Как называются вертикальные ряды

woman 1754895 1920 Советы на день

Периодическая таблица химических элементов

Содержание:

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, расположенных по возрастанию порядкового номера) и 18 групп (вертикальных последовательностей элементов в соответствии с количеством валентных электронов), а короткая форма таблицы – из восьми групп.

На странице -> решение задач по химии собраны решения задач и заданий с решёнными примерами по всем темам химии.

Периодическая таблица химических элементов

Risunok1 2

В качестве основного варианта IUPAC утвердил длинный вариант Периодической таблицы. Короткая форма таблицы, содержащая восемь групп элементов, официально отменена ИЮПАК еще в 1989 г.

566 w838

Нильсом Бором разработана лестничная (пирамидальная) форма периодической системы.

000285

Классификация химических элементов

В первой половине XIX века химики открыли 25 новых химических элементов. К середине XIX века число известных элементов приблизилось к 60. В настоящее время известно 118 элементов (116 — открыты, 114 — названы и еще по двум проводятся исследования). По каким же признакам их классифицируют?

Многие химики пытались найти связь между химическими свойствами и атомным весом давно известных и вновь открытых элементов. Однако создать естественную систему химических элементов удалось лишь Д. И. Менделееву.

Первоначально шведский ученый И. Берцелиус предложил разделить элементы на металлы и неметаллы по свойствам простых веществ, образованных ими.

Металлы в свободном виде обладают характерным металлическим блеском, хорошо проводят электрический ток и теплоту. Неметаллы плохо проводят электрический ток и, как правило, не имеют металлического блеска. Металлы и неметаллы различаются и по химическим свойствам (рис. 18). Металлы образуют соединения, проявляющие основные свойства, а неметаллы образуют кислотные соединения.

339640

Рис. 18. Металлы и неметаллы

339645

В 1829 г. немецкий химик И. В. Дёберейнер заметил, что некоторые сходные по своим свойствам элементы можно объединить группы. Он назвал их триадами.

Сущность данной классификации заключается в следующем: в каждой триаде есть средний элемент, масса атома которого будет равна средней арифметической массе двух крайних элементов.

Например. рассмотрим одну из триад: Li, Na, К.

Их атомные массы соответственно равны 7, 23, 39.

339666

Но И. В. Дёберейнер был первым из естествоиспытателей, который связал свойства химических элементов с их атомными массами.

339673

В 1865 г. английский ученый Дж. А. Ньюклендс расположил химические цементы в порядке возрастания их атомных масс. В результате он заметил, что каждый восьмой элемент напоминает по свойствам первый элемент. Найденную закономерность он назвал законом октав по аналогии с семью интервалами музыкальной гаммы (рис. 19).

339675

Рис. 19. Октавы Ньюклендса

Закон октав он сформулировал следующим образом:

«Номера аналогичных элементов, как правило, отличаются или на целое число семь или на кратное семи; другими словами, члены одной и той же группы соотносятся друг с другом в том же отношении, как и крайние точки одной или больше октав в музыке».

Он расположил элементы по семь в группы. Таким образом, он заметил, что вертикальные ряды, полученные после такого расположения включают в себя элементы, схожие по своим химическим свойствам. Дж. А. Ньюклендс был первым, кто соотнес атомные массы химических элементов и их химические свойства и присвоил каждому элементу порядковый номер. Но все же в его таблице не было свободных мест. Он ограничил себя семью клетками в каждом периоде и в некоторые клетки ему пришлось поместить по несколько элементов. Поэтому научный мир отнесся скептически к его открытию.

339684

В начале 1869 г., обдумывая структуру учебника «Основы химии», он постепенно пришел к выводу, что между свойствами и атомными массами элементов существует какая-то закономерность. Первым шагом к появлению периодического закона стала таблица «Опыт системы элементов, основанный на их атомном весе и химическом сходстве». Позднее Д. И. Менделеев сам сформулировал закон: «Свойства элементов, а также состав образуемых ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от их атомного веса».

Положив в основу своего закона сходство элементов и их соединений, Менделеев не стал слепо следовать принципу возрастания атомных масс. Он учитывал, что для некоторых элементов атомные массы могли быть определены недостаточно точно. Но даже в современной Периодической системе известны некоторые исключения в порядке возрастания масс атомов, что связано с особенностями изотопного состава элементов:

Кроме того, Менделеев оставил пустые места для еще не открытых элементов, которые были заполнены в последующие десятилетия, что лишний раз подтвердило правильность периодического закона и Периодической системы элементов (рис. 20).

