Периодична таблица на химичните елементи (периодична таблица)- класификация на химичните елементи, установяваща зависимостта на различните свойства на елементите от заряда на атомното ядро. Системата е графичен израз на периодичния закон, установен от руския химик Д. И. Менделеев през 1869 г. Първоначалната му версия е разработена от Д. И. Менделеев през 1869-1871 г. и установява зависимостта на свойствата на елементите от тяхното атомно тегло (в съвременните термини от атомната маса). Общо са предложени няколкостотин варианта за образа на периодичната система (аналитични криви, таблици, геометрични фигури и др.). В съвременната версия на системата се приема, че елементите са обобщени в двуизмерна таблица, в която всяка колона (група) определя основните физико-химични свойства, а редовете представляват периоди, които до известна степен са подобни на всеки други.

Периодична таблица на химичните елементи на Д. И. Менделеев

СРОКОВЕ СЕРИЯ ЕЛЕМЕНТНИ ГРУПИ Аз II III IV V VI Вии VIII Аз 1 З 1,00795 4,002602 хелий II 2 Ли 6,9412 Бъда 9,01218 Б 10,812 С 12,0108 въглерод н 14,0067 азот О 15,9994 кислород F 18,99840 флуор 20,179 неонови III 3 Na 22,98977 Mg 24,305 Ал 26,98154 Si 28,086 силиций P 30,97376 фосфор С 32,06 сяра Кл 35,453 хлор Ар 18 39,948 аргон IV 4 К 39,0983 Ca 40,08 Sc 44,9559 Ти 47,90 титан V 50,9415 ванадий Cr 51,996 хром Мн 54,9380 манган Fe 55,847 желязо Ко 58,9332 кобалт Ni 58,70 никел Cu 63,546 Zn 65,38 Га 69,72 Ge 72,59 германий Като 74,9216 арсен Se 78,96 селен Бр 79,904 бром 83,80 криптон V 5 Rb 85,4678 Ср 87,62 Y 88,9059 Zr 91,22 цирконий Nb 92,9064 ниобий Пн 95,94 молибден Tc 98,9062 технеций Ru 101,07 рутений Rh 102,9055 родий Pd 106,4 паладий Ag 107,868 CD 112,41 В 114,82 Sn 118,69 калай Sb 121,75 антимон Те 127,60 телур Аз 126,9045 йод 131,30 ксенон VI 6 Cs 132,9054 Ба 137,33 La 138,9 Hf 178,49 хафний Та 180,9479 тантал W 183,85 волфрам Re 186,207 рений Операционна система 190,2 осмий Ир 192,22 иридий Pt 195,09 платина Au 196,9665 Hg 200,59 Tl 204,37 талий Pb 207,2 водя Би 208,9 бисмут По 209 полоний При 210 астатин 222 радон Вии 7 О 223 Ра 226,0 Ac 227 морска анемона × Rf 261 rutherfordium Db 262 дубний Sg 266 морски събор Бх 269 бориум Hs 269 шаси Mt 268 мейтнериум Ds 271 Дармщат Rg 272 Cn 285 Уут 113 284 унунтрия Ууг 289 унквадиум Уп 115 288 ununpentius Ъъъ 116 293 унунексия Uus 117 294 унансептиум Ууу 118 295 унонокций La 138,9 лантан Ce 140,1 церий Pr 140,9 празеодим Nd 144,2 неодим Pm 145 прометиум См 150,4 самарий ЕС 151,9 европий Gd 157,3 гадолиний Tb 158,9 тербий Dy 162,5 диспрозий Хо 164,9 холмий Ами 167,3 ербий Тм 168,9 тулий Yb 173,0 итербий Лу 174,9 лутеций Ac 227 актиний Th 232,0 торий Па 231,0 протактиний U 238,0 Уран Np 237 нептуний Пу 244 плутоний Am 243 америций См 247 куриум Bk 247 беркелий Вж 251 калифорний Es 252 einsteinium Fm 257 ферми Md 258 менделев Не. 259 нобелий Lr 262 Lawrence

Откритието, направено от руския химик Менделеев, изигра (без съмнение) най-важната роля в развитието на науката, а именно в развитието на атомно-молекулярната наука. Това откритие даде възможност да се получат най-разбираемите и лесни за изучаване концепции за прости и сложни химични съединения. Само благодарение на таблицата имаме онези концепции за елементите, които използваме в съвременния свят. През ХХ век се проявява предсказващата роля на периодичната система за оценка на химичните свойства на трансурановите елементи, показана от създателя на таблицата.

Разработената през деветнадесети век периодичната таблица на Менделеев в интерес на химическата наука дава готова систематизация на видовете атоми за развитието на ФИЗИКА през ХХ век (физика на атома и ядрото на атом). В началото на ХХ век физиците чрез изследвания установяват, че порядковият номер (той е атомен) също е мярка за електрическия заряд на атомното ядро ​​на този елемент. И броят на периода (т.е. хоризонталния ред) определя броя на електронните обвивки на атома. Оказа се също, че номерът на вертикалния ред на таблицата определя квантовата структура на външната обвивка на елемента (по този начин елементите на същия ред се дължат на сходството на химичните свойства).

