Periodisk system for kjemiske elementer (periodisk system)- klassifisering av kjemiske elementer, som fastslår avhengigheten av forskjellige egenskaper til elementer på ladningen til atomkjernen. Systemet er et grafisk uttrykk for den periodiske loven etablert av den russiske kjemikeren D. I. Mendeleev i 1869. Dens opprinnelige versjon ble utviklet av D.I. Mendeleev i 1869-1871 og etablerte avhengigheten av egenskapene til elementene på deres atomvekt (i moderne termer, av atommasse). Totalt er det foreslått flere hundre alternativer for å avbilde det periodiske systemet (analytiske kurver, tabeller, geometriske figurer osv.). I den moderne versjonen av systemet er det antatt at elementer er oppsummert i en todimensjonal tabell, der hver kolonne (gruppe) definerer de viktigste fysiske og kjemiske egenskapene, og radene representerer perioder som til en viss grad ligner på hverandre.

Periodisk system for kjemiske elementer av D.I. Mendeleev

PERIODER RANGER GRUPPER AV ELEMENTER Jeg II III IV V VI VII VIII Jeg 1 H 1,00795 4,002602 helium II 2 Li 6,9412 Være 9,01218 B 10,812 MED 12,0108 karbon N 14,0067 nitrogen O 15,9994 oksygen F 18,99840 fluor 20,179 neon III 3 Na 22,98977 Mg 24,305 Al 26,98154 Si 28,086 silisium P 30,97376 fosfor S 32,06 svovel Cl 35,453 klor Ar 18 39,948 argon IV 4 K 39,0983 Ca 40,08 Sc 44,9559 Ti 47,90 titan V 50,9415 vanadium Cr 51,996 krom Mn 54,9380 mangan Fe 55,847 jern Co 58,9332 kobolt Ni 58,70 nikkel Cu 63,546 Zn 65,38 Ga 69,72 Ge 72,59 germanium Som 74,9216 arsenikk Se 78,96 selen Br 79,904 brom 83,80 krypton V 5 Rb 85,4678 Sr 87,62 Y 88,9059 Zr 91,22 zirkonium NB 92,9064 niob Mo 95,94 molybden Tc 98,9062 technetium Ru 101,07 rutenium Rh 102,9055 rhodium Pd 106,4 palladium Ag 107,868 Cd 112,41 I 114,82 Sn 118,69 tinn Sb 121,75 antimon Te 127,60 tellur Jeg 126,9045 jod 131,30 xenon VI 6 Cs 132,9054 Ba 137,33 La 138,9 Hf 178,49 hafnium Ta 180,9479 tantal W 183,85 wolfram Re 186,207 rhenium Os 190,2 osmium Ir 192,22 iridium Pt 195,09 platina Au 196,9665 Hg 200,59 Tl 204,37 tallium Pb 207,2 lede Bi 208,9 vismut Po 209 polonium På 210 astatin 222 radon VII 7 Fr 223 Ra 226,0 Ac 227 sjøanemone ×× Rf 261 rutherfordium Db 262 dubnium Sg 266 seaborgium Bh 269 bohrium Hs 269 Hassiy Mt 268 meitnerium Ds 271 Darmstadt Rg 272 Сn 285 Uut 113 284 ununry Uug 289 ununquadium Uup 115 288 ununpentium Uuh 116 293 unungexium Uus 117 294 ununseptium Uu® 118 295 ununoctium La 138,9 lantan Ce 140,1 cerium Pr 140,9 praseodym Nd 144,2 neodym Pm 145 promethium Sm 150,4 samarium Eu 151,9 europium Gd 157,3 gadolinium Tb 158,9 terbium Dy 162,5 dysprosium Ho 164,9 holmium Er 167,3 erbium Tm 168,9 thulium Yb 173,0 ytterbium Lu 174,9 lutetium Ac 227 aktinium Th 232,0 thorium Pa 231,0 protactinium U 238,0 Uranus Np 237 neptunium Pu 244 plutonium Er 243 americium Cm 247 curium Bk 247 berkelium Jfr 251 californium Es 252 einsteinium Fm 257 fermium MD 258 mendelevium Nei 259 nobelium Lr 262 lawrencia

Oppdagelsen gjort av den russiske kjemikeren Mendeleev spilte (overlegent) den viktigste rollen i utviklingen av vitenskapen, nemlig i utviklingen av atom-molekylær vitenskap. Denne oppdagelsen gjorde det mulig å få de mest forståelige og lett å lære ideer om enkle og komplekse kjemiske forbindelser. Det er bare takket være tabellen at vi har begrepene om elementene som vi bruker i den moderne verden. I det tjuende århundre dukket den prediktive rollen til det periodiske systemet i vurderingen av de kjemiske egenskapene til transuranelementer, vist av skaperen av tabellen, frem.

Utviklet på 1800-tallet, ga Mendeleevs periodiske system av hensyn til kjemivitenskapen en ferdig systematisering av typene atomer for utviklingen av FYSIKK på 1900-tallet (fysikken til atomet og atomkjernen). På begynnelsen av det tjuende århundre slo fysikere gjennom forskning fast at atomnummeret (også kjent som atomnummer) også er et mål på den elektriske ladningen til atomkjernen til dette grunnstoffet. Og antallet av perioden (dvs. horisontale serier) bestemmer antallet elektronskall til atomet. Det viste seg også at nummeret på den vertikale raden i tabellen bestemmer kvantestrukturen til elementets ytre skall (dermed er elementer i samme rad forpliktet til å ha lignende kjemiske egenskaper).

