Закономерности изменения химических свойств элементов и их соединений по периодам и группам. Элементы в правой части периода менее склонны отдавать свои электроны для образования металлической связи и вообще в химических реакциях. Рассмотрим подробнее что такое период и что такое группа в периодической таблице Менделеева.
Период периодической системы. Что такое период в химии — domino22 Периоды бывают в химии
Изучая неорганическую химию в школе или вузе, вы всегда будете иметь перед глазами огромную и совершенно законную подсказку – таблицу Менделеева. В 1871 году в книге "Основы химии" Менделеевым была включена "Естественная система элементов Д. Менделеева" – первая классическая короткая форма Периодической системы химических элементов. Что такое периодическая таблица элементов Менделеева и как ей пользоваться? Основные группы периодической системы, периоды и атомная масса химических элементов. Металлы и неметаллы в ПСХЭ — их структура в системе.
ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА - периодическая система химических элементов
Период в периодической таблице-это ряд химических элементов. Современная форма Периодической системы химических элементов (в 1989 году Международным союзом теоретической и прикладной химии рекомендована длинная форма таблицы) состоит из семи периодов (горизонтальных последовательностей элементов. это перечень химических элементов,сформирован ный по принципу увеличения зарядов атома. Сегодня мы подробнее изучили основы химии, а именно свойства химических элементов и закономерности изменения этих свойств в зависимости от изменения положения в таблице Менделеева.
ЧТО ТАКОЕ В ХИМИИ ПЕРИОД
Этот закон и система носят имя великого русского химика Д. Периоды — это ряды элементов, расположенные горизонтально, с одинаковым максимальным значением главного квантового числа валентных электронов. Номер периода соответствует числу энергетических уровней в атоме элемента. Периоды состоят из определенного количества элементов: первый — из 2 , второй и третий — из 8 , четвертый и пятый — из 18, шестой период включает 32 элемента. Это зависит от количества электронов на внешнем энергетическом уровне. Седьмой период является незавершенным.
Все периоды исключение составляет первый начинаются щелочным металлом s-элементом , а заканчиваются благородным газом. Когда начинает заполняться новый энергетический уровень, начинается новый период. В периоде с увеличением порядкового номера химического элемента слева направо металлические свойства простых веществ уменьшаются, а неметаллические возрастают. Металлические свойства — это способность атомов элемента при образовании химической связи отдавать свои электроны, а неметаллические свойства — это способность атомов элемента при образовании химической связи присоединять электроны других атомов. У металлов электронами заполняется внешний s-подуровень, что подтверждает металлические свойства атома.
Неметаллические свойства простых веществ проявляются при формировании и заполнении электронами внешнего р-подуровня. Неметаллические свойства атома усиливаются в процессе заполнения электронами р-подуровня от 1 до 5. Атомы с полностью заполненным внешним электронным слоем ns2np6 образуют группу благородных газов, которые являются химически инертными. В малых периодах с ростом положительного заряда ядер атомов возрастает число электронов на внешнем уровне от 1 до 2 — в первом периоде и от 1 до 8 — во втором и третьем периодах , что объясняет изменение свойств элементов: в начале периода кроме первого периода находится щелочной металл, затем металлические свойства постепенно ослабевают и усиливаются неметаллические. В больших периодах с ростом заряда ядер заполнение уровней электронами происходит сложнее, что объясняет и более сложное изменение свойств элементов по сравнению с элементами малых периодов.
Так, в четных рядах больших периодов с ростом заряда число электронов на внешнем уровне остается постоянным и равно 2 или 1. Поэтому, пока идет заполнение электронами следующего за внешним второго снаружи уровня, свойства элементов в четных рядах изменяются крайне медленно. Лишь в нечетных рядах, когда с ростом заряда ядра увеличивается число электронов на внешнем уровне от 1 до 8 , свойства элементов начинают изменяться так же, как у типических. Группы — это вертикальные столбцы элементов с одинаковым числом валентных электронов, равных номеру группы. Существует деление на главные и побочные подгруппы.
Главные подгруппы состоят из элементов малых и больших периодов. Валентные электроны этих элементов расположены на внешних ns- и nр-подуровнях.
Кислород O — образует двухатомные молекулы и может образовывать стабильные восемьатомные структуры. Фтор F — имеет наибольшую электроотрицательность во втором периоде и образует стабильные ионы F-.
Неон Ne — является газообразным элементом и реакции с другими веществами не образует. Второй период включает элементы с различными физическими и химическими свойствами. Их электронная конфигурация и химические связи положены в основу современного понимания закономерностей и свойств химических элементов. Третий период Третий период периодической системы химических элементов состоит из элементов от натрия Na до аргонового Ar.