Откритието на руския учен бележи нова ера в историята на световната наука, това откритие позволи не само да направи огромен скок напред в химията, но и беше безценно за редица други области на науката. Периодичната таблица даде съгласувана система от информация за елементите, въз основа на която стана възможно да се направят научни заключения и дори да се предвидят някои открития.

Периодична таблица Една от характеристиките на периодичната таблица е, че една група (колона в таблицата) има по -значими изрази на периодичната тенденция, отколкото за периоди или блокове. В днешно време теорията на квантовата механика и атомната структура обяснява груповата същност на елементите с факта, че те имат еднакви електронни конфигурации на валентните обвивки и в резултат елементите, които са в една колона, имат много сходни (идентични) характеристики на електронната конфигурация, с подобни химични характеристики. Съществува и ясна тенденция за стабилна промяна в свойствата с увеличаване на атомната маса. Трябва да се отбележи, че в някои области на периодичната таблица (например в блокове D и F) хоризонталните прилики са по -забележими от вертикалните.

Периодичната таблица съдържа групи, на които са присвоени серийни номера от 1 до 18 (отляво, надясно), според международната система за именуване на групи. В старите времена римските цифри са били използвани за идентифициране на групи. В Америка имаше практика да се поставя след римската цифра буквата „А“, когато групата се намира в блокове S и P, или буквата „В“ - за групи, разположени в блок D. Идентификаторите, използвани по това време са същите като последните броя на съвременните индекси в нашето време (например името IVB съответства на елементите от 4 -та група в наше време, а IVA е 14 -та група елементи). В европейските страни по онова време се използва подобна система, но тук буквата „А“ се отнася до групи до 10, а буквата „В“ - след 10 включително. Но групи 8,9,10 имаха идентификатора VIII като една тройна група. Тези имена на групи престанаха да съществуват, след като през 1988 г. влезе в сила новата система за нотация IUPAC, която се използва и до днес.

Много групи получиха несистематични имена от травиален характер (например - "алкалоземни метали" или "халогени" и други подобни имена). Групи от 3 до 14 не са получили такива имена, поради факта, че те са по -малко сходни помежду си и имат по -малко съответствие с вертикалните модели, те обикновено се наричат ​​или по номер, или по името на първия елемент на групата ( титан, кобалт и др.) ...

Химическите елементи, принадлежащи към една група от периодичната таблица, показват определени тенденции в електроотрицателността, атомния радиус и йонизационната енергия. В една група, отгоре надолу, радиусът на атома се увеличава с напълването на енергийните нива, валентните електрони на елемента се отдалечават от ядрото, докато йонизационната енергия намалява и връзките в атома отслабват, което опростява отнемане на електрони. Също така електроотрицателността намалява, това е следствие от факта, че разстоянието между ядрото и валентните електрони се увеличава. Но има и изключения от тези модели, например електроотрицателността се увеличава, вместо да намалява, в група 11, отгоре надолу. В периодичната таблица има ред, наречен "Период".

Сред групите има такива, в които хоризонталните посоки са по -значими (за разлика от други, при които вертикалните посоки са от по -голямо значение), такива групи включват F блок, в който лантанидите и актинидите образуват две важни хоризонтални последователности.

Елементите показват определени модели по отношение на атомния радиус, електроотрицателността, йонизационната енергия и в енергията на афинитета на електроните. Поради факта, че за всеки следващ елемент броят на заредените частици се увеличава и електроните се привличат към ядрото, атомният радиус намалява отляво надясно, заедно с това енергията на йонизация се увеличава с увеличаване на връзката в атом, трудността при отстраняването на електрон се увеличава. Металите, разположени от лявата страна на масата, имат по-нисък индикатор за енергията на афинитета към електроните и съответно от дясната страна, показателя за енергия на афинитета на електроните, за неметали този показател е по-висок (без да се броят благородните газове).

Различните области на периодичната таблица, в зависимост от това коя обвивка на атома, е последният електрон и с оглед значението на електронната обвивка е обичайно да се описва като блокове.

S-блокът включва първите две групи елементи (алкални и алкалоземни метали, водород и хелий).
P -блокът включва последните шест групи, от 13 до 18 (според IUPAC, или според системата, възприета в Америка - от IIIA до VIIIA), този блок включва и всички металоиди.

Блок - D, Групи 3 до 12 (IUPAC или IIIB до IIB на американски език), този блок включва всички преходни метали.
Блок - F, обикновено извън периодичната таблица и включва лантаниди и актиниди.