Oppdagelsen av den russiske forskeren markerte en ny æra i verdensvitenskapens historie; denne oppdagelsen tillot ikke bare å gjøre et stort sprang i kjemien, men var også uvurderlig for en rekke andre vitenskapsområder. Det periodiske systemet ga et sammenhengende system med informasjon om elementene, basert på det ble det mulig å trekke vitenskapelige konklusjoner, og til og med forutse noen funn.

Periodisk system En av egenskapene til det periodiske systemet er at gruppen (kolonnen i tabellen) har mer signifikante uttrykk for den periodiske trenden enn for perioder eller blokker. I dag forklarer teorien om kvantemekanikk og atomstruktur gruppeessensen til elementer ved at de har de samme elektroniske konfigurasjonene av valensskjell, og som et resultat har elementer som er plassert innenfor samme kolonne svært like (identiske) egenskaper av den elektroniske konfigurasjonen, med lignende kjemiske egenskaper. Det er også en klar tendens til en stabil endring i egenskaper ettersom atommassen øker. Det skal bemerkes at i noen områder av det periodiske systemet (for eksempel i blokkene D og F) er horisontale likheter mer merkbare enn vertikale.

Det periodiske systemet inneholder grupper som er tildelt serienummer fra 1 til 18 (fra venstre til høyre), i henhold til det internasjonale gruppenavnesystemet. Tidligere ble romertall brukt for å identifisere grupper. I Amerika var det en praksis med å plassere etter romertallet, bokstaven "A" når gruppen er plassert i blokkene S og P, eller bokstaven "B" for grupper plassert i blokk D. Identifikatorene som ble brukt på den tiden er det samme som sistnevnte antall moderne indekser i vår tid (for eksempel tilsvarer navnet IVB elementer av gruppe 4 i vår tid, og IVA er den 14. gruppen av elementer). I europeiske land på den tiden ble et lignende system brukt, men her refererte bokstaven "A" til grupper opp til 10, og bokstaven "B" - etter 10 inkludert. Men gruppene 8,9,10 hadde ID VIII, som en trippelgruppe. Disse gruppenavnene sluttet å eksistere etter at det nye IUPAC-notasjonssystemet, som fortsatt brukes i dag, trådte i kraft i 1988.

Mange grupper fikk usystematiske navn av urtenatur (for eksempel "jordalkaliske metaller" eller "halogener" og andre lignende navn). Gruppene 3 til 14 mottok ikke slike navn, på grunn av det faktum at de er mindre like hverandre og har mindre samsvar med vertikale mønstre; de ​​kalles vanligvis enten med nummer eller med navnet på det første elementet i gruppen (titanium) , kobolt, etc.).

Kjemiske grunnstoffer som tilhører samme gruppe i det periodiske systemet viser visse trender i elektronegativitet, atomradius og ioniseringsenergi. I en gruppe, fra topp til bunn, øker atomets radius når energinivåene fylles, elementets valenselektroner beveger seg bort fra kjernen, mens ioniseringsenergien avtar og bindingene i atomet svekkes, noe som forenkler fjerning av elektroner. Elektronegativiteten avtar også, dette er en konsekvens av at avstanden mellom kjernen og valenselektronene øker. Men det er også unntak fra disse mønstrene, for eksempel øker elektronegativiteten, i stedet for å avta, i gruppe 11, i retning fra topp til bunn. Det er en linje i det periodiske systemet kalt "Periode".

Blant gruppene er det de der horisontale retninger er mer signifikante (i motsetning til andre der vertikale retninger er viktigere), inkluderer slike grupper blokk F, der lantanider og aktinider danner to viktige horisontale sekvenser.

Elementer viser visse mønstre i atomradius, elektronegativitet, ioniseringsenergi og elektronaffinitetsenergi. På grunn av det faktum at for hvert påfølgende element øker antallet ladede partikler, og elektroner tiltrekkes til kjernen, reduseres atomradiusen fra venstre til høyre, sammen med dette øker ioniseringsenergien, og når bindingen i atomet øker, vanskeligheten med å fjerne et elektron øker. Metaller plassert på venstre side av tabellen er preget av en energiindikator med lavere elektronaffinitet, og følgelig er elepå høyre side høyere for ikke-metaller (ikke medregnet edelgassene).

Ulike områder av det periodiske system, avhengig av hvilket skall av atomet det siste elektronet befinner seg på, og med tanke på elektronskallets betydning, beskrives vanligvis som blokker.

S-blokken inkluderer de to første gruppene av grunnstoffer (alkali- og jordalkalimetaller, hydrogen og helium).
P-blokken inkluderer de siste seks gruppene, fra 13 til 18 (i henhold til IUPAC, eller i henhold til systemet som er vedtatt i Amerika - fra IIIA til VIIIA), inkluderer denne blokken også alle metalloider.

Blokk - D, gruppe 3 til 12 (IUPAC, eller IIIB til IIB på amerikansk), denne blokken inkluderer alle overgangsmetaller.
Blokk - F, er vanligvis plassert utenfor det periodiske system, og inkluderer lantanider og aktinider.

Alle som gikk på skolen husker at et av de obligatoriske fagene å studere var kjemi. Du liker henne kanskje, eller du liker henne kanskje ikke - det spiller ingen rolle. Og det er sannsynlig at mye kunnskap i denne disiplinen allerede er glemt og ikke brukes i livet. Imidlertid husker nok alle D.I. Mendeleevs tabell over kjemiske elementer. For mange har det forblitt en flerfarget tabell, der visse bokstaver er skrevet i hver rute, som indikerer navnene på kjemiske elementer. Men her vil vi ikke snakke om kjemi som sådan, og beskrive hundrevis av kjemiske reaksjoner og prosesser, men vi vil fortelle deg hvordan det periodiske systemet dukket opp i utgangspunktet - denne historien vil være interessant for enhver person, og faktisk for alle de som er sulten på interessant og nyttig informasjon.

