Регуларности на периодичниот систем на Менделеев. Периодичен закон на хемиски елементи од Дмитриј Иванович Менделеев

И, исто така, формите и својствата на едноставните супстанции и соединенија што ги формираат периодично зависат од големината на полнежите на јадрата на нивните атоми.

Особеноста на Периодниот закон меѓу другите фундаментални закони е тоа што тој нема израз во форма на математичка равенка. Периодниот закон е универзален за универзумот: како што фигуративно забележа познатиот руски хемичар Н.Д. Зелински, периодичниот закон беше „откривање на меѓусебната поврзаност на сите атоми во универзумот“. Графичкиот (табеларен) израз на законот е периодичниот систем на хемиски елементи развиен од Менделеев. Вкупно, неколку стотици опции за прикажување на периодниот систем (аналитички криви, табели, геометриски формии така натаму.).

Приказна

Пребарување на основата на природната класификација и систематизација хемиски елементизапочна долго пред откривањето на периодичниот закон. Тешкотиите со кои се соочиле природните научници кои први работеле на ова поле биле предизвикани од недоволни експериментални податоци: на почетокот на 19 век, бројот на познати хемиски елементи бил мал, а прифатените вредности на атомските маси од многу елементи беа неточни.

Доберајнерските тријади и првите системи на елементи

Во раните 60-ти години на 19 век се појавија неколку дела кои веднаш му претходеа на Периодниот закон.

„Земна спирала“ од Де Шанкуртоа

Њуландски октави

Набргу по спиралата де Шанкуртоа, англискиот научник Џон Њуландс се обиде да спореди Хемиски својстваелементи со нивните атомски маси. Подредувајќи ги елементите по редослед на зголемување на атомската маса, Њуландс забележал дека сличностите во својствата се појавуваат помеѓу секој осми елемент. Њуландс го нарече пронајдениот образец закон на октави по аналогија со седумте интервали на музичката скала. Во својата табела ги подредил хемиските елементи во вертикални групи од по седум елементи и во исто време открил дека (со мала промена во редоследот на некои елементи) елементите со слични хемиски својства завршиле на истата хоризонтална линија.

Џон Њуландс, се разбира, беше првиот што даде серија елементи распоредени по редослед на зголемување на атомските маси, доделени соодветните сериски броји забележал систематски однос помеѓу овој ред и физички и хемиски својстваелементи. Тој напиша дека во таква низа се повторуваат својствата на елементите, чии еквивалентни тежини (маса) се разликуваат за 7 единици, или со вредност која е повеќекратна од 7, односно како осмиот елемент по редослед да го повторува својства на првата, исто како и во музиката осмата нота ја повторува првата. Њулендс се обиде да и даде на оваа зависност, која всушност се јавува кај лесните елементи, универзален карактер. Во неговата табела, слични елементи се наоѓале во хоризонтални редови, но во истиот ред често имало елементи сосема различни по својства. Покрај тоа, Њуландс беше принуден да постави два елементи во некои ќелии; конечно, табелата не содржеше слободни места; Како резултат на тоа, законот за октави беше прифатен со екстремен скептицизам.

Табели од Одлинг и Мејер

Карактеристики на елементот, а со тоа и својствата на едноставните и сложените тела што ги формираат, стојат периодично во зависност од нивната атомска тежина .

Во исто време, Менделеев му дал на својата периодична табела форма која станала класична (т.н. верзија со краток период).

За разлика од неговите претходници, Менделеев не само што составил табела и укажал на присуството на несомнени обрасци во нумерички вредностиатомски маси, но исто така одлучи да ги именува овие обрасци обичајното правоприродата. Врз основа на претпоставката дека атомската маса предодредувасвојствата на елементот, тој зеде задолжение да ги промени прифатените атомски тежини на некои елементи и детално да ги опише својствата на елементите што сè уште не се откриени. За да ги предвиди својствата на едноставни супстанции и соединенија, Менделеев продолжи од фактот дека својствата на секој елемент се средни помеѓу соодветните својства на два соседни елементи во групата периодниот систем(т.е. горе и долу) и истовремено два соседни елементи во периодот (лево и десно) (т.н. „владеење на ѕвездите“).