Всеки, който е ходил на училище, ще си спомни, че един от задължителните предмети е била химия. Тя може или не може да я хареса - няма значение. И е вероятно голяма част от знанията в тази дисциплина вече са забравени и не се прилагат в живота. Всички обаче помнят таблицата с химични елементи на Д. И. Менделеев. За мнозина тя е останала многоцветна таблица, където във всеки квадрат са изписани определени букви, обозначаващи имената на химични елементи. Но тук няма да говорим за химията като такава и да описваме стотици химични реакции и процеси, а ще говорим за това как периодичната таблица се е появила като цяло - тази история ще бъде от интерес за всеки човек и наистина за всички, които са нетърпеливи интересна и полезна информация ....

Малко предистория

Още през 1668 г. един изключителен ирландски химик, физик и теолог Робърт Бойл публикува книга, в която много митове за алхимията са развенчани, и в която говори за необходимостта от търсене на неприводими химични елементи. Ученият също даде списък с тях, състоящ се само от 15 елемента, но призна идеята, че може да има повече елементи. Това стана отправна точка не само в търсенето на нови елементи, но и в тяхната систематизация.

Сто години по -късно е съставен нов списък от френския химик Антоан Лавоазие, който вече включва 35 елемента. По -късно 23 от тях бяха обявени за неразградими. Но търсенето на нови елементи продължава от учени по целия свят. И основната роля в този процес изигра известният руски химик Дмитрий Иванович Менделеев - той първи изложи хипотеза, че може да има връзка между атомната маса на елементите и тяхното разположение в системата.

Благодарение на усилената работа и сравнението на химичните елементи, Менделеев успя да открие връзка между елементите, в която те могат да бъдат едно цяло, а техните свойства не са нещо, което се приема за даденост, а са периодично повтарящо се явление. В резултат на това през февруари 1869 г. Менделеев формулира първия периодичен закон и вече през март неговият доклад „Съотношение на свойствата с атомното тегло на елементите“ е представен на Руското химическо дружество от историка на химията Н. А. Меншуткин. След това през същата година публикацията на Менделеев е публикувана в списание „Zeitschrift fur Chemie“ в Германия, а през 1871 г. нова обширна публикация на учения, посветена на откритието му, е публикувана от друго немско списание „Annalen der Chemie“.

Създаване на периодична таблица

До 1869 г. основната идея вече е била оформена от Менделеев и за сравнително кратко време, но дълго време той не може да я формализира в някаква подредена система, която ясно показва какво се случва. В един от разговорите с колегата си А. А. Иностранцев той дори каза, че всичко вече се е получило в главата му, но не може да изнесе всичко на масата. След това, според биографите на Менделеев, той започва усилена работа върху масата си, която продължава три дни без прекъсвания за сън. Всички възможни начини за организиране на елементите в таблица бяха подредени и работата беше допълнително усложнена от факта, че по това време науката все още не знаеше за всички химични елементи. Но въпреки това таблицата все още е създадена и елементите са систематизирани.

Легендата за съня на Менделеев

Мнозина са чували историята, че Д. И. Менделеев е мечтал за масата си. Тази версия беше активно разпространена от гореспоменатия сътрудник на Менделеев А. А. Иностранцев като смешна история, с която той забавляваше своите ученици. Той каза, че Дмитрий Иванович си легна и насън ясно видя масата му, в която всички химични елементи бяха подредени в правилния ред. След това учениците дори се пошегуваха, че 40 ° водка е открита по същия начин. Но все още имаше реални предпоставки за историята със съня: както вече беше споменато, Менделеев работеше на масата без сън и почивка, а Иностранцев веднъж го намери уморен и изтощен. Следобед Менделеев реши да си вземе почивка, а известно време по-късно се събуди внезапно, веднага взе лист хартия и изобрази върху него готова маса. Но самият учен опроверга цялата тази история със сън, като каза: „Мисля за това може би двайсет години, но ти си мислиш: седнах и изведнъж ... е готово“. Така че легендата за съня може да е много привлекателна, но създаването на масата беше възможно само благодарение на упорита работа.

По-нататъшна работа

В периода от 1869 до 1871 г. Менделеев развива идеите за периодичност, към които е склонна научната общност. И един от важните етапи на този процес беше разбирането, че всеки елемент в системата трябва да бъде разположен въз основа на съвкупността от неговите свойства в сравнение със свойствата на други елементи. Въз основа на това, както и разчитайки на резултатите от проучванията за промяната на образуващите стъклото оксиди, химикът успя да измени стойностите на атомните маси на някои елементи, сред които бяха уран, индий, берилий и други.

Разбира се, Менделеев искаше да запълни празните клетки, които останаха в таблицата, възможно най -скоро и през 1870 г. предвижда скоро да бъдат открити неизвестни за науката химически елементи, чиито атомни маси и свойства той успя да изчисли. Първите от тях са галий (открит през 1875 г.), скандий (открит през 1879 г.) и германий (открит през 1885 г.). Тогава прогнозите продължават да се реализират и са открити още осем нови елемента, включително: полоний (1898), рений (1925), технеций (1937), франций (1939) и астатин (1942-1943). Между другото, през 1900 г. Д. И. Менделеев и шотландският химик Уилям Рамзи стигат до извода, че елементите на нулевата група също трябва да бъдат включени в таблицата - до 1962 г. те се наричат ​​инертни газове, а след това - благородни газове.