Litt bakgrunn

Tilbake i 1668 publiserte den fremragende irske kjemikeren, fysikeren og teologen Robert Boyle en bok der mange myter om alkymi ble avlivet, og der han diskuterte behovet for å søke etter uoppløselige kjemiske elementer. Forskeren ga også en liste over dem, bestående av bare 15 elementer, men innrømmet ideen om at det kan være flere elementer. Dette ble utgangspunktet ikke bare i jakten på nye elementer, men også i deres systematisering.

Hundre år senere kompilerte den franske kjemikeren Antoine Lavoisier en ny liste, som allerede inkluderte 35 elementer. 23 av dem ble senere funnet å være uoppløselige. Men jakten på nye elementer fortsatte av forskere over hele verden. Og hovedrollen i denne prosessen ble spilt av den berømte russiske kjemikeren Dmitry Ivanovich Mendeleev - han var den første som la frem hypotesen om at det kunne være et forhold mellom atommassen til elementer og deres plassering i systemet.

Takket være møysommelig arbeid og sammenligning av kjemiske elementer, var Mendeleev i stand til å oppdage sammenhengen mellom elementene, der de kan være ett, og deres egenskaper er ikke noe som tas for gitt, men representerer et periodisk gjentakende fenomen. Som et resultat, i februar 1869, formulerte Mendeleev den første periodiske loven, og allerede i mars ble rapporten hans "Forholdet mellom egenskaper og atomvekten av elementer" presentert for det russiske kjemiske samfunn av kjemihistorikeren N. A. Menshutkin. Så, samme år, ble Mendeleevs publikasjon publisert i tidsskriftet "Zeitschrift fur Chemie" i Tyskland, og i 1871 publiserte et annet tysk tidsskrift "Annalen der Chemie" en ny omfattende publikasjon av forskeren dedikert til oppdagelsen hans.

Opprette det periodiske systemet

I 1869 var hovedideen allerede blitt dannet av Mendeleev, og i løpet av ganske kort tid, men i lang tid kunne han ikke formalisere den til noe ryddig system som klart skulle vise hva som var hva. I en av samtalene med kollegaen A.A. Inostrantsev sa han til og med at han allerede hadde løst alt i hodet, men han kunne ikke sette alt inn i et bord. Etter dette, ifølge Mendeleevs biografer, begynte han møysommelig arbeid på bordet sitt, som varte i tre dager uten pauser for søvn. De prøvde alle slags måter å organisere elementer i en tabell, og arbeidet ble også komplisert av det faktum at vitenskapen på den tiden ennå ikke visste om alle de kjemiske elementene. Men til tross for dette ble bordet fortsatt opprettet, og elementene ble systematisert.

Legenden om Mendeleevs drøm

Mange har hørt historien om at D.I. Mendeleev drømte om bordet hans. Denne versjonen ble aktivt formidlet av den nevnte Mendeleevs medarbeider A. A. Inostrantsev som en morsom historie som han underholdt studentene sine med. Han sa at Dmitry Ivanovich gikk til sengs og i en drøm så tydelig bordet hans, der alle de kjemiske elementene var ordnet i riktig rekkefølge. Etter dette spøkte elevene til og med at 40° vodka ble oppdaget på samme måte. Men det var fortsatt reelle forutsetninger for historien med søvn: Som allerede nevnt jobbet Mendeleev på bordet uten søvn eller hvile, og Inostrantsev fant ham en gang sliten og utmattet. I løpet av dagen bestemte Mendeleev seg for å ta en kort pause, og en tid senere våknet han brått, tok umiddelbart et stykke papir og tegnet et ferdig bord på det. Men vitenskapsmannen selv tilbakeviste hele denne historien med drømmen og sa: "Jeg har tenkt på det, kanskje i tjue år, og du tenker: Jeg satt og plutselig ... den er klar." Så legenden om drømmen kan være veldig attraktiv, men opprettelsen av bordet var bare mulig gjennom hardt arbeid.

Videre arbeid

Mellom 1869 og 1871 utviklet Mendeleev ideene om periodisitet som det vitenskapelige samfunnet var tilbøyelig til. Og en av de viktige stadiene i denne prosessen var forståelsen som ethvert element i systemet burde ha, basert på totalen av dets egenskaper sammenlignet med egenskapene til andre elementer. Basert på dette, og også basert på resultatene av forskning på endringer i glassdannende oksider, var kjemikeren i stand til å foreta korreksjoner til verdiene til atommassene til noen grunnstoffer, inkludert uran, indium, beryllium og andre.

Mendeleev ønsket selvfølgelig raskt å fylle de tomme cellene som ble igjen i tabellen, og i 1870 spådde han at det snart ville bli oppdaget kjemiske grunnstoffer som var ukjente for vitenskapen, atommassene og egenskapene han var i stand til å beregne. De første av disse var gallium (oppdaget i 1875), scandium (oppdaget i 1879) og germanium (oppdaget i 1885). Så fortsatte spådommene å bli realisert, og åtte nye grunnstoffer til ble oppdaget, inkludert: polonium (1898), rhenium (1925), technetium (1937), francium (1939) og astatin (1942-1943). Forresten, i 1900, kom D.I. Mendeleev og den skotske kjemikeren William Ramsay til den konklusjon at tabellen også skulle inkludere elementer fra gruppe null - frem til 1962 ble de kalt inerte gasser, og etter det - edle gasser.

