В статье рассмотрена расшифровка таблицы Менделеева, с помощью которой можно быстро в ней разобраться. Из таблицы Менделеева можно почерпнуть огромное количество информации о каждом химическом элементе. Ее можно использовать на ЕГЭ, если уметь грамотно ей пользоваться.
- Периодическая система Менделеева систематизирует элементы и их свойства. В ней все элементы упорядочены с учетом их атомного числа и повторяющихся химических свойств.
- Периодический закон: свойства простых веществ, а также свойства и формы соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов элементов (порядкового номера).
Расшифровка обозначений элементов
Каждому химическому элементу в таблице отведена одна клеточка, в которой указаны символ и название элемента, порядковый номер и относительная атомная масса.
Расшифровка обозначений элементов таблицы Менделеева:
- Обозначение: одной или двумя латинскими буквами.
- Порядковый номер элемента или атомный номер равен числу протонов в его ядре. Обычно пишется в левом верхнем углу.
- Относительная атомная масса (сумма масс протонов и нейтронов). Это усреднённая величина, для расчёта которой используются атомные массы всех изотопов элемента с учетом их содержания в природе. Поэтому обычно она является дробным числом.
- Если округлить атомную массу до ближайшего целого, мы получим так называемое массовое число.
- Разность массового числа и атомного числа дает количество нейтронов в ядре. Так, число нейтронов в ядре гелия равно двум, а у лития – четырем.
- Число положительных протонов, как правило, равно числу отрицательных электронов в атоме (за исключением изотопов).
- Электронная конфигурация — формула расположения электронов по различным электронным оболочкам атома химического элемента или молекулы.
-
Чтобы узнать количество нейтронов в ядре элемента, необходимо из относительной атомной массы (массового числа) вычесть порядковый номер.
Элементы периодической таблицы Менделеева
Металлы расположены в левом нижнем углу таблицы, неметаллы — в правом верхнем углу. Между ними находятся полуметаллы. Все периоды, кроме первого, начинается щелочным металлом. Каждый период заканчивается инертным газом.
- Металлы обладают хорошей электро- и теплопроводностью, способны отражать яркий свет, имеют высокую температуру плавления (остаются твердыми при нормальных значениях окружающей среды, исключение — ртуть).
- Неметаллы встречаются в природе в трех состояниях: газ (например, водород), жидкость (например, бром) и твердые вещества (например, фосфор). Он не способны проводить тепло и электричество. Имеют более низкую температуру плавления в сравнении с металлами, более хрупкие и ломкие. Могут иметь разнообразный внешний вид (элементы с низкой плотностью и яркостью).
- Металлоиды имеют смешанные свойства металлов и неметаллов (например, кремний). Они имеют среднюю тепло- и электропроводность. Различаются между собой по температуре плавления, плотности, цвету и форме. Внешний вид может быть схож с металлами или неметаллами.
Расшифровка групп и периодов таблицы Менделеева
В таблице химические вещества расположены в специальном порядке: слева направо по мере роста их атомных масс. Все они в периодической системе объединены в периоды и группы.
Периоды — это горизонтальные ряды в таблице. У всех элементов одного периода одинаковое количество заполненных электронами энергетических уровней.
Номер периода, в котором находится элемент, совпадает с номером его валентной оболочки. Эта валентная оболочка постепенно заполняется от начала к концу периода.
Закономерности периодов:
- Металлические свойства убывают, неметаллические и окислительные -возрастают. Каждый период начинается активным металлом и заканчивается инертным газом.
- Уменьшается атомный радиус.
- Увеличивается электроотрицательность.
Группы — это столбцы. Элементы во всех группах имеют одинаковое электронное строение внешних электронных оболочек. В каждой группе на внешнем энергетическом атома одинаковое число электронов, то есть номер группы совпадает с числом валентных электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей. Поэтому номер группы часто совпадает с валентностью элементов. Например, номер группы совпадает с валентностью s-элементов и с наибольшей возможной валентностью p-элементов.
Закономерности групп:
- Металлические свойства увеличиваются, неметаллические и окислительные- убывают.
- Увеличивается радиус атома элементов в рамках одной группы.
- Уменьшается электроотрицательность.
Атомное число показывает, сколько протонов содержит ядро атома элемента и сколько электронов в атоме находятся вокруг него. Атом каждого последующего элемента содержит на один протон больше, чем предыдущий.
Валетность — это свойство элементов образовывать химические связи. То есть это количество химических связей, которые образует атом или число атомов, которое может присоединить или заместить атом данного элемента. Валентность бывает: постоянная и переменная (зависит от состава вещества, в которое входит элемент).
Определить валентность:
— Постоянная валентность идентична номеру группы главной подгруппы. Номера групп в таблице изображаются римскими цифрами.
— Переменная валентность (часто бывает у неметаллов) определяется по формуле: 8 вычесть № группы, в которой находится вещество.
Расшифровка периодов и групп периодической таблицы Менделеева
Каждый элемент имеет свой порядковый (атомный) номер, располагается в определённом периоде и определённой группе.
Периоды
- Малые периоды: первый, второй и третий периоды. В них содержится соответственно 2, 8 и 8 элементов;
- Большие периоды: остальные элементы. В четвёртом и пятом периодах расположены по 18 элементов, в шестом — 32, а в седьмом (пока незавершенном) — 31 элемент.
В таблице 7 периодов. В каждом содержится определённое число элементов:
1-й период — 2 элемента (малый период),
2-й период — 8 элементов (малый период),
3-й период — 8 элементов (малый период),
4-й период — 18 элементов (большой период),
5-й период — 18 элементов (большой период),
6-й период — 32 элемента (18+14) (большой период),
7-й период — 32 элемента (18+14) (большой период).
Группы и подгруппы
- Главные подгруппы включают в себя элементы малых периодов и одинаковые с ним по свойствам элементы больших периодов.
- Побочные подгруппы состоят только из элементов больших периодов. Химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются.
В Периодической таблице может использоваться разное обозначение групп. Поэтому согласно такому обозначению бывает разная расшифровка групп таблицы менделеева:
- 18 групп, пронумерованных арабскими цифрами.
- 8 групп, пронумерованных цифрами с добавлением букв A или B.
Группы A — это главные подгруппы.
Группы B — это побочные подгруппы в больших периодов. Это только металлы.
IA, VIIIA — по 7 элементов;
IIA — VIIA — по 6 элементов;
IIIB — 32 элемента (4+14 лантаноидов +14 актиноидов);
VIIIB — 12 элементов;
IB, IIB, IVB — VIIB — по 4 элемента.
Римский номер группы, как правило, показывает высшую валентность в оксидах (но для некоторых элементов не выполняется).
Элементы с порядковыми номерами 58–71 (лантаноиды) и 90–103 (актиноиды) вынесены из таблицы и располагаются под ней. Это элементы IIIB группы. Лантаноиды относятся к шестому периоду, а актиноиды — к седьмому.
Элементы главной подгруппы
1 группа главная подгруппа элементов (IA) — щелочные металлы.
Это мягкие металлы, серебристого цвета, хорошо режутся ножом. Все они обладают одним электроном на внешней оболочке и прекрасно вступают в реакцию.
Литий Li (3), Натрий Na (11), Калий K (19), Рубидий Rb (37), Цезий Cs (55), Франций Fr (87).
2 группа главная подгруппа (IIА) -щелочноземельными металлами.
Имеют серебристый оттенок. На внешнем уровне помещено по два электрона, и, соответственно, эти металлы менее охотно взаимодействуют с другими элементами. По сравнению со щелочными металлами, щелочноземельные металлы плавятся и кипят при более высоких температурах.
Кальций Ca (20), Стронций Sr (38), Барий Ba (56), Радий Ra (88).
3 группа главная подгруппа (IIIА).
Все элементы данной подгруппы, за исключением бора, металлы. Главную подгруппу составляют составляют бор, алюминий, галлий, индий и таллий. На внешнем электронном уровне элементов по три электрона. Они легко отдают эти электроны или образуют три неспаренных электрона.
4 группа главная подгруппа (IVА) .
Углерод и кремний обладают всеми свойствами неметаллов, германий и олово занимают промежуточную позицию, а свинец имеет выраженные металлические свойства. Большинство элементов подгруппы углерода — полупроводники (проводят электричество за счёт примесей, но хуже, чем металлы).
5 группа главная подгруппа (VA).
Физические свойства элементов подгруппы азота различны. Азот является бесцветным газом. Фосфор, мягкое вещество, образует несколько вариантов аллотропных модификаций — белый, красный и чёрный фосфор. Мышьяк — твёрдый полуметалл, способный проводить электрический ток. Висмут — блестящий серебристо-белый металл с радужным отливом.
6 группа главной подгруппы (VIA) .
Для завершения внешнего электронного уровня атомам этих элементов не хватает лишь двух электронов, поэтому они проявляют сильные окислительные (неметаллические) свойства.
7 группа главная подгруппа (VIIA) — галогены .
(F, Cl, Br, I, At). Имеют семь электронов на внешнем электронном слое атома. Это сильнейшие окислители, легко вступающие в реакции. Галогены («рождающие соли») назвали так потому, что они реагируют со многими металлами с образованием солей.
Самый активный из галогенов — фтор. Он способен разрушать даже молекулы воды, за что и получил своё грозное имя (слово «фтор» переводится на русский язык как «разрушительный»). А его «близкий родственник» — иод — используется в медицине в виде спиртового раствора для обработки ран.
8 группа главная подгруппа (VIIIA) — инертные (благородные) газы.