Организация на периодичната система

Химични елементи в таблицата на D.I. Например благородните газове като радон, ксенон, криптон, аргон, неон и хелий реагират трудно с други елементи, а също така имат ниска химическа активност, поради което се намират в най -дясната колона. А елементите от лявата колона (калий, натрий, литий и др.) Реагират добре с други елементи, а самите реакции са експлозивни. Просто казано, във всяка колона елементите имат сходни свойства, които варират при преминаването им от една колона в друга. Всички елементи до No 92 се срещат в природата, а от No 93 започват изкуствени елементи, които могат да бъдат създадени само в лабораторни условия.

В първоначалната си версия периодичната таблица се разбираше само като отражение на съществуващия в природата ред и няма обяснение защо всичко трябва да бъде по този начин. Едва когато се появи квантовата механика, истинският смисъл на реда на елементите в таблицата стана ясен.

Уроци от творческия процес

Говорейки за това какви уроци от творческия процес могат да бъдат научени от цялата история на създаването на периодичната таблица на Д.И. Нека им дадем кратко резюме.

Според проучвания на Поанкаре (1908) и Греъм Уолъс (1926), има четири основни етапа на творческото мислене:

• Подготовка- етапът на формулиране на основната задача и първите опити за нейното решаване;
• Инкубация- етапът, през който има временно отвличане на вниманието от процеса, но работата по намиране на решение на проблема се извършва на подсъзнателно ниво;
• Просветление- етапът, на който се намира интуитивното решение. Нещо повече, това решение може да се намери в абсолютно несвързана ситуация;
• Преглед- етапът на тестване и внедряване на решението, на който решението се тества и евентуалното му по -нататъшно развитие.

Както виждаме, в процеса на създаване на своята таблица Менделеев интуитивно следва тези четири етапа. Доколко е ефективен може да се съди по резултатите, т.е. от факта, че таблицата е създадена. И като се има предвид, че създаването му беше огромна стъпка напред не само за химическата наука, но и за цялото човечество, горните четири етапа могат да бъдат приложени както за изпълнение на малки проекти, така и за изпълнение на глобални идеи. Основното, което трябва да запомните, е, че нито едно откритие, нито едно решение на проблем не могат да бъдат намерени сами по себе си, колкото и да искаме да ги видим насън и колкото и да спим. За да се получи нещо, няма значение дали създава таблица с химични елементи или разработва нов маркетингов план, трябва да имате определени знания и умения, както и умело да използвате потенциала си и да работите усилено.

Пожелаваме ви успех в начинанията и успешно изпълнение на плановете ви!

Химически елемент е събирателен термин, описващ набор от атоми от просто вещество, тоест такъв, който не може да бъде разделен на по -прости (по отношение на структурата на техните молекули) съставки. Представете си, че получавате парче чисто желязо и ви молим да го разделите на хипотетични съставки, като използвате всяко устройство или метод, които химиците някога са измислили. Нищо обаче не можете да направите, желязото никога няма да се раздели на нещо по -просто. Едно просто вещество - желязо - съответства на химичния елемент Fe.

Теоретично определение

Експерименталният факт, отбелязан по -горе, може да бъде обяснен с помощта на следното определение: химически елемент е абстрактен набор от атоми (не молекули!) На съответното просто вещество, т.е. атоми от същия тип. Ако имаше начин да се погледне всеки от отделните атоми в парчето чисто желязо, споменато по -горе, тогава всички те биха били еднакви - железни атоми. Обратно, химическо съединение като железен оксид винаги съдържа поне два различни вида атоми: железни атоми и кислородни атоми.

Условия, които трябва да знаете

Атомна маса: масата на протоните, неутроните и електроните, които съставляват атом от химичен елемент.

Атомно число: броят на протоните в ядрото на атом на елемент.

Химически символ: буква или чифт латински букви, представляващи обозначението на този елемент.

Химично съединение: вещество, което се състои от два или повече химически елемента, комбинирани помежду си в определена пропорция.

Метални: елемент, който губи електрони при химични реакции с други елементи.

Металоид: елемент, който реагира понякога като метал, а понякога като неметал.

Неметални: елемент, който се стреми да получи електрони в химични реакции с други елементи.

Периодична таблица на химичните елементи: система за класифициране на химични елементи според техните атомни номера.

Синтетичен елемент: такъв, който се получава изкуствено в лаборатория и по правило не се среща в природата.