Organisering av det periodiske systemet

Kjemiske elementer i D.I. Mendeleevs tabell er ordnet i rader, i samsvar med økningen i deres masse, og lengden på radene er valgt slik at elementene i dem har lignende egenskaper. For eksempel er edelgasser som radon, xenon, krypton, argon, neon og helium vanskelige å reagere med andre grunnstoffer og har også lav kjemisk reaktivitet, som er grunnen til at de er plassert helt til høyre. Og grunnstoffene i venstre kolonne (kalium, natrium, litium, etc.) reagerer godt med andre grunnstoffer, og selve reaksjonene er eksplosive. Enkelt sagt, innenfor hver kolonne har elementer lignende egenskaper som varierer fra en kolonne til den neste. Alle grunnstoffer opp til nr. 92 finnes i naturen, og fra nr. 93 begynner kunstige grunnstoffer, som kun kan lages under laboratorieforhold.

I sin opprinnelige versjon ble det periodiske systemet bare forstått som en refleksjon av ordenen som eksisterer i naturen, og det var ingen forklaringer på hvorfor alt skulle være slik. Det var først da kvantemekanikken dukket opp at den sanne betydningen av rekkefølgen av elementene i tabellen ble tydelig.

Leksjoner i den kreative prosessen

Når vi snakker om hvilke lærdommer av den kreative prosessen kan trekkes fra hele historien om opprettelsen av D. I. Mendeleevs periodiske system, kan vi som eksempel sitere ideene til den engelske forskeren innen kreativ tenkning Graham Wallace og den franske vitenskapsmannen Henri Poincaré . La oss gi dem kort.

I følge studiene til Poincaré (1908) og Graham Wallace (1926), er det fire hovedstadier av kreativ tenkning:

• Forberedelse– stadiet for å formulere hovedproblemet og de første forsøkene på å løse det;
• Inkubasjon– et stadium der det er en midlertidig distraksjon fra prosessen, men arbeidet med å finne en løsning på problemet utføres på et underbevisst nivå;
• Innsikt– stadiet der den intuitive løsningen befinner seg. Dessuten kan denne løsningen finnes i en situasjon som er fullstendig urelatert til problemet;
• Undersøkelse– stadiet for testing og implementering av en løsning, der denne løsningen testes og dens mulige videreutvikling.

Som vi kan se, fulgte Mendeleev intuitivt nøyaktig disse fire stadiene i prosessen med å lage bordet sitt. Hvor effektivt dette er kan bedømmes av resultatene, dvs. ved at tabellen ble opprettet. Og gitt at etableringen var et stort skritt fremover, ikke bare for kjemisk vitenskap, men også for hele menneskeheten, kan de ovennevnte fire stadiene brukes både til implementering av små prosjekter og til implementering av globale planer. Det viktigste å huske er at ikke en eneste oppdagelse, ikke en eneste løsning på et problem kan bli funnet på egen hånd, uansett hvor mye vi ønsker å se dem i en drøm og uansett hvor mye vi sover. For at noe skal fungere, spiller det ingen rolle om det er å lage en tabell med kjemiske elementer eller utvikle en ny markedsføringsplan, du må ha visse kunnskaper og ferdigheter, samt bruke potensialet ditt på en dyktig måte og jobbe hardt.

Vi ønsker deg suksess i dine bestrebelser og vellykket implementering av planene dine!

Et kjemisk element er et samlebegrep som beskriver en samling atomer av et enkelt stoff, det vil si en som ikke kan deles inn i noen enklere (i henhold til strukturen til molekylene deres) komponenter. Tenk deg å få et stykke rent jern og bli bedt om å skille det i sine hypotetiske bestanddeler ved å bruke en hvilken som helst enhet eller metode som noen gang er oppfunnet av kjemikere. Du kan imidlertid ikke gjøre noe, jernet vil aldri bli delt opp i noe enklere. Et enkelt stoff - jern - tilsvarer det kjemiske elementet Fe.

Teoretisk definisjon

Det eksperimentelle faktumet nevnt ovenfor kan forklares ved å bruke følgende definisjon: et kjemisk element er en abstrakt samling av atomer (ikke molekyler!) av det tilsvarende enkle stoffet, dvs. atomer av samme type. Hvis det var en måte å se på hvert av de individuelle atomene i stykket rent jern nevnt ovenfor, så ville de alle være jernatomer. I kontrast inneholder en kjemisk forbindelse som jernoksid alltid minst to forskjellige typer atomer: jernatomer og oksygenatomer.

Begreper du bør kjenne til

Atommasse: Massen av protoner, nøytroner og elektroner som utgjør et atom i et kjemisk grunnstoff.

Atomnummer: Antall protoner i kjernen til et grunnstoffs atom.

Kjemisk symbol: en bokstav eller et par latinske bokstaver som representerer betegnelsen på et gitt element.

Kjemisk forbindelse: et stoff som består av to eller flere kjemiske elementer kombinert med hverandre i en viss andel.

Metall: Et grunnstoff som mister elektroner i kjemiske reaksjoner med andre grunnstoffer.

Metalloid: Et grunnstoff som reagerer noen ganger som et metall og noen ganger som et ikke-metall.

Ikke-metall: Et grunnstoff som søker å få elektroner i kjemiske reaksjoner med andre grunnstoffer.

