Причина периодичности. Периодическое изменение металлических и неметаллических свойств

 Причины периодичности скрыты в строении атомов. Рассмотрим рис. 1.3 с распределением электронов в атомах первых 36 элементов. Из рисунка видно, что по мере увеличения порядкового номера (заряда ядра атома) происходит периодическое повторение числа внешних электронов: от одного у до восьми у N и снова от одного у ^ до восьми у Аг. Как видим, число электронов на внешнем слое равно номеру группы элементов главных подгрупп. Таким образом, число внешних электронов изменяется периодически: одинаковое число электронов повторяется через определенное число элементов. Металлические, неметаллические, окислительные и восстановительные свойства элементов связаны с числом внешних электронов. 1. Металлические свойства элемента - это способность его атома отдавать электроны. Атом будет отдавать электроны тем легче, чем их меньше на внешнем слое. При увеличении размеров атомов отрыв электронов также облегчается. Как ты думаешь, в чем причина периодического изменения свойств элементов и их соединений? Таблица химических элементов была названа периодической системой, потому что это не обычная таблица, а функциональная: она содержит информацию для характеристики элементов, прогнозирования существования некоторых новых элементов, коррекции экспериментальных ^данных и т. д. п е р и о д ы ! ГРУППЫ 1 И I I I IV V V I V II VIII 1 1 н ч) 2 Не 1) II 3 и 1?) * Ве 5 В 1?) 6 С 1?) 7 N 'Ф 3 О (?) 9 Р •V») 10 \ е III 11 \ а “$ ) 1 2 М § *$) г ' 13 А1 3 1 4 81 •ф 15 р 5 ' 1 6 8 *Ф 17 С1 •$ ) 1 8 Аг ■ф I V 19 К " $ 2 0 Са *?|) 8с 21 % 22 % У 23 ( | - Сг 2 4 % V I 1 1 2 5 % Ре “ Со 2 7 N1 2 8 1 г ! г 1 г 2 2 2 Си 2 9 % 2п 3 0 31 Са *$ ) 3 2 Се * |) 3 3 А§ * |) и 3 5 Вг 1§) 3 6 Кг 1§) Рис. 1.3. Строение электронных оболочек атомов элементов 1 - ^ периодов В последние годы были открыты (получены в лаборатории) четыре новых химических элемента с порядковыми номерами 113, 115, 117 и 118. Известно, что новые элементы не могут быть включены в таблицу до тех пор, пока не будут признаны официально Международным союзом теоретической и прикладной химии (ЮРАС). Получение этих четырех элементов было подтверждено 30 декабря 2015 г. Названия этих элементов обнародуют в 2016 г. авторы открытий - команды ученых из Японии, России и США. Периодический закон и периодическая система 14 1и Изменение металлических свойств в главных подгруппах. Рассмотрим это на примере щелочных металлов - элементов главной подгруппы I группы ^ , К, КЬ, Сз, Гг). У этих элементов по одному электрону на внешнем слое. Они легко теряют его в химических реакциях, например, - 1е = ^ + , проявляя металлические свойства. Мы знаем, что число электронных слоев равно номеру периода. Поэтому с ростом порядкового номера сверху вниз в атомах увеличивается число электронных слоев, а значит, и размеры атомов также увеличиваются от лития к францию Гг. Таким образом, легче всего внешний электрон оторвется от атома франция Гг. Значит, у франция сильнее всего выражены металлические свойства. Можно сделать вывод: В главных подгруппах с увеличением зарядов ядер (порядковых номеров) увеличиваются размеры атомов сверху вниз и усиливаются металлические свойства. Это правило действительно для всех главных подгрупп. 2. Неметаллические свойства элемента - это способность его атома принимать и удерживать электроны. Изменение неметаллических свойств в главных подгруппах рассмотрим на примере галогенов - элементов главной подгруппы VII группы (Г, С1, Вг, I, А1). У всех этих элементов на внешнем слое по 7 электронов. Атомы галогенов охотно принимают один электрон до завершения восьмиэлектронного слоя, например: II 4 Ве БЕРИЛЛИЙ 2 Мв МАГНИЙ 24,812 ” Са КАЛЬЦИЙ 30 ” 8г СТРОНЦИЙ^ 48 “ Ва БАРИЙ 80 “ Ва РАДИЙ [ИМЧ 112 ВО VII (Н) 8 Р ФТОР 18, ВИ 7 С1 ХЛ0Р з 5 Вг БРОМ 3 I иад 8 А( АСТАТг» К.