сильнокислий характер.

Нагадаємо, що періодомназивають горизонтальний ряд елементів, розташованих у порядку зростання порядкових (атомних) номерів.

У межах періоду із збільшенням порядкового номера елемента:

• електронегативність зростає;
• металеві властивості зменшуються, неметалеві зростають;
• атомний радіус падає.

Елементи таблиці Менделєєва

Лужні та лужноземельні елементи

До них відносяться елементи з першої та другої групи періодичної таблиці. Лужні метализ першої групи – м'які метали, сріблястого кольору, добре ріжуться ножем. Всі вони мають один-єдиний електрон на зовнішній оболонці і чудово вступають в реакцію. Лужноземельні метализ другої групи також мають сріблястий відтінок. На зовнішньому рівні вміщено по два електрони, і, відповідно, ці метали менш охоче взаємодіють з іншими елементами. Порівняно з лужними металами, лужноземельні метали плавляться і киплять за більш високих температур.

Показати / Приховати текст

Лантаніди (рідкоземельні елементи) та актиніди

Лантаніди- це група елементів, спочатку виявлених в мінералах, що рідко зустрічаються; звідси їх назва "рідкоземельні" елементи. Згодом з'ясувалося, що ці елементи не такі рідкісні, як думали спочатку, і тому рідкісноземельним елементам було присвоєно назву лантаніди. Лантаніди та актинідизаймають два блоки, які розташовані під основною таблицею елементів. Обидві групи включають метали; всі лантаніди (за винятком прометію) нерадіоактивні; актиніди, навпаки, радіоактивні.

Показати / Приховати текст

Галогени та благородні гази

Галогени та благородні гази об'єднані в групи 17 та 18 періодичної таблиці. Галогениє неметалічні елементи, всі вони мають сім електронів у зовнішній оболонці. У благородних газахвсі електрони знаходяться у зовнішній оболонці, таким чином важко беруть участь в утворенні сполук. Ці гази називають «шляхетними, тому що вони рідко вступають у реакцію з іншими елементами; тобто посилаються на представників благородної касти, які традиційно цуралися інших людей у ​​суспільстві.

Показати / Приховати текст

Перехідні метали

Перехідні метализаймають групи 3-12 у періодичній таблиці. Більшість із них щільні, тверді, з гарною електро- та теплопровідністю. Їхні валентні електрони (за допомогою яких вони з'єднуються з іншими елементами) знаходяться в декількох електронних оболонках.

Показати / Приховати текст

Металоїди

Металоїдизаймають групи 13-16 періодичної таблиці. Такі металоїди, як бір, германій та кремній, є напівпровідниками та використовуються для виготовлення комп'ютерних чіпів та плат.

Показати / Приховати текст

Постперехідними металами

Елементи, звані постперехідними металами, Належать до груп 13-15 періодичної таблиці. На відміну від металів, вони не мають блиску, а мають матове забарвлення. У порівнянні з перехідними металами постперехідні метали м'якіші, мають нижчу температуру плавлення та кипіння, більш високу електронегативність. Їхні валентні електрони, за допомогою яких вони приєднують інші елементи, розташовуються тільки на зовнішній електронній оболонці. Елементи групи післяперехідних металів мають набагато більш високу температуру кипіння, ніж металоїди.

А тепер закріпіть отримані знання, подивившись відео про таблицю Менделєєва і не лише.

Відмінно, перший крок на шляху до знань зроблено. Тепер ви більш-менш орієнтуєтесь в таблиці Менделєєва і це вам дуже знадобиться, адже Періодична система Менделєєва є фундаментом, на якому стоїть ця дивовижна наука.

115 елемент таблиці Менделєєва - московський (moscovium) - надважкий синтетичний елемент із символом Mc та атомним номером 115. Він був уперше отриманий у 2003 році спільною командою російських та американських учених в Об'єднаному інституті ядерних досліджень (ОІЯД) у Дубні, Росія. У грудні 2015 року визнаний одним із чотирьох нових елементів Об'єднаною робочою групою міжнародних наукових організацій IUPAC/IUPAP. 28 листопада 2016 року його було офіційно названо на честь Московського регіону, в якому знаходиться ОІЯД.

Характеристика

115 Елемент таблиці Менделєєва є надзвичайно радіоактивною речовиною: його найбільш стабільний відомий ізотоп, moscovium-290 має період напіврозпаду всього 0,8 секунди. Вчені відносять московський до неперехідних металів, за низкою показників схожим з вісмутом. У періодичній таблиці відноситься до трансактінідним елементам p-блоку 7-го періоду і поміщений в групу 15 як найважчий пніктоген (елемент підгрупи азоту), хоча і не підтверджено, що він поводиться як більш важкий гомолог вісмуту.

Згідно з розрахунками, елемент має деякі властивості, схожі з більш легкими гомологами: азотом, фосфором, миш'яком, сурмою і вісмутом. При цьому демонструє кілька суттєвих відмінностей від них. На сьогоднішній день синтезовано близько 100 атомів московія, які мають масові числа від 287 до 290.

Фізичні властивості

Валентні електрони 115 елемента таблиці Менделєєва московія діляться на три підболочки: 7s (два електрони), 7p 1/2 (два електрони) і 7p 3/2 (один електрон). Перші два з них релятивістські стабілізуються і, отже, поводяться, як інертні гази, а останні релятивістські дестабілізуються і можуть легко брати участь у хімічних взаємодіях. Отже, первинний потенціал іонізації московія має становити близько 5,58 эВ. Згідно з розрахунками, московіум повинен бути щільним металом через його високу атомну вагу з щільністю близько 13,5 г/см 3 .

