9 октября 2011 г.

Периодический закон Менделеева

Периодический закон Д.И.Менделеева в современном виде имеет следующую формулировку:
свойства химических элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атомов.


Свойства химических элементов изменяются с возрастанием порядкового номера (заряда ядер) периодически потому, что периодически изменяется число электронов в наружном слое атома. Повторяемость сходных электронных структур приводит к повторяемости свойств элементов.
Периодическая система элементов – графическое (табличное) выражение периодического закона.
Предложено более 500 вариантов периодических систем. Наибольшее распространение получили короткая, длинная, лестничная и другие формы таблиц. В периодической системе любой формы для каждого элемента указывается его символ, порядковый номер (заряд ядра), название элемента, относительная атомная масса.
Периодические изменения свойств химических элементов обусловлены правильным повторением электронной конфигурации внешнего энергетического уровня (валентных электронов) их атомов с увеличением заряда ядра. Периодическая таблица Менделеева содержит 7 периодов и 8 групп.
Ряды элементов, расположенные в порядке возрастания их порядковых номеров, начинающиеся щелочными металлами и заканчивающиеся инертными газами, называются периодами. Периоды слева пронумерованы арабскими цифрами. Всего 7 периодов (1, 2, 3 – малые,  4, 5, 6 – большие, 7 – незаконченный). Номер периода обозначает число энергетических уровней в атоме элемента. Каждый период содержит определённое число элементов. Периоды могут состоять из 2 (первый), 8 (второй и третий), 18 (четвертый и пятый) или 32 (шестой) элементов, в зависимости от количества электронов на внешнем энергетическом уровне. Последний, седьмой, период незавершен. В периоде возрастает высшая валентность элементов в оксидах и убывает валентность элементов в водородных соединениях (у неметаллов). Все периоды (кроме первого) начинаются щелочным металлом, а заканчиваются благородным газом. Свойства элементов в периоде изменяются от основных через амфотерные к кислотным,
Все элементы периодической системы делятся на две большие группы: металлы и неметаллы. Атомы металлов отличаются от атомов неметаллов малым числом электронов в наружном слое (он далёк от завершения) или слабой связанностью этих электронов. Электроны удерживаются в атоме притяжением атомного ядра, окружённого внутренними слоями электронов. Заряд атомного ядра положителен и численно равен числу наружных электронов. При переходе от Na к Ar сила кулоновского взаимодействия атомного ядра с наружными электронами возрастает. В каждом периоде с приближением наружного слоя атома к завершению заряд атомного ядра всё более возрастает, а потому связь наружных электронов с ядром всё более упрочняется, что приводит к ослаблению металлических и появлению неметаллических свойств. Это явление приводит к сжатию атомов при переходе от начала к концу периода.
Металлические свойства рассматриваются, как способность атомов элементов легко отдавать электроны, а неметаллические – присоединять электроны из-за стремления атомов приобрести устойчивую конфигурацию с заполненными подуровнями. Заполнение внешнего s- подуровня указывает на металлические свойства атома, а формирование внешнего p- подуровня – на неметаллические свойства. Увеличение числа электронов на p- подуровне (от 1 до 5) усиливает неметаллические свойства атома. Атомы с полностью сформированной, энергетически устойчивой конфигурацией внешнего электронного слоя (ns2 np6) химически инертны. В больших периодах переход свойств от активного металла к благородному газу происходит более плавно, чем в малых периодах, т.к. происходит формирование внутреннего (n - 1) d- подуровня при сохранении внешнего ns2 - слоя. Большие периоды состоят из четных и нечетных рядов. У элементов четных рядов на внешнем слое ns2 - электроны, поэтому преобладают металлические свойства и их ослабление с ростом заряда ядра невелико; в нечетных рядах формируется np- подуровень, что объясняет значительное ослабление металлических свойств.

Группы – вертикальные столбцы элементов с одинаковым числом валентных электронов, равным номеру группы.

Номер группы равен максимальному числу электронов на внешнем слое. Номер группы элементов обозначется римскими цифрами и показывает высшую валентность элементов этой группы в соединениях с кислородом. Всего 8 групп. Различают главные и побочные подгруппы. Внизу под каждой группой подписаны общая формула высших оксидов элементов (относится ко всем элементам данной группы) и общая формула летучих водородных соединений (сдвинута влево, так как водородные соединения образуют только неметаллы).
Главные подгруппы (А) состоят из элементов малых и больших периодов, валентные электроны которых расположены на внешних ns- и np- подуровнях. Побочные подгруппы  (Б) состоят из элементов только больших периодов. Их валентные электроны находятся на внешнем ns- подуровне и внутреннем (n - 1) d- подуровне (или (n - 2) f- подуровне). В побочных подгруппах свойства элементов изменяются слабо, так как их составляют только металлы. Элементы главных подгрупп имеют подобное электронное строение и, вследствие этого, схожие физические и химические свойства (IA, VIIA). В зависимости от того, какой подуровень (s-, p-, d- или f-) заполняется валентными электронами, элементы периодической системы подразделяются на: s- элементы (элементы главной подгруппы I и II групп), p- элементы (элементы главных подгрупп III - VII групп), d- элементы (элементы побочных подгрупп), f- элементы (лантаноиды, актиноиды).
В главных подгруппах сверху вниз металлические свойства усиливаются, а неметаллические ослабевают. Элементы главных и побочных групп сильно отличаются по свойствам. Номер группы показывает высшую валентность элемента (кроме O, F, элементов подгруппы меди и восьмой группы). Общими для элементов главных и побочных подгрупп являются формулы высших оксидов (и их гидратов). У высших оксидов и их гидратов элементов I – III групп (кроме бора) преобладают основные свойства, с IV по VIII – кислотные.

Комментариев нет:

Отправить комментарий