Periodisk system for kjemiske grunnstoffer: Et system for å klassifisere kjemiske grunnstoffer i henhold til deres atomnummer.

Syntetisk element: En som er produsert kunstig i et laboratorium og som vanligvis ikke finnes i naturen.

Naturlige og syntetiske elementer

Nittito kjemiske elementer forekommer naturlig på jorden. Resten ble oppnådd kunstig i laboratorier. Et syntetisk kjemisk element er vanligvis produktet av kjernefysiske reaksjoner i partikkelakseleratorer (enheter som brukes til å øke hastigheten til subatomære partikler som elektroner og protoner) eller atomreaktorer (enheter som brukes til å kontrollere energien som frigjøres ved kjernefysiske reaksjoner). Det første syntetiske grunnstoffet med atomnummer 43 var technetium, oppdaget i 1937 av italienske fysikere C. Perrier og E. Segre. Bortsett fra technetium og promethium, har alle syntetiske grunnstoffer kjerner som er større enn uran. Det siste syntetiske kjemiske elementet som fikk navnet sitt er livermorium (116), og før var det flerovium (114).

To dusin vanlige og viktige elementer

Navn	Symbol	Prosentandel av alle atomer *				Egenskaper til kjemiske elementer (under normale romforhold)
		I universet	I jordskorpen	I sjøvann	I menneskekroppen
Aluminium	Al	-	6,3	-	-	Lett, sølvmetall
Kalsium	Ca	-	2,1	-	0,02	Finnes i naturlige mineraler, skjell, bein
Karbon	MED	-	-	-	10,7	Grunnlaget for alle levende organismer
Klor	Cl	-	-	0,3	-	Giftig gass
Kobber	Cu	-	-	-	-	Kun rødt metall
Gull	Au	-	-	-	-	Kun gult metall
Helium	Han	7,1	-	-	-	Veldig lett gass
Hydrogen	N	92,8	2,9	66,2	60,6	Den letteste av alle elementer; gass
Jod	Jeg	-	-	-	-	Ikke-metall; brukes som et antiseptisk middel
Jern	Fe	-	2,1	-	-	Magnetisk metall; brukes til å produsere jern og stål
Lede	Pb	-	-	-	-	Mykt, tungmetall
Magnesium	Mg	-	2,0	-	-	Veldig lett metall
Merkur	Hg	-	-	-	-	Flytende metall; ett av to flytende elementer
Nikkel	Ni	-	-	-	-	Korrosjonsbestandig metall; brukt i mynter
Nitrogen	N	-	-	-	2,4	Gass, hovedkomponenten i luft
Oksygen	OM	-	60,1	33,1	25,7	Gass, den andre viktige luftkomponent
Fosfor	R	-	-	-	0,1	Ikke-metall; viktig for planter
Kalium	TIL	-	1.1	-	-	Metall; viktig for planter; vanligvis kalt "potaske"

* Hvis verdien ikke er spesifisert, er elementet mindre enn 0,1 prosent.

Big Bang som grunnårsaken til materiedannelse

Hvilket kjemisk grunnstoff var det aller første i universet? Forskere mener at svaret på dette spørsmålet ligger i stjerner og prosessene som stjerner dannes ved. Universet antas å ha blitt til på et tidspunkt for mellom 12 og 15 milliarder år siden. Inntil dette øyeblikket er det ikke tenkt på noe annet enn energi. Men noe skjedde som gjorde denne energien til en enorm eksplosjon (det såkalte Big Bang). I løpet av de neste sekundene etter Big Bang begynte materie å dannes.

De første enkleste formene for materie som dukket opp var protoner og elektroner. Noen av dem kombineres for å danne hydrogenatomer. Sistnevnte består av ett proton og ett elektron; det er det enkleste atomet som kan eksistere.

Sakte, over lange perioder, begynte hydrogenatomer å klynge seg sammen i visse områder av rommet og danne tette skyer. Hydrogenet i disse skyene ble trukket inn i kompakte formasjoner av gravitasjonskrefter. Til slutt ble disse hydrogenskyene tette nok til å danne stjerner.

Stjerner som kjemiske reaktorer av nye grunnstoffer

En stjerne er ganske enkelt en masse materie som genererer energi fra kjernefysiske reaksjoner. Den vanligste av disse reaksjonene involverer kombinasjonen av fire hydrogenatomer som danner ett heliumatom. Når stjerner begynte å dannes, ble helium det andre elementet som dukket opp i universet.

Når stjerner blir eldre, bytter de fra hydrogen-helium kjernereaksjoner til andre typer. I dem danner heliumatomer karbonatomer. Senere danner karbonatomer oksygen, neon, natrium og magnesium. Senere kombineres neon og oksygen med hverandre for å danne magnesium. Etter hvert som disse reaksjonene fortsetter, dannes flere og flere kjemiske elementer.

De første systemene av kjemiske elementer

For mer enn 200 år siden begynte kjemikere å lete etter måter å klassifisere dem på. På midten av det nittende århundre var rundt 50 kjemiske grunnstoffer kjent. Et av spørsmålene som kjemikere forsøkte å løse. kokt ned til følgende: er et kjemisk grunnstoff et stoff helt forskjellig fra alle andre grunnstoffer? Eller noen elementer relatert til andre på en eller annen måte? Er det en generell lov som forener dem?

