Химиялық элементтердің периодтық жүйесі (периодтық кесте)- химиялық элементтерді жіктеу, элементтердің әртүрлі қасиеттерінің атом ядросының зарядына тәуелділігін белгілеу. Жүйе 1869 жылы орыс химигі Д.И.Менделеев белгілеген периодтық заңның графикалық көрінісі. Оның бастапқы нұсқасын 1869-1871 жылдары Д.И.Менделеев жасап, элементтердің қасиеттерінің олардың атомдық салмағына (қазіргі тілмен айтқанда, атомдық массаға) тәуелділігін белгіледі. Барлығы периодтық жүйені бейнелеудің бірнеше жүздеген нұсқалары (аналитикалық қисықтар, кестелер, геометриялық фигуралар және т.б.) ұсынылды. Жүйенің қазіргі нұсқасында элементтер екі өлшемді кестеде жинақталады деп болжанады, онда әрбір баған (топ) негізгі физикалық және химиялық қасиеттерді анықтайды, ал жолдар белгілі бір дәрежеде ұқсас кезеңдерді білдіреді. бір-бірін.

Д.И.Менделеевтің химиялық элементтердің периодтық жүйесі

периодтар РЕНТТЕР ЭЛЕМЕНТТЕР ТОПТАРЫ I II III IV В VI VII VIII I 1 Х 1,00795 4,002602 гелий II 2 Ли 6,9412 Болуы 9,01218 Б 10,812 МЕН 12,0108 көміртегі Н 14,0067 азот О 15,9994 оттегі Ф 18,99840 фтор 20,179 неон III 3 На 22,98977 Mg 24,305 Әл 26,98154 Си 28,086 кремний П 30,97376 фосфор С 32,06 күкірт Cl 35,453 хлор Ар 18 39,948 аргон IV 4 Қ 39,0983 Ca 40,08 Sc 44,9559 Ти 47,90 титан В 50,9415 ванадий Cr 51,996 хром Mn 54,9380 марганец Фе 55,847 темір Co 58,9332 кобальт Ni 58,70 никель Cu 63,546 Zn 65,38 Га 69,72 Ге 72,59 германий ретінде 74,9216 мышьяк Се 78,96 селен Бр 79,904 бром 83,80 криптон В 5 Rb 85,4678 Ср 87,62 Ы 88,9059 Zr 91,22 цирконий Nb 92,9064 ниобий Ай 95,94 молибден Tc 98,9062 технеций Ru 101,07 рутений Rh 102,9055 родий Pd 106,4 палладий Ag 107,868 CD 112,41 жылы 114,82 Сн 118,69 қалайы Sb 121,75 сурьма Те 127,60 теллур I 126,9045 йод 131,30 ксенон VI 6 Cs 132,9054 Ба 137,33 Ла 138,9 Hf 178,49 гафний Та 180,9479 тантал В 183,85 вольфрам Re 186,207 рений Os 190,2 осмий Ir 192,22 иридий Пт 195,09 платина Ау 196,9665 Hg 200,59 тг 204,37 таллий Pb 207,2 қорғасын Би 208,9 висмут По 209 полоний Сағат 210 астатин 222 радон VII 7 Fr 223 Ра 226,0 Ак 227 теңіз анемоны × × Rf 261 рутерфордия Дб 262 дубниум Сг 266 теңіз боргиумы Bh 269 борий Hs 269 Хаси Мт 268 мейтнерий Ds 271 Дармштадт Rg 272 Сn 285 Уут 113 284 жазба Uug 289 ununquadium Уп 115 288 ununpentium Ух 116 293 унунгексиум Уус 117 294 унунсептиум Uuо 118 295 унуноктий Ла 138,9 лантан Ce 140,1 церий Pr 140,9 празеодим Nd 144,2 неодим Pm 145 прометий Sm 150,4 самарий ЕО 151,9 еуропиум Gd 157,3 гадолиний Тб 158,9 тербиум Dy 162,5 диспрозия Хо 164,9 гольмиум Ер 167,3 эрбиум Тм 168,9 тулий Yb 173,0 иттербий Лу 174,9 лютеций Ак 227 актиний Th 232,0 торий Па 231,0 протактиний У 238,0 Уран Np 237 нептуний Пу 244 плутоний Ам 243 америций См 247 куриум Бк 247 беркелий Қараңыз 251 калифорний Es 252 Эйнштейн Fm 257 фермий MD 258 менделевий Жоқ 259 нобелий Lr 262 Лоренсия

Орыс химигі Менделеев ашқан жаңалық ғылымның дамуында, атап айтқанда атом-молекулалық ғылымның дамуында ең маңызды рөл атқарды. Бұл жаңалық қарапайым және күрделі химиялық қосылыстар туралы ең түсінікті және үйренуге оңай идеяларды алуға мүмкіндік берді. Кестенің арқасында біз қазіргі әлемде қолданатын элементтер туралы түсініктерге ие болдық. ХХ ғасырда кестені жасаушы көрсеткен трансуран элементтерінің химиялық қасиеттерін бағалауда периодтық жүйенің болжамдық рөлі пайда болды.

ХІХ ғасырда әзірленген Менделеевтің периодтық жүйесі химия ғылымының мүддесі үшін 20 ғасырдағы ФИЗИКАНЫ дамыту үшін (атом және атом ядросы физикасы) атомдардың түрлерін дайын жүйелеуді қамтамасыз етті. ХХ ғасырдың басында физиктер зерттеулер арқылы атом нөмірі (атомдық нөмір деп те аталады) бұл элементтің атом ядросының электр зарядының өлшемі болып табылатынын анықтады. Ал периодтың саны (яғни, көлденең қатар) атомның электронды қабаттарының санын анықтайды. Сонымен қатар кестенің тік қатарының нөмірі элементтің сыртқы қабығының кванттық құрылымын анықтайтыны белгілі болды (осылайша, бір қатардағы элементтер ұқсас химиялық қасиеттерге ие болуға міндетті).

Орыс ғалымының ашылуы әлемдік ғылым тарихындағы жаңа дәуірді белгіледі, бұл жаңалық химияда үлкен секіріс жасауға мүмкіндік беріп қана қоймай, ғылымның басқа да бірқатар салалары үшін баға жетпес құндылық болды. Периодтық жүйе элементтер туралы ақпараттың дәйекті жүйесін қамтамасыз етті, оның негізінде ғылыми қорытындылар жасауға, тіпті кейбір жаңалықтарды болжауға мүмкіндік туды.