339691

Рис. 20. Первоначальный вариант периодической таблицы Д. И. Менделеева

Каждому элементу в Периодической системе Д. И. Менделеевым был присвоен порядковый номер, исходя из увеличения атомной массы. С развитием теории строения атома был выявлен физический смысл порядкового номера. Так, было доказано, что порядковый номер элемента совпадает с зарядом его ядра.

Периодический закон не имеет количественного математического выражения в виде уравнения или формулы. Формой отображения периодического закона является таблица — Периодическая система химических элементов.

Самое важное

Такие ученые, как Й. Берцелиус, И. В. Дёберейнер. Дж. А. Ньюлендс и другие, предложили разные способы систематизации химических элементов. Д. И. Менделеев искал связь между всеми химическими элементами, как сходными по свойствам, так и несходными между собой. Чтобы найти закономерность, которая объединила бы все химические элементы в единую систему, он сопоставлял свойства и относительные атомные массы. Дмитрий Иванович расположил элементы в порядке возрастания атомных масс в ряд. В результате ученый обнаружил, что сходные по химическим свойствам элементы встречаются через определенные интервалы.

Структура периодической системы

Периодическая система элементов является важнейшим инструментом, которым пользуются не только химики, но и специалисты других предметов. В первоначальном варианте, предложенном Д. И. Менделеевым, элементы располагались по возрастанию атомных масс. Но ряд элементов (например, аргон и калий) затем поменяли местами, хотя это нарушало данную последовательность. Поэтому в современном варианте Периодической системы элементы расположены в порядке возрастания заряда атомных ядер. Существует множество вариантов такой таблицы (рис. 21 а, б, в).

Горизонтальные ряды элементов называют периодами

В настоящее время их всего 7. С 1-го по 3-й период обычно называют малым, а с 4-го по 7-й — большим.

339699

339701

339702

Рис. 21. а — короткий вариант таблицы; б — полудлинный вариант таблицы; в — длинный вариант таблицы

Вертикальные столбцы элементов называют группами

Групп в коротком варианте восемь, и они подразделены на главные подгруппы (обозначаются буквой «А») и на побочные подгруппы (обозначают буквой «В»). В одном подгруппе располагаются сходные по химическим свойствам элементы (семейства). В полудлинном и длинном вариантах Периодической системы элементов обычно восемнадцать групп, и они включают все подгруппы.

Ряд подгрупп носит специальные названия. Например, I А группа — щелочные металлы, VII А группа — галогены.

Большинство среди элементов Периодической системы — металлы (больше 90), неметаллов меньше.

Знаешь ли ты?

Широко распространена легенда, что мысль о периодической таблице химических элементов пришла к Менделееву во сне. Однажды его спросили, так ли это, на что ученый ответил: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг. готово».

Знаешь ли ты?

Множество химических элементов получили свое название в честь стран или других географических объектов. Сразу 4 элемента — иттрий; иттербий, тербий и эрбий — были названы в честь шведской деревни Иттербю, около которой обнаружили крупное месторождение редкоземельных металлов.

Знаешь ли ты?

Шведский ученый Карл Шееле является рекордсменом по количеству открытых химических элементов. На его счету хлор, фтор, барий, вольфрам, кислород, марганец, молибден.

Элементы в природе
Элемент % (в атомах)
1. Водород 73,9
2. Гелий 24,0
3. Кислород 1,1
4. Углерод 0,46
5. Неон 0,13
6. Железо 0,11
7. Азот 0,097
8. Кремний 0,065
9. Магний 0,058
10. Сера 0,044

Самое важное

Горизонтальные ряды элементов называют периодами. В настоящее время их всего 7. С 1-го по 3-й периоды называют малыми, а с 4-го по 7-й — большими периодами. Вертикальные столбцы элементов называют группами. Групп всего 8, они подразделены на главные и побочные подгруппы (в коротком варианте таблицы).

Естественные семейства химических элементов

Группа элементов, объединенных по сходству химических и физических свойств, называется семейством сходных цементов или естественным семейством химических элементов.

IA группа — щелочные металлы. В это семейство входят элементы: литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций. Эти элементы являются самыми активными металлами (рис. 22). А наиболее активный среди них — франций, король среди металлов! Щелочные металлы очень мягкие, пластичные, но из-за высокой активности их приходится хранить под слоем керосина или машинного масла. Они очень бурно реагируют с водой (со взрывом), образуя щелочи, отсюда и происходит их название.

339721

Рис. 22. Щелочные металлы

Несложно заметить, что с увеличением порядкового номера щелочного металла уменьшаются температуры кипения и плавления, а также твердость (табл. 10). Это связано с увеличением размеров атомов. Натрии и калии столь мягкие, что легко режутся ножом.