Естествени и синтетични елементи

Деветдесет и два химически елемента се срещат естествено на Земята. Останалите са получени изкуствено в лаборатории. Синтетичният химичен елемент обикновено е продукт на ядрени реакции в ускорители на частици (устройства, използвани за увеличаване на скоростта на субатомни частици като електрони и протони) или ядрени реактори (устройства, използвани за контрол на енергията, отделена при ядрени реакции). Първият синтетичен елемент, получен с атомен номер 43, е технеций, открит през 1937 г. от италианските физици C. Perrier и E. Segre. Освен технеций и прометий, всички синтетични елементи имат ядра по -големи от тези на уран. Последният синтетичен химичен елемент, получил името си, е черен дроб (116), а преди това е флеровий (114).

Две дузини общи и важни елементи

Име	Символ	Процент на всички атоми *				Свойства на химичните елементи (при нормални стайни условия)
		Във Вселената	В земната кора	В морска вода	В човешкото тяло
Алуминий	Ал	-	6,3	-	-	Лек, сребрист метал
Калций	Ca	-	2,1	-	0,02	Част от естествени минерали, черупки, кости
Въглерод	С	-	-	-	10,7	Основата на всички живи организми
Хлор	Кл	-	-	0,3	-	Отровен газ
Мед	Cu	-	-	-	-	Само червен метал
Злато	Au	-	-	-	-	Само жълт метал
Хелий	Той	7,1	-	-	-	Много лек газ
Водород	З	92,8	2,9	66,2	60,6	Най -лекият от всички елементи; газ
Йод	Аз	-	-	-	-	Неметални; се използва като антисептик
Желязо	Fe	-	2,1	-	-	Магнитен метал; използвани за производство на желязо и стомана
Водя	Pb	-	-	-	-	Мек, тежък метал
Магнезий	Mg	-	2,0	-	-	Много лек метал
живак	Hg	-	-	-	-	Течен метал; един от двата течни елемента
Никел	Ni	-	-	-	-	Устойчив на корозия метал; използвани в монети
Азот	н	-	-	-	2,4	Газът, основният компонент на въздуха
Кислород	О	-	60,1	33,1	25,7	Газ, второто важно въздушен компонент
Фосфор	R	-	-	-	0,1	Неметални; важно за растенията
Калий	ДА СЕ	-	1.1	-	-	Метал; важно за растенията; обикновено се нарича "поташ"

* Ако не е посочена стойност, тогава елементът е по -малък от 0,1 процента.

Големият взрив като първопричина за формирането на материята

Кой е първият химически елемент във Вселената? Учените смятат, че отговорът на този въпрос се крие в звездите и в процесите, по които се образуват звездите. Смята се, че Вселената е възникнала в някакъв момент от време между 12 и 15 милиарда години. До този момент не се мисли за нищо, което съществува, освен за енергия. Но се случи нещо, което превърна тази енергия в огромна експлозия (наречена Големия взрив). В секундите след Големия взрив материята започна да се формира.

Първите най -прости форми на материя, които се появиха, бяха протони и електрони. Някои от тях се комбинират, за да образуват водородни атоми. Последният се състои от един протон и един електрон; това е най -простият атом, който може да съществува.

Бавно, за дълги периоди от време, водородните атоми започнаха да се събират в определени области на пространството, образувайки плътни облаци. Водородът в тези облаци беше изтеглен в компактни образувания чрез гравитационни сили. В крайна сметка тези водородни облаци станаха достатъчно плътни, за да образуват звезди.

Звездите като химически реактори на нови елементи

Звездата е просто маса от материя, която генерира енергията на ядрените реакции. Най -често срещаната от тези реакции е комбинация от четири водородни атома за образуване на един атом на хелий. След като звездите започнаха да се образуват, хелият стана вторият елемент, който се появи във Вселената.

С остаряването на звездите те преминават от ядрени реакции водород-хелий към други видове ядрени реакции. В тях хелиевите атоми образуват въглеродни атоми. По -късно въглеродните атоми образуват кислород, неон, натрий и магнезий. По -късно неонът и кислородът се комбинират помежду си, за да образуват магнезий. С продължаването на тези реакции се образуват все повече химични елементи.

Първите системи от химични елементи

Преди повече от 200 години химиците започнаха да търсят начини да ги класифицират. В средата на деветнадесети век са били известни около 50 химически елемента. Един от въпросите, които химиците са се опитали да разрешат. се свежда до следното: химичен елемент е вещество, напълно различно от всеки друг елемент? Или някои елементи са свързани с други по някакъв начин? Има ли общ закон, който да ги обединява?

Химиците са предложили различни системи от химични елементи. Така например английският химик Уилям Проут през 1815 г. предполага, че атомните маси на всички елементи са кратни на масата на водородния атом, ако го приемем равен на единица, тоест те трябва да са цели числа. По това време атомните маси на много елементи вече са били изчислени от Дж. Далтън спрямо масата на водорода. Въпреки това, ако за въглерод, азот, кислород това е приблизително така, тогава хлорът с маса 35,5 не се вписва в тази схема.