Периодтық кесте Периодтық жүйенің ерекшеліктерінің бірі топтың (кестедегі бағанның) кезеңдерге немесе блоктарға қарағанда периодтық трендтің маңызды өрнектеріне ие болуы. Қазіргі кезде кванттық механика және атом құрылымы теориясы элементтердің топтық мәнін олардың валенттілік қабықшаларының электрондық конфигурацияларының бірдей болуымен түсіндіреді және нәтижесінде бір баған ішінде орналасқан элементтер өте ұқсас (бірдей) белгілерге ие болады. ұқсас химиялық қасиеттері бар электрондық конфигурацияның. Сондай-ақ атомдық масса ұлғайған сайын қасиеттердің тұрақты өзгеру тенденциясы айқын байқалады. Периодтық жүйенің кейбір аймақтарында (мысалы, D және F блоктарында) көлденең ұқсастықтар тікке қарағанда көбірек байқалатынын атап өткен жөн.

Периодтық кестеде топтардың халықаралық атау жүйесіне сәйкес 1-ден 18-ге дейін (солдан оңға қарай) реттік нөмірлері берілген топтар бар. Бұрынғы кезде топтарды анықтау үшін рим цифрлары қолданылған. Америкада рим цифрынан кейін, топ S және P блоктарында орналасқанда «А» әрпінен кейін немесе D блогында орналасқан топтар үшін «В» әрпінен кейін қою тәжірибесі болды. Сол кезде қолданылған идентификаторлар: соңғысы сияқты біздің уақытымыздағы қазіргі индекстердің саны (мысалы, IVB атауы біздің уақыттағы 4-топтың элементтеріне сәйкес келеді, ал IVA элементтердің 14-ші тобы). Сол кездегі Еуропа елдерінде ұқсас жүйе қолданылған, бірақ мұнда «А» әрпі 10-ға дейінгі топтарға қатысты, ал «В» әрпі - 10-нан кейін. Бірақ 8,9,10 топтарда бір үштік топ ретінде VIII ID болды. Бұл топ атаулары 1988 жылы әлі күнге дейін қолданылып келе жатқан жаңа IUPAC белгілеу жүйесі күшіне енгеннен кейін өмір сүруін тоқтатты.

Көптеген топтар шөптік табиғаттың жүйесіз атауларын алды (мысалы, «сілтілі жер металдары» немесе «галогендер» және басқа ұқсас атаулар). 3-тен 14-ке дейінгі топтар бір-біріне ұқсамайтындығына және тік өрнектерге аз сәйкестігіне байланысты мұндай атауларды алған жоқ; олар әдетте нөмір бойынша немесе топтың бірінші элементінің атымен аталады (титан , кобальт және т.б.).

Периодтық жүйенің бір тобына жататын химиялық элементтер электртерістігінің, атом радиусының және иондану энергиясының белгілі бір тенденцияларын көрсетеді. Бір топта жоғарыдан төменге қарай атомның радиусы энергия деңгейлері толтырылған сайын артады, элементтің валенттік электрондары ядродан алыстайды, ал иондану энергиясы азаяды және атомдағы байланыстар әлсірейді, бұл әрекетті жеңілдетеді. электрондарды жою. Электртерістігі де төмендейді, бұл ядро ​​мен валенттік электрондар арасындағы қашықтықтың ұлғаюының салдары. Бірақ бұл заңдылықтардың ерекше жағдайлары да бар, мысалы, 11-топта жоғарыдан төменге қарай төмендеудің орнына электртерістілік артады. Периодтық жүйеде «Период» деп аталатын сызық бар.

Топтардың ішінде көлденең бағыттар маңыздырақ болатындары бар (басқаларға қарағанда тік бағыттар маңыздырақ), мұндай топтарға лантанидтер мен актинидтер екі маңызды көлденең тізбекті құрайтын F блогы жатады.

Элементтер атомдық радиуста, электртерістілікте, иондану энергиясында және электронға жақындық энергиясында белгілі бір заңдылықтарды көрсетеді. Әрбір келесі элемент үшін зарядталған бөлшектердің саны көбейіп, электрондар ядроға тартылатындықтан, атом радиусы солдан оңға қарай азаяды, онымен бірге иондану энергиясы артады, ал атомдағы байланыс ұлғаяды. электронды алу қиындығы артады. Кестенің сол жағында орналасқан металдар төменірек электронға жақындық энергиясының индикаторымен сипатталады, сәйкесінше оң жағында электронды жақындық энергиясының көрсеткіші бейметалдар үшін жоғары (асыл газдарды есептемегенде).

Периодтық жүйенің әртүрлі аймақтары, соңғы электрон атомның қай қабатында орналасқанына байланысты және электронды қабаттың маңыздылығын ескере отырып, әдетте блоктар ретінде сипатталады.

S-блок элементтердің алғашқы екі тобын (сілтілік және сілтілі жер металдары, сутегі және гелий) қамтиды.
Р-блок соңғы алты топты қамтиды, 13-тен 18-ге дейін (IUPAC бойынша немесе Америкада қабылданған жүйе бойынша - IIIA-дан VIIIA-ға дейін), бұл блокқа барлық металлоидтар да кіреді.

Блок - D, 3-тен 12-ге дейінгі топтар (IUPAC немесе американ тілінде IIIB - IIB), бұл блокқа барлық өтпелі металдар кіреді.
Блок - F, әдетте периодтық кестеден тыс орналасады және лантанидтер мен актинидтерді қамтиды.

Мектепке барған кез келген адам оқуға міндетті пәндердің бірі химия болғаны есінде. Сіз оны ұнатуыңыз мүмкін немесе оны ұнатпауыңыз мүмкін - бұл маңызды емес. Және бұл пән бойынша көптеген білімдер қазірдің өзінде ұмытылып, өмірде қолданылмаса керек. Дегенмен Д.И.Менделеевтің химиялық элементтер кестесі барлығының есінде болса керек. Көптеген адамдар үшін бұл әр шаршыда химиялық элементтердің атауларын көрсететін белгілі әріптер жазылған түрлі-түсті кесте болып қалды. Бірақ бұл жерде біз химия туралы айтпаймыз және жүздеген химиялық реакциялар мен процестерді сипаттамаймыз, бірақ біз сізге периодтық жүйенің қалай пайда болғанын айтып береміз - бұл оқиға кез келген адамға, ал шынында да, барлық адамдар үшін қызықты болады. қызықты және пайдалы ақпаратқа құштар.