(He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, Og). У них полностью заполнен внешний электронный уровень. Они практически не способны участвовать в реакциях. Поэтому их иногда называют «благородными». У инертных газов есть способность: они светятся под действием электромагнитного излучения, поэтому используются для создания ламп. Так, неон используется для создания светящихся вывесок и реклам, а ксенон — в автомобильных фарах и фотовспышках.
Элементы побочной подгруппы
Элементы побочных подгрупп кроме лантаноидов и актиноидов — переходные металлы.
Твёрдые (исключение жидкая ртуть), плотные, обладают характерным блеском, хорошо проводят тепло и электричество.
Переходные металлы занимают группы 3—12 в периодической таблице. Большинство из них плотные, твердые, с хорошей электро- и теплопроводностью. Их валентные электроны (при помощи которых они соединяются с другими элементами) находятся в нескольких электронных оболочках.
3 группа побочная подгруппа (IIIB) шестого и седьмого периодов — лантаноиды и актиноиды.
Для удобства их помещают под основной таблицей.
- Лантаноиды иногда называют «редкоземельными элементами», поскольку они были обнаружены в небольшом количестве в составе редких минералов и не образуют собственных руд.
- Актиноиды имеют одно важное общее свойство — радиоактивность. Все они, кроме урана, практически не встречаются в природе и синтезируются искусственно.
Неметаллы
Правый верхний угол таблицы до инертных газов -неметаллы.
Неметаллы плохо проводят тепло и электричество и могут существовать в трёх агрегатных состояниях: твёрдом (как углерод или кремний), жидком (как бром) и газообразном (как кислород и азот). Водород может проявлять как металлические, так и неметаллические свойства, поэтому его относят как к первой, так и к седьмой группе.
Кислородные и водородные соединения
Все элементы, кроме гелия, неона и аргона, образуют кислородные соединения.
Существует 8 форм кислородных соединений: R2O, RO, R2O3, RO2, R2O5, RO3, R2O7, RO4,
где R — элемент группы.
Элементы главных подгрупп, начиная с IV группы, образуют газообразные водородные соединения. Существуют 4 формы водородных соединений: RH4, RH3, RH2, RH.
Характер соединений: RH — сильнокислый; RH2 — слабокислый; RH3 — слабоосновный; RH4 — нейтральный.
A period in the periodic table is a row of chemical elements. All elements in a row have the same number of electron shells. Each next element in a period has one more proton and is less metallic than its predecessor. Arranged this way, elements in the same group (column) have similar chemical and physical properties, reflecting the periodic law. For example, the halogens lie in the second-to-last group (group 17) and share similar properties, such as high reactivity and the tendency to gain one electron to arrive at a noble-gas electronic configuration. As of 2022, a total of 118 elements have been discovered and confirmed.
The Madelung energy ordering rule describes the order in which orbitals are arranged by increasing energy according to the Madelung rule. Each diagonal corresponds to a different value of n + l.
Modern quantum mechanics explains these periodic trends in properties in terms of electron shells. As atomic number increases, shells fill with electrons in approximately the order shown in the ordering rule diagram. The filling of each shell corresponds to a row in the table.
In the s-block and p-block of the periodic table, elements within the same period generally do not exhibit trends and similarities in properties (vertical trends down groups are more significant). However, in the d-block, trends across periods become significant, and in the f-block elements show a high degree of similarity across periods.
Periods[edit]
There are currently seven complete periods in the periodic table, comprising the 118 known elements. Any new elements will be placed into an eighth period; see extended periodic table. The elements are colour-coded below by their block: red for the s-block, yellow for the p-block, blue for the d-block, and green for the f-block.
Period 1[edit]
| Group | 1 | 18 |
|---|---|---|
| Atomic # Name | 1 H | 2 He |
The first period contains fewer elements than any other, with only two, hydrogen and helium. They therefore do not follow the octet rule, but rather a duplet rule. Chemically, helium behaves like a noble gas, and thus is taken to be part of the group 18 elements. However, in terms of its nuclear structure it belongs to the s-block, and is therefore sometimes classified as a group 2 element, or simultaneously both 2 and 18. Hydrogen readily loses and gains an electron, and so behaves chemically as both a group 1 and a group 17 element.
- Hydrogen (H) is the most abundant of the chemical elements, constituting roughly 75% of the universe’s elemental mass.[1] Ionized hydrogen is just a proton. Stars in the main sequence are mainly composed of hydrogen in its plasma state. Elemental hydrogen is relatively rare on Earth, and is industrially produced from hydrocarbons such as methane. Hydrogen can form compounds with most elements and is present in water and most organic compounds.[2]
- Helium (He) exists only as a gas except in extreme conditions.[3] It is the second-lightest element and is the second-most abundant in the universe.[4] Most helium was formed during the Big Bang, but new helium is created through nuclear fusion of hydrogen in stars.[5] On Earth, helium is relatively rare, only occurring as a byproduct of the natural decay of some radioactive elements.[6] Such ‘radiogenic’ helium is trapped within natural gas in concentrations of up to seven percent by volume.[7]
Period 2[edit]
| Group | 1 | 2 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Atomic # Name | 3 Li | 4 Be | 5 B | 6 C | 7 N | 8 O | 9 F | 10 Ne |
Period 2 elements involve the 2s and 2p orbitals. They include the biologically most essential elements besides hydrogen: carbon, nitrogen, and oxygen.
- Lithium (Li) is the lightest metal and the least dense solid element.[8] In its non-ionized state it is one of the most reactive elements, and so is only ever found naturally in compounds. It is the heaviest primordial element forged in large quantities during the Big Bang .
- Beryllium (Be) has one of the highest melting points of all the light metals. Small amounts of beryllium were synthesised during the Big Bang, although most of it decayed or reacted further within stars to create larger nuclei, like carbon, nitrogen or oxygen. Beryllium is classified by the International Agency for Research on Cancer as a group 1 carcinogen.[9] Between 1% and 15% of people are sensitive to beryllium and may develop an inflammatory reaction in their respiratory system and skin, called chronic beryllium disease.[10]
- Boron (B) does not occur naturally as a free element, but in compounds such as borates. It is an essential plant micronutrient, required for cell wall strength and development, cell division, seed and fruit development, sugar transport and hormone development,[11][12] though high levels are toxic.
- Carbon (C) is the fourth-most abundant element in the universe by mass after hydrogen, helium and oxygen[13] and is the second-most abundant element in the human body by mass after oxygen,[14] the third-most abundant by number of atoms.[15] There are an almost infinite number of compounds that contain carbon due to carbon’s ability to form long stable chains of C—C bonds.[16][17] All organic compounds, those essential for life, contain at least one atom of carbon;[16][17] combined with hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur, and phosphorus, carbon is the basis of every important biological compound.[17]
- Nitrogen (N) is found mainly as mostly inert diatomic gas, N2, which makes up 78% of the Earth’s atmosphere by volume. It is an essential component of proteins and therefore of life.
- Oxygen (O) comprising 21% of the atmosphere by volume and is required for respiration by all (or nearly all) animals, as well as being the principal component of water. Oxygen is the third-most abundant element in the universe, and oxygen compounds dominate the Earth’s crust.
- Fluorine (F) is the most reactive element in its non-ionized state, and so is never found that way in nature.
- Neon (Ne) is a noble gas used in neon lighting.
Period 3[edit]
| Group | 1 | 2 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Atomic # Name | 11 Na | 12 Mg | 13 Al | 14 Si | 15 P | 16 S | 17 Cl | 18 Ar |
All period three elements occur in nature and have at least one stable isotope. All but the noble gas argon are essential to basic geology and biology.
- Sodium (Na) is an alkali metal. It is present in Earth’s oceans in large quantities in the form of sodium chloride (table salt).
- Magnesium (Mg) is an alkaline earth metal. Magnesium ions are found in chlorophyll.
- Aluminium (Al) is a post-transition metal. It is the most abundant metal in the Earth’s crust.
- Silicon (Si) is a metalloid. It is a semiconductor, making it the principal component in many integrated circuits. Silicon dioxide is the principal constituent of sand. As Carbon is to Biology, Silicon is to Geology.
- Phosphorus (P) is a nonmetal essential to DNA. It is highly reactive, and as such is never found in nature as a free element.
- Sulfur (S) is a nonmetal. It is found in two amino acids: cysteine and methionine.
- Chlorine (Cl) is a halogen. It is used as a disinfectant, especially in swimming pools.
- Argon (Ar) is a noble gas, making it almost entirely nonreactive. Incandescent lamps are often filled with noble gases such as argon in order to preserve the filaments at high temperatures.
Period 4[edit]
| Group | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Atomic # Name | 19 K | 20 Ca | 21 Sc | 22 Ti | 23 V | 24 Cr | 25 Mn | 26 Fe | 27 Co | 28 Ni | 29 Cu | 30 Zn | 31 Ga | 32 Ge | 33 As | 34 Se | 35 Br | 36 Kr |
Period 4 includes the biologically essential elements potassium and calcium, and is the first period in the d-block with the lighter transition metals. These include iron, the heaviest element forged in main-sequence stars and a principal component of the Earth, as well as other important metals such as cobalt, nickel, and copper. Almost all have biological roles.
Completing the fourth period are six p-block elements: gallium, germanium, arsenic, selenium, bromine, and krypton.
Period 5[edit]
| Group | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Atomic # Name | 37 Rb | 38 Sr | 39 Y | 40 Zr | 41 Nb | 42 Mo | 43 Tc | 44 Ru | 45 Rh | 46 Pd | 47 Ag | 48 Cd | 49 In | 50 Sn | 51 Sb | 52 Te | 53 I | 54 Xe |
Period 5 has the same number of elements as period 4 and follows the same general structure but with one more post transition metal and one fewer nonmetal. Of the three heaviest elements with biological roles, two (molybdenum and iodine) are in this period; tungsten, in period 6, is heavier, along with several of the early lanthanides. Period 5 also includes technetium, the lightest exclusively radioactive element.