В этом периоде на каждый элемент приходится одна новая оболочка электронов, что приводит к увеличению размеров атомов от металлов к неметаллам. В третьем периоде находятся такие важные элементы, как калий K , кальций Ca , железо Fe и магний Mg. Калий и кальций являются незаменимыми элементами для многих живых организмов, так как участвуют в работе клеток и регулируют обмен веществ. Железо служит главным компонентом гемоглобина, который необходим для транспортировки кислорода в организме.
Магний, в свою очередь, является неотъемлемой составляющей многих ферментов и участвует в процессах синтеза ДНК и РНК. Третий период также включает в себя элементы главной подгруппы, такие как бор B и алюминий Al.
Шестой период Сs — Rn содержит 32 элемента. В него, помимо десяти 5d-элементов La, Hf — Hg , входит семейство из четырнадцати 4f-элементов — лантаноидов лантанидов, Ln. Лантаноиды размещены в группе 3 длинной формы, клетка La, и для удобства вынесены под таблицу. Седьмой период, подобно шестому, содержит 32 элемента. Актиний — аналог лантана.
В периодической системе химических элементов их размещают в клетке Ас и, подобно Ln, записывают отдельной строкой под таблицей. Этот приём предполагает наличие существенного химического сходства элементов двух f-семейств. Именно на этом основывалась «актинидная концепция» Г. Сиборга 1944 , сыгравшая ведущую роль при разработке методов разделения продуктов деления урана и поиске новых элементов. Однако эта концепция справедлива лишь для трёх- и четырёхвалентных An. Это же следует из современных квантово-химических расчётов. Памятник-таблица «Периодическая система элементов Д.
Авторы: Владимир Фролов, Давид Кричевский. Периодическая система химических элементов является важным звеном эволюции атомно-молекулярного учения, способствует уточнению представлений о простых веществах и соединениях, оказала значительное влияние на разработку теории строения атомов. С периодической системой связана постановка проблемы прогнозирования в химии, что проявилось в предсказании как существования неизвестных элементов и их свойств, так и особенностей химического поведения известных элементов. Периодическая система химических элементов — основа неорганической химии ; служит задачам синтеза веществ с заранее заданными свойствами, создания новых материалов, в частности сверхпроводников и полупроводников , подбора специфических катализаторов для различных химических процессов и др.
Например, углерод — более выраженный неметалл, чем его сосед по периоду бор, а азот обладает еще более яркими неметаллическими свойствами, чем углерод. Слева направо в периоде также увеличивается и заряд ядра.
Следовательно, увеличивается притяжение к ядру валентных электронов и затрудняется их отдача. Наоборот, s-элементы в левой части таблицы имеют мало электронов на внешней оболочке и меньший заряд ядра, что способствует образованию именно металлической связи. За понятным исключением водорода и гелия их оболочки близки к завершению или завершены! У d- и f-элементов, как мы знаем, есть «резервные» электроны из «предпоследних» оболочек, которые усложняют простую картину, характерную для s- и p-элементов. В целом d- и f-элементы гораздо охотнее проявляют металлические свойства. Некоторые элементы в связи с тем, что они могут проявлять лишь слабые металлические свойства, относят к полуметаллам.
Что такое полуметаллы? Элементы, занимающие места на границе между металлами и неметаллами, называются полуметаллами. Полуметаллы расположены примерно вдоль диагонали, проходящей по p-элементам от левого верхнего к правому нижнему углу Периодической таблицы Полуметаллы имеют ковалентную кристаллическую решетку при наличии металлической проводимости электропроводности. Валентных электронов у них либо недостаточно для образования полноценной «октетной» ковалентной связи как в боре , либо они не удерживаются достаточно прочно как в тeллуре или полонии из-за больших размеров атома. Поэтому связь в ковалентных кристаллах этих элементов имеет частично металлический характер. Некоторые полуметаллы кремний, германий являются полупроводниками.
Полупроводниковые свойства этих элементов объясняются многими сложными причинами, но одна из них — существенно меньшая хотя и не нулевая электропроводность, объясняемая слабой металлической связью. Роль полупроводников в электронной технике чрезвычайно важна. Это связано с тем, что ниже в группах расположены элементы, имеющие уже довольно много заполненных электронных оболочек. Их внешние оболочки находятся дальше от ядра. Они отделены от ядра более толстой «шубой» из нижних электронных оболочек и электроны внешних уровней удерживаются слабее. Изменения электроотрицательности элементов.