Кішкене фон

Сонау 1668 жылы көрнекті ирланд химигі, физигі және теологы Роберт Бойл алхимия туралы көптеген мифтерді жоққа шығарған және ыдырамайтын химиялық элементтерді іздеу қажеттілігін талқылаған кітапты жариялады. Ғалым олардың небәрі 15 элементтен тұратын тізімін де келтірді, бірақ одан да көп элементтер болуы мүмкін деген ойды мойындады. Бұл жаңа элементтерді іздеуде ғана емес, оларды жүйелеуде де бастапқы нүкте болды.

Жүз жылдан кейін француз химигі Антуан Лавуазье 35 элементті қамтитын жаңа тізім жасады. Олардың 23-і кейінірек ыдырамайтын болып шықты. Бірақ жаңа элементтерді іздеуді бүкіл әлем ғалымдары жалғастырды. Ал бұл процесте басты рөлді атақты орыс химигі Дмитрий Иванович Менделеев атқарды – ол элементтердің атомдық массасы мен олардың жүйедегі орналасуы арасында байланыс болуы мүмкін деген гипотезаны бірінші болып алға тартты.

Тынымсыз еңбек пен химиялық элементтерді салыстырудың арқасында Менделеев элементтер арасындағы байланысты анықтады, олар бір бола алады және олардың қасиеттері қарапайым нәрсе емес, мезгіл-мезгіл қайталанатын құбылысты білдіреді. Нәтижесінде, 1869 жылы ақпанда Менделеев бірінші периодтық заңды тұжырымдады және наурыз айында Ресей химия қоғамына химия тарихшысы Н.А.Меншуткиннің «Элементтердің атомдық салмағымен қасиеттерінің байланысы» атты баяндамасын ұсынды. Одан кейін сол жылы Германиядағы «Zeitschrift fur Chemie» журналында Менделеевтің мақаласы жарияланды, ал 1871 жылы тағы бір неміс журналы «Annalen der Chemie» ғалымның оның ашылуына арналған жаңа көлемді басылымын жариялады.

Периодтық кестені құру

1869 жылға қарай негізгі идеяны Менделеев әлдеқашан қалыптастырды және өте қысқа мерзімде, бірақ ол оны ұзақ уақыт бойы ненің не екенін анық көрсететін кез келген реттелген жүйеге айналдыра алмады. Әріптесі А.А.Иностранцевпен әңгімелесудің бірінде ол тіпті оның басынан бәрі ойдағыдай болғанын, бірақ бәрін кестеге келтіре алмайтынын айтты. Осыдан кейін, Менделеевтің өмірбаяндарының айтуы бойынша, ол өз үстелінде тынымсыз жұмыс істей бастады, ол үш күн бойы үзіліссіз ұйықтады. Олар элементтерді кестеде ұйымдастырудың барлық түрлерін қолданып көрді, сонымен қатар ол кезде ғылым барлық химиялық элементтер туралы әлі білмегендіктен жұмыс қиындады. Бірақ, осыған қарамастан, кесте әлі де құрылды, ал элементтер жүйеленді.

Менделеевтің арманы туралы аңыз

Д.И.Менделеев өз үстелі туралы армандаған деген әңгімені көп естіген. Бұл нұсқаны жоғарыда аталған Менделеевтің серіктесі А.А.Иностранцев өзінің студенттерін қызықтыратын күлкілі әңгіме ретінде белсенді түрде таратқан. Ол Дмитрий Ивановичтің төсекке жатып, түсінде барлық химиялық элементтер дұрыс ретпен орналастырылған үстелін анық көргенін айтты. Осыдан кейін студенттер тіпті 40° арақ дәл осылай табылды деп әзілдеді. Бірақ ұйқы туралы әңгіме үшін әлі де нақты алғышарттар болды: жоғарыда айтылғандай, Менделеев үстелде ұйықтамай немесе демалмай жұмыс істеді, ал Иностранцев бір рет оны шаршап, шаршады. Менделеев күндіз біраз демалуды ұйғарды да, біраз уақыттан кейін кенет оянып, бірден қағазды алып, оған дайын үстелді сызды. Бірақ ғалымның өзі бұл оқиғаны арманмен жоққа шығарып: «Мен бұл туралы жиырма жыл бойы ойладым, сіз ойлайсыз: мен отырдым, кенеттен ... дайын болды». Сондықтан арман туралы аңыз өте тартымды болуы мүмкін, бірақ кестені құру тек қажырлы еңбек арқылы мүмкін болды.

Әрі қарай жұмыс

1869-1871 жылдар аралығында Менделеев ғылыми қоғамдастық бейім болатын кезеңділік идеяларын дамытты. Және бұл процестің маңызды кезеңдерінің бірі жүйедегі кез келген элементтің басқа элементтердің қасиеттерімен салыстырғандағы қасиеттерінің жиынтығы негізінде болуы керек екенін түсіну болды. Осының негізінде, сондай-ақ шыны түзетін оксидтердің өзгеруін зерттеу нәтижелеріне сүйене отырып, химик кейбір элементтердің, соның ішінде уран, индий, бериллий және басқалардың атомдық массаларының мәндеріне түзетулер енгізе алды.

Менделеев, әрине, кестеде қалған бос ұяшықтарды тез толтырғысы келді және 1870 жылы ғылымға беймәлім химиялық элементтердің жақын арада ашылатынын, олардың атомдық массалары мен қасиеттерін есептей алатынын болжаған. Олардың біріншісі галий (1875 жылы ашылған), скандий (1879 жылы ашылған) және германий (1885 жылы ашылған) болды. Содан кейін болжамдар жүзеге асырыла берді және тағы сегіз жаңа элемент ашылды, олар: полоний (1898), рений (1925), технеций (1937), франций (1939) және астатин (1942-1943). Айтпақшы, 1900 жылы Д.И.Менделеев пен шотланд химигі Уильям Рамсей кестеге нөлдік топтың элементтерін де қосу керек деген қорытындыға келді - 1962 жылға дейін олар инертті газдар, ал одан кейін асыл газдар деп аталды.