Period 6[edit]
| Group | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Atomic # Name | 55 Cs | 56 Ba | 57 La | 58 Ce | 59 Pr | 60 Nd | 61 Pm | 62 Sm | 63 Eu | 64 Gd | 65 Tb | 66 Dy | 67 Ho | 68 Er | 69 Tm | 70 Yb | 71 Lu | 72 Hf | 73 Ta | 74 W | 75 Re | 76 Os | 77 Ir | 78 Pt | 79 Au | 80 Hg | 81 Tl | 82 Pb | 83 Bi | 84 Po | 85 At | 86 Rn |
Period 6 is the first period to include the f-block, with the lanthanides (also known as the rare earth elements), and includes the heaviest stable elements. Many of these heavy metals are toxic and some are radioactive, but platinum and gold are largely inert.
Period 7[edit]
| Group | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Atomic # Name | 87 Fr | 88 Ra | 89 Ac | 90 Th | 91 Pa | 92 U | 93 Np | 94 Pu | 95 Am | 96 Cm | 97 Bk | 98 Cf | 99 Es | 100 Fm | 101 Md | 102 No | 103 Lr | 104 Rf | 105 Db | 106 Sg | 107 Bh | 108 Hs | 109 Mt | 110 Ds | 111 Rg | 112 Cn | 113 Nh | 114 Fl | 115 Mc | 116 Lv | 117 Ts | 118 Og |
All elements of period 7 are radioactive. This period contains the heaviest element which occurs naturally on Earth, plutonium. All of the subsequent elements in the period have been synthesized artificially. Whilst five of these (from americium to einsteinium) are now available in macroscopic quantities, most are extremely rare, having only been prepared in microgram amounts or less. Some of the later elements have only ever been identified in laboratories in quantities of a few atoms at a time.
Although the rarity of many of these elements means that experimental results are not very extensive, periodic and group trends in behaviour appear to be less well defined for period 7 than for other periods. Whilst francium and radium do show typical properties of groups 1 and 2, respectively, the actinides display a much greater variety of behaviour and oxidation states than the lanthanides. These peculiarities of period 7 may be due to a variety of factors, including a large degree of spin–orbit coupling and relativistic effects, ultimately caused by the very high positive electrical charge from their massive atomic nuclei.
Period 8[edit]
No element of the eighth period has yet been synthesized. A g-block is predicted. It is not clear if all elements predicted for the eighth period are in fact physically possible. There may therefore be no ninth period.
See also[edit]
- Group (periodic table)
References[edit]
- ^ Palmer, David (November 13, 1997). «Hydrogen in the Universe». NASA. Retrieved 2008-02-05.
- ^ Jolly, William Lee (9 August 2019). «hydrogen». Encyclopædia Britannica.
- ^ «Helium: physical properties». WebElements. Retrieved 2008-07-15.
- ^ «Helium: geological information». WebElements. Retrieved 2008-07-15.
- ^ Cox, Tony (1990-02-03). «Origin of the chemical elements». New Scientist. Retrieved 2008-07-15.
- ^ «Helium supply deflated: production shortages mean some industries and partygoers must squeak by». Houston Chronicle. 2006-11-05.
- ^ Brown, David (2008-02-02). «Helium a New Target in New Mexico». American Association of Petroleum Geologists. Retrieved 2008-07-15.
- ^ Lithium at WebElements.
- ^ «IARC Monograph, Volume 58». International Agency for Research on Cancer. 1993. Retrieved 2008-09-18.
- ^ Information about chronic beryllium disease.
- ^ «Functions of Boron in Plant Nutrition» (PDF). www.borax.com/agriculture. U.S. Borax Inc. Archived from the original (PDF) on 2009-03-20.
- ^ Blevins, Dale G.; Lukaszewski, Krystyna M. (1998). «Functions of Boron in Plant Nutrition». Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 49: 481–500. doi:10.1146/annurev.arplant.49.1.481. PMID 15012243.
- ^ Ten most abundant elements in the universe, taken from The Top 10 of Everything, 2006, Russell Ash, page 10. Retrieved October 15, 2008. Archived February 10, 2010, at the Wayback Machine
- ^ Chang, Raymond (2007). Chemistry, Ninth Edition. McGraw-Hill. p. 52. ISBN 0-07-110595-6.
- ^ Freitas Jr., Robert A. (1999). Nanomedicine. Landes Bioscience. Tables 3-1 & 3-2. ISBN 1-57059-680-8.
- ^ a b «Structure and Nomenclature of Hydrocarbons». Purdue University. Retrieved 2008-03-23.
- ^ a b c Alberts, Bruce; Alexander Johnson; Julian Lewis; Martin Raff; Keith Roberts; Peter Walter. Molecular Biology of the Cell. Garland Science.
A period in the periodic table is a row of chemical elements. All elements in a row have the same number of electron shells. Each next element in a period has one more proton and is less metallic than its predecessor. Arranged this way, elements in the same group (column) have similar chemical and physical properties, reflecting the periodic law. For example, the halogens lie in the second-to-last group (group 17) and share similar properties, such as high reactivity and the tendency to gain one electron to arrive at a noble-gas electronic configuration. As of 2022, a total of 118 elements have been discovered and confirmed.
The Madelung energy ordering rule describes the order in which orbitals are arranged by increasing energy according to the Madelung rule. Each diagonal corresponds to a different value of n + l.
Modern quantum mechanics explains these periodic trends in properties in terms of electron shells. As atomic number increases, shells fill with electrons in approximately the order shown in the ordering rule diagram. The filling of each shell corresponds to a row in the table.
In the s-block and p-block of the periodic table, elements within the same period generally do not exhibit trends and similarities in properties (vertical trends down groups are more significant). However, in the d-block, trends across periods become significant, and in the f-block elements show a high degree of similarity across periods.
Periods[edit]
There are currently seven complete periods in the periodic table, comprising the 118 known elements. Any new elements will be placed into an eighth period; see extended periodic table. The elements are colour-coded below by their block: red for the s-block, yellow for the p-block, blue for the d-block, and green for the f-block.
Period 1[edit]
| Group | 1 | 18 |
|---|---|---|
| Atomic # Name | 1 H | 2 He |
The first period contains fewer elements than any other, with only two, hydrogen and helium. They therefore do not follow the octet rule, but rather a duplet rule. Chemically, helium behaves like a noble gas, and thus is taken to be part of the group 18 elements. However, in terms of its nuclear structure it belongs to the s-block, and is therefore sometimes classified as a group 2 element, or simultaneously both 2 and 18. Hydrogen readily loses and gains an electron, and so behaves chemically as both a group 1 and a group 17 element.
- Hydrogen (H) is the most abundant of the chemical elements, constituting roughly 75% of the universe’s elemental mass.[1] Ionized hydrogen is just a proton. Stars in the main sequence are mainly composed of hydrogen in its plasma state. Elemental hydrogen is relatively rare on Earth, and is industrially produced from hydrocarbons such as methane. Hydrogen can form compounds with most elements and is present in water and most organic compounds.[2]
- Helium (He) exists only as a gas except in extreme conditions.[3] It is the second-lightest element and is the second-most abundant in the universe.[4] Most helium was formed during the Big Bang, but new helium is created through nuclear fusion of hydrogen in stars.[5] On Earth, helium is relatively rare, only occurring as a byproduct of the natural decay of some radioactive elements.[6] Such ‘radiogenic’ helium is trapped within natural gas in concentrations of up to seven percent by volume.[7]
Period 2[edit]
| Group | 1 | 2 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Atomic # Name | 3 Li | 4 Be | 5 B | 6 C | 7 N | 8 O | 9 F | 10 Ne |
Period 2 elements involve the 2s and 2p orbitals. They include the biologically most essential elements besides hydrogen: carbon, nitrogen, and oxygen.
- Lithium (Li) is the lightest metal and the least dense solid element.[8] In its non-ionized state it is one of the most reactive elements, and so is only ever found naturally in compounds. It is the heaviest primordial element forged in large quantities during the Big Bang .
- Beryllium (Be) has one of the highest melting points of all the light metals. Small amounts of beryllium were synthesised during the Big Bang, although most of it decayed or reacted further within stars to create larger nuclei, like carbon, nitrogen or oxygen. Beryllium is classified by the International Agency for Research on Cancer as a group 1 carcinogen.[9] Between 1% and 15% of people are sensitive to beryllium and may develop an inflammatory reaction in their respiratory system and skin, called chronic beryllium disease.[10]
- Boron (B) does not occur naturally as a free element, but in compounds such as borates. It is an essential plant micronutrient, required for cell wall strength and development, cell division, seed and fruit development, sugar transport and hormone development,[11][12] though high levels are toxic.
- Carbon (C) is the fourth-most abundant element in the universe by mass after hydrogen, helium and oxygen[13] and is the second-most abundant element in the human body by mass after oxygen,[14] the third-most abundant by number of atoms.[15] There are an almost infinite number of compounds that contain carbon due to carbon’s ability to form long stable chains of C—C bonds.[16][17] All organic compounds, those essential for life, contain at least one atom of carbon;[16][17] combined with hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur, and phosphorus, carbon is the basis of every important biological compound.[17]
- Nitrogen (N) is found mainly as mostly inert diatomic gas, N2, which makes up 78% of the Earth’s atmosphere by volume. It is an essential component of proteins and therefore of life.