Последняя закономерность распространяется даже на такие необычные элементы, как инертные газы. У «тяжелых» благородных газов криптона и ксенона, которые находятся в нижней части группы, удается «отобрать» электроны и получить их соединения с сильными окислителями фтором и кислородом , а для «легких» гелия, неона и аргона это осуществить не удается. В правом верхнем углу таблицы находится самый активный неметалл-окислитель фтор F , а в левом нижнем углу — самый активный металл-восстановитель цезий Cs.
Периодический закон
Закон и периодическая система химических элементов своим появлением разделили химию на два периода: до появления периодической системы Менделеева и после открытия. Период строка периодической системы химических элементов, последовательность атомов по возрастанию заряда ядра и заполнению электронами внешней электронной оболочки. Элементы одного периода имеют близкие значения атомных масс, но разные физические и химические свойства, в отличие от элементов одной группы.
Что такое период в химии
Период периодической системы — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Длинные периоды в химии представляют собой один из видов периодов периодической системы химических элементов. Что такое период в химии — domino22 Периоды бывают в химии. К четвёртому периоду периодической системы относятся элементы четвёртой строки (или четвёртого периода) периодической системы химических элементов. Периодом в химии называется строка, которая указывает на количество электронных оболочек (энергетических уровней) атомов химических элементов. Смотреть что такое «Период периодической системы» в других словарях: Четвёртый период периодической системы — К четвёртому периоду периодической системы относятся элементы четвёртой строки (или четвёртого периода) периодической системы химических элементов.
Наиболее распространены две табличные формы: короткая и длинная разрабатывалась Д. Менделеевым, усовершенствована в 1905 А. В структуре периодической системы химических элементов выделяют периоды горизонтальные ряды и группы вертикальные столбцы элементов. Короткая форма периодической системы химических элементов. Архив БРЭ. Современная форма периодической системы химических элементов в 1989 ИЮПАК рекомендована длинная форма состоит из 7 периодов горизонтальных последовательностей элементов, расположенных по возрастанию порядкового номера и 18 групп вертикальных последовательностей элементов в соответствии с количеством валентных электронов , а короткая форма — из 8 групп. Число элементов в периодах, начиная со второго, попарно повторяется: 8, 8, 18, 18, 32, 32,... Номер группы элементов короткого варианта соответствует числу валентных электронов во внешней электронной оболочке атомов. В длиннопериодном варианте номер группы в бoльшей мере формален. Группы короткого варианта включают главную а и побочную б подгруппы, в каждой из которых содержатся элементы, сходные по химическим свойствам, их атомы характеризуются одинаковым строением внешних электронных оболочек. Элементы некоторых групп имеют собственные тривиальные названия: щелочные металлы группа 1 длинной формы , щёлочноземельные металлы группа 2 , халькогены группа 16 , галогены группа 17 , благородные газы группа 18.
В периодической системе химических элементов для каждого элемента указывается его символ, название, порядковый номер и значение относительной атомной массы. Первый период содержит два элемента — Н и Не. Водород имеет некоторое сходство как со щелочными элементами, так и с галогенами. В связи с этим символ Н помещают либо в подгруппу Iа, либо в подгруппу VIIa короткого варианта, либо в обе одновременно. Второй и третий периоды Li — Ne; Na — Ar содержат по 8 элементов, причём характер изменения химических свойств вертикальных аналогов во многом близок.
Группы и периоды Периодической системы Группами называют вертикальные ряды в периодической системе. В группах элементы объединены по признаку высшей степени окисления в оксидах. Каждая группа состоит из главной и побочной подгрупп. Главные подгруппы включают в себя элементы малых периодов и одинаковые с ним по свойствам элементы больших периодов. Побочные подгруппы состоят только из элементов больших периодов. Химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются. Периодом называют горизонтальный ряд элементов, расположенных в порядке возрастания порядковых атомных номеров. В периодической системе имеются семь периодов: первый, второй и третий периоды называют малыми, в них содержится соответственно 2, 8 и 8 элементов; остальные периоды называют большими: в четвёртом и пятом периодах расположены по 18 элементов, в шестом — 32, а в седьмом пока незавершенном — 31 элемент. Каждый период, кроме первого, начинается щелочным металлом, а заканчивается благородным газом. Физический смысл порядкового номера химического элемента: число протонов в атомном ядре и число электронов, вращающихся вокруг атомного ядра, равны порядковому номеру элемента. Свойства таблицы Менделеева Напомним, что группами называют вертикальные ряды в периодической системе и химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются. Свойства элементов в подгруппах закономерно изменяются сверху вниз: усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические; возрастает атомный радиус; возрастает сила образованных элементом оснований и бескислородных кислот; электроотрицательность падает. Все элементы, кроме гелия, неона и аргона, образуют кислородные соединения, существует всего восемь форм кислородных соединений.