Kjemikere foreslo forskjellige systemer av kjemiske elementer. For eksempel antydet den engelske kjemikeren William Prout i 1815 at atommassene til alle grunnstoffer er multipler av massen til hydrogenatomet, hvis vi tar det lik enhet, dvs. de må være heltall. På den tiden hadde atommassene til mange grunnstoffer allerede blitt beregnet av J. Dalton i forhold til massen av hydrogen. Men hvis dette er omtrent tilfellet for karbon, nitrogen og oksygen, passet ikke klor med en masse på 35,5 inn i dette opplegget.

Den tyske kjemikeren Johann Wolfgang Dobereiner (1780 – 1849) viste i 1829 at tre grunnstoffer i den såkalte halogengruppen (klor, brom og jod) kunne klassifiseres etter deres relative atommasser. Atomvekten til brom (79,9) viste seg å være nesten nøyaktig gjennomsnittet av atomvektene til klor (35,5) og jod (127), nemlig 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (nær 79,9). Dette var den første tilnærmingen til å konstruere en av gruppene av kjemiske elementer. Dobereiner oppdaget ytterligere to slike triader av elementer, men han var ikke i stand til å formulere en generell periodisk lov.

Hvordan så det periodiske systemet over kjemiske grunnstoffer ut?

De fleste av de tidlige klassifiseringsordningene var ikke særlig vellykkede. Så, rundt 1869, ble nesten den samme oppdagelsen gjort av to kjemikere på nesten samme tid. Den russiske kjemikeren Dmitri Mendeleev (1834-1907) og den tyske kjemikeren Julius Lothar Meyer (1830-1895) foreslo å organisere elementer som har lignende fysiske og kjemiske egenskaper i et ordnet system av grupper, serier og perioder. Samtidig påpekte Mendeleev og Meyer at egenskapene til kjemiske elementer periodisk gjentas avhengig av deres atomvekter.

I dag regnes Mendeleev generelt som oppdageren av den periodiske loven fordi han tok ett skritt som Meyer ikke gjorde. Da alle grunnstoffene var ordnet i det periodiske systemet, dukket det opp noen hull. Mendeleev spådde at dette var steder for elementer som ennå ikke var oppdaget.

Han gikk imidlertid enda lenger. Mendeleev forutså egenskapene til disse ennå ikke oppdagede elementene. Han visste hvor de var plassert i det periodiske systemet, så han kunne forutsi egenskapene deres. Bemerkelsesverdig nok ble hvert kjemisk grunnstoff som Mendeleev forutså, gallium, scandium og germanium, oppdaget mindre enn ti år etter at han publiserte sin periodiske lov.

Kort form av det periodiske system

Det har vært forsøk på å telle hvor mange alternativer for den grafiske representasjonen av det periodiske systemet ble foreslått av forskjellige forskere. Det viste seg at det var mer enn 500. Dessuten er 80% av det totale antallet alternativer tabeller, og resten er geometriske figurer, matematiske kurver osv. Som et resultat fant fire typer tabeller praktisk anvendelse: korte, semi -lang, lang og stige (pyramideformet). Sistnevnte ble foreslått av den store fysikeren N. Bohr.

Bildet under viser kortformen.

I den er kjemiske elementer ordnet i stigende rekkefølge av atomnummeret deres fra venstre til høyre og fra topp til bunn. Dermed har det første kjemiske elementet i det periodiske system, hydrogen, atomnummer 1 fordi kjernene til hydrogenatomer inneholder ett og bare ett proton. På samme måte har oksygen atomnummer 8 siden kjernene til alle oksygenatomer inneholder 8 protoner (se figuren nedenfor).

De viktigste strukturelle fragmentene av det periodiske systemet er perioder og grupper av elementer. I seks perioder er alle celler fylt, den syvende er ennå ikke fullført (elementene 113, 115, 117 og 118, selv om de er syntetisert i laboratorier, er ennå ikke offisielt registrert og har ikke navn).

Gruppene er delt inn i hoved (A) og sekundær (B) undergrupper. Elementer fra de tre første periodene, som hver inneholder en rad, er utelukkende inkludert i A-undergruppene. De resterende fire periodene inkluderer to rader.

Kjemiske grunnstoffer i samme gruppe har en tendens til å ha lignende kjemiske egenskaper. Dermed består den første gruppen av alkalimetaller, den andre - jordalkalimetaller. Grunnstoffer i samme periode har egenskaper som sakte endres fra et alkalimetall til en edelgass. Figuren under viser hvordan en av egenskapene, atomradius, endres for enkeltelementer i tabellen.

Lang periodeform av det periodiske system

Den er vist i figuren under og er delt i to retninger, rader og kolonner. Det er syv perioderader, som i den korte formen, og 18 kolonner, kalt grupper eller familier. Faktisk oppnås økningen i antall grupper fra 8 i den korte formen til 18 i den lange formen ved å plassere alle elementene i perioder, fra den 4., ikke i to, men på en linje.

Det brukes to forskjellige nummereringssystemer for grupper, som vist øverst i tabellen. Romertallsystemet (IA, IIA, IIB, IVB, etc.) har tradisjonelt vært populært i USA. Et annet system (1, 2, 3, 4, etc.) brukes tradisjonelt i Europa og ble anbefalt for bruk i USA for flere år siden.

Utseendet til de periodiske tabellene i figurene ovenfor er litt misvisende, som med enhver slik publisert tabell. Grunnen til dette er at de to gruppene av elementer vist nederst i tabellene faktisk skal være plassert innenfor dem. Lantanidene tilhører for eksempel periode 6 mellom barium (56) og hafnium (72). I tillegg tilhører aktinider periode 7 mellom radium (88) og rutherfordium (104). Hvis de ble satt inn i et bord, ville det blitt for bredt til å passe på et stykke papir eller et veggdiagram. Derfor er det vanlig å plassere disse elementene nederst på bordet.

