Закономерности изменения свойств элементов и их соединений по периодам и группам

Важнейшей природной аксиомой без преувеличения можно назвать периодический закон Д.И. Менделеева. Это гениальное открытие великий химик сделал тогда, когда ещё не было знаний об атомном строении. 

Основной закон химической науки

Менделеев в начале марта 1869 года создал прообраз будущей систематизации, назвав его «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом родстве». В течение последующих 2-х лет он дорабатывал свой труд. Ввёл понятия о группах, рядах, периодах, придав системе очертания, близкие к современной.

Из-за отсутствия знаний о реальной атомной структуре в редакции первооткрывателя закон гласил: «свойства всех элементов, а вследствие и качества образуемых ими простых, а также сложных веществ, стоят в периодической зависимости от их атомного веса». 

Более того, Дмитрий Иванович сумел этот постулат изобразить графически в виде таблицы. Сегодня усовершенствованная периодическая менделеевская систематизация вполне отвечает нынешним знаниям о строении вещества.

С учётом современных воззрений на атомное строение периодический закон (ПЗ) сегодня читается так: «Свойства атомов хим. элементов и образованных ими простых веществ состоят в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов».

Устройство таблицы периодической системы

Матрица таблицы ПЗ фиксирует хим. элементы в конкретных клеточках во взаимосвязи с определённой физико-химической характеристикой. В таблице образца 1869 г. систематизировались в её рядах и столбиках 60 открытых к тому времени элементов. Сегодня их открыто 118 и ещё 8 принято считать гипотетическими.

Их расположение позволяет получить представление о валентности хим. элементов, числе электронов и других его параметрах.

Упорядочение хим. элементов в конструкции таблицы производится по горизонтали в рядах и по вертикали в столбцах.

 Ряды носят названия периодов. Элементы располагаются в них по возрастающей порядкового номера и соответственно атомного веса. 

В табличной матрице - 7 периодов. На первых 3-х, получивших название малых, распределилось 2,8 и 8 хим.элементов. Следующие периодические ряды – большие. В 4-м и 5-м рядах – по 18 элементов, в периоде под №6 их 32, в незаконченном седьмом – пока 31элемент. 

Номер периода служит указателем количества энергетических уровней вокруг ядра атома с расположившимися на них отрицательно заряженными электронами. В частности, фосфор P, сера S и хлор Cl – элементы 3-го периода. Атомные ядра их окружены трёхслойной оболочкой из электронов.

 Столбцы названы группами. В табличной матрице их 8. Хим. элементы в них находятся в самой высокой окислительной степени в отвечающих им окислах.

В группах происходит разделение на подгруппы: главные и побочные. Главные – содержат элементы, размещённые в малых периодах. В них также входят элементы с подобными характеристиками больших периодов.

В состав побочных подгрупп включены только те хим. элементы, которые находятся в больших периодах.

Физической сутью порядкового номера нужно считать число протонов и электронов в атоме.

Таблица Менделеева

Таблица Менделеева

ПЗ – источник любой информации о веществе!

Не надо зубрить тексты о природе и особенностях хим. соединений, надо понять лишь логику менделеевской систематики элементов и правила видоизменений по группам и периодам.

Развитие свойств по группам:

Номер группы

По структуре электронных оболочек элементы в группах похожи. 

Замечание первое: Размеры атомов в группе сверху донизу растут. Это означает:

  • у электронов, находящихся на наружной орбите притяжение к атомному ядру слабеет;
  • у атома растёт склонность к потере электронов;
  • эта возрастающая способность отдавать электроны говорит об усилении металлических свойств.

Отсюда первая закономерность: В группах в направлении сверху донизу идёт возрастание металлических свойств хим. элементов, а также усиливаются основные свойства соединений этих элементов.          

Внутри одного периода при увеличении количества электронов ядро атома сжимается,  возрастает энергия связи каждого электрона внешнего уровня с ядром. Например, ядро атома хлора будет удерживать электроны своего внешнего уровня намного сильнее, чем ядро атома натрия единственный электрон внешнего электронного уровня. При образовании химической связи  между атомом натрия и хлора хлор «отберет» единственный электрон у атома натрия, то есть электронная оболочка хлора станет такой же, как у благородного газа аргона, а у натрия — такой же, как у благородного газа неона. Способность атома какого-либо химического элемента оттягивать на себя  электроны другого химического элемента при столкновении при образовании химической связи называется электроотрицательностью. Электроотрицательность, как и многие другие параметры химических элементов, также подчиняется периодическому закону Д.И. Менделеева. Внутри одной подгруппы химических элементов электроотрицательность убывает, а при движении по ряду одного периода вправо электроотрицательность возрастает.

Если представить себе циферблат обычных круглых часов и  его центр поместить в правый нижний угол таблицы Д.И. Менделеева, то свойства химических элементов будут однообразно изменяться при движении по ней вверх и вправо (по часовой стрелке) и противоположно вниз и влево (против часовой стрелки)

Развитие свойств в периодах:

Номер ряда в периодической системе менделеева

Замечание второе: 

  • при движении в периоде с левой стороны в правую сторону величина атомов уменьшается;
  • растёт число электронов на наружных орбитах атома, при этом происходит рост его электроотрицательности;
  • электроотрицательность характеризует неметаллические свойства.

Вторая закономерность: с движением в периоде в правую сторону наблюдается рост неметаллических свойств и электроотрицательности элементов.  Также усиливаются кислотные свойства образованных этими элементами соединений.

Основные направления эволюции свойств можно запомнить по следующей таблице.

Закономерности изменений свойств элементов и их соединений по периодам и группам

Закон Д.И. Менделеева о периодичности химических явлений универсален. Он объективно функционирует в природе и всегда будет актуален. Более того, учёные установили, что периодическим изменениям подчиняется не только электронная структура атома, но ещё более тонкое строение атомного ядра. А это значит, что существует периодический характер изменения свойств в сложнейшем мире элементарных частиц.                   

14 сентября 2020, 15:05

Комментарии

Для добавления комментариев необходимо авторизоваться.