Над классификацией элементов трудилось много учёных разных стран. Работая независимо друг от друга, они обнаружили интересный факт, что свойства элементов зависят от их атомной массы. Немецкий химик И. Деберейнер отметил, что некоторые элементы сходны свойствами, и их можно объединить в группы, название которым дал — триады. Масса одного из элементов является средним арифметическим элементов с максимальной и минимальной массой в группе. Источник Недостатком данной систематизации является то, что данным способом удалось получить всего 5 триад. Не трудно подсчитать, что систематизировано было всего 15 элементов, а остальные 56 элементов не вписывались в его классификацию. Однако Деберейнер один из немногих заметил связь между свойствами и атомной массой элемента. Ещё один необычный способ предложил французский химик А. За основу он взял спираль и на её витках разместил элементы в порядке возрастания их атомных масс. Другое название она получила «Теллуровый винт», потому что заканчивалась Теллуром. Заслугой «спирали-винта» было обращение внимания на подобные свойства Водорода и галогенов Cl, Br, I. Таким образом удалось систематизировать 50 элементов. Как совершенству нет предела, так и фантазиям учёных. Так английский учёный Джон Ньюлендс связал элементы с музыкой, он предоставил их в виде нот и заострил своё внимание на том, что каждый восьмой повторяет свойства первого. Источник Как оказалось, и эта классификация имеет недочёты, во-первых, она не располагала местом для новых элементов, а, во-вторых, в одно семейство попадали элементы с разными свойствами, которые не имели ничего общего: Cl и Pt, S, Fe и Au. Однако данная систематизация имела и положительные моменты, учёные заметили, что периодичность возникает на 8 элементе по счёту, также появилось понятие порядковый номер. Отдельно хочется выделить немецкого учёного Лотара Мейера. Он разместил 28 элементов в виде таблицы. В принцип создания таблицы он заложил атомную массу, её увеличение, а также выделил столбцы элементов с одинаковой валентностью. Ему понадобилось почти шесть лет, чтобы усовершенствовать свою таблицу и расположить остальные элементы, которые он не учёл в версии таблицы, выданной в 1864 году. Ошибка Мейера заключалась в том, что не было никаких обобщений и выводов, но как видно, он был близок к открытию не только периодической системы, но и закона. Схема показывает, что учёные не одно десятилетие работали над созданием упорядоченной таблицы для элементов. Необходим был фундаментальный закон, который будет применим в естествознании. Источник В 1869 году русский учёный Дмитрий Менделеев создаёт периодическую систему. Об истории написания таблицы существует множество легенд, как и самом учёном. Менделеев был достаточно многогранной личностью, он трудился в разных сферах науки. Открыл секрет изготовления бездымного пороха, придумал способ передачи нефти, используя трубопровод.
Каждая из трёх форм имеет достоинства и недостатки. Фундаментальным принципом построения П. Каждая группа в свою очередь подразделяется на главную а и побочную б подгруппы. В каждой подгруппе содержатся элементы, обладающие сходными химическими свойствами. Элементы а- и б-подгрупп в каждой группе, как правило, обнаруживают между собой определённое химическое сходство, главным образом в высших степенях окисления, которые, как правило, соответствуют номеру группы. Периодом называется совокупность элементов, начинающаяся щелочным металлом и заканчивающаяся инертным газом особый случай - первый период ; каждый период содержит строго определённое число элементов. Первый период периодической системы элементов Специфика первого периода заключается в том, что он содержит всего 2 элемента: H и He. Место H в системе неоднозначно: водород проявляет свойства, общие со щелочными металлами и с галогенами, его помещают либо в Ia-, либо предпочтительнее в VIIa-подгруппу. Гелий - первый представитель VIIa-подгруппы однако долгое время Не и все инертные газы объединяли в самостоятельную нулевую группу. Второй период периодической системы элементов Второй период Li - Ne содержит 8 элементов. Он начинается щелочным металлом Li, единственная степень окисления которого равна I. Затем идёт Be - металл, степень окисления II. Металлический характер следующего элемента В выражен слабо степень окисления III. Идущий за ним C - типичный неметалл, может быть как положительно, так и отрицательно четырёхвалентным. Последующие N, O, F и Ne - неметаллы, причём только у N высшая степень окисления V соответствует номеру группы; кислород лишь в редких случаях проявляет положительную валентность, а для F известна степень окисления VI. Завершает