Периодтық жүйені ұйымдастыру

Д.И.Менделеев кестесіндегі химиялық элементтер массасының ұлғаюына сәйкес қатарлар бойынша орналасады және олардың құрамындағы элементтер ұқсас қасиеттерге ие болатындай қатар ұзындығы таңдалады. Мысалы, радон, ксенон, криптон, аргон, неон және гелий сияқты асыл газдардың басқа элементтермен әрекеттесуі қиын, сонымен қатар химиялық реактивтілігі төмен, сондықтан олар оң жақ шеткі бағанда орналасқан. Ал сол жақ бағандағы элементтер (калий, натрий, литий және т.б.) басқа элементтермен жақсы әрекеттеседі, ал реакциялардың өзі жарылғыш. Қарапайым тілмен айтқанда, әрбір бағанның ішінде элементтердің бір бағаннан келесіге қарай өзгеретін ұқсас қасиеттері болады. No92-ге дейінгі барлық элементтер табиғатта кездеседі, ал No93-тен жасанды элементтер басталады, оларды тек зертханалық жағдайда жасауға болады.

Өзінің бастапқы нұсқасында периодтық жүйе тек табиғатта бар тәртіптің көрінісі ретінде түсінілді және неге бәрі осылай болуы керек деген түсініктемелер болмады. Кванттық механика пайда болған кезде ғана кестедегі элементтер ретінің шын мәні анық болды.

Шығармашылық үдерістегі сабақтар

Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесін құрудың бүкіл тарихынан шығармашылық процестің қандай сабақтарын алуға болатыны туралы айтатын болсақ, мысал ретінде ағылшын зерттеушісі Грэм Уоллес пен француз ғалымы Анри Пуанкаренің шығармашылық ойлау саласындағы идеяларын келтіруге болады. . Оларға қысқаша тоқталайық.

Пуанкаре (1908) және Грэм Уоллес (1926) зерттеулері бойынша шығармашылық ойлаудың төрт негізгі кезеңі бар:

• Дайындық– негізгі мәселені тұжырымдау кезеңі және оны шешудің алғашқы әрекеттері;
• Инкубация– процесстен уақытша алшақтау болатын кезең, бірақ мәселенің шешімін табу бойынша жұмыс санадан тыс деңгейде жүзеге асырылады;
• Инсайт– интуитивті шешім орналасқан кезең. Оның үстіне бұл шешімді мәселеге мүлдем қатысы жоқ жағдайда табуға болады;
• Емтихан– шешімді сынау және енгізу кезеңі, бұл шешім сынақтан өткізіледі және оның әрі қарай дамуы мүмкін.

Көріп отырғанымыздай, Менделеев өз кестесін құру барысында интуитивті түрде дәл осы төрт кезеңді ұстанды. Мұның қаншалықты тиімді екенін нәтижелер бойынша бағалауға болады, яғни. кестенің құрылуына байланысты. Ал оның құрылуы тек химия ғылымы үшін ғана емес, бүкіл адамзат үшін орасан зор қадам болғанын ескерсек, жоғарыда аталған төрт кезеңді шағын жобаларды жүзеге асыруда да, жаһандық жоспарларды жүзеге асыруда да қолдануға болады. Есте сақтау керек ең бастысы, түсінде қанша көргіміз келсе де, қанша ұйықтасақ та, бірде-бір жаңалық, мәселенің жалғыз шешімі өздігінен табылмайды. Бірдеңе жұмыс істеу үшін химиялық элементтер кестесін жасау немесе жаңа маркетинг жоспарын жасау маңызды емес, сізде белгілі бір білім мен дағдылар болуы керек, сонымен қатар өз әлеуетіңізді шебер пайдаланып, көп жұмыс істеу керек.

Еңбегіңізге табыс, жоспарларыңыздың сәтті жүзеге асуын тілейміз!

Химиялық элемент - қарапайым заттың атомдарының жиынтығын сипаттайтын, яғни қарапайым (молекулаларының құрылымы бойынша) құрамдас бөліктерге бөлуге болмайтын жиынтық термин. Таза темірдің бір бөлігін беріп, химиктер ойлап тапқан кез келген құрылғыны немесе әдісті пайдаланып, оны гипотетикалық құрамдас бөліктерге бөлуді сұрағаныңызды елестетіп көріңіз. Дегенмен, сіз ештеңе істей алмайсыз, темір ешқашан қарапайым нәрсеге бөлінбейді. Қарапайым зат - темір - Fe химиялық элементіне сәйкес келеді.

Теориялық анықтама

Жоғарыда айтылған эксперименттік фактіні келесі анықтама арқылы түсіндіруге болады: химиялық элемент - бұл сәйкес қарапайым заттың атомдарының (молекулалардың емес!) абстрактілі жиынтығы, яғни бір типті атомдар. Егер жоғарыда аталған таза темір бөлігіндегі жеке атомдардың әрқайсысына қарау тәсілі болса, онда олардың барлығы темір атомдары болар еді. Керісінше, темір оксиді сияқты химиялық қосылыста әрқашан кем дегенде екі түрлі атомдар болады: темір атомдары және оттегі атомдары.

Сіз білуі керек шарттар

Атомдық масса: Химиялық элемент атомын құрайтын протондардың, нейтрондардың және электрондардың массасы.

Атомдық сан: Элемент атомының ядросындағы протондар саны.

Химиялық таңба: берілген элементтің белгісін білдіретін әріп немесе латын әріптерінің жұбы.

Химиялық қосылыс: белгілі бір пропорцияда бір-бірімен қосылатын екі немесе одан да көп химиялық элементтерден тұратын зат.

Металл: Басқа элементтермен химиялық реакцияларда электрондарын жоғалтатын элемент.

Металлоид: Кейде металл, кейде бейметал ретінде әрекеттесетін элемент.

Металл емес: Басқа элементтермен химиялық реакцияларда электрон алуға ұмтылатын элемент.

Химиялық элементтердің периодтық жүйесі: Химиялық элементтерді атомдық нөмірлеріне қарай жіктеу жүйесі.

Синтетикалық элемент: Зертханада жасанды түрде өндірілетін және әдетте табиғатта кездеспейтін.