Знаешь ли ты?

Йод был открыт с помощью кота! У французского ученого Куртуа был любимый кот, который во время обеда испугался и, спрыгнув на пол, разбил склянки. С пола стали подниматься клубы сине-фиолетового пара, которые оседали на окружающих предметах в виде мельчайших черно-фиолетовых кристалликов с металлическим блеском и едким запахом. Это и был новый химический элемент — йод.

Металл Температура плавления, °С Температура кипения, °С Твердость
литий 180 1340 мягкий
натрий 98 880 очень мягкий
калий 64 760 совсем мягкий

VIIА группа (17) — галогены. В это семейство входят элементы: фтор, хлор, бром, йод и астат. Они являются самыми активными неметаллами. Самый активный среди галогенов — фтор, король среди неметаллов. Они очень опасные, имеют различные цвета: фтор — бледно-желтый и хлор — желто-зеленый газы, бром— красно-коричневая жидкость, а йод — твердое вещество темно-фиолетового цвета (рис. 23, табл. 11), Из-за высокой активности их приходится хранить в закрытом виде. Они очень бурно реагируют с металлами, образуя соли, отсюда и происходит их название (галогены — «солерождающие»), и с водородом, образуя кислоты (например. соляную кислоту).

339727

Рис. 23. (слева направо): хлор, бром и йод

Знаешь ли ты?

Современные автомобили используют в подушках безопасности соединение натрия и азота — азид натрия (NaN3), — выделяющее при нагревании газ азот, который и заполняет подушку. Это изобретение впервые применили в 1980 г.

Знаешь ли ты?

Хлор — токсичный удушливый газ, который при попадании в легкие вызывает ожог легочной ткани, удушье.

Во многих городах водоочистные системы применяют хлор для уничтожения бактерий. При этом на один миллион частей воды используют четыре-пять частей хлора. Это количество безвредно для человека, однако иногда вода имеет привкус хлора.

Физические свойства галогенов

Галоген Внешний вид, агрегатное состояние Температура плавления, °С Температура кипения, °С
фтор бледно-желтый газ -220 -188
хлор желто-зеленый газ -101 -35
бром красно-коричневая жидкость -7 59
йод темно-фиолетовое твердое вещество 114 184

Подумай:

• Почему хлор используют для обеззараживания воды?

• Почему гелий используют для заполнения аэростатов?

VIIIA группа (18) — инертные газы. В это семейство входят гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон. Эти элементы являются самыми неактивными неметаллами. Они представляют собой газы. Многие из них широко используются, так, например, гелий применяют в аэростатах вместо взрывоопасного водорода. Аргон используют при сварке металлов, а также, как и неон, — для рекламного освещения (рис. 24).

339749

Рис. 24. Инертные газы

Переходные металлы (металлы побочных подгрупп). Эти семейства металлов включают очень важные металлы, такие как золото, серебро, платина и др. (рис. 25). Они являются хорошими проводниками тепла и электричества, имеют высокие температуры плавления и кипения (за исключением ртути — единственного жидкого металла). Часто используются как катализаторы в химических процессах.

339762

Рис. 25. Переходные металлы: а — платина; б — серебро; в — золото

Знаешь ли ты?

После крушения дирижабля «Гинденбург» в 1937 году гелий благодаря легкости и невоспламеняемости заменил водород в качестве поднимающего газа в дирижаблях и воздушных шарах.

Самое важное

В результате классификации природные элементы делятся на металлы и неметаллы. Дальнейшая классификация химических элементов привела к открытию естественных семейств элементов. Химические элементы, сходные по химическим свойствам, относятся к одному семейству. К типичным металлам относятся щелочные металлы, а к типичным неметаллам — галогены.

Структура периодической системы химических элементов

Ядро, электроны, электронная формула

346320

Периодическая система Д. И. Менделеева состоит из семи периодов. Обозначаются они арабскими цифрами.

Периодами называются горизонтальные ряды элементов, расположенные по возрастанию их атомных масс. Начинаются периоды со щелочных металлов и заканчиваются инертными газами.

В соответствии с современными научными представлениями о структуре атома Периодический закон формулируется так:

Свойства химических элементов и образуемых ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от величины заряда их атомных ядер.

Почти все элементы за исключением некоторых в Периодической системе пронумерованы в порядке возрастания их относительных атомных масс, т. е. каждый элемент имеет свой порядковый номер. Его физический смысл – заряд ядра атомов элементов. Периоды подразделяются на малые (1–3), которые состоят из одного ряда, и большие (4–7), состоящие из двух рядов. Седьмой период не завершен.