Немският химик Йохан Волфганг Доберейнер (1780 - 1849) показа през 1829 г., че три елемента от т. Нар. Група халогени (хлор, бром и йод) могат да бъдат класифицирани според относителните им атомни маси. Атомното тегло на бром (79,9) се оказа почти точно средното за атомните тегла на хлор (35,5) и йод (127), а именно 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (близо до 79,9). Това беше първият подход към изграждането на една от групите химични елементи. Доберейнер откри още две такива триади от елементи, но не успя да формулира общ периодичен закон.

Как се е появила периодичната таблица на химичните елементи

Повечето от ранните схеми за класификация не бяха особено успешни. Тогава, около 1869 г., почти едно откритие е направено от двама химици и почти по едно и също време. Руският химик Дмитрий Менделеев (1834-1907) и немският химик Юлиус Лотар Майер (1830-1895) предлагат организиране на елементи, които имат сходни физични и химични свойства в подредена система от групи, редове и периоди. В същото време Менделеев и Майер посочват, че свойствата на химичните елементи периодично се повтарят в зависимост от атомното им тегло.

Днес Менделеев обикновено се счита за откривател на периодичния закон, защото той направи една крачка, която Майер не направи. Когато всички елементи бяха разположени в периодичната таблица, в нея се появиха някои пропуски. Менделеев прогнозира, че това са места за елементи, които все още не са открити.

Той обаче отиде още по -далеч. Менделеев предвижда свойствата на тези все още неоткрити елементи. Той знаеше къде са те в периодичната таблица, така че можеше да предвиди техните свойства. Прави впечатление, че всеки предсказан химичен елемент от Менделеев, бъдещият галий, скандий и германий, са открити по -малко от десет години след публикуването на периодичния закон.

Кратка форма на периодичната таблица

Има опити да се изчисли колко варианта за графично представяне на периодичната система са предложени от различни учени. Оказа се повече от 500. Освен това 80% от общия брой опции са таблици, а останалите са геометрични фигури, математически криви и пр. В резултат на това четири вида таблици са намерили практическо приложение: къси, полудълги , дълга и стълбищна (пирамидална). Последното е предложено от големия физик Н. Бор.

Фигурата по -долу показва кратката форма.

В него химическите елементи са подредени във възходящ ред на техните атомни номера отляво надясно и отгоре надолу. И така, първият химичен елемент от периодичната таблица водород има атомен номер 1, защото ядрото на водородните атоми съдържа един и само един протон. По същия начин кислородът има атомен номер 8, тъй като ядрата на всички кислородни атоми съдържат 8 протона (виж фигурата по -долу).

Основните структурни фрагменти на периодичната таблица са периоди и групи от елементи. В шест периода всички клетки са запълнени, седмата все още не е завършена (въпреки че елементи 113, 115, 117 и 118 са синтезирани в лаборатории, те все още не са официално регистрирани и нямат имена).

Групите се подразделят на главни (А) и вторични (В) подгрупи. Елементите от първите три периода, всеки от които съдържа един ред ред, са включени изключително в A-подгрупи. Останалите четири периода включват два реда.

Химичните елементи в една и съща група са склонни да имат сходни химични свойства. И така, първата група се състои от алкални метали, втората - алкалоземни метали. Елементите, разположени в същия период, имат свойства, които бавно се променят от алкален метал до благороден газ. Фигурата по -долу показва как едно от свойствата - атомният радиус - се променя за отделни елементи в таблицата.

Дългопериодна форма на периодичната таблица

Той е показан на фигурата по -долу и е разделен в две посоки, ред и колона. Има седем линии за период, както в кратката форма, и 18 колони, наречени групи или семейства. Всъщност увеличаването на броя на групите от 8 в кратката форма до 18 в дългата се получава чрез поставяне на всички елементи в периодите, започващи от 4 -ти, не в два, а в един ред.

Две различни системи за номериране се използват за групи, както е показано в горната част на таблицата. Римската цифрова система (IA, IIA, IIB, IVB и др.) Традиционно е популярна в Съединените щати. Друга система (1, 2, 3, 4 и т.н.) традиционно се използва в Европа и беше препоръчана за използване в САЩ преди няколко години.

Изгледът на периодичните таблици на фигурите по -горе е малко подвеждащ, както във всяка такава публикувана таблица. Причината за това е, че двете групи елементи, показани в долната част на таблиците, всъщност трябва да бъдат разположени в тях. Лантанидите, например, принадлежат към период 6 между барий (56) и хафний (72). В допълнение, актинидите принадлежат към период 7 между радий (88) и рутерфордий (104). Ако бяха поставени в маса, тя щеше да стане твърде широка, за да се побере на лист хартия или стена. Ето защо е обичайно тези елементи да се поставят в долната част на таблицата.