Табиғи және синтетикалық элементтер

Тоқсан екі химиялық элемент Жерде табиғи түрде кездеседі. Қалғандары зертханаларда жасанды жолмен алынған. Синтетикалық химиялық элемент әдетте бөлшектердің үдеткіштеріндегі (электрондар мен протондар сияқты субатомдық бөлшектердің жылдамдығын арттыру үшін пайдаланылатын құрылғылар) немесе ядролық реакторлардағы (ядролық реакциялар нәтижесінде бөлінетін энергияны басқару үшін қолданылатын құрылғылар) ядролық реакциялардың өнімі болып табылады. Атом нөмірі 43 бірінші синтетикалық элемент 1937 жылы итальяндық физиктер К.Перьер мен Э.Сегре ашқан технеций болды. Технеций мен прометийден басқа барлық синтетикалық элементтердің ядролары ураннан да үлкен. Оның атауын алған соңғы синтетикалық химиялық элемент - ливерморий (116), ал оған дейін флориум (114) болды.

Екі ондаған жалпы және маңызды элементтер

Аты	Таңба	Барлық атомдардың пайызы *				Химиялық элементтердің қасиеттері (қалыпты бөлме жағдайында)
		Ғаламда	Жер қыртысында	Теңіз суында	Адам ағзасында
Алюминий	Әл	-	6,3	-	-	Жеңіл, күміс метал
Кальций	Ca	-	2,1	-	0,02	Табиғи минералдарда, қабықтарда, сүйектерде кездеседі
Көміртек	МЕН	-	-	-	10,7	Барлық тірі организмдердің негізі
Хлор	Cl	-	-	0,3	-	Улы газ
Мыс	Cu	-	-	-	-	Тек қызыл металл
Алтын	Ау	-	-	-	-	Тек сары металл
Гелий	Ол	7,1	-	-	-	Өте жеңіл газ
Сутегі	Н	92,8	2,9	66,2	60,6	Барлық элементтердің ең жеңілі; газ
Йод	I	-	-	-	-	Металл емес; антисептик ретінде қолданылады
Темір	Фе	-	2,1	-	-	Магниттік металл; шойын мен болат өндіру үшін қолданылады
Қорғасын	Pb	-	-	-	-	Жұмсақ, ауыр металл
Магний	Mg	-	2,0	-	-	Өте жеңіл металл
Меркурий	Hg	-	-	-	-	Сұйық металл; екі сұйық элементтің бірі
Никель	Ni	-	-	-	-	коррозияға төзімді металл; монеталарда қолданылады
Азот	Н	-	-	-	2,4	Газ, ауаның негізгі құрамдас бөлігі
Оттегі	ТУРАЛЫ	-	60,1	33,1	25,7	Газ, екінші маңыздысы ауа компоненті
Фосфор	Р	-	-	-	0,1	Металл емес; өсімдіктер үшін маңызды
калий	TO	-	1.1	-	-	Металл; өсімдіктер үшін маңызды; әдетте «калий» деп аталады

* Егер мән көрсетілмесе, онда элемент 0,1 пайыздан аз болады.

Үлкен жарылыс материяның пайда болуының негізгі себебі ретінде

Әлемде ең бірінші қандай химиялық элемент болды? Ғалымдар бұл сұрақтың жауабы жұлдыздар мен жұлдыздардың пайда болу процестерінде деп санайды. Ғалам 12-15 миллиард жыл бұрын белгілі бір уақытта пайда болған деп есептеледі. Осы уақытқа дейін энергиядан басқа ештеңе ойланбайды. Бірақ бұл энергияны үлкен жарылыс (Үлкен жарылыс деп аталатын) айналдырған бір нәрсе болды. Үлкен жарылыстан кейінгі келесі секундтарда материя қалыптаса бастады.

Материяның алғашқы қарапайым формалары протондар мен электрондар болды. Олардың кейбіреулері қосылып сутегі атомдарын құрайды. Соңғысы бір протон мен бір электроннан тұрады; ол өмір сүре алатын ең қарапайым атом.

Баяу, ұзақ уақыт аралығында сутегі атомдары кеңістіктің белгілі бір аймақтарында жиналып, тығыз бұлттарды құра бастады. Бұл бұлттардағы сутегі гравитациялық күштердің әсерінен ықшам түзілімдерге тартылды. Ақырында бұл сутегі бұлттары жұлдыздарды қалыптастыру үшін жеткілікті тығыз болды.

Жаңа элементтердің химиялық реакторлары ретінде жұлдыздар

Жұлдыз - бұл ядролық реакциялардан энергия шығаратын жай ғана материя массасы. Бұл реакциялардың ең көп тарағаны бір гелий атомын құрайтын төрт сутегі атомының қосылуын қамтиды. Жұлдыздар пайда бола бастағанда, гелий Әлемде пайда болған екінші элемент болды.

Жұлдыздар қартайған сайын сутегі-гелий ядролық реакцияларынан басқа түрлерге ауысады. Оларда гелий атомдары көміртек атомдарын құрайды. Кейінірек көміртек атомдары оттегі, неон, натрий және магний түзеді. Кейінірек неон мен оттегі бір-бірімен қосылып, магний түзеді. Бұл реакциялар жалғасқан сайын көбірек химиялық элементтер түзіледі.

Химиялық элементтердің алғашқы жүйелері

200 жылдан астам уақыт бұрын химиктер оларды жіктеудің жолдарын іздей бастады. ХІХ ғасырдың ортасында 50-ге жуық химиялық элементтер белгілі болды. Химиктердің шешуге ұмтылған сұрақтарының бірі. келесіге дейін қайнатылады: химиялық элемент кез келген басқа элементтен мүлдем өзгеше зат па? Немесе қандай да бір жолмен басқалармен байланысты кейбір элементтер ме? Оларды біріктіретін жалпы заңдылық бар ма?

Химиктер химиялық элементтердің әртүрлі жүйелерін ұсынды. Мысалы, ағылшын химигі Уильям Проут 1815 жылы барлық элементтердің атомдық массалары сутегі атомының массасының еселігі, егер оны бірлікке тең деп алсақ, яғни олар бүтін сандар болуы керек деп ұсынды. Ол кезде көптеген элементтердің атомдық массасын Дж.Дальтон сутегінің массасына қатысты есептеп қойған болатын. Алайда, егер бұл шамамен көміртегі, азот және оттегі үшін болса, онда 35,5 массасы бар хлор бұл схемаға сәйкес келмеді.