Д.И. Менделеев долги години се бореше за признавање на Периодниот закон; неговите идеи добија признание дури откако беа откриени елементите предвидени од Менделеев: ека-алуминиум, ека-бор и ека-силициум, соодветно галиум (Пол Лекок де Боисбаудран,), скандиум (Ларс Нилсон,) и германиум (Клеменс Винклер,). Од средината на 1880-тите, Периодниот закон конечно беше признат како еден од теоретски основихемијата.

Развој на периодичниот закон во 20 век

Манифестации на периодичниот закон во однос на енергијата на афинитетот на електроните

Периодичноста на енергиите на афинитетот на електроните на атомите се објаснува, природно, со истите фактори кои веќе беа забележани кога се дискутираше за потенцијалите на јонизација (види ја дефиницијата за енергија на афинитет на електрони).

Тие имаат највисок афинитет на електрони стр-елементи од VII група. Најмалиот афинитет на електрони е за атоми со конфигурација s 2 ( , , ) и s 2 p 6 ( , ) или со полуполни стр-орбитали ( , , ):

Манифестации на периодичниот закон за електронегативност

Строго кажано, на елементот не може да му се додели постојана електронегативност. Електронегативноста на атомот зависи од многу фактори, особено од валентната состојба на атомот, формалната состојба на оксидација, координативниот број, природата на лигандите што ја сочинуваат околината на атомот во молекуларниот систем и некои други. Неодамна, таканаречената орбитална електронегативност се повеќе се користи за карактеризирање на електронегативност, во зависност од видот на атомската орбитала вклучена во формирањето на врската и од нејзината електронска популација, односно од тоа дали атомската орбитала е окупирана од осамен електронски пар. , поединечно окупиран од неспарен електрон, или е празен. Но, и покрај познатите потешкотии во толкувањето и одредувањето на електронегативноста, таа секогаш останува неопходна за квалитативен опис и предвидување на природата на врските во молекуларниот систем, вклучувајќи ја и енергијата на врзувањето, дистрибуцијата на електронски полнеж и степенот на јоност, константата на силата итн.

Периодичноста на атомската електронегативност е важна составен делпериодичен закон и лесно може да се објасни врз основа на непроменливата, иако не сосема недвосмислена, зависноста на вредностите на електронегативност од соодветните вредности на енергиите на јонизација и афинитетите на електроните.

Во периодите постои општа тенденција на зголемување на електронегативноста, а кај подгрупите има намалување. Најмалата електронегативност е за s-елементите од групата I, најголемата за p-елементите од групата VII.

Манифестации на периодичниот закон во однос на атомските и јонските радиуси

Периодичноста на промените во големината на атомите и јоните е позната долго време. Тешкотијата овде е што, поради брановата природа на електронското движење, атомите немаат строго дефинирани големини. Бидејќи директното определување на апсолутните големини (радиуси) на изолираните атоми е невозможно, во во овој случајчесто се користат нивните емпириски значења. Тие се добиваат од измерени меѓунуклеарни растојанија во кристали и слободни молекули, делејќи го секое меѓунуклеарно растојание на два дела и изедначувајќи го еден од нив со радиусот на првиот (од два поврзани со соодветна хемиска врска) атом, а другиот со радиусот на вториот атом. Оваа поделба зема предвид различни фактори, вклучувајќи ја и природата хемиска врска, оксидациони состојби од два врзани атоми, природата на координацијата на секоја од нив итн. На овој начин се добиваат таканаречените метални, ковалентни, јонски и ван дер Валсов радиус. Ван дер Валсовите радиуси треба да се сметаат како радиуси на неврзани атоми; тие се наоѓаат по меѓунуклеарни растојанија во цврсти или течни материи, каде што атомите се во непосредна близина еден до друг (на пример, атоми во цврст аргон или атоми од две соседни N 2 молекули во цврст азот), но не се поврзани едни со други со никаква хемиска врска.