- Oxygen (O) comprising 21% of the atmosphere by volume and is required for respiration by all (or nearly all) animals, as well as being the principal component of water. Oxygen is the third-most abundant element in the universe, and oxygen compounds dominate the Earth’s crust.
- Fluorine (F) is the most reactive element in its non-ionized state, and so is never found that way in nature.
- Neon (Ne) is a noble gas used in neon lighting.
Period 3[edit]
| Group | 1 | 2 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Atomic # Name | 11 Na | 12 Mg | 13 Al | 14 Si | 15 P | 16 S | 17 Cl | 18 Ar |
All period three elements occur in nature and have at least one stable isotope. All but the noble gas argon are essential to basic geology and biology.
- Sodium (Na) is an alkali metal. It is present in Earth’s oceans in large quantities in the form of sodium chloride (table salt).
- Magnesium (Mg) is an alkaline earth metal. Magnesium ions are found in chlorophyll.
- Aluminium (Al) is a post-transition metal. It is the most abundant metal in the Earth’s crust.
- Silicon (Si) is a metalloid. It is a semiconductor, making it the principal component in many integrated circuits. Silicon dioxide is the principal constituent of sand. As Carbon is to Biology, Silicon is to Geology.
- Phosphorus (P) is a nonmetal essential to DNA. It is highly reactive, and as such is never found in nature as a free element.
- Sulfur (S) is a nonmetal. It is found in two amino acids: cysteine and methionine.
- Chlorine (Cl) is a halogen. It is used as a disinfectant, especially in swimming pools.
- Argon (Ar) is a noble gas, making it almost entirely nonreactive. Incandescent lamps are often filled with noble gases such as argon in order to preserve the filaments at high temperatures.
Period 4[edit]
| Group | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Atomic # Name | 19 K | 20 Ca | 21 Sc | 22 Ti | 23 V | 24 Cr | 25 Mn | 26 Fe | 27 Co | 28 Ni | 29 Cu | 30 Zn | 31 Ga | 32 Ge | 33 As | 34 Se | 35 Br | 36 Kr |
Period 4 includes the biologically essential elements potassium and calcium, and is the first period in the d-block with the lighter transition metals. These include iron, the heaviest element forged in main-sequence stars and a principal component of the Earth, as well as other important metals such as cobalt, nickel, and copper. Almost all have biological roles.
Completing the fourth period are six p-block elements: gallium, germanium, arsenic, selenium, bromine, and krypton.
Period 5[edit]
| Group | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Atomic # Name | 37 Rb | 38 Sr | 39 Y | 40 Zr | 41 Nb | 42 Mo | 43 Tc | 44 Ru | 45 Rh | 46 Pd | 47 Ag | 48 Cd | 49 In | 50 Sn | 51 Sb | 52 Te | 53 I | 54 Xe |
Period 5 has the same number of elements as period 4 and follows the same general structure but with one more post transition metal and one fewer nonmetal. Of the three heaviest elements with biological roles, two (molybdenum and iodine) are in this period; tungsten, in period 6, is heavier, along with several of the early lanthanides. Period 5 also includes technetium, the lightest exclusively radioactive element.
Period 6[edit]
| Group | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Atomic # Name | 55 Cs | 56 Ba | 57 La | 58 Ce | 59 Pr | 60 Nd | 61 Pm | 62 Sm | 63 Eu | 64 Gd | 65 Tb | 66 Dy | 67 Ho | 68 Er | 69 Tm | 70 Yb | 71 Lu | 72 Hf | 73 Ta | 74 W | 75 Re | 76 Os | 77 Ir | 78 Pt | 79 Au | 80 Hg | 81 Tl | 82 Pb | 83 Bi | 84 Po | 85 At | 86 Rn |
Period 6 is the first period to include the f-block, with the lanthanides (also known as the rare earth elements), and includes the heaviest stable elements. Many of these heavy metals are toxic and some are radioactive, but platinum and gold are largely inert.
Period 7[edit]
| Group | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Atomic # Name | 87 Fr | 88 Ra | 89 Ac | 90 Th | 91 Pa | 92 U | 93 Np | 94 Pu | 95 Am | 96 Cm | 97 Bk | 98 Cf | 99 Es | 100 Fm | 101 Md | 102 No | 103 Lr | 104 Rf | 105 Db | 106 Sg | 107 Bh | 108 Hs | 109 Mt | 110 Ds | 111 Rg | 112 Cn | 113 Nh | 114 Fl | 115 Mc | 116 Lv | 117 Ts | 118 Og |
All elements of period 7 are radioactive. This period contains the heaviest element which occurs naturally on Earth, plutonium. All of the subsequent elements in the period have been synthesized artificially. Whilst five of these (from americium to einsteinium) are now available in macroscopic quantities, most are extremely rare, having only been prepared in microgram amounts or less. Some of the later elements have only ever been identified in laboratories in quantities of a few atoms at a time.
Although the rarity of many of these elements means that experimental results are not very extensive, periodic and group trends in behaviour appear to be less well defined for period 7 than for other periods. Whilst francium and radium do show typical properties of groups 1 and 2, respectively, the actinides display a much greater variety of behaviour and oxidation states than the lanthanides. These peculiarities of period 7 may be due to a variety of factors, including a large degree of spin–orbit coupling and relativistic effects, ultimately caused by the very high positive electrical charge from their massive atomic nuclei.
Period 8[edit]
No element of the eighth period has yet been synthesized. A g-block is predicted. It is not clear if all elements predicted for the eighth period are in fact physically possible. There may therefore be no ninth period.
See also[edit]
- Group (periodic table)
References[edit]
- ^ Palmer, David (November 13, 1997). «Hydrogen in the Universe». NASA. Retrieved 2008-02-05.
- ^ Jolly, William Lee (9 August 2019). «hydrogen». Encyclopædia Britannica.
- ^ «Helium: physical properties». WebElements. Retrieved 2008-07-15.
- ^ «Helium: geological information». WebElements. Retrieved 2008-07-15.
- ^ Cox, Tony (1990-02-03). «Origin of the chemical elements». New Scientist. Retrieved 2008-07-15.
- ^ «Helium supply deflated: production shortages mean some industries and partygoers must squeak by». Houston Chronicle. 2006-11-05.
- ^ Brown, David (2008-02-02). «Helium a New Target in New Mexico». American Association of Petroleum Geologists. Retrieved 2008-07-15.
- ^ Lithium at WebElements.
- ^ «IARC Monograph, Volume 58». International Agency for Research on Cancer. 1993. Retrieved 2008-09-18.
- ^ Information about chronic beryllium disease.
- ^ «Functions of Boron in Plant Nutrition» (PDF). www.borax.com/agriculture. U.S. Borax Inc. Archived from the original (PDF) on 2009-03-20.
- ^ Blevins, Dale G.; Lukaszewski, Krystyna M. (1998). «Functions of Boron in Plant Nutrition». Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 49: 481–500. doi:10.1146/annurev.arplant.49.1.481. PMID 15012243.
- ^ Ten most abundant elements in the universe, taken from The Top 10 of Everything, 2006, Russell Ash, page 10. Retrieved October 15, 2008. Archived February 10, 2010, at the Wayback Machine
- ^ Chang, Raymond (2007). Chemistry, Ninth Edition. McGraw-Hill. p. 52. ISBN 0-07-110595-6.
- ^ Freitas Jr., Robert A. (1999). Nanomedicine. Landes Bioscience. Tables 3-1 & 3-2. ISBN 1-57059-680-8.
- ^ a b «Structure and Nomenclature of Hydrocarbons». Purdue University. Retrieved 2008-03-23.
- ^ a b c Alberts, Bruce; Alexander Johnson; Julian Lewis; Martin Raff; Keith Roberts; Peter Walter. Molecular Biology of the Cell. Garland Science.
Период — строка периодической системы химических элементов, последовательность атомов по возрастанию заряда ядра и заполнению электронами внешней электронной оболочки.
Периодическая система имеет семь периодов. Первый период, содержащий 2 элемента, а также второй период и третий период, насчитывающие по 8 элементов, называются малыми. Остальные периоды, имеющие 18 и более элементов — большими. Седьмой период не завершён. Номер периода, к которому относится химический элемент, определяется числом его электронных оболочек (энергетических уровней).
Каждый период (за исключением первого) начинается типичным металлом (Li, Nа, К, Rb, Cs, Fr) и заканчивается благородным газом (Не, Ne, Ar, Kr, Хе, Rn), которому предшествует типичный неметалл.
Эволюция периодической системы химических элементов
Особым и важным для эволюции периодической системы химических элементов оказалось введённое Менделеевым представление о месте элемента в системе; положение элемента определяется номерами периода и группы. Опираясь на это представление, Менделеев пришёл к выводу о необходимости изменения принятых тогда атомных весов некоторых элементов (U, In, Ce и его аналогов), в чём состояло первое практическое применение П. с. э., а также впервые предсказал существование и основные свойства нескольких неизвестных элементов, которым соответствовали незаполненные клетки П. с. э.
Классическим примером является предсказание «экаалюминия» (будущего Ga, открытого П. Лекоком де Буабодраном в 1875), «экабора» (Sc, открытого шведским учёным Л. Нильсоном в 1879) и «экасилиция» (Ge, открытого немецким учёным К. Винклером в 1886). Кроме того, Менделеев предсказал существование аналогов марганца (будущие Тс и Re), теллура (Po), иода (At), цезия (Fr), бария (Ra), тантала (Pa).