Неміс химигі Иоганн Вольфганг Доберейнер (1780 – 1849) 1829 жылы галогендік топ деп аталатын үш элементті (хлор, бром және йод) салыстырмалы атомдық массалары бойынша жіктеуге болатынын көрсетті. Бромның атомдық салмағы (79,9) хлордың (35,5) және йодтың (127) атомдық салмағының орташа мәніне дерлік тең болды, атап айтқанда 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (79,9-ға жақын). Бұл химиялық элементтер топтарының бірін құрудың алғашқы тәсілі болды. Доберейнер элементтердің тағы екі триадасын ашты, бірақ ол жалпы периодтық заңды тұжырымдай алмады.

Химиялық элементтердің периодтық жүйесі қалай пайда болды?

Алғашқы жіктеу схемаларының көпшілігі өте сәтті болмады. Содан кейін шамамен 1869 жылы екі химик бір мезгілде дерлік бірдей жаңалық ашты. Орыс химигі Дмитрий Менделеев (1834-1907) мен неміс химигі Юлиус Лотар Мейер (1830-1895) физикалық және химиялық қасиеттері ұқсас элементтерді топтардың, қатарлардың және периодтардың реттелген жүйесіне ұйымдастыруды ұсынды. Сонымен бірге Менделеев пен Мейер химиялық элементтердің қасиеттері олардың атомдық салмағына байланысты периодты түрде қайталанып отыратынын атап көрсетті.

Бүгінгі таңда Менделеев әдетте периодтық заңның ашушысы болып саналады, өйткені ол Мейер жасамаған бір қадам жасады. Периодтық жүйеде барлық элементтер реттелген кезде кейбір бос орындар пайда болды. Менделеев бұл әлі ашылмаған элементтерге арналған орындар деп болжаған.

Алайда ол одан да әрі қарай жүрді. Менделеев бұл әлі ашылмаған элементтердің қасиеттерін болжаған. Ол олардың периодтық кестеде қай жерде орналасқанын білді, сондықтан олардың қасиеттерін болжай алды. Бір қызығы, Менделеев болжаған әрбір химиялық элемент галий, скандий және германий өзінің периодтық заңын жариялаған соң он жылдан аз уақыт өткен соң ашылды.

Периодтық кестенің қысқаша түрі

Периодтық кестенің графикалық кескінінің қанша нұсқасын әртүрлі ғалымдар ұсынғанын санауға әрекет жасалды. Оның 500-ден астамы бар екені белгілі болды. Сонымен қатар, нұсқалардың жалпы санының 80%-ы кестелер, ал қалғандары геометриялық фигуралар, математикалық қисық сызықтар және т.б.. Нәтижесінде кестелердің төрт түрі практикалық қолданыс тапты: қысқа, жартылай -ұзын, ұзын және баспалдақ (пирамидалық). Соңғысын ұлы физик Н.Бор ұсынған.

Төмендегі суретте қысқа пішін көрсетілген.

Онда химиялық элементтер атомдық нөмірлерінің өсу ретімен солдан оңға және жоғарыдан төмен қарай орналасады. Осылайша, периодтық жүйенің бірінші химиялық элементі сутегі атомдық нөмірі 1-ге ие, өйткені сутегі атомдарының ядроларында бір және бір ғана протон бар. Сол сияқты, оттегінің атомдық нөмірі 8 бар, өйткені барлық оттегі атомдарының ядроларында 8 протон бар (төмендегі суретті қараңыз).

Периодтық жүйенің негізгі құрылымдық фрагменттері периодтар мен элементтер топтары болып табылады. Алты кезеңде барлық ұяшықтар толтырылады, жетінші әлі аяқталмаған (113, 115, 117 және 118 элементтер зертханаларда синтезделгенімен, әлі ресми тіркелмеген және атаулары жоқ).

Топтар негізгі (А) және қосалқы (В) топшаларға бөлінеді. Әрқайсысы бір жолды қамтитын алғашқы үш кезеңнің элементтері тек A-кіші топтарына кіреді. Қалған төрт кезең екі жолды қамтиды.

Бір топтағы химиялық элементтердің химиялық қасиеттері ұқсас болады. Сонымен, бірінші топты сілтілік металдар, екіншісін – сілтілі жер металдары құрайды. Сол периодтағы элементтер сілтілі металдан асыл газға баяу өзгеретін қасиеттерге ие. Төмендегі суретте кестедегі жеке элементтер үшін қасиеттердің бірі, атом радиусы қалай өзгеретіні көрсетілген.

Периодтық кестенің ұзақ мерзімді формасы

Ол төмендегі суретте көрсетілген және екі бағытта, жолдар мен бағандарға бөлінген. Қысқа пішіндегідей жеті кезең жолы және топтар немесе отбасылар деп аталатын 18 баған бар. Шындығында, топ санының қысқаша түрде 8-ден ұзын формада 18-ге дейін артуы барлық элементтерді 4-тен бастап, екі емес, бір жолға периодқа орналастыру арқылы алынады.

Топтар үшін кестенің жоғарғы жағында көрсетілгендей екі түрлі нөмірлеу жүйесі қолданылады. Америка Құрама Штаттарында римдік сандар жүйесі (IA, IIA, IIB, IVB және т.б.) дәстүрлі түрде танымал болды. Басқа жүйе (1, 2, 3, 4 және т.б.) дәстүрлі түрде Еуропада қолданылады және бірнеше жыл бұрын АҚШ-та пайдалануға ұсынылды.

Жоғарыдағы суреттердегі мерзімді кестелердің пайда болуы, кез келген жарияланған кесте сияқты, аздап жаңылыстырады. Мұның себебі кестелердің төменгі жағында көрсетілген элементтердің екі тобы олардың ішінде орналасуы керек. Мысалы, лантанидтер барий (56) мен гафний (72) арасындағы 6 кезеңге жатады. Сонымен қатар, актинидтер радий (88) мен рутерфордий (104) арасындағы 7 кезеңге жатады. Егер олар кестеге кірістірілсе, ол қағаз парағына немесе қабырға диаграммасына сыймайтындай кең болады. Сондықтан, бұл элементтерді кестенің төменгі жағына қою әдеттегідей.