Но очигледно најдобар описЕфективната големина на изолираниот атом е теоретски пресметаната положба (растојание од јадрото) на главниот максимум на густината на полнежот на неговите надворешни електрони. Ова е таканаречениот орбитален радиус на атомот. Периодичноста на промената на вредностите на орбиталните атомски радиуси во зависност од атомскиот број на елементот се манифестира сосема јасно (види Сл. 4), а главните точки овде се присуството на многу изразени максими кои одговараат на атоми на алкали метали, а истите минимум одговараат на благородни гасови. Намалувањето на вредностите на орбиталните атомски радиуси за време на преминот од алкален метал до соодветниот (најблискиот) благороден гас е, со исклучок на серијата - немонотичен по природа, особено кога се појавува помеѓу алкален метали благороден гас од преодниот елемент (метал) и семејствата на лантаниди или актиниди. Во текот на долги периоди во семејствата d-И f-елементи, се забележува помалку нагло намалување на радиусите, бидејќи пополнувањето на орбиталите со електрони се случува во преднадворешниот слој. Во подгрупите на елементи, радиусите на атомите и јоните од ист тип генерално се зголемуваат.

Манифестации на периодичниот закон во однос на енергијата на атомизација

Треба да се нагласи дека состојбата на оксидација на елементот, како формална карактеристика, не дава идеја ниту за ефективни полнежи на атомите на овој елемент во соединението ниту за валентноста на атомите, иако состојбата на оксидација е често се нарекува формална валентност. Многу елементи се способни да манифестираат не еден, туку неколку различни степениоксидација. На пример, за хлорот сите состојби на оксидација се познати од -1 до +7, иако парните се многу нестабилни, а за манган - од +2 до +7. Повисоки вредностиоксидационите состојби периодично се менуваат во зависност од атомскиот број на елементот, но оваа периодичност има сложена природа. Во наједноставен случај, во низата елементи од алкален метал до благороден гас највисок степеноксидацијата се зголемува од +1 (F) на +8 (O 4). Во други случаи, највисоката состојба на оксидација на благородниот гас е помала (+4 F 4) отколку за претходниот халоген (+7 O 4 −). Затоа, на кривата на периодичната зависност на највисоката состојба на оксидација од атомскиот број на елементот, максимумите се јавуваат или во благородниот гас или во халогенот што му претходи (минимумите секогаш се појавуваат во алкалниот метал). Исклучок е серијата -, во која високите оксидациски состојби не се генерално непознати ниту за халоген () ниту за благороден гас (), и највисока вредностСредниот член на серијата, азот, има највисок степен на оксидација; затоа, во серијата - промената во највисоката состојба на оксидација се покажува дека поминува низ максимум. Општо земено, зголемувањето на највисоката состојба на оксидација во низата елементи од алкален метал до халоген или до благороден гас не се јавува монотоно, главно поради манифестацијата на високи оксидациски состојби од страна на преодните метали. На пример, зголемувањето на највисоката состојба на оксидација во серијата - од +1 до +8 е „комплицирано“ со фактот што таквите високи оксидациски состојби како +6 (O 3), +7 (2 O 7), + се познат по молибден, техниум и рутениум 8(O4).

Манифестации на периодичниот закон во однос на оксидативниот потенцијал

/Na+(aq)	/Mg 2+ (aq)	/Al 3+ (aq)
2,71 V	2,37 V	1,66 V
/K + (aq)	/Ca 2+ (aq)	/Sc 3+ (aq)
2,93 V	2,87 V	2,08 V

Еден од многуте важни карактеристикина едноставна супстанција е нејзиниот потенцијал за оксидација, што ја одразува основната способност на едноставна супстанција да комуницира со водени раствори, како и редокс својствата што ги покажува. Периодична е и промената на оксидационите потенцијали на едноставни материи во зависност од атомскиот број на елементот. Но, треба да се има на ум дека оксидативниот потенцијал на едноставна супстанција е под влијание на различни фактори, кои понекогаш треба да се разгледуваат поединечно. Затоа, периодичноста на промените во потенцијалите на оксидација треба да се толкува многу внимателно.