Ако смятате, че периодичната таблица е трудна за разбиране, не сте сами! Въпреки че може да бъде трудно да се разберат неговите принципи, знанието как да се работи с него ще ви помогне в научните ви изследвания. Първо проучете структурата на таблицата и каква информация може да се научи от нея за всеки химичен елемент. След това можете да започнете да изследвате свойствата на всеки елемент. И накрая, използвайки периодичната таблица, можете да определите броя на неутроните в атом на определен химичен елемент.

Стъпки

Част 1

Структура на масата

Периодичната таблица или периодичната таблица с химични елементи започва в горния ляв ъгъл и завършва в края на последния ред на таблицата (в долния десен ъгъл). Елементите в таблицата са подредени отляво надясно във възходящ ред на атомния им номер. Атомният номер показва колко протони има в един атом. Освен това с увеличаване на атомния номер се увеличава и атомната маса. По този начин по местоположението на елемент в периодичната таблица можете да определите неговата атомна маса.

Както можете да видите, всеки следващ елемент съдържа още един протон от предхождащия го елемент.Това е очевидно, когато погледнете атомните числа. Атомните числа се увеличават с едно, докато се движите отляво надясно. Тъй като елементите са подредени в групи, някои клетки в таблицата остават празни.

• Например, първият ред на таблицата съдържа водород, който има атомен номер 1, и хелий, който има атомен номер 2. Те обаче са разположени на противоположни ръбове, тъй като принадлежат към различни групи.

1. Научете за групи, които включват елементи със сходни физични и химични свойства.Елементите на всяка група са подредени в съответна вертикална колона. Обикновено те са обозначени със същия цвят, което помага да се идентифицират елементи със сходни физични и химични свойства и да се предскаже тяхното поведение. Всички елементи от определена група имат еднакъв брой електрони във външната обвивка.

   • Водородът може да бъде отнесен както към групата на алкалните метали, така и към групата на халогените. В някои таблици е посочено и в двете групи.
   • В повечето случаи групите са номерирани от 1 до 18, а числата се поставят в горната или долната част на таблицата. Числата могат да бъдат посочени с римски (например IA) или арабски (например 1A или 1) цифри.
   • Придвижването по колоната отгоре надолу се казва „преглед на групата“.

2. Разберете защо в таблицата има празни клетки.Елементите са подредени не само според атомния им номер, но и според групите (елементите на една група имат сходни физични и химични свойства). Това улеснява разбирането как се държи определен елемент. С нарастването на атомния номер обаче елементите, попадащи в съответната група, не винаги се намират, така че в таблицата има празни клетки.

   • Например, първите 3 реда имат празни клетки, тъй като преходните метали се намират само от атомен номер 21.
   • Елементи с атомни номера от 57 до 102 са класифицирани като редкоземни елементи и обикновено са изброени в отделна подгрупа в долния десен ъгъл на таблицата.

3. Всеки ред в таблицата представлява период.Всички елементи от един и същ период имат еднакъв брой атомни орбитали, върху които са разположени електроните в атомите. Броят на орбитали съответства на номера на периода. Таблицата съдържа 7 реда, тоест 7 точки.

   • Например, атомите на елементите от първия период имат една орбитала, а атомите на елементите от седмия период имат 7 орбитали.
   • По правило периодите са обозначени с числа от 1 до 7 вляво от таблицата.
   • Докато се движите по линията отляво надясно, се казва, че „гледате период“.

4. Научете се да правите разлика между метали, металоиди и неметали.Ще разберете по -добре свойствата на даден елемент, ако можете да определите към какъв тип той принадлежи. За удобство в повечето таблици металите, металоидите и неметалите са обозначени с различни цветове. Металите са отляво, а неметалите са отдясно на масата. Между тях са разположени металоиди.

   Част 2

   Обозначения на елементите

   1. Всеки елемент е обозначен с една или две латински букви.По правило символът на елемента се показва с големи букви в центъра на съответната клетка. Символът е съкратено име за елемент, което е същото в повечето езици. Когато правите експерименти и работите с химически уравнения, обикновено се използват символи за елементите, така че е полезно да ги запомните.

      • Обикновено символите на елементите са съкращение от латинското им име, въпреки че за някои, особено наскоро открити елементи, те са получени от общо име. Например хелият се обозначава със символа He, който е близък до общото име в повечето езици. В същото време желязото е обозначено като Fe, което е съкращение от латинското му наименование.

   2. Обърнете внимание на пълното име на елемента, ако е показано в таблицата.Това "име" на елемента се използва в обикновени текстове. Например "хелий" и "въглерод" са имената на елементите. Обикновено, макар и не винаги, пълните имена на елементите са изброени под техния химически символ.

      • Понякога имената на елементите не са посочени в таблицата и са дадени само техните химически символи.

   3. Намерете атомния номер.Обикновено атомният номер на елемент се намира в горната част на съответната клетка, в средата или в ъгъла. Може да се появи и под името на символа или елемента. Елементите имат атомни номера от 1 до 118.