Периодтық кестені түсіну қиын болса, сіз жалғыз емессіз! Оның принциптерін түсіну қиын болса да, оны қалай пайдалану керектігін білу ғылымды оқу кезінде сізге көмектеседі. Алдымен кестенің құрылымын және одан әрбір химиялық элемент туралы қандай ақпаратты білуге ​​болатынын зерттеңіз. Содан кейін әрбір элементтің қасиеттерін зерттеуді бастауға болады. Соңында, периодтық жүйені пайдалана отырып, белгілі бір химиялық элемент атомындағы нейтрондардың санын анықтауға болады.

Қадамдар

1 бөлім

Кесте құрылымы

Периодтық кесте немесе химиялық элементтердің периодтық кестесі жоғарғы сол жақ бұрыштан басталып, кестенің соңғы жолының соңында (төменгі оң жақ бұрыш) аяқталады. Кестедегі элементтер атом санының өсу реті бойынша солдан оңға қарай орналасқан. Атомдық нөмір бір атомда қанша протон бар екенін көрсетеді. Сонымен қатар, атом саны артқан сайын атомдық массасы да артады. Осылайша, элементтің периодтық жүйедегі орны бойынша оның атомдық массасын анықтауға болады.

Көріп отырғаныңыздай, әрбір келесі элементте алдыңғы элементке қарағанда бір протон көбірек болады.Бұл атомдық сандарға қараған кезде анық көрінеді. Атом сандары солдан оңға қарай жылжыған сайын бір есе артады. Элементтер топтарға орналастырылғандықтан, кейбір кесте ұяшықтары бос қалады.

• Мысалы, кестенің бірінші қатарында атомдық нөмірі 1 болатын сутегі және атомдық нөмірі 2 болатын гелий бар.Бірақ олар әртүрлі топтарға жататындықтан, қарама-қарсы шеттерде орналасқан.

1. Физикалық және химиялық қасиеттері ұқсас элементтерден тұратын топтар туралы біліңіз.Әрбір топтың элементтері сәйкес тік бағанда орналасқан. Олар әдетте ұқсас физикалық және химиялық қасиеттері бар элементтерді анықтауға және олардың әрекетін болжауға көмектесетін бірдей түспен анықталады. Белгілі бір топтың барлық элементтерінің сыртқы қабатындағы электрондар саны бірдей.

   • Сутекті сілтілі металдар мен галогендер ретінде жіктеуге болады. Кейбір кестелерде ол екі топта да көрсетілген.
   • Көп жағдайда топтар 1-ден 18-ге дейін нөмірленеді, ал сандар кестенің жоғарғы немесе төменгі жағында орналасады. Сандарды рим (мысалы, IA) немесе араб (мысалы, 1A немесе 1) сандарымен көрсетуге болады.
   • Баған бойымен жоғарыдан төменге қарай жылжытқанда, сіз «топты шолып жатырсыз» деп айтылады.

2. Кестеде неліктен бос ұяшықтар бар екенін табыңыз.Элементтер тек атомдық нөмірі бойынша ғана емес, сонымен қатар топтар бойынша да реттелген (бір топтағы элементтердің физикалық және химиялық қасиеттері ұқсас). Осының арқасында белгілі бір элементтің әрекетін түсіну оңайырақ. Бірақ атомдық нөмір өскен сайын сәйкес топқа жататын элементтер әрдайым табыла бермейді, сондықтан кестеде бос ұяшықтар бар.

   • Мысалы, алғашқы 3 қатарда бос ұяшықтар бар, өйткені өтпелі металдар тек атом нөмірі 21-де кездеседі.
   • Атомдық нөмірлері 57-ден 102-ге дейінгі элементтер сирек жер элементтері ретінде жіктеледі және әдетте кестенің төменгі оң жақ бұрышында өздерінің ішкі тобында орналастырылады.

3. Кестенің әрбір жолы кезеңді білдіреді.Бір периодтың барлық элементтерінде атомдардағы электрондар орналасқан атомдық орбитальдардың саны бірдей болады. Орбитальдар саны период нөміріне сәйкес келеді. Кестеде 7 жол, яғни 7 нүкте бар.

   • Мысалы, бірінші период элементтерінің атомдарында бір орбиталь, жетінші период элементтерінің атомдарында 7 орбиталь болады.
   • Әдетте, нүктелер кестенің сол жағындағы 1-ден 7-ге дейінгі сандармен белгіленеді.
   • Солдан оңға қарай сызық бойымен қозғалғанда, сіз «периодты сканерлеп жатырсыз» деп айтылады.

4. Металдарды, металлоидтарды және бейметалдарды ажырата білуге ​​үйрету.Элементтің қандай түрі екенін анықтай алсаңыз, оның қасиеттерін жақсырақ түсінесіз. Ыңғайлы болу үшін кестелердің көпшілігінде металдар, металлоидтар және бейметалдар әртүрлі түстермен белгіленген. Үстелдің сол жағында металдар, ал бейметалдар оң жағында орналасқан. Олардың арасында металлоидтар орналасқан.

   2-бөлім

   Элемент белгілеулері

   1. Әрбір элемент бір немесе екі латын әріптерімен белгіленеді.Әдетте, элемент таңбасы сәйкес ұяшықтың ортасында үлкен әріптермен көрсетіледі. Таңба – көптеген тілдерде бірдей болатын элементтің қысқартылған атауы. Элемент таңбалары әдетте эксперименттер жүргізгенде және химиялық теңдеулермен жұмыс істегенде қолданылады, сондықтан оларды есте сақтау пайдалы.

      • Әдетте элемент таңбалары олардың латын атауының аббревиатурасы болып табылады, дегенмен кейбіреулер, әсіресе жақында ашылған элементтер үшін олар жалпы атаудан шыққан. Мысалы, гелий көптеген тілдердегі жалпы атауға жақын He таңбасымен берілген. Сонымен қатар, темір Fe ретінде белгіленеді, бұл оның латын атауының аббревиатурасы.

   2. Кестеде берілген элементтің толық атауына назар аударыңыз.Бұл «аты» элементі кәдімгі мәтіндерде қолданылады. Мысалы, «гелий» және «көміртек» элементтердің атаулары. Әдетте, әрқашан болмаса да, элементтердің толық атаулары олардың химиялық таңбасының астында берілген.