Во многом представляла эмпирическое обобщение фактов, поскольку был неясен физический смысл периодического закона и отсутствовало объяснение причин периодического изменения свойств элементов в зависимости от возрастания атомных весов. Поэтому вплоть до физического обоснования периодического закона и разработки теории П. с. э. многие факты не удавалось объяснить. Т
Открытие в конце 19 в. инертных газов, которые, казалось, не находили места в П. с. э.; эта трудность была устранена благодаря включению в П. с. э. самостоятельной нулевой группы (впоследствии VIIIa-подгруппы). Открытие многих «радиоэлементов» в начале 20 в. привело к противоречию между необходимостью их размещения в П. с. э. и её структурой (для более чем 30 таких элементов было 7 «вакантных» мест в шестом и седьмом периодах). Это противоречие было преодолено в результате открытия изотопов. Наконец, величина атомного веса (атомной массы) как параметра, определяющего свойства элементов, постепенно утрачивала своё значение.
Структура периодической системы химических элементов.
Современная (1975) П. с. э. охватывает 106 химических элементов; из них все трансурановые (Z = 93—106), а также элементы с Z = 43 (Tc), 61 (Pm), 85 (At) и 87 (Fr) получены искусственно. За всю историю П. с. э. было предложено большое количество (нескольких сотен) вариантов её графического изображения, преимущественно в виде таблиц; известны изображения и в виде различных геометрических фигур (пространственных и плоскостных), аналитических кривых (например, спирали) и т.д.
Наибольшее распространение получили три формы П. с. э.:
Короткая, предложенная Менделеевым и получившая всеобщее признание (в современном виде она дана на илл.); длинная (рис. 3); лестничная (рис. 4). Длинную форму также разрабатывал Менделеев, а в усовершенствованном виде она была предложена в 1905 А. Вернером. Лестничная форма предложена английским учёным Т. Бейли (1882), датским учёным Ю. Томсеном (1895) и усовершенствована Н. Бором (1921). Каждая из трёх форм имеет достоинства и недостатки.
Фундаментальным принципом построения П. с. э. является разделение всех химических элементов на группы и периоды. Каждая группа в свою очередь подразделяется на главную (а) и побочную (б) подгруппы. В каждой подгруппе содержатся элементы, обладающие сходными химическими свойствами. Элементы а- и б-подгрупп в каждой группе, как правило, обнаруживают между собой определённое химическое сходство, главным образом в высших степенях окисления, которые, как правило, соответствуют номеру группы.
Периодом называется совокупность элементов, начинающаяся щелочным металлом и заканчивающаяся инертным газом (особый случай — первый период); каждый период содержит строго определённое число элементов. П. с. э. состоит из 8 групп и 7 периодов (седьмой пока не завершен).
Первый период периодической системы элементов
Специфика первого периода заключается в том, что он содержит всего 2 элемента: H и He. Место H в системе неоднозначно: водород проявляет свойства, общие со щелочными металлами и с галогенами, его помещают либо в Ia-, либо (предпочтительнее) в VIIa-подгруппу. Гелий — первый представитель VIIa-подгруппы (однако долгое время Не и все инертные газы объединяли в самостоятельную нулевую группу).
Второй период периодической системы элементов
Второй период (Li — Ne) содержит 8 элементов. Он начинается щелочным металлом Li, единственная степень окисления которого равна I. Затем идёт Be — металл, степень окисления II. Металлический характер следующего элемента В выражен слабо (степень окисления III). Идущий за ним C — типичный неметалл, может быть как положительно, так и отрицательно четырёхвалентным. Последующие N, O, F и Ne — неметаллы, причём только у N высшая степень окисления V соответствует номеру группы; кислород лишь в редких случаях проявляет положительную валентность, а для F известна степень окисления VI. Завершает период инертный газ Ne.
Третий период периодической системы элементов
Третий период (Na — Ar) также содержит 8 элементов, характер изменения свойств которых во многом аналогичен наблюдающемуся во втором периоде. Однако Mg, в отличие от Be, более металличен, равно как и Al по сравнению с В, хотя Al присуща амфотерность. Si, Р, S, Cl, Ar — типичные неметаллы, но все они (кроме Ar) проявляют высшие степени окисления, равные номеру группы. Таким образом, в обоих периодах по мере увеличения Z наблюдается ослабление металлического и усиление неметаллического характера элементов. Менделеев называл элементы второго и третьего периодов (малых, по его терминологии) типическими. Существенно, что они принадлежат к числу наиболее распространённых в природе, а С, N и O являются наряду с H основными элементами органической материи (органогенами). Все элементы первых трёх периодов входят в подгруппы а.
Современная терминология — элементы этих периодов относятся к s-элементам (щелочные и щёлочноземельные металлы), составляющим Ia- и IIa-подгруппы (выделены на цветной таблице красным цветом), и р-элементам (В — Ne, At — Ar), входящим в IIIa — VIIIa-подгруппы (их символы выделены оранжевым цветом). Для элементов малых периодов с возрастанием порядковых номеров сначала наблюдается уменьшение атомных радиусов, а затем, когда число электронов в наружной оболочке атома уже значительно возрастает, их взаимное отталкивание приводит к увеличению атомных радиусов. Очередной максимум достигается в начале следующего периода на щелочном элементе. Примерно такая же закономерность характерна для ионных радиусов.
Четвёртый период периодической системы элементов
Четвёртый период (K — Kr) содержит 18 элементов (первый большой период, по Менделееву). После щелочного металла K и щёлочноземельного Ca (s-элементы) следует ряд из десяти так называемых переходных элементов (Sc — Zn), или d-элементов (символы даны синим цветом), которые входят в подгруппы б соответствующих групп П. с. э. Большинство переходных элементов (все они металлы) проявляет высшие степени окисления, равные номеру группы. Исключение — триада Fe — Co — Ni, где два последних элемента максимально положительно трёхвалентны, а железо в определённых условиях известно в степени окисления VI. Элементы, начиная с Ga и кончая Kr (р-элементы), принадлежат к подгруппам а, и характер изменения их свойств такой же, как и в соответствующих интервалах Z у элементов второго и третьего периодов. Установлено, что Kr способен образовывать химические соединения (главным образом с F), но степень окисления VIII для него неизвестна.
Пятый период периодической системы элементов
Пятый период (Rb — Xe) построен аналогично четвёртому; в нём также имеется вставка из 10 переходных элементов (Y — Cd), d-элементов. Специфические особенности периода: 1) в триаде Ru — Rh — Pd только рутений проявляет степень окисления VIII; 2) все элементы подгрупп а проявляют высшие степени окисления, равные номеру группы, включая и Xe; 3) у I отмечаются слабые металлические свойства. Таким образом, характер изменения свойств по мере увеличения Z у элементов четвёртого и пятого периодов более сложен, поскольку металлические свойства сохраняются в большом интервале порядковых номеров.
Шестой период периодической системы элементов
Шестой период (Cs — Rn) включает 32 элемента. В нём помимо 10 d-элементов (La, Hf — Hg) содержится совокупность из 14 f-элементов, лантаноидов, от Ce до Lu (символы чёрного цвета). Элементы от La до Lu химически весьма сходны. В короткой форме П. с. э. лантаноиды включаются в клетку La (поскольку их преобладающая степень окисления III) и записываются отдельной строкой внизу таблицы. Этот приём несколько неудобен, поскольку 14 элементов оказываются как бы вне таблицы. Подобного недостатка лишены длинная и лестничная формы П. с. э., хорошо отражающие специфику лантаноидов на фоне целостной структуры П. с. э. Особенности периода: 1) в триаде Os — Ir — Pt только осмий проявляет степень окисления VIII; 2) At имеет более выраженный (по сравнению с 1) металлический характер; 3) Rn, по-видимому (его химия мало изучена), должен быть наиболее реакционноспособным из инертных газов.
Седьмой период периодической системы элементов
Седьмой период, начинающийся с Fr (Z = 87), также должен содержать 32 элемента, из которых пока известно 20 (до элемента с Z = 106). Fr и Ra — элементы соответственно Ia- и IIa -подгрупп (s-элементы), Ac — аналог элементов IIIб -подгруппы (d-элемент). Следующие 14 элементов, f-элементы (с Z от 90 до 103), составляют семейство актиноидов. В короткой форме П. с. э. они занимают клетку Ac и записываются отдельной строкой внизу таблицы, подобно лантаноидам, в отличие от которых характеризуются значительным разнообразием степеней окисления. В связи с этим в химическом отношении ряды лантаноидов и актиноидов обнаруживают заметные различия. Изучение химической природы элементов с Z = 104 и Z = 105 показало, что эти элементы являются аналогами гафния и тантала соответственно, то есть d-элементами, и должны размещаться в IVб- и Vб-подгруппах. Членами б-подгрупп должны быть и последующие элементы до Z = 112, а далее (Z = 113—118) появятся р-элементы (IIIa — VIlla-подгруппы).
Вертикальными чертами разделены периоды П. с. э. (их номера обозначены цифрами наверху); жирным шрифтом выделены подоболочки, которыми завершается построение оболочек с данным n. Под обозначениями подоболочек проставлены значения главного (n) и орбитального (l) квантовых чисел, характеризующие последовательно заполняющиеся подоболочки.
В соответствии с Паули принципом ёмкость каждой электронной оболочки равна 2n2, а ёмкость каждой подоболочки — 2(2l + 1). Из вышеприведённой схемы легко определяются ёмкости последовательных периодов: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32… Каждый период начинается элементом, в атоме которого появляется электрон с новым значением n. Таким образом, периоды можно характеризовать как совокупности элементов, начинающиеся элементом со значением n, равным номеру периода, и l = 0 (ns1-элементы), и завершающиеся элементом с тем же n и l = 1 (np6-элементы); исключение — первый период, содержащий только ls-элементы. При этом к а-подгруппам принадлежат элементы, для атомов которых n равно номеру периода, а l = 0 или 1, то есть происходит построение электронной оболочки с данным n. К б-подгруппам принадлежат элементы, в атомах которых происходит достройка оболочек, остававшихся незавершёнными (в данном случае n меньше номера периода, а l = 2 или 3). Первый — третий периоды П. с. э. содержат только элементы а-подгрупп.
