Периодический закон и периодическая система

 Открытие периодического закона К 1868 г. было известно 63 химических элемента. Для всех них были определены атомные массы. Перед русским ученым Д. И. Менделеевым, как и перед его предшественниками, встал вопрос, какой признак или свойство химических элементов взять за основу их классификации? Менделеев, независимо от предшественников, выбрал атомную массу (атомный вес) элемента, по его выражению, как “точное, измеримое свойство каждого элемента”. На отдельных карточках он записал каждый элемент, его атомный вес, валентность, плотность простого вещества, форму и характер оксида и гидроксида (основной, кислотный или амфотерный), а также водородные соединения неметаллов. Эти карточки он расположил в непрерывный ряд в порядке возрастания их атомных масс. В результате обнаружилось, что через определенное число элементов, то есть периодически, повторяются элементы со сходными свойствами. Эти элементы со сходными свойствами были расположены друг под другом в виде таблицы (см. обложку). Рассмотрим характеристики элементов от лития (№ 3) до хлора (№ 17) (исключая неон), а также характеристики их соединений. 1. В горизонтальных рядах от лития до фтора и от натрия до хлора с возрастанием атомных масс элементов металлические свойства уменьшаются, а неметаллические усиливаются. Такое повторение является периодическим. 2. Форма или состав высших оксидов изменяется периодически. Их можно представить в общем виде: К20, КО, К20 3, К02, К20 5, К03, К20 7 (см. обложку). 3. Свойства оксидов в горизонтальных рядах изменяются от основных к кислотным также периодически. 4. Формы гидроксидов и их свойства тоже изменяются периодически. От сильных оснований - щелочей, к слабым и к кислотам. При этом кислотные свойства гидроксидов усиливаются при возрастании атомной массы элемента одновременно с усилением неметаллических свойств элементов. Периодический закон и периодическая система 5. Формы и свойства водородных соединений также изменяются периодически. Например, в ряду КН4, КН3, КН2 и КН вещество СН4 не проявляет ни кислотных, ни основных свойств; NНз проявляет основные свойства при растворении в воде, а НГ - кислотные. Таким же образом меняются свойства водородных соединений элементов, расположенных в следующем периоде. Д. И. Менделеев сделал первое сообщение о периодическом законе 17 февраля 1869 г. и дал в нем формулировку периодического закона. Свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от атомных весов * этих элементов. 1.1.2. } Структура периодической системы Элементы со сходными свойствами Менделеев расположил друг под другом, получив таблицу. При этом образовались вертикальные столбцы - группы и горизонтальные ряды, которые позже были объединены им в периоды. Эта таблица была названа периодической системой. Малые периоды (I, II и III) содержат типические элементы и состоят из одного ряда. Большие периоды (IV, V, VI, VII) состоят из двух рядов. По вертикали таблица разделена на группы. Каждая группа делится на две подгруппы - главную и побочную. Главные подгруппы включают элементы всех периодов (малых и больших). Побочные подгруппы образованы только элементами больших периодов (рис. 1.1 и 1.2). Сходство элементов между собой проявляется отдельно в каждой подгруппе. А вот между подгруппами сходство очень мало, имеются только сходные значения валентностей. Так, в I группе все щелочные металлы, образующие главную подгруппу, очень похожи друг на друга, а медь, серебро и золото имеют сходство между собой, хотя и значительно меньшее, чем у элементов главной подгруппы. Но ведь элементы этих двух подгрупп совершенно не похожи друг на друга. Действительно, Менделеев соединил в одну группу несходные элементы - это одна из его важнейших заслуг, но не единственная. Он сумел выделить тот общий факт, что элементы обеих подгрупп могут быть одновалентными и поэтому свел их в одну группу. Каждому элементу системы был присвоен порядковый номер (атомный номер), которому сам Менделеев придавал * Сейчас мы применяем понятие “относительная атомная масса”. Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) Русский химик. В феврале 1869 г. опубликовал периодический закон и предложил первую полную периодическую систему элементов. ПЕРИОДЫ ряды I II 1 1 1 Н ВОДОРОД 1,008 II 2 3 и ЛИТИЙ 6.339 4 Ве БЕРИЛЛИЙ 9,012 III 3 11 N8 НАТРИЙ 22,390 12 Мг МАГНИЙ ^ 24,312 IV 4 19 К КАЛИЙ 39,10 29 Са КАЛЬЦИЙ 40,06 5 Си 29 МЕДЬ 83,55 / и 30 ЦИНК 85,39 V 6 37 въ РУБИДИЙ 85.4-7 39 8г СТРОНЦИЙ 87,62 7 Аё - СЕРЕБРО107,87 СЙ 49 КАДМИЙ 112,41 VI 8 55 Сй ЦЕЗИЙ 132,91 59 Ва БАРИЙ 137,33 9 Аи 79 ЗОЛОТО 196,97 Щ 80 РТУТЬ 200,59 VII 10 97 Гг ФРАНЦИЙ [223,02] 99 Ва РАДИЙ [226,03] 11 111 112 Высшие оксиды в*о ВО Водородные соединения Рис. 1.1. Фрагмент периодической системы; I и II группы 11 Периодический закон и периодическая система ПЕРИОДЫ ГРУП П Ы Э Л Е М Е Н Т О В I II III IV V VI VII VIII 1 1 1 Н ВОДОРОД 1,006 (Н) 2 Не ГЕЛИЙ 4,003 II 2 3 и л и т и й 8,933 4 Ве БЕРИЛЛИЙ 9,012 5 В БОР 10,811 9 С УГЛЕРОД 12,011 7 N АЗОТ 14,007 9 0 КИСЛОРОД 15,899 9 р ФТОР 18,998 10 Ме НЕОН 20,183 III 3 " N8 НАТРИЙ 22,990 12 Ма МАГНИЙ 24,312 13 А1 АЛЮМИНИЙ 26,982 14 81 КРЕМНИЙ 28,086 15 р ФОСФОР 30,974 19 8 СЕРА 32,064 7 С1 ХЛОР 35,453 13 Аг АРГОН 39,948 IV 4 19 К КАЛИЙ 39,10 20 Са КАЛЬЦИЙ 40,08 8с 21 СКАНДИЙ 44,96 Т1 22 ТИТАН 47,88 У 23 ВАНАДИЙ 50,34 Сг 24 ХРОМ 52,00 VI11 25 МАРГАНЕЦ 54,94 26 Со 27 N1 29 ЖЕЛЕЗО КОБАЛЬТ НИКЕЛЬ 55,85 58,93 58,88 5 Си 29 МЕДЬ 63,55 2п 39 ЦИНК 65,39 31 Са ГАЛЛИЙ 69,72 32 Се ГЕРМАНИЙ 72,61 33 А» МЫШЬЯК 74,92 34 8е СЕЛЕН 78,96 35 Вг БРОМ 79,90 39 Кг КРИПТОН 83,80 Рис. 1.2. Фрагмент периодической системы; периоды 1 - ^ большое значение. И как мы уже знаем из строения атома, порядковый номер оказался важнее, чем атомная масса, так как означает заряд ядра атома данного элемента - главную и неизменную характеристику элемента. Поэтому современная формулировка периодического закона Д. И. Менделеева такова: Свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра или порядкового (атомного) номера элемента. Таким образом, все периодически изменяющиеся свойства мы должны рассматривать по возрастанию порядкового номера элемента. Порядковый номер, заряд ядра - это непериодические характеристики. А металлические и неметаллические свойства, число электронов на внешнем слое, формы и свойства оксидов и гидроксидов - это периодически изменяющиеся характеристики. Их изменение следует рассматривать по периодам и группам с возрастанием порядкового номера. У\ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ_______________________ 1. Что такое периодичность? 2. Какое свойство элементов было выбрано Менделеевым как наиважнейшее для классификации элементов? Почему? 3. Что такое группа, подгруппа? На примере I группы покажи сходство и различие элементов главной и побочной подгрупп. 4. Что такое период? Какие периоды являются малыми, а какие - большими? 5. Элементы каких периодов составляют побочные подгруппы, а каких - главные? 6. Какой из элементов: С, К 51, Р, А$ - образует самое легкое водородное соединение? 7. Химический элемент образует водородное соединение состава Н2К и находится в III периоде. Назови элемент. 8. Какие свойства изменяются одновременно в группах и периодах?