Hvis du synes det periodiske systemet er vanskelig å forstå, er du ikke alene! Selv om det kan være vanskelig å forstå prinsippene, vil det å lære hvordan du bruker det hjelpe deg når du studerer naturvitenskap. Studer først strukturen til tabellen og hvilken informasjon du kan lære av den om hvert kjemisk element. Deretter kan du begynne å studere egenskapene til hvert element. Og til slutt, ved hjelp av det periodiske systemet, kan du bestemme antall nøytroner i et atom av et bestemt kjemisk element.

Trinn

Del 1

Tabellstruktur

Det periodiske systemet, eller det periodiske systemet for kjemiske elementer, begynner i øvre venstre hjørne og slutter på slutten av den siste raden i tabellen (nedre høyre hjørne). Elementene i tabellen er ordnet fra venstre til høyre i økende rekkefølge etter atomnummer. Atomnummeret viser hvor mange protoner som finnes i ett atom. I tillegg, når atomnummeret øker, øker også atommassen. Således, ved plasseringen av et element i det periodiske systemet, kan dets atommasse bestemmes.

Som du kan se, inneholder hvert påfølgende element ett proton mer enn elementet foran det. Dette er åpenbart når du ser på atomnumrene. Atomtall øker med én når du beveger deg fra venstre til høyre. Fordi elementer er ordnet i grupper, er noen tabellceller tomme.

• For eksempel inneholder den første raden i tabellen hydrogen, som har atomnummer 1, og helium, som har atomnummer 2. De er imidlertid plassert på motsatte kanter fordi de tilhører forskjellige grupper.

1. Lær om grupper som inneholder grunnstoffer med lignende fysiske og kjemiske egenskaper. Elementene i hver gruppe er plassert i den tilsvarende vertikale kolonnen. De identifiseres vanligvis med samme farge, noe som hjelper til med å identifisere elementer med lignende fysiske og kjemiske egenskaper og forutsi deres oppførsel. Alle elementer i en bestemt gruppe har samme antall elektroner i sitt ytre skall.

   • Hydrogen kan klassifiseres som både alkalimetaller og halogener. I noen tabeller er det angitt i begge grupper.
   • I de fleste tilfeller er gruppene nummerert fra 1 til 18, og tallene er plassert øverst eller nederst i tabellen. Tall kan angis med romerske (f.eks. IA) eller arabiske (f.eks. 1A eller 1) tall.
   • Når du beveger deg langs en kolonne fra topp til bunn, sies det at du "ser gjennom en gruppe."

2. Finn ut hvorfor det er tomme celler i tabellen. Elementer er ordnet ikke bare i henhold til deres atomnummer, men også etter gruppe (elementer i samme gruppe har lignende fysiske og kjemiske egenskaper). Takket være dette er det lettere å forstå hvordan et bestemt element oppfører seg. Men når atomnummeret øker, blir ikke alltid elementer som faller inn i den tilsvarende gruppen funnet, så det er tomme celler i tabellen.

   • For eksempel har de 3 første radene tomme celler fordi overgangsmetaller bare finnes fra atomnummer 21.
   • Grunnstoffer med atomnummer 57 til 102 er klassifisert som sjeldne jordartselementer, og er vanligvis plassert i sin egen undergruppe i nedre høyre hjørne av tabellen.

3. Hver rad i tabellen representerer en periode. Alle grunnstoffene i samme periode har samme antall atomorbitaler som elektronene i atomene befinner seg i. Antall orbitaler tilsvarer periodenummeret. Tabellen inneholder 7 rader, det vil si 7 punktum.

   • For eksempel har atomer av elementer fra den første perioden en orbitaler, og atomer av elementer fra den syvende perioden har 7 orbitaler.
   • Som regel er perioder angitt med tall fra 1 til 7 til venstre i tabellen.
   • Når du beveger deg langs en linje fra venstre til høyre, sies det at du "skanner perioden."

4. Lær å skille mellom metaller, metalloider og ikke-metaller. Du vil bedre forstå egenskapene til et element hvis du kan bestemme hvilken type det er. For enkelhets skyld er metaller, metalloider og ikke-metaller i de fleste tabeller angitt med forskjellige farger. Metaller er til venstre og ikke-metaller er på høyre side av bordet. Metalloider er plassert mellom dem.

   Del 2

   Elementbetegnelser

   1. Hvert element er angitt med en eller to latinske bokstaver. Som regel vises elementsymbolet med store bokstaver i midten av den tilsvarende cellen. Et symbol er et forkortet navn på et element som er det samme på de fleste språk. Elementsymboler brukes ofte når man utfører eksperimenter og arbeider med kjemiske ligninger, så det er nyttig å huske dem.

      • Vanligvis er elementsymboler forkortelser av deres latinske navn, selv om de for noen, spesielt nylig oppdagede elementer, er avledet fra det vanlige navnet. For eksempel er helium representert med symbolet He, som er nær det vanlige navnet på de fleste språk. Samtidig er jern betegnet som Fe, som er en forkortelse av dets latinske navn.

   2. Vær oppmerksom på hele navnet på elementet hvis det er gitt i tabellen. Dette elementet "navn" brukes i vanlige tekster. For eksempel er "helium" og "karbon" navn på grunnstoffer. Vanligvis, men ikke alltid, er de fulle navnene på elementene oppført under deres kjemiske symbol.

      • Noen ganger angir ikke tabellen navnene på elementene og gir bare deres kjemiske symboler.