период инертный газ Ne. Третий период периодической системы элементов Третий период Na - Ar также содержит 8 элементов, характер изменения свойств которых во многом аналогичен наблюдающемуся во втором периоде. Однако Mg, в отличие от Be, более металличен, равно как и Al по сравнению с В, хотя Al присуща амфотерность. Si, Р, S, Cl, Ar - типичные неметаллы, но все они кроме Ar проявляют высшие степени окисления, равные номеру группы. Таким образом, в обоих периодах по мере увеличения Z наблюдается ослабление металлического и усиление неметаллического характера элементов. Менделеев называл элементы второго и третьего периодов малых, по его терминологии типическими. Существенно, что они принадлежат к числу наиболее распространённых в природе, а С, N и O являются наряду с H основными элементами органической материи органогенами. Все элементы первых трёх периодов входят в подгруппы а. Современная терминология - элементы этих периодов относятся к s-элементам щелочные и щёлочноземельные металлы , составляющим Ia- и IIa-подгруппы выделены на цветной таблице красным цветом , и р-элементам В - Ne, At - Ar , входящим в IIIa - VIIIa-подгруппы их символы выделены оранжевым цветом. Для элементов малых периодов с возрастанием порядковых номеров сначала наблюдается уменьшение атомных радиусов, а затем, когда число электронов в наружной оболочке атома уже значительно возрастает, их взаимное отталкивание приводит к увеличению атомных радиусов. Очередной максимум достигается в начале следующего периода на щелочном элементе. Примерно такая же закономерность характерна для ионных радиусов. Четвёртый период периодической системы элементов Четвёртый период K - Kr содержит 18 элементов первый большой период, по Менделееву. После щелочного металла K и щёлочноземельного Ca s-элементы следует ряд из десяти так называемых переходных элементов Sc - Zn , или d-элементов символы даны синим цветом , которые входят в подгруппы б соответствующих групп П. Большинство переходных элементов все они металлы проявляет высшие степени окисления, равные номеру группы. Исключение - триада Fe - Co - Ni, где два последних элемента максимально положительно трёхвалентны, а железо в определённых условиях известно в степени окисления VI. Элементы, начиная с Ga и кончая Kr р-элементы , принадлежат к подгруппам а, и характер изменения их свойств такой же, как и в соответствующих интервалах Z у элементов второго и третьего периодов. Установлено, что Kr способен образовывать химические соединения главным образом с F , но степень окисления VIII для него неизвестна. Пятый период периодической системы элементов Пятый период Rb - Xe построен аналогично четвёртому; в нём также имеется вставка из 10 переходных элементов Y - Cd , d-элементов. Специфические особенности периода: 1 в триаде Ru - Rh - Pd только рутений проявляет степень окисления VIII; 2 все элементы подгрупп а проявляют высшие степени окисления, равные номеру группы, включая и Xe; 3 у I отмечаются слабые металлические свойства. Таким образом, характер изменения свойств по мере увеличения Z у элементов четвёртого и пятого периодов более сложен, поскольку металлические свойства сохраняются в большом интервале порядковых номеров. Шестой период периодической системы элементов Шестой период Cs - Rn включает 32 элемента. В нём помимо 10 d-элементов La, Hf - Hg содержится совокупность из 14 f-элементов, лантаноидов, от Ce до Lu символы чёрного цвета. Элементы от La до Lu химически весьма сходны. В короткой форме П. Этот приём несколько неудобен, поскольку 14 элементов оказываются как бы вне таблицы. Подобного недостатка лишены длинная и лестничная формы П. Особенности периода: 1 в триаде Os - Ir - Pt только осмий проявляет степень окисления VIII; 2 At имеет более выраженный по сравнению с 1 металлический характер; 3 Rn, по-видимому его химия мало изучена , должен быть наиболее реакционноспособным из инертных газов. Если таблица Менделеева кажется вам сложной для понимания, вы не одиноки! Хотя бывает непросто понять ее принципы, умение работать с ней поможет при изучении естественных наук. Для начала изучите структуру таблицы и то, какую информацию можно узнать из нее о каждом химическом элементе. Затем можно приступить к изучению свойств каждого элемента. И наконец, с помощью таблицы Менделеева можно определить число нейтронов в атоме того или иного химического элемента. Шаги Часть 1 Структура таблицы Таблица Менделеева, или периодическая система химических элементов, начинается в левом верхнем углу и заканчивается в конце последней строки таблицы в нижнем правом углу. Элементы в таблице расположены слева направо в порядке возрастания их атомного номера.