Можно е да се детектираат некои специфични секвенци во промените во потенцијалите на оксидација на едноставни супстанции. Конкретно, во серијата метали, при преминот од алкални кон елементите што ги следат, се јавува намалување на потенцијалите на оксидација (+ (aq) итн. - хидриран катјон):

Ова лесно се објаснува со зголемување на енергијата на јонизација на атомите со зголемување на бројот на отстранети валентни електрони. Според тоа, на кривата на зависноста на оксидационите потенцијали на едноставните супстанции од атомскиот број на елементот, постојат максимуми што одговараат на алкалните метали. Но, ова не е единствената причина за промени во потенцијалите на оксидација на едноставни супстанции.

Внатрешна и секундарна периодичност

с- И Р-елементи

Општите трендови во природата на промените во вредностите на енергијата на јонизација на атомите, енергијата на афинитетот на електроните на атомите, електронегативност, атомски и јонски радиуси, енергија на атомизација на едноставни супстанции, состојба на оксидација, потенцијали на оксидација на едноставни супстанции во зависност од атомскиот бројот на елементот се дискутирани погоре. Со подлабоко проучување на овие трендови, може да се открие дека шемите на промените во својствата на елементите во периоди и групи се многу посложени. Во природата на промените во својствата на елементите во одреден период, се манифестира внатрешна периодичност, а во текот на група -

Периодичен закон- основниот закон на хемијата - беше откриен во 1869 година ДИ. Менделеев.Во тоа време, атомот сè уште се сметаше за неделив и ништо не се знаеше за неговата внатрешна структура.

Атомски маси(Тогаш - атомски тежини) а како основа биле користени хемиските својства на елементите Периодично право Д.И. Менделеев.ДИ. Менделеев, подредувајќи ги 63-те тогаш познати елементи по зголемен редослед на нивните атомски маси, добил природна (природна) серија на хемиски елементи,каде што ја забележал периодичната повторливост на хемиските својства. На пример, типичен неметал флуор Фсе повторува во елементи хлор Cl, бром Br, јод I,својства на типичен метал литиум Li -кај елементите натриум NaИ калиум Китн.

За некои елементи Д.И. Менделеев не открил хемиски аналози (во алуминиум АлИ силикон Si,на пример), имајќи предвид дека во тоа време таквите аналози сè уште не беа познати. Во табелата тие беа наменети празни места,Но врз основа на периодично повторувањенаучник ги предвидел нивните хемиски својства). По откривањето на соодветните елементи на предвидувањето од Д.И. Менделеев беа целосно потврдени (аналог на алуминиум - галиум Ga,аналог на силициум - германиум Ге).

Периодниот закон како што е формулиран од Д.И. Менделеев е претставен на следниов начин: својствата на едноставните тела, како и формите и својствата на соединенијата на елементите, периодично зависат од атомските тежини на елементите.

Современа формулација на периодичниот закон од Д.И. Менделеев звучи вака: својствата на елементите периодично зависат од серискиот број.

Периодично право Д.И. Менделеев стана основа за создавање на научници Периодичен систем на хемиски елементи. Таа е претставена 7 периоди и 8 во групи.

Периодитесе нарекуваат хоризонтални редови на табелата, кои се поделени на мали и големи. 2 елементи (1-ви период) или 8 елементи (2-ри, 3-ти периоди) се во мали периоди, а во големи периоди има 18 елементи (4-ти, 5-ти периоди) или 32 елементи (6-ти период), 7-миот период останува недовршен. Секој период започнува со типичен металод завршува со типичен неметален и благороден гас.

Во групиелементите се нарекуваат вертикални столбови. Секоја група е претставена со две подгрупи - главенИ страна. Подгрупа е збир на елементи кои се целосни хемиски аналози; често елементите на подгрупата имаат највисока состојба на оксидација што одговара на бројот на групата. На пример, највисоката состојба на оксидација (+ II) одговара на елементите од подгрупата берилиумИ цинк(главни и секундарни подгрупи од групата II), и елементите на подгрупата азотИ ванадиум(V група) одговара на највисоката состојба на оксидација (+ V).

Хемиските својства на елементите во главните подгрупи може да варираат од неметални до метални (во главна подгрупаАзотот од групата V е неметал, а бизмутот е метал) - во широк опсег. Својствата на елементите во страничните подгрупи се менуваат, но не толку драматично; на пример, елементи од секундарната група од групата IV - циркониум, титаниум, хафниум– многу слични по нивните својства (особено циркониумИ хафниум).