Вертикальные ряды элементов называются группами. Обозначаются они римскими цифрами. В Периодической системе восемь групп, каждая из них состоит из двух подгрупп: главной и побочной. В главную подгруппу входят элементы как малых, так и больших периодов, а в побочную подгруппу – только элементы больших периодов.

Например, в главную подгруппу IV группы входят углерод (С), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn), свинец (Pb), а в побочную – титан (Ti), цирконий (Zr), гафний (Hf).

Группами называются вертикальные ряды элементов, сходных по свойствам и расположенных по возрастанию атомных масс.

Подытоживая эти особенности, Д. И. Менделеев выдвинул следующие предположения:

1. Периоды могут быть разной длины.
2. Некоторые химические элементы еще не открыты (для них он оставил пустые места).

Периодическое изменение некоторых характеристик и свойств атомов химических элементов

Периодическая система является графическим изображением Периодического закона Д. И. Менделеева. Она состоит из восьми групп и семи периодов. Периоды подразделяются на большие и малые. Первые три периода – малые, они состоят из одного ряда. Большие периоды состоят из двух рядов.

Далее рассмотрим изменение свойств атомов элементов (радиусы, металлические и неметаллические свойства, валентности) и их соединений (кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов).

Хотя число энергетических уровней у элементов одного периода одинаково, по периоду слева направо радиусы атомов уменьшаются, так как заряды ядер атомов постепенно возрастают в этом направлении.

По периодам слева направо увеличивается число электронов на внешнем энергетическом уровне, что приводит к ослаблению металлических свойств и усилению неметаллических свойств.

У атомов металлов мало электронов на внешних энергетических уровнях (1–3), поэтому они легко их отдают.

У атомов неметаллов для завершения внешнего энергетического уровня не хватает 1–4 электронов, поэтому неметаллы легко их принимают. Их валентность в водородных соединениях определяется числом присоединенных электронов.

На примере атома фосфора рассмотрим валентность элемента. Валентность атомов элементов с точки зрения электронного строения атомов определяется участием неспаренных электронов в образовании химических связей между атомами. Электронная формула последнего энергетического уровня атома фосфора:

346433 33IzjkM

Третий энергетический уровень состоит из трех подуровней 3s, 3p, 3d. На 3d-орбитали 5 ячеек.

Валентных электронов пять, три из них неспаренные. На 3р-орбитали находятся три неспаренных электрона, поэтому фосфор проявляет валентность, равную III 346493При подаче определенного количества энергии один электрон с 3s-орбитали переходит на 3d-орбиталь, такое состояние атома называется возбужденным. В результате атом фосфора становится пятивалентным 346504В водородных соединениях фосфор трехвалентен 346509 Gj2bLuPтак как до завершения внешнего энергетического уровня не хватает 3 электронов (8–5 = 3).

346516 9WYi9Il

Оксиды первых двух элементов каждого периода Периодической системы являются основными оксидами, которым соответствуют основные гидроксиды. Далее идут элементы, оксиды и гидроксиды которых проявляют амфотерность. В конце периодов расположены элементы, оксиды и гидроксиды которых проявляют кислотные свойства.

Каждая группа Периодической системы подразделяется на две подгруппы: главную (А) и побочную (В).

Число валентных электронов элементов одной группы одинаково. Валентные электроны элементов главных подгрупп (А) расположены на внешних энергетических уровнях.

Высшая валентность в соединениях элементов одной группы одинаковая.

Элементы побочных подгрупп – металлы, у многих из них на внешнем энергетическом уровне имеется по два электрона, поэтому их низшая валентность равна II, а высшая соответствует номеру группы, они проявляют переменную валентность. Исключение: цинк имеет постоянную валентность (II) а, например, медь и серебро – низшую валентность (I).

В главной подгруппе сверху вниз увеличиваются значения атомных радиусов, так как увеличивается число энергетических уровней. Поэтому уменьшается количество энергии, необходимой для отрыва электрона от внешнего электронного слоя, что приводит к усилению металлических свойств.

Основываясь на этих рассуждениях, можно сделать следующий вывод:

Свойства химических элементов и образуемых ими простых и сложных веществ периодически повторяются, так как периодически изменяется электронное строение атомов.

Валентные электроны, переменная валентность.

Играем, думаем, учимся!
При правильном заполнении вы прочитаете названия 12 химических элементов.

347423

Характеристика элемента по положению в периодической системе

Протоны, нейтроны, заряд ядра, относительная атомная масса.