      • Кейде кестеде элементтердің атаулары көрсетілмейді және тек олардың химиялық таңбалары беріледі.

   3. Атом нөмірін табыңыз.Әдетте элементтің атомдық нөмірі сәйкес ұяшықтың жоғарғы жағында, ортасында немесе бұрышында орналасады. Ол элементтің белгісі немесе аты астында да пайда болуы мүмкін. Элементтердің атомдық нөмірлері 1-ден 118-ге дейін.

      • Атомдық нөмір әрқашан бүтін сан болып табылады.

   4. Атомдық нөмір атомдағы протондар санына сәйкес келетінін есте сақтаңыз.Элементтің барлық атомдарында протондар саны бірдей болады. Электрондардан айырмашылығы, элемент атомдарындағы протондар саны тұрақты болып қалады. Әйтпесе, сіз басқа химиялық элемент аласыз!

Периодтық заңның тұжырымын біле отырып және Д.И.Менделеевтің элементтердің периодтық жүйесін пайдалана отырып, кез келген химиялық элемент пен оның қосылыстарын сипаттауға болады. Химиялық элементтің мұндай сипаттамасын жоспар бойынша біріктіру ыңғайлы.

I. Химиялық элементтің белгісі және оның аты.

II. Химиялық элементтің элементтердің периодтық жүйесіндегі орны Д.И. Менделеев:

1. реттік нөмір;
2. кезең нөмірі;
3. топ нөмірі;
4. кіші топ (негізгі немесе қосымша).

III. Химиялық элемент атомының құрылысы:

1. атом ядросының заряды;
2. химиялық элементтің салыстырмалы атомдық массасы;
3. протондар саны;
4. электрондар саны;
5. нейтрондар саны;
6. атомдағы электрондық деңгейлер саны.

IV. Атомның электрондық және электронды-графикалық формулалары, оның валенттік электрондары.

V. Химиялық элементтің түрі (металл немесе металл емес, s-, p-, d- немесе f-элемент).

VI. Химиялық элементтің ең жоғары оксиді мен гидроксидінің формулалары, олардың қасиеттерінің сипаттамасы (негізгі, қышқылдық немесе амфотерлік).

VII. Химиялық элементтің металдық немесе бейметалдық қасиеттерін период және топша бойынша көрші элементтердің қасиеттерімен салыстыру.

VIII. Атомның максималды және минималды тотығу дәрежесі.

Мысалы, реттік нөмірі 15 химиялық элементтің сипаттамасын және оның қосылыстарын Д.И.Менделеевтің элементтердің периодтық жүйесіндегі орнына және атомның құрылымына сәйкес келтіреміз.

I. Д.И.Менделеев кестесінен химиялық элементтің нөмірі жазылған ұяшықты тауып, оның таңбасы мен атын жазыңыз.

№15 химиялық элемент - фосфор. Оның символы R.

II. Д.И.Менделеев кестесіндегі элементтің орнын сипаттайық (период нөмірі, топ, топша түрі).

Фосфор V топтың негізгі топшасында, 3 периодта.

III. Химиялық элемент атомының құрамының жалпы сипаттамасын береміз (ядро заряды, атомдық массасы, протондар саны, нейтрондар, электрондар және электрондық деңгейлер).

Фосфор атомының ядро ​​заряды +15. Фосфордың салыстырмалы атомдық массасы 31. Атом ядросында 15 протон және 16 нейтрон (31 - 15 = 16) болады. Фосфор атомында 15 электрон бар үш энергетикалық деңгей бар.

IV. Атомның электронды және электронды-графикалық формулаларын оның валенттік электрондарын белгілейміз.

Фосфор атомының электрондық формуласы: 15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3.

Фосфор атомының сыртқы деңгейінің электронды-графикалық формуласы: үшінші энергетикалық деңгейде, 3s ішкі деңгейінде екі электрон бар (бір ұяшықта қарама-қарсы бағытта екі көрсеткі жазылған), үш p-қосалқы деңгейлерде үш электрондар (бағыты бірдей үш ұяшықтың әрқайсысында біреуі жазылған).

Валенттік электрондар – сыртқы деңгейдегі электрондар, яғни. 3s2 3p3 электрондар.

V. Химиялық элементтің түрін анықтаңыз (металл немесе металл емес, s-, p-, d-немесе f-элемент).

Фосфор – металл емес. Фосфор атомындағы электрондармен толтырылған соңғы ішкі деңгей р-ішкі деңгей болғандықтан, фосфор р-элементтер семьясына жатады.

VI. Фосфордың жоғары оксиді мен гидроксидінің формулаларын құрастырамыз және олардың қасиеттерін (негізгі, қышқылдық немесе амфотерлік) сипаттаймыз.

Жоғары фосфор оксиді P 2 O 5 қышқылдық оксидтің қасиетін көрсетеді. Жоғары оксидке сәйкес келетін гидроксид, H 3 PO 4, қышқылдың қасиеттерін көрсетеді. Бұл қасиеттерді химиялық реакциялардың түрлерінің теңдеулерімен бекітейік:

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

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

VII. Фосфордың металл емес қасиеттерін период және топша бойынша көршілес элементтердің қасиеттерімен салыстырайық.

Фосфордың кіші тобының көршісі - азот. Фосфор кезеңінің көршілері кремний мен күкірт болып табылады. Негізгі топшалардың химиялық элементтерінің атомдарының бейметалдық қасиеттері атомдық санының ұлғаюымен периодта артып, топтарда азаяды. Сондықтан фосфордың металл емес қасиеттері кремнийге қарағанда айқынырақ, ал азот пен күкіртке қарағанда азырақ.

VIII. Фосфор атомының максималды және минималды тотығу дәрежесін анықтаймыз.

Негізгі топшалардың химиялық элементтері үшін максималды оң тотығу дәрежесі топ нөміріне тең. Фосфор бесінші топтың негізгі топшасында, сондықтан фосфордың максималды тотығу дәрежесі +5.

Бейметалдар үшін ең аз тотығу күйі көп жағдайда топ нөмірі мен сегіз саны арасындағы айырмашылық болып табылады. Сонымен, фосфордың минималды тотығу дәрежесі -3.