О? КП Г0 + 1е = Г +9 ) ) +9 ) ) 2е 7е 2е 8е Сверху вниз размеры атомов галогенов увеличиваются, поэтому принять и удержать электрон становится все труднее при переходе от фтора к хлору, от хлора к брому, от брома к йоду, от йода к астату. Следовательно, у галогенов неметаллические свойства сверху вниз уменьшаются. Самые сильные неметаллические свойства из всех известных элементов - у фтора. У него самая высокая электроотрицательность. Можно сделать вывод: В главных подгруппах с увеличением порядкового номера (заряда ядра) неметаллические свойства уменьшаются (сверху вниз). Общий вывод: В главных подгруппах с ростом порядкового номера (заряда ядра) металлические свойства увеличиваются, а неметаллические уменьшаются (сверху вниз). Таким образом, главная причина периодичности - периодическое повторение сходного строения внешнего электронного слоя у элементов главных подгрупп. У элементов побочных подгрупп валентные электроны располагаются на внешнем и предпоследнем слое. Периодический закон и периодическая система Изменение свойств элементов в периодах. Рассмотрим, как изменяются свойства в периодах. В периоде у всех атомов одинаковое число электронных слоев. Заряд ядра в периоде растет, и электронная оболочка стягивается, уплотняется. Следовательно, размеры атомов по периоду уменьшаются. Число внешних электронов в периоде растет, а размеры атомов уменьшаются. Значит, атомы элементов легче присоединяют электроны и труднее отдают. В периоде металлические свойства уменьшаются и возрастают неметаллические. На основании изученного можно использовать предсказательные возможности периодического закона и системы для характеристики отдельных элементов главных подгрупп, в том числе и тех, чье строение атомов вы не изучали. Г ] ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ До настоящего времени были открыты или получены искусственно 118 химических элементов. Но сколько новых элементов можно еще открыть? Где им будет отведено место в периодической системе? Ученые, изучив строение и свойства известных элементов, пришли к выводу, что вероятность существования новых элементов значительно снижается, так как, чем больше протонов, нейронов и электронов находится в атоме, тем труднее они удерживаются вместе. Таким образом, становится почти невозможным существование таких атомов. 1. Определи число электронов в атомах элементов: а) К, Аг; б) Со, N1; в) Те, I. 2. Составь электронные схемы атомов элементов: а) ^^, Nа, К; б) Ве, Мд, Са; в) В, А1; г) С, 51; д) N Р; е) 0, 5; ж) Г, С1; з) Не, Nе, Аг. 3. Выбери правильные утверждения: а) номер периода соответствует числу электронных слоев в атоме; б) у элементов главных подгрупп номер группы равен числу электронов на внешнем слое; в) у элементов побочных подгрупп номер группы равен числу электронов на внешнем слое. 4. Составь формулы высших оксидов для элементов VI группы. Почему эти столь различные элементы были объединены в одну группу? 5. Выбери правильное утверждение: а) каждый период начинается щелочным металлом; б) каждый период завершается инертным газом; в) 1, 2, 3 периоды - это большие периоды; г) номер периода равен числу электронов на внешнем слое. 6. Выбери правильные выражения: а) все элементы в ПС расположены в порядке возрастания атомных масс; б) заряд ядра меняется периодически; в) заряд ядра равен порядковому номеру; г) все элементы в ПС расположены с увеличением заряда ядра