Особый случай представляют собой элементы первого периода (H и He). Высокая химическая активность атомарного водорода объясняется лёгкостью отщепления единственного ls-электрона, тогда как конфигурация атома гелия (1s2) является весьма прочной, что обусловливает его химическую инертность.
Поскольку у элементов а-подгрупп происходит заполнение внешних электронных оболочек (с n, равным номеру периода), то свойства элементов заметно меняются по мере роста Z. Так, во втором периоде Li (конфигурация 2s1) — химически активный металл, легко теряющий валентный электрон, a Be (2s2) — также металл, но менее активный. Металлический характер следующего элемента B (2s2p) выражен слабо, а все последующие элементы второго периода, у которых происходит застройка 2р-подоболочки, являются уже неметаллами. Восьмиэлектронная конфигурация внешней электронной оболочки Ne (2s2p6) чрезвычайно прочна, поэтому неон — инертный газ. Аналогичный характер изменения свойств наблюдается у элементов третьего периода и у s-и р-элементов всех последующих периодов, однако ослабление прочности связи внешних электронов с ядром в а-подгруппах по мере роста Z определённым образом сказывается на их свойствах. Так, у s-элементов отмечается заметный рост химической активности, а у р-элементов — нарастание металлических свойств. В VIIIa-подгруппе ослабляется устойчивость конфигурации ns2np6, вследствие чего уже Kr (четвёртый период) приобретает способность вступать в химические соединения. Специфика р-элементов 4—6-го периодов связана также с тем, что они отделены от s-элементов совокупностями элементов, в атомах которых происходит застройка предшествующих электронных оболочек.
У переходных d-элементов б-подгрупп достраиваются незавершённые оболочки с n, на единицу меньшим номера периода. Конфигурация внешних оболочек у них, как правило, ns2. Поэтому все d-элементы являются металлами. Аналогичная структура внешней оболочки d-элементов в каждом периоде приводит к тому, что изменение свойств d-элементов по мере роста Z не является резким и чёткое различие обнаруживается лишь в высших степенях окисления, в которых d-элементы проявляют определённое сходство с р-элементами соответствующих групп П. с. э. Специфика элементов VIIIб-подгруппы объясняется тем, что их d-подоболочки близки к завершению, в связи с чем эти элементы не склонны (за исключением Ru и Os) проявлять высшие степени окисления. У элементов Iб-подгруппы (Cu, Ag, Au) d-подоболочка фактически оказывается завершенной, но ещё недостаточно стабилизированной, эти элементы проявляют и более высокие степени окисления (до III в случае Au).
В атомах лантаноидов и актиноидов происходит достройка ранее незавершённых f-подоболочек с n, на 2 единицы меньшим номера периода; конфигурация внешние оболочки сохраняется неизменной (ns2); f-электроны у лантаноидов не оказывают существенного влияния на химические свойства. Лантаноиды проявляют преимущественно степень окисления III (за счёт двух 6s-электронов и одного d-электрона, появляющегося в атоме La); однако такое объяснение не является достаточно удовлетворительным, так как 5d-электрон содержится только в атомах La, Ce, Gd и Lu; поэтому считается, что в др. случаях степень окисления III обусловлена переходом одного из 4f-электронов в 5d-подоболочку. Что касается актиноидов, то в интервале Z = 90—95 энергии связи электронов 6d и 5f оказываются весьма близкими, это объясняет способность элементов давать соединения в широком диапазоне степеней окисления — до VII у Np, Pu и Am. У актиноидов с Z ³ 96 предпочтительной становится степень окисления III. Оценка химических свойств К и и элемента 105 позволяет считать, что в этой области П. с. э. начинается систематическое заполнение 6d-подоболочки.
Выше были в общих чертах объяснены причины и особенности периодического изменения свойств химических элементов по мере роста Z. Это объяснение основано на анализе закономерностей реальной схемы формирования электронных конфигураций свободных атомов. Однако знание электронной конфигурации свободного атома часто не позволяет сделать однозначный вывод о важнейших химических свойствах, которые должен проявлять соответствующий элемент. Например, внешние электронные конфигурации атомов He и щёлочноземельных металлов совпадают (ns2), но «сходство» гелия с последними ограничивается лишь определённой аналогией в спектрах. Поэтому принцип периодического (по мере возрастания Z) повторения сходных типов электронных конфигураций лежит в основе периодической системы свободных атомов. Что касается П. с. э., то она отражает закономерное изменение свойств элементов, проявляемых ими при химических взаимодействиях; в ходе последних происходит перестройка электронных конфигураций взаимодействующих атомов, иногда значительная. Поэтому между свободными и связанными атомами существует определённое различие.
Cходство электронных конфигураций свободных атомов коррелирует с подобием химического поведения соответствующих элементов. Задача строгого количественного объяснения всей специфики проявляемых химическими элементами свойств и периодичности этих свойств оказывается чрезвычайно сложной, поэтому нельзя утверждать, что создана количественная теория П. с. э. Отдельные аспекты такой теории разрабатываются в русле современных методов квантовой механики (см. Квантовая химия, Валентность).
Верхняя граница П. с. э. пока неизвестна, поэтому неизвестно и конечное количество элементов, охватываемых П. с. э. Вопрос о пределе искусственного синтеза элементов также пока не решен. Все изотопы уже известных элементов с Z ³ 101 являются короткоживущими (см. Ядерная химия). Однако существуют предположения, что ядра атомов гипотетических элементов с Z = 114, 126, 164 и 184 будут достаточно устойчивы по отношению к спонтанному делению. Это даёт основания рассчитывать на осуществление синтеза таких элементов. Оценка электронных конфигураций и важнейших свойств неизвестных элементов седьмого периода показывает, что эти элементы, по-видимому, должны быть аналогами соответствующих элементов шестого периода. Напротив, для восьмого периода (состоящего, согласно теории, из 50 элементов) предсказывается весьма сложный характер изменения химических свойств по мере роста Z, связанный с резким нарушением последовательности заполнения электронных подоболочек в атомах.
Значение П. с. э. П. с. э. сыграла и продолжает играть огромную роль в развитии естествознания. Она явилась важнейшим достижением атомно-молекулярного учения, позволила дать современное определение понятия «химический элемент» и уточнить понятия о простых веществах и соединениях. Закономерности, вскрытые П. с. э., оказали существенное влияние на разработку теории строения атомов, способствовали объяснению явления изотонии. С П. с. э. связана строго научная постановка проблемы прогнозирования в химии, что проявилось как в предсказании существования неизвестных элементов и их свойств, так и в предсказании новых особенностей химического поведения уже открытых элементов. П. с. э.— фундамент химии, в первую очередь неорганической; она существенно помогает решению задач синтеза веществ с заранее заданными свойствами, разработке новых материалов, в частности полупроводниковых, подбору специфических катализаторов для различных химических процессов и т.д. П. с. э.— также научная основа преподавания химии.
Литературные источники:
— Менделеев Д. И., Периодический закон. Основные статьи, М., 1958; Кедров Б. М., Три аспекта атомистики. ч. 3. Закон Менделеева, М., 1969;
— Рабинович Е., Тило Э., Периодическая система элементов. История и теория, М.— Л., 1933;
— Карапетьянц М. Х., Дракин С. И., Строение вещества, М., 1967; Астахов К. В., Современное состояние периодической системы Д. И. Менделеева, М., 1969;
— Кедров Б. М., Трифонов Д. Н., Закон периодичности и химические элементы. Открытия и хронология, М., 1969;
— Сто лет периодического закона химических элементов. Сборник статей, М., 1969; Сто лет периодического закона химических элементов. Доклады на пленарных заседаниях, М., 1971;
— Spronsen J. W. van, The periodic system of chemical elements. A history of the first hundred years, Amst.— L.— N. Y., 1969;
— Клечковский В. М., Распределение атомных электронов и правило последовательного заполнения (n + l)-групп, М., 1968;
— Трифонов Д. Н., О количественной интерпретации периодичности, М., 1971;
— Некрасов Б. В., Основы общей химии, т. 1—2, 3 изд., М., 1973; Кедров Б. М., Трифонов Д. Н., О современных проблемах периодической системы, М., 1974.
Графическим отображением периодического закона является Периодическая система химических элементов. Известно более (700) форм периодической таблицы. Официальным по решению Международного союза химиков является её полудлинный вариант.
Рис. (1). Периодическая система химических элементов
Каждому химическому элементу в таблице отведена одна клеточка, в которой указаны символ и название элемента, порядковый номер и относительная атомная масса.
Ломаная линия обозначает границу между металлами и неметаллами.
Последовательность расположения элементов не всегда совпадает с возрастанием атомной массы. Есть несколько исключений из правила. Так, относительная атомная масса аргона больше атомной массы калия, в теллура — больше, чем йода.
Каждый элемент имеет свой порядковый (атомный) номер, располагается в определённом периоде и определённой группе.
Период — горизонтальный ряд химических элементов, начинающийся щелочным металлом (или водородом) и заканчивающийся инертным (благородным) газом.