Во периодниот систем во групата I (Li – Fr), II (Mg – Ra)и III (во, Tl)се лоцирани типични метали. Неметалите се сместени во групите VII (F - на), VI (О-Те), В (Не-како), IV (C, Si)и III (Б).Некои елементи од главните групи ( Бе, Ал, Ге, Сб, По), како и многу елементи на страничните групи можат да покажат и метални и неметални својства. Овој феномен се нарекува амфотеричност.

За некои главни групи се користат групи Нови имиња: VIII (He – Rn) – благородни гасови, VII (F – На) – халогени, IV (О – Ро) – халкогени, II (Ca – Ra) – земноалкални метали, јас (Li – Fr) – алкални метали.

Формата на Периодниот систем предложен од Д.И. Менделеев, беше именуван краток период, или класичен. Во современата хемија, се повеќе се користи друга форма - долг период, во кој сите периоди - мали и големи - се продолжуваат во долги редови, почнувајќи од алкален метал и завршувајќи со благороден гас.

Периодично право Д.И. Менделеев и периодичниот систем на елементи Д.И. Менделеев стана основа на модерната хемија.

веб-страница, при копирање на материјал во целост или делумно, потребна е врска до изворот.

ВОВЕД

Пенза

Вовед

1. Периодичен закон на Д.И. Менделеев.

2. Структура на периодниот систем.

3. Семејства на елементи.

4. Големини на атоми и јони.

5. Енергијата на јонизација е квантитативна мерка за редукционите својства на атомите.

6. Афинитет на електрони - квантитативна мерка оксидативни својстваатом.

7. Електронегативноста на атомот е квантитативна мерка за редокс својствата на елементот.

Заклучок.

Литература:

1. Коровин Н.В. Општа хемија. Тетратка. - М.: Факултетот, 1998. – стр. 27 - 34.

Образовни - материјална поддршка:

1. Мултимедијален проектор.

2. Краткопериодни и долгопериодни верзии на табелите на периодичниот систем D.I. Менделеев.

3. Табела на електронегативност на елементите според Полинг.

Цел на часот:

Знајте: 1. Периодичен закон Д.И. Менделеев (формулација на Д.И. Менделеев и модерна формулација). Структура на периодниот систем. Сериски број на елементот, точка, група, подгрупа. S -, p-, d-, f - електронски својства на елементите.

2.Атомски радиуси, енергија на јонизација и афинитет на електрони, електронегативност на елементите, нивни промени по периоди и групи.

Организациски и методолошки упатства:

1.Проверете ја достапноста на специјализантите и нивната подготвеност за часови, елиминирајте ги недостатоците.

2. Објавете ја темата и целта на часот, едукативни прашања, литература.

3. Оправдајте ја потребата од проучување на оваа тема.

4. Размислете за едукативни прашања користејќи рамки за презентација и табели од периодниот систем.

5. За секое воспитно прашање и на крајот од часот, сумирајте.

6. На крајот од лекцијата, дајте задача за самостојно учење.

Основниот закон на природата и теоретската основа на хемијата е периодичниот закон, откриен од Д.И. Подоцна, законот доби теоретско толкување засновано на модели на атомска структура.

Првата верзија на периодичниот закон беше предложена од Менделеев во 1869 година, а конечно формулирана во 1871 година.

Формулирање на периодичниот закон од Д.И. Менделеев:

Својствата на едноставните тела, како и формите и својствата на соединенијата на елементите, периодично зависат од атомската тежина на елементите.

Во 1914 година, Мозили, проучувајќи ги спектрите на рендгенските зраци на атомите, дошол до заклучок дека атомскиот број на елементот во PS се совпаѓа со полнењето на јадрото на неговиот атом.

Модерна формулација на периодичниот закон

Својствата на елементите и едноставните и сложени супстанции што ги формираат периодично зависат од полнењето на јадрото на атомите на елементот.

Физичко значењепериодичен закон(неговата поврзаност со структурата на атомот):

Структурата и својствата на елементите и нивните соединенија периодично зависат од полнежот на атомското јадро и се одредуваат со периодично повторување на слични конфигурации на нивните атоми.