      • Атомният номер винаги е цяло число.

   4. Не забравяйте, че атомният номер съответства на броя на протоните в атома.Всички атоми на даден елемент съдържат еднакъв брой протони. За разлика от електроните, броят на протоните в атомите на даден елемент остава постоянен. В противен случай щеше да се окаже друг химичен елемент!

Познавайки формулировката на периодичния закон и използвайки периодичната система от елементи на Д. И. Менделеев, е възможно да се характеризират всеки химичен елемент и неговите съединения. Удобно е да се добави такава характеристика на химически елемент по план.

I. Символ на химичен елемент и неговото име.

II. Положението на химичен елемент в периодичната таблица на елементите на D.I. Менделеев:

1. сериен номер;
2. номер на период;
3. номер на групата;
4. подгрупа (основна или вторична).

III. Атомна структура на химичен елемент:

1. заряда на атомното ядро;
2. относителната атомна маса на химически елемент;
3. броя на протоните;
4. броя на електроните;
5. броя на неутроните;
6. броя на електронните нива в един атом.

IV. Електронни и електронно-графични формули на атом, неговите валентни електрони.

V. Тип химичен елемент (метален или неметален, s-, p-, d- или f-елемент).

Ви. Формули на висш оксид и хидроксид на химичен елемент, характеристики на техните свойства (основни, кисели или амфотерни).

Вии. Сравнение на метални или неметални свойства на химичен елемент със свойствата на съседните елементи по период и подгрупа.

VIII. Максимално и минимално състояние на окисляване на атом.

Например, ще предоставим характеристика на химичен елемент със сериен номер 15 и неговите съединения по позиция в периодичната таблица на елементите на Д. И. Менделеев и структурата на атома.

I. Намираме в таблицата на Д. И. Менделеев клетка с номера на химически елемент, записваме неговия символ и име.

Химичен елемент номер 15 - Фосфор. Неговият символ R.

II. Нека характеризираме позицията на елемента в таблицата на Д. И. Менделеев (номер на периода, група, тип подгрупа).

Фосфорът е в основната подгрупа на V група, в 3 -ти период.

III. Ще предоставим обща характеристика на състава на атом на химичен елемент (ядрен заряд, атомна маса, броя на протоните, неутроните, електроните и електронните нива).

Зарядът на ядрото на фосфорния атом е +15. Относителната атомна маса на фосфора е 31. Ядрото на атома съдържа 15 протона и 16 неутрона (31 - 15 = 16). Фосфорният атом има три енергийни нива с 15 електрона.

IV. Ние съставяме електронните и електронно-графичните формули на атома, отбелязваме неговите валентни електрони.

Електронната формула на фосфорния атом е: 15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3.

Електронно-графична формула на външното ниво на фосфорния атом: на трето енергийно ниво, на 3s-подниво, има два електрона (две стрелки са записани в една клетка, имаща противоположна посока), на три p-поднива там са три електрона (във всяка от трите клетки по една са изписани стрелки в същата посока).

Валентните електрони са електрони на външното ниво, т.е. 3s2 3p3 електрони.

V. Определете вида на химичния елемент (метален или неметален, s-, p-, d- или f-елемент).

Фосфорът е неметал. Тъй като последният подниво в фосфорния атом, който е изпълнен с електрони, е р-подниво, Фосфорът принадлежи към семейството на р-елементите.

Ви. Съставяме формули за по -висок оксид и хидроксид на фосфора и характеризираме техните свойства (основни, кисели или амфотерни).

По -високият фосфорен оксид P 2 O 5, проявява свойствата на кисел оксид. Хидроксидът, съответстващ на висшия оксид, H 3 PO 4, проявява киселинни свойства. Нека потвърдим посочените свойства чрез уравнения под формата на химични реакции:

P 2 O 5 + 3 Na 2 O = 2Na 3 PO 4

H 3 PO 4 + 3NaOH = Na 3 PO 4 + 3H 2 O

Вии. Нека сравним неметалните свойства на фосфора със свойствата на съседните елементи по период и подгрупа.

Съсед на фосфора в подгрупата е азотът. За този период съседите на фосфора са силиций и сяра. Неметалните свойства на атомите на химичните елементи на основните подгрупи с увеличаване на серийния брой се увеличават в периоди и намаляват в групи. Следователно неметалните свойства на фосфора са по-изразени от тези на силиция и по-слабо изразени от тези на азота и сярата.

VIII. Определете максималното и минималното състояние на окисляване на фосфорния атом.

Максималното положително състояние на окисляване за химичните елементи на основните подгрупи е равно на номера на групата. Фосфорът е в основната подгрупа на петата група, поради което максималното окислително състояние на фосфора е +5.

Минималното състояние на окисление за неметали е в повечето случаи разликата между номера на групата и числото осем. И така, минималното състояние на окисляване на фосфора е -3.