В таблице семь периодов. В каждом содержится определённое число элементов:
(1)-й период — (2) элемента,
(2)-й период — (8) элементов,
(3)-й период — (8) элементов,
(4)-й период — (18) элементов,
(5)-й период — (18) элементов,
(6)-й период — (32) элемента ((18 + 14)),
(7)-й период — (32) элемента ((18 + 14)).
Три первых периода называют малыми периодами, остальные — большими. И в малых, и в больших периодах происходит постепенное ослабление металлических свойств и усиление неметаллических, только в больших периодах оно происходит более плавно.
Элементы с порядковыми номерами (58)–(71) (лантаноиды) и (90)–(103) (актиноиды) вынесены из таблицы и располагаются под ней. Это элементы
IIIB
группы. Лантаноиды относятся к шестому периоду, а актиноиды — к седьмому.
Восьмой период появится в Периодической таблице, когда будут открыты новые элементы.
Группа — вертикальный столбец химических элементов, имеющих сходные свойства.
В Периодической таблице (18) групп, пронумерованных арабскими цифрами. Часто используют нумерацию римскими цифрами с добавлением букв (A) или (B). В таком случае групп (8).
Группы (A) начинаются элементами малых периодов, включают также и элементы больших периодов; содержат и металлы, и неметаллы. В коротком варианте Периодической таблицы это главные подгруппы.
Группы (B) содержат элементы больших периодов, и это только металлы. В коротком варианте Периодической таблицы это побочные подгруппы.
Число элементов в группах:
IA,
VIIIA
— по (7) элементов;
IIA —
VIIA
— по (6) элементов;
— (32) элемента ((4 + 14) лантаноидов (+ 14) актиноидов);
VIIIB — (12) элементов;
IB,
IIB
,
IVB
—
VIIB
— по (4) элемента.
Количественный состав групп будет изменяться по мере добавления в таблицу новых элементов.
Римский номер группы, как правило, показывает высшую валентность в оксидах. Но для некоторых элементов это правило не выполняется. Так, фтор не бывает семивалентным, а кислород — шестивалентным. Не проявляют валентность, равную номеру группы, гелий, неон и аргон — эти элементы не образуют соединений с кислородом. Медь бывает двухвалентной, а золото — трёхвалентным, хотя это элементы первой группы.
Некоторые группы (A) получили особые названия:
— щелочные металлы (
Li
,
Na
,
K
,
Rb
,
Cs
,
Fr
);
(кроме бериллия и магния) — щелочноземельные металлы (
Ca
,
Sr
,
Ba
,
Ra
);
— галогены (
F
,
Cl
,
Br
,
I
,
At
);
— благородные, или инертные, газы (
He
,
Ne
,
Ar
,
Kr
,
Xe
,
Rn
,
Og
).
Источники:
Рис. 1. Периодическая система химических элементов © ЯКласс
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА
Еще в школе, сидя на уроках химии, все мы помним таблицу на стене класса или химической лаборатории. Эта таблица содержала классификацию всех известных человечеству химических элементов, тех фундаментальных компонентов, из которых состоит Земля и вся Вселенная. Тогда мы и подумать не могли, что таблица Менделеева бесспорно является одним из величайших научных открытий, который является фундаментом нашего современного знания о химии.
На первый взгляд, ее идея выглядит обманчиво просто: организовать химические элементы в порядке возрастания веса их атомов. Причем в большинстве случаев оказывается, что химические и физические свойства каждого элемента сходны с предыдущим ему в таблице элементом. Эта закономерность проявляется для всех элементов, кроме нескольких самых первых, просто потому что они не имеют перед собой элементов, сходных с ними по атомному весу. Именно благодаря открытию такого свойства мы можем поместить линейную последовательность элементов в таблицу, очень напоминающую настенный календарь, и таким образом объединить огромное количество видов химических элементов в четкой и связной форме. Разумеется, сегодня мы пользуемся понятием атомного числа (количества протонов) для того, чтобы упорядочить систему элементов. Это помогло решить так называемую техническую проблему «пары перестановок», однако не привело к кардинальному изменению вида периодической таблицы.
В периодической таблице Менделеева все элементы упорядочены с учетом их атомного числа, электронной конфигурации и повторяющихся химических свойств. Ряды в таблице называются периодами, а столбцы группами. В первой таблице, датируемой 1869 годом, содержалось всего 60 элементов, теперь же таблицу пришлось увеличить, чтобы поместить 118 элементов, известных нам сегодня.
Периодическая система Менделеева систематизирует не только элементы, но и самые разнообразные их свойства. Химику часто бывает достаточно иметь перед глазами Периодическую таблицу для того, чтобы правильно ответить на множество вопросов (не только экзаменационных, но и научных).
The YouTube ID of 1M7iKKVnPJE is invalid.
Периодический закон
Существуют две формулировки периодического закона химических элементов: классическая и современная.
Классическая, в изложении его первооткрывателя Д.И. Менделеева: свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величин атомных весов элементов.
Современная: свойства простых веществ, а также свойства и формы соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов элементов (порядкового номера).
Графическим изображением периодического закона является периодическая система элементов, которая представляет собой естественную классификацию химических элементов, основанную на закономерных изменениях свойств элементов от зарядов их атомов. Наиболее распространёнными изображениями периодической системы элементов Д.И. Менделеева являются короткая и длинная формы.
Группы и периоды Периодической системы
Группами называют вертикальные ряды в периодической системе. В группах элементы объединены по признаку высшей степени окисления в оксидах. Каждая группа состоит из главной и побочной подгрупп. Главные подгруппы включают в себя элементы малых периодов и одинаковые с ним по свойствам элементы больших периодов. Побочные подгруппы состоят только из элементов больших периодов. Химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются.
Периодом называют горизонтальный ряд элементов, расположенных в порядке возрастания порядковых (атомных) номеров. В периодической системе имеются семь периодов: первый, второй и третий периоды называют малыми, в них содержится соответственно 2, 8 и 8 элементов; остальные периоды называют большими: в четвёртом и пятом периодах расположены по 18 элементов, в шестом — 32, а в седьмом (пока незавершенном) — 31 элемент. Каждый период, кроме первого, начинается щелочным металлом, а заканчивается благородным газом.
Физический смысл порядкового номера химического элемента: число протонов в атомном ядре и число электронов, вращающихся вокруг атомного ядра, равны порядковому номеру элемента.
Свойства таблицы Менделеева
Напомним, что группами называют вертикальные ряды в периодической системе и химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются.
Свойства элементов в подгруппах закономерно изменяются сверху вниз:
- усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические;
- возрастает атомный радиус;
- возрастает сила образованных элементом оснований и бескислородных кислот;
- электроотрицательность падает.
Все элементы, кроме гелия, неона и аргона, образуют кислородные соединения, существует всего восемь форм кислородных соединений. В периодической системе их часто изображают общими формулами, расположенными под каждой группой в порядке возрастания степени окисления элементов: R2O, RO, R2O3, RO2, R2O5, RO3, R2O7, RO4, где символом R обозначают элемент данной группы. Формулы высших оксидов относятся ко всем элементам группы, кроме исключительных случаев, когда элементы не проявляют степени окисления, равной номеру группы (например, фтор).
Оксиды состава R2O проявляют сильные основные свойства, причём их основность возрастает с увеличением порядкового номера, оксиды состава RO (за исключением BeO) проявляют основные свойства. Оксиды состава RO2, R2O5, RO3, R2O7 проявляют кислотные свойства, причём их кислотность возрастает с увеличением порядкового номера.
Элементы главных подгрупп, начиная с IV группы, образуют газообразные водородные соединения. Существуют четыре формы таких соединений. Их располагают под элементами главных подгрупп и изображают общими формулами в последовательности RH4, RH3, RH2, RH.
Соединения RH4 имеют нейтральный характер; RH3 — слабоосновный; RH2 — слабокислый; RH — сильнокислый характер.
Напомним, что периодом называют горизонтальный ряд элементов, расположенных в порядке возрастания порядковых (атомных) номеров.
В пределах периода с увеличением порядкового номера элемента:
- электроотрицательность возрастает;
- металлические свойства убывают, неметаллические возрастают;
- атомный радиус падает.
Элементы таблицы Менделеева
Щелочные и щелочноземельные элементы
К ним относятся элементы из первой и второй группы периодической таблицы. Щелочные металлы из первой группы — мягкие металлы, серебристого цвета, хорошо режутся ножом. Все они обладают одним-единственным электроном на внешней оболочке и прекрасно вступают в реакцию. Щелочноземельные металлы из второй группы также имеют серебристый оттенок. На внешнем уровне помещено по два электрона, и, соответственно, эти металлы менее охотно взаимодействуют с другими элементами. По сравнению со щелочными металлами, щелочноземельные металлы плавятся и кипят при более высоких температурах.
Показать / Скрыть текст
| Щелочные металлы | Щелочноземельные металлы |
| Литий Li 3 | Бериллий Be 4 |
| Натрий Na 11 | Магний Mg 12 |
| Калий K 19 | Кальций Ca 20 |
| Рубидий Rb 37 | Стронций Sr 38 |
| Цезий Cs 55 | Барий Ba 56 |
| Франций Fr 87 | Радий Ra 88 |
Лантаниды (редкоземельные элементы) и актиниды
Лантаниды — это группа элементов, изначально обнаруженных в редко встречающихся минералах; отсюда их название «редкоземельные» элементы. Впоследствии выяснилось, что данные элементы не столь редки, как думали вначале, и поэтому редкоземельным элементам было присвоено название лантаниды. Лантаниды и актиниды занимают два блока, которые расположены под основной таблицей элементов. Обе группы включают в себя металлы; все лантаниды (за исключением прометия) нерадиоактивны; актиниды, напротив, радиоактивны.