Периодниот закон на хемиските елементи е основен закон на природата кој ја утврдува периодичноста на промените во својствата на хемиските елементи како што се зголемуваат полнежите на јадрата на нивните атоми. Датумот на откривање на законот се смета за 1 март (17 февруари, стар стил) 1869 година, кога Д. И. Менделеев го заврши развојот на „Искуството на систем на елементи врз основа на нивната атомска тежина и хемиска сличност“. Научникот првпат го употребил терминот „периодичен закон“ („закон за периодичност“) на крајот на 1870 година. Според Менделеев, „три типа податоци“ придонеле за откривање на периодичниот закон. Прво, има доволно достапност голем бројпознати елементи (63); второ, задоволително познавање на својствата на повеќето од нив; трето, фактот дека атомските тежини на многу елементи биле одредени со добра точност, благодарение на што хемиските елементи можеле да се подредат во природна серија според зголемувањето на нивната атомска тежина. Менделеев сметал дека пресуден услов за откривање на законот е споредбата на сите елементи според нивната атомска тежина (претходно се споредувале само хемиски слични елементи).

Класичната формулација на периодичниот закон, дадена од Менделеев во јули 1871 година, вели: „Својствата на елементите, а со тоа и својствата на едноставните и сложените тела што ги формираат, периодично зависат од нивната атомска тежина“. Оваа формулација остана на сила повеќе од 40 години, но периодичниот закон остана само изјава на факти и немаше физичка основа. Тоа стана можно дури во средината на 1910-тите, кога беше развиен нуклеарниот планетарен модел на атомот (види Атом) и беше утврдено дека серискиот број на елементот во периодниот систем е нумерички еднаков на полнењето на јадрото на неговото атом. Како резултат на тоа, физичката формулација на периодичниот закон стана возможна: „Својствата на елементите и едноставните и сложени супстанции што тие ги формираат периодично зависат од големината на полнежите на јадрата (Z) на нивните атоми“. Сè уште е широко користен денес. Суштината на периодичниот закон може да се изрази со други зборови: „Конфигурациите на надворешните електронски обвивки на атомите периодично се повторуваат додека Z се зголемува“; Ова е еден вид „електронска“ формулација на законот.

Суштинска карактеристика на периодичниот закон е тоа што, за разлика од некои други основни закони на природата (на пример, законот универзална гравитацијаили законот за еквивалентност на масата и енергијата), тој нема квантитативен израз, односно не може да се напише во форма на кој било математичка формулаили равенки. Во меѓувреме, самиот Менделеев и други научници се обидоа да бараат математичко изразувањезакон. Различни модели на конструкција можат квантитативно да се изразат во форма на формули и равенки електронски конфигурацииатоми во зависност од вредностите на главната и орбиталата квантни броеви. Што се однесува до периодичниот закон, тој има јасен графички одраз во форма на периодичен систем на хемиски елементи, претставен главно разни видовитабели.

Периодниот закон е универзален закон за целиот универзум, кој се манифестира каде и да ги има материјални структуриатомски тип. Сепак, не се само конфигурациите на атомите кои периодично се менуваат како што се зголемува Z. Се покажа дека структурата и својствата на атомските јадра, исто така, периодично се менуваат, иако самата природа на периодичната промена овде е многу посложена отколку во случајот со атомите: во јадрата има редовно формирање на протонски и неутронски обвивки. Јадрата во кои се полни овие обвивки (содржат 2, 8, 20, 50, 82, 126 протони или неутрони) се нарекуваат „магија“ и се сметаат за еден вид граници на периодите на периодичниот систем на атомски јадра.

Хемиските својства на елементите во главните подгрупи може да варираат од неметални до метални (во главната подгрупа од групата V, азотот е неметал, а бизмутот е метал) - во широк опсег. Својствата на елементите во страничните подгрупи се менуваат, но не толку драматично; на пример, елементи од секундарната група од групата IV - циркониум, титаниум, хафниум– многу слични по нивните својства (особено циркониумИ хафниум).

blog.site, при копирање на материјал во целост или делумно, потребна е врска до оригиналниот извор.

Категории

Изборот на уредникот