   3. Finn atomnummeret. Vanligvis er atomnummeret til et element plassert på toppen av den tilsvarende cellen, i midten eller i hjørnet. Det kan også vises under elementets symbol eller navn. Grunnstoffer har atomnummer fra 1 til 118.

      • Atomnummeret er alltid et heltall.

   4. Husk at atomnummeret tilsvarer antall protoner i et atom. Alle atomer i et grunnstoff inneholder like mange protoner. I motsetning til elektroner forblir antallet protoner i atomene til et grunnstoff konstant. Ellers ville du fått et annet kjemisk grunnstoff!

Når man kjenner formuleringen av den periodiske loven og bruker D.I. Mendeleevs periodiske system av elementer, kan man karakterisere ethvert kjemisk grunnstoff og dets forbindelser. Det er praktisk å sette sammen en slik karakteristikk av et kjemisk element i henhold til planen.

I. Symbol på et kjemisk grunnstoff og dets navn.

II. Plasseringen av et kjemisk grunnstoff i det periodiske system D.I. Mendeleev:

1. serienummer;
2. periodenummer;
3. gruppenummer;
4. undergruppe (hoved eller sekundær).

III. Strukturen til et atom i et kjemisk element:

1. ladning av kjernen til et atom;
2. relativ atommasse til et kjemisk element;
3. antall protoner;
4. antall elektroner;
5. antall nøytroner;
6. antall elektroniske nivåer i et atom.

IV. Elektroniske og elektrongrafiske formler for et atom, dets valenselektroner.

V. Type kjemisk grunnstoff (metall eller ikke-metall, s-, p-, d- eller f-element).

VI. Formler for det høyeste oksidet og hydroksydet av et kjemisk element, egenskapene til deres egenskaper (basisk, sur eller amfoter).

VII. Sammenligning av de metalliske eller ikke-metalliske egenskapene til et kjemisk grunnstoff med egenskapene til naboelementene etter periode og undergruppe.

VIII. Den maksimale og minste oksidasjonstilstanden til et atom.

For eksempel vil vi gi en beskrivelse av et kjemisk grunnstoff med serienummer 15 og dets forbindelser i henhold til deres posisjon i D.I. Mendeleevs periodiske tabell over elementer og atomets struktur.

I. Vi finner i D.I. Mendeleevs tabell en celle med nummeret til et kjemisk element, skriv ned symbolet og navnet.

Kjemisk grunnstoff nummer 15 er fosfor. Symbolet er R.

II. La oss karakterisere plasseringen av elementet i D.I. Mendeleevs tabell (periodenummer, gruppe, undergruppetype).

Fosfor er i hovedundergruppen av gruppe V, i 3. periode.

III. Vi vil gi en generell beskrivelse av sammensetningen av et atom i et kjemisk grunnstoff (kjerneladning, atommasse, antall protoner, nøytroner, elektroner og elektroniske nivåer).

Fosforatomets kjerneladning er +15. Den relative atommassen til fosfor er 31. Kjernen til et atom inneholder 15 protoner og 16 nøytroner (31 - 15 = 16). Fosforatomet har tre energinivåer som inneholder 15 elektroner.

IV. Vi komponerer de elektroniske og elektrongrafiske formlene til atomet, og markerer dets valenselektroner.

Den elektroniske formelen til fosforatomet er: 15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3.

Elektrongrafisk formel for det ytre nivået til et fosforatom: på det tredje energinivået, på 3s undernivå, er det to elektroner (to piler i motsatt retning er skrevet i en celle), på tre p-undernivåer er det tre elektroner (en er skrevet i hver av de tre cellepilene som har samme retning).

Valenselektroner er elektroner på det ytre nivået, dvs. 3s2 3p3 elektroner.

V. Bestem type kjemisk grunnstoff (metall eller ikke-metall, s-, p-, d- eller f-element).

Fosfor er et ikke-metall. Siden sistnevnte undernivå i fosforatomet, som er fylt med elektroner, er p-undernivået, tilhører fosfor familien av p-elementer.

VI. Vi komponerer formler for høyere oksid og hydroksyd av fosfor og karakteriserer deres egenskaper (basisk, sur eller amfoter).

Høyere fosforoksid P 2 O 5 viser egenskapene til et surt oksid. Hydroksydet som tilsvarer det høyere oksidet, H 3 PO 4, har egenskapene til en syre. La oss bekrefte disse egenskapene med ligninger av typene kjemiske reaksjoner:

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

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

VII. La oss sammenligne de ikke-metalliske egenskapene til fosfor med egenskapene til naboelementene etter periode og undergruppe.

Fosfors undergruppe nabo er nitrogen. Fosfors periodes naboer er silisium og svovel. De ikke-metalliske egenskapene til atomer av kjemiske elementer i hovedundergruppene med økende atomnummer øker i perioder og reduksjon i grupper. Derfor er de ikke-metalliske egenskapene til fosfor mer uttalt enn silisium og mindre uttalt enn nitrogen og svovel.

VIII. Vi bestemmer maksimal og minimum oksidasjonstilstand for fosforatomet.

Den maksimale positive oksidasjonstilstanden for kjemiske elementer i hovedundergruppene er lik gruppenummeret. Fosfor er i hovedundergruppen av den femte gruppen, så den maksimale oksidasjonstilstanden til fosfor er +5.

Minste oksidasjonstilstand for ikke-metaller er i de fleste tilfeller forskjellen mellom gruppetallet og tallet åtte. Dermed er den minste oksidasjonstilstanden til fosfor -3.