После того как мы выяснили зависимость свойств химических элементов от электронного строения атома, можно предположить свойства любого элемента Периодической системы (табл. 12). Для этого предлагаем следующий алгоритм:

I. Место химического элемента в Периодической системе.
II. Строение атома химического элемента в зависимости от положения в Периодической системе.
III. Свойства химического элемента и его соединений.

347456

Значение периодического закона Д. И. Менделеева

Периодический закон и Периодическая система элементов Д. И. Менделеева оказали огромное влияние на развитие не только химии, но и теоретической физики, астрономии, медицины, геологии и многих других наук. Руководствуясь Периодическим законом, ученые-физики определили электронное строение атомов.

Д. И. Менделеев открыл фундаментальный закон периодичности изменений свойств элементов и на основе этого закона создал свою знаменитую таблицу химических элементов.

На основе открытого им закона Д. И. Менделеев удивительно точно предсказал физико-химические свойства еще не открытых в то время элементов, заложив тем самым методологическую основу неорганической химии (экаалюминий – галлий, экабор – скандий, экасилиций – германий).

Периодический закон утвердился в науке и стал путеводной звездой в поисках еще не открытых в земной природе элементов, а также еще не полученных соединений уже известных элементов.

Периодическая система привела в строгий порядок огромное число фактов и разрозненных знаний о химических элементах и их соединениях. Опираясь на Периодический закон, ученые-физики синтезировали ряд трансурановых элементов, которые дополнили Периодическую систему и оказались дополнительным свидетельством ее правильности.

В Периодическом законе нашли свое отражение важнейшие законы диалектики.

Заслуги Д. И. Менделеева были отмечены американским ученым Г. Сиборгом, который назвал открытый им элемент №101 менделеевием.

Дмитрий Иванович Менделеев родился 27 января (8 февраля) 1834 г. в г. Тобольске в Сибири. Его отец был директором городской гимназии. После окончания гимназии будущий ученый поступил в Петербургский педагогический институт, который окончил в 1857 г. с золотой медалью. Свои первые научные работы он опубликовал еще в студенческие годы.

После защиты магистерской диссертации в 1859 г. Д. И. Менделеев был командирован в заграничную научную поездку в Германию. Вернувшись на родину, он с головой уходит в науку и педагогическую деятельность. После двух лет профессорской деятельности в Петербургском технологическом институте переходит в университет, где успешно работает в течение 23 лет.

В 1876 г. Д. И. Менделеев был избран членом-корреспондентом Петербургской академии наук.

Д. И. Менделеев был человеком широких, прогрессивных взглядов, крупным общественным деятелем, много сил отдавал развитию народного образования. Во время студенческих волнений 1890-х годов ученый выступил на стороне студентов и был вынужден уйти из университета.

Последние годы жизни Д. И. Менделеев возглавлял Палату мер и весов.

Круг его научных интересов не ограничивался химией. Он является автором фундаментальных исследований по физике, метрологии, химической технологии, экономике, воздухоплаванию, сельскому хозяйству и др. Его работы не утратили своего значения и в наши дни.

Любознательный ум ученого не ведал страха. Исследуя земную атмосферу, он в одиночку совершил полет на воздушном шаре. «Заболев» освоением Арктики, он разработал проект ледокола. Также Д. И. Менделеев разработал состав бездымного пороха.

Д. И. Менделеев тщательно изучал нефтяные месторождения, самое серьезное внимание уделял вопросам технологии нефти, считая нефть важнейшим сырьем для получения многих ценных химических продуктов.

Вершиной его творческой деятельности, бесспорно, является открытый им Периодический закон и созданная на его основе Периодическая система химических элементов. Д. И. Менделеевым написан первый российский учебник по неорганической химии «Основы химии», в котором свойства неорганических соединений впервые описаны на основе Периодического закона.

За выдающиеся заслуги в науке Д. И. Менделеев был избран почетным членом академий и научных обществ многих стран мира; удостоен золотой медали им. М. Фарадея.

В возрасте 73 лет он скончался. Проститься с одним из величайших ученых мира пришло множество людей. Впереди процессии несли Периодическую таблицу.

ДЕЛЛЕМ ВЫВОДЫ
1. Периодическая система состоит из 7 периодов, 8 групп.
2. Периоды подразделяются на малые (1-3) и большие (4-7).
3. Каждая группа состоит из двух подгрупп: главной (А) и побочной (В).
4. Порядковый номер элемента указывает на заряд его ядра.

Услуги по химии:

Лекции по химии:

Лекции по неорганической химии:

Лекции по органической химии:

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔ 396373 396374

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Источник

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock
detector