Показать / Скрыть текст
| Лантаниды | Актиниды |
| Лантан La 57 | Актиний Ac 89 |
| Церий Ce 58 | Торий Th 90 |
| Празеодимий Pr 59 | Протактиний Pa 91 |
| Неодимий Nd 60 | Уран U 92 |
| Прометий Pm 61 | Нептуний Np 93 |
| Самарий Sm 62 | Плутоний Pu 94 |
| Европий Eu 63 | Америций Am 95 |
| Гадолиний Gd 64 | Кюрий Cm 96 |
| Тербий Tb 65 | Берклий Bk 97 |
| Диспрозий Dy 66 | Калифорний Cf 98 |
| Гольмий Ho 67 | Эйнштейний Es 99 |
| Эрбий Er 68 | Фермий Fm 100 |
| Тулий Tm 69 | Менделевий Md 101 |
| Иттербий Yb 70 | Нобелий No 102 |
Галогены и благородные газы
Галогены и благородные газы объединены в группы 17 и 18 периодической таблицы. Галогены представляют собой неметаллические элементы, все они имеют семь электронов во внешней оболочке. В благородных газахвсе электроны находятся во внешней оболочке, таким образом с трудом участвуют в образовании соединений. Эти газы называют «благородными, потому что они редко вступают в реакцию с прочими элементами; т. е. ссылаются на представителей благородной касты, которые традиционно сторонились других людей в обществе.
Показать / Скрыть текст
| Галогены | Благородные газы |
| Фтор F 9 | Гелий He 2 |
| Хлор Cl 17 | Неон Ne 10 |
| Бром Br 35 | Аргон Ar 18 |
| Йод I 53 | Криптон Kr 36 |
| Астат At 85 | Ксенон Xe 54 |
| — | Радон Rn 86 |
Переходные металлы
Переходные металлы занимают группы 3—12 в периодической таблице. Большинство из них плотные, твердые, с хорошей электро- и теплопроводностью. Их валентные электроны (при помощи которых они соединяются с другими элементами) находятся в нескольких электронных оболочках.
Показать / Скрыть текст
| Переходные металлы |
| Скандий Sc 21 |
| Титан Ti 22 |
| Ванадий V 23 |
| Хром Cr 24 |
| Марганец Mn 25 |
| Железо Fe 26 |
| Кобальт Co 27 |
| Никель Ni 28 |
| Медь Cu 29 |
| Цинк Zn 30 |
| Иттрий Y 39 |
| Цирконий Zr 40 |
| Ниобий Nb 41 |
| Молибден Mo 42 |
| Технеций Tc 43 |
| Рутений Ru 44 |
| Родий Rh 45 |
| Палладий Pd 46 |
| Серебро Ag 47 |
| Кадмий Cd 48 |
| Лютеций Lu 71 |
| Гафний Hf 72 |
| Тантал Ta 73 |
| Вольфрам W 74 |
| Рений Re 75 |
| Осмий Os 76 |
| Иридий Ir 77 |
| Платина Pt 78 |
| Золото Au 79 |
| Ртуть Hg 80 |
| Лоуренсий Lr 103 |
| Резерфордий Rf 104 |
| Дубний Db 105 |
| Сиборгий Sg 106 |
| Борий Bh 107 |
| Хассий Hs 108 |
| Мейтнерий Mt 109 |
| Дармштадтий Ds 110 |
| Рентгений Rg 111 |
| Коперниций Cn 112 |
Металлоиды
Металлоиды занимают группы 13—16 периодической таблицы. Такие металлоиды, как бор, германий и кремний, являются полупроводниками и используются для изготовления компьютерных чипов и плат.
Показать / Скрыть текст
| Металлоиды |
| Бор B 5 |
| Кремний Si 14 |
| Германий Ge 32 |
| Мышьяк As 33 |
| Сурьма Sb 51 |
| Теллур Te 52 |
| Полоний Po 84 |
Постпереходными металлами
Элементы, называемые постпереходными металлами, относятся к группам 13—15 периодической таблицы. В отличие от металлов, они не имеют блеска, а имеют матовую окраску. В сравнении с переходными металлами постпереходные металлы более мягкие, имеют более низкую температуру плавления и кипения, более высокую электроотрицательность. Их валентные электроны, с помощью которых они присоединяют другие элементы, располагаются только на внешней электронной оболочке. Элементы группы постпереходных металлов имеют гораздо более высокую температуру кипения, чем металлоиды.
Показать / Скрыть текст
| Постпереходные металлы |
| Алюминий Al 13 |
| Галлий Ga 31 |
| Индий In 49 |
| Олово Sn 50 |
| Таллий Tl 81 |
| Свинец Pb 82 |
| Висмут Bi 83 |
Неметаллы
Из всех элементов, классифицируемых как неметаллы, водород относится к 1-й группе периодической таблицы, а остальные — к группам 13—18. Неметаллы не являются хорошими проводниками тепла и электричества. Обычно при комнатной температуре они пребывают в газообразном (водород или кислород) или твердом состоянии (углерод).
Показать / Скрыть текст
| Неметаллы |
| Водород H 1 |
| Углерод C 6 |
| Азот N 7 |
| Кислород O 8 |
| Фосфор P 15 |
| Сера S 16 |
| Селен Se 34 |
| Флеровий Fl 114 |
| Унунсептий Uus 117 |
А теперь закрепите полученные знания, посмотрев видео про таблицу Менделеева и не только.
Отлично, первый шаг на пути к знаниям сделан. Теперь вы более-менее ориентируетесь в таблице Менделеева и это вам очень даже пригодится, ведь Периодическая система Менделеева является фундаментом, на котором стоит эта удивительная наука.
Строение атома
Материал по химии
Порядковый номер, группа и период.
Для удобства будем использовать планетарную модель строения атома Н. Бора, согласно которой в центре атома располагается положительно заряженное ядро, состоящее из протонов и нейтронов, а вокруг двигаются электроны по «орбитам» и образуют электронную оболочку
Вся необходимая для построения модели атома информация находится в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева:
-
Порядковый номер элемента равен количеству протонов (р+) в ядре этого атома, так у лития три протона, у бериллия – четыре, а у натрия одиннадцать. Известно, что атом – нейтральная частица, количество протонов в ней всегда будет равно количеству электронов. Поэтому порядковый номер определяет не только заряд ядра, но и общее количество электронов на всех орбиталях атома этого элемента.
Строение атома
Порядковый номер в таблице Менделеева
-
Номер периода, в котором располагается данный элемент, показывает, на каком количестве уровней находятся электроны. Так, электроны лития и бериллия располагаются на двух уровнях, а натрия и магния – на трёх.
-
Номер группы, в котором стоит элемент определяет количество электронов на внешнем уровне (валентные электроны). У лития и натрия по одному электрону на внешнем уровне, а у бериллия и магния – по два. Это правило действует только на элементы А-подгрупп.
А-подгруппа и Б-подгруппа.
Как определить, какой элемент относится к А-подгруппе, а какой – к B (Б)-подгруппе?
Некоторые таблицы содержат эту информацию:
Но большинство таблиц имеет только обозначения групп. Что делать в таком случае? Всё просто: ориентируйтесь по элементам второго периода, они все являются элементами А-подгрупп (литий, бериллий, бор, углерод, азот, кислород, фтор, неон), те элементы, что располагаются прямо под ними тоже относятся к А-подуровню:
В данном примере зеленым прямоугольником выделены элементы А-подгрупп, так как с них начинается второй период ПС. А значок меди и цинка расположен с другой стороны, это элементы В-подгрупп.
Пример построения модели атома.
Теперь попробуем составить электронную конфигурацию атома бериллия. Последовательность действий отображена цифровыми обозначениями на рисунке, изображающем фрагмент ПС:
-
По порядковому номеру определяем заряд ядра, записываем в круг после символа элемента. Помним, что это еще и количество электронов.
-
Определяем количество энергетических уровней, оно равно номеру периода, в котором стоит элемент. Бериллий стоит во втором периоде, значит, у него два энергетических уровня:
-
Определяем количество электронов на внешнем уровне, оно равно номеру группы. Бериллий стоит во второй группе, у него два электрона на внешнем слое:
-
Не трудно догадаться, что если всего у бериллия должно быть четыре электрона, два из которых находятся на внешнем слое, то оставшиеся два находятся на внутреннем слое:
Максимальное количество электронов на уровнях
Чтобы строить электронные конфигурации более крупных атомов, необходимо ввести еще несколько данных. Начнем с максимального количества электронов на определенном уровне, это количество показано на рисунке:
Стоит помнить, что это лишь максимальное количество, большинство элементов не имеют на каждом уровне такого количества электронов.
Так же следует помнить, что какой бы номер не имел бы внешний уровень, на нем максимальное количество электронов не должно превышать восьми.
Следует учитывать, что предвнешний слой следует заполнять последним, чтобы избежать ошибок.
Рассмотрим данные правила на примере построения конфигурации атома кальция.
-
Порядковый номер кальция – 20, у него 20 протонов в ядре и 20 электронов на орбиталях. Кальций стоит во второй группе, значит, на внешнем слое у него 2 электрона.
-
Остальные уровни, кроме предвнешнего, заполняем по максимальному количеству на этих слоях:
-
Как показано на рисунке, общее количество электронов должно быть равным двадцати, а пока мы распределили только двенадцать, значит, на предпоследнем уровне необходимо поставить восемь электронов:
Каждый энергетический уровень можно разбить на подуровни (орбитали). Их существует 4 вида: s-, p-, d-, f-орбитали. Они характеризуют область пространства, в которой электрон находится с наибольшей вероятностью.