Очікувані розрахункові характеристики:

• Фаза: тверда.
• Температура плавлення: 400 ° С (670 ° К, 750 ° F).
• Точка кипіння: 1100 ° С (1400 ° К, 2000 ° F).
• Питома теплота плавлення: 5,90-5,98 кДж/моль.
• Питома теплота пароутворення та конденсації: 138 кДж/моль.

Хімічні властивості

115-й елемент таблиці Менделєєва стоїть третім у ряді хімічних елементів 7p і є найважчим членом групи 15 у періодичній таблиці, розташовуючись нижче вісмуту. Хімічна взаємодія московія у водному розчині обумовлена ​​характеристиками іонів Mc+ та Mc3+. Перші, імовірно, легко гідролізуються та утворюють іонний зв'язок з галогенами, ціанідами та аміаком. Гідроксид московія (I) (McOH), карбонат (Mc 2 CO 3 ), оксалат (Mc 2 C 2 O 4 ) та фторид (McF) повинні розчинятися у воді. Сульфід (Мс 2 S) має бути нерозчинним. Хлорид (McCl), бромід (McBr), йодид (McI) та тіоціанат (McSCN) – слаборозчинні сполуки.

Фторид московія (III) (McF 3) і тіозонід (McS 3), ймовірно, нерозчинні у воді (аналогічно відповідним сполукам вісмуту). У той час, як хлорид (III) (McCl 3), бромід (McBr 3) та йодид (McI 3) повинні бути легко розчиняються та легко гідролізовані з утворенням оксогалогенідів, таких як McOCl та McOBr (також аналогічно вісмуту). Оксиди московія (I) і (III) мають схожими станами окислення, та його відносна стабільність значною мірою залежить від цього, з якими елементами вони взаємодіють.

Невизначеність

Внаслідок того, що 115 елемент таблиці Менделєєва синтезується одиничними експериментально, його точні характеристики проблематично. Вченим доводиться орієнтуватися на теоретичні розрахунки і порівнювати з більш стабільними елементами, схожими на властивості.

У 2011 році були проведені експерименти зі створення ізотопів ніхонію, флеровію та московію в реакціях між «прискорювачами» (кальцієм-48) та «мішенями» (америцієм-243 та плутонієм-244) для дослідження їх властивостей. Однак «мішені» включали домішки свинцю та вісмуту і, отже, були отримані в реакціях перенесення нуклонів деякі ізотопи вісмуту та полонію, що ускладнило проведення експерименту. Тим часом отримані дані допоможуть у майбутньому вченим детальніше досліджувати важкі гомологи вісмуту та полонію, такі як moscovium та livermorium.

Відкриття

Першим успішним синтезом 115 елемента таблиці Менделєєва була спільна робота російських та американських учених у серпні 2003 року в ОІЯД у Дубні. До команди на чолі з фізиком-ядерником Юрієм Оганесяном, окрім вітчизняних фахівців, увійшли колеги з Ліверморської національної лабораторії Лоуренса. Дослідники 2 лютого 2004 року опублікували у виданні Physical Review інформацію, що вони бомбардували америцій-243 іонами кальцію-48 на циклотроні У-400 і отримали чотири атоми нової речовини (одне ядро ​​287 Mc і три ядра 288 Mc). Ці атоми згасають (розпадаються) за рахунок емісії альфа-часток до елемента ніхонію приблизно за 100 мілісекунд. Два важчі ізотопи московія, 289 Mc і 290 Mc, були виявлені в 2009-2010 роках.

Спочатку IUPAC не могла затвердити відкриття нового елемента. Потрібно було підтвердження з інших джерел. Протягом наступних кількох років було проведено ще одну оцінку пізніших експериментів, і ще раз висунуто заяву дубненської команди про відкриття 115-го елементу.

У серпні 2013 року група дослідників з Університету Лунда та Інституту важких іонів у Дармштадті (Німеччина) оголосили, що вони повторили експеримент 2004 року, підтвердивши результати, отримані у Дубні. Ще одне підтвердження було опубліковано командою вчених, які працювали у Берклі у 2015 році. У грудні 2015 року спільна робоча група IUPAC/IUPAP визнала виявлення цього елемента та віддала пріоритет у відкритті російсько-американській команді дослідників.

Назва

115 елемент таблиці Менделєєва 1979 року згідно з рекомендацією IUPAC було вирішено назвати «унунпенцій» та позначати відповідним символом UUP. Незважаючи на те, що ця назва з того часу широко використовувалася щодо невідкритого (але теоретично передбаченого) елемента, у співтоваристві фізиків воно не прижилося. Найчастіше речовину так і називали – елемент №115 або E115.

30 грудня 2015 року виявлення нового елемента було визнано Міжнародною спілкою чистої та прикладної хімії. Згідно з новими правилами, першовідкривачі мають право запропонувати власну назву нової речовини. Спочатку передбачалося назвати 115 елемент таблиці Менделєєва «Лангевіній» на честь фізика Поля Ланжевена. Пізніше команда вчених із Дубни, як випадок, запропонувала найменування «московий» на честь Московської області, де і було здійснено відкриття. У червні 2016 року IUPAC схвалив ініціативу і 28 листопада 2016 року офіційно затвердив назву «moscovium».