В чем физический смысл порядкового номера

Физический смысл Периодического закона Дмитрия Ивановича Менделеева отражается в закономерных изменениях свойств химических элементов и их соединений по мере увеличения атомного заряда. Ученые во второй половине XIX века имели огромное количество знаний о различных элементах. Все знания для лучшего понимания и развития науки было необходимо упорядочить в понятном и наглядном виде. Исследователи стремились создать химическую классификацию, в которой все вещества должны объединяться по общему строению и схожим свойствам.

Упорядочить элементы удалось молодому русскому химику Дмитрию Ивановичу Менделееву. Путем экспериментов он определил свойства всех элементов и их соединений. Исследователь отразил сведения о каждом элементе на отдельных листах, которые он перемещал на столе огромное количество раз и старался определить логичную последовательность. Спустя несколько лет он определил, что свойства периодически изменяются по мере увеличения атомной массы.

Периодический закон отражается в Периодической таблице Д.И. Менделеева. Во время создания данного закона было известно 63 элемента. Менделеев предугадал существование новых веществ, поэтому оставил для них пустые ячейки. В современной таблице 118 элементов.

Каков физический смысл порядкового номера химического элемента?

Порядковый номер соответствует заряду атомного ядра. Количество электронов (отрицательных частиц) равно числу протонов (положительных частиц), поэтому атом – электронейтральная частица. Физический смысл порядкового номера атома отражается в группах и периодах таблицы Д. И. Менделеева.

Каков физический смысл порядкового номера группы?

Группа – это вертикальная колонка. В группах все атомы обладают одинаковыми максимальными и отрицательными степенями окисления. Номер группы равен максимальной степени. Отрицательную степень определяют с помощью формулы: номер группы — 8. Например, хлор стоит в седьмой группе, значит, его отрицательную степень окисления можно найти по формуле: 7-8. Таким образом, его степень окисления -1.

Группы классифицируются на главные и побочные подгруппы. Атомы малых периодов и некоторые атомы больших периодов относятся к главным (А) подгруппам, элементы больших периодов – к побочным (В).

Номер группы соответствует числу электронов на наружном уровне атомов А-подгрупп. Сверху вниз по подгруппе происходят следующие изменения:

• радиус атома, заряд ядра и восстановительные свойства увеличиваются;
• электроотрицательность и окислительные свойства уменьшаются.

Для всех атомов, кроме гелия Не, неона Ne и аргона Ar, характерно образование высших оксидов, которые классифицируются на несколько форм. Они изображаются формулами, которые располагаются внизу периодической таблицы.

•  Для R₂O и RO (кроме BeO) характерны основные свойства, которые возрастают по мере увеличения заряда ядра.
•  Для RO₂, R₂O₅, RO₃, R₂O₇ характерны кислотные свойства.

Элементы, находящиеся с четвертой по восьмую главную подгруппу, образуют одну из четырех форм соединений с водородом. Они обозначаются в виде формул внизу периодической таблицы.

1. RH₄ нейтральны.
2. RH₃ проявляют слабые основные свойства.
3. Для RH₂ характерны слабые кислые свойства.
4. RH имеют сильнокислый характер.

Каков физический смысл порядкового номера периода?

Период – это горизонтальный ряд таблицы Д.И. Менделеева. Периоды можно классифицировать на малые и большие. Первые три периода – малые, а остальные – большие. Во всех периодах, кроме первого, на первом месте стоит щелочной металл, а последнем – инертный газ.

Номер периода соответствует числу энергетических уровней атома. Слева направо по периоду происходят следующие закономерные изменения:

• атомный заряд, электроотрицательность и окислительные свойства увеличиваются;
• атомный радиус и восстановительные свойства уменьшаются.

Таким образом, физический смысл периодического закона отражается в порядковом номере, группе и периоде химического элемента. Периодическая таблица Дмитрия Ивановича раскрывает тайны человечества и открывает новые границы химической науки.

Ответ:

Физический
смысл порядкового номера
Z элемента периодической системы
Менделеева был выяснен в ядерной модели
атома Резерфорда. Порядковый номер Z
элемента совпадает с числом протонов
– положительных элементарных зарядов
в ядре. Число их закономерно возрастает
на единицу при переходе от предыдущего
химического элемента к последующему.
Это число совпадает с общим количеством
электронов в атоме данного элемента.

Химические
свойства элементов, их оптические и
некоторые другие физические свойства
объясняются поведением внешних
электронов, называемых валентными или
оптическими. Периодичность свойств
химических элементов связана с
периодичностью в расположении валентных
электронов атома различных элементов.

Объяснение
строения периодической системы элементов,
теоретическое истолкование периодической
системы Менделеева было дано в квантовой
теории Бором в 1922 г. еще до появления
квантовой механики. Последовательная
теория периодической системы основывается
на следующих положениях:

·
общее число электронов в атоме данного
химического элемента равно порядковому
номеру Z этого элемента;

·
состояние электрона в атоме определяется
набором его четырех квантовых чисел:
n, l, , ;

·
распределение электронов в атоме по
энергетическим состояниям должно
удовлетворять принципу минимума
потенциальной энергии: с возрастанием
числа электронов каждый следующий
электрон должен занять возможные
энергетические состояния с наименьшей
энергией;

·
заполнение электронами энергетических
уровней в атоме должно проходить в
соответствии с принципом Паули.

Семейства
химических элементов

Щелочные
металлы Неметаллы

Щёлочноземельные
металлы Галогены

Переходные
металлы Инертные газы

Металлы
Лантаноиды

Полуметаллы
— металлоиды Актиноиды

11.Энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность, их изменение в периодах и группах.

Ответ:

Энергия
ионизации
— разновидность энергии связи или, как
её иногда называют, первый ионизационный
потенциал (I1), представляет собой
наименьшую энергию, необходимую для
удаления электрона от свободного атома
в его низшем энергетическом (основном)
состоянии на бесконечность.

Энергия
ионизации является одной из главных
характеристик атома, от которой в
значительной степени зависят природа
и прочность образуемых атомом химических
связей. От энергии ионизации атома
существенно зависят также восстановительные
свойства соответствующего простого
вещества.

Для
многоэлектронного атома существуют
также понятия второго, третьего и т. д.
ионизационных потенциалов, представляющих
собой энергию удаления электрона от
его свободных невозбуждённых катионов
с зарядами +1, +2 и т. д. Эти ионизационные
потенциалы, как правило, менее важны
для характеристики химического элемента.

Энергия
ионизации всегда имеет эндоэнергетическое
значение (это понятно, так как чтобы
оторвать электрон от атома, требуется
приложить энергию, самопроизвольно это
произойти не может).

На
энергию ионизации атома наиболее
существенное влияние оказывают следующие
факторы:

эффективный
заряд ядра, являющийся функцией числа
электронов в атоме, экранирующих ядро
и расположенных на более глубоко лежащих
внутренних орбиталях;

радиальное
расстояние от ядра до максимума зарядовой
плотности наружного, наиболее слабо
связанного с атомом и покидающего его
при ионизации, электрона;

мера
проникающей способности этого электрона;

межэлектронное
отталкивание среди наружных (валентных)
электронов.

На
энергию ионизации оказывают влияние
также и менее значительные факторы,
такие, как квантовомеханическое обменное
взаимодействие, спиновая и зарядовая
корреляция и др.

Энергии
ионизации элементов измеряется в
Электронвольт на 1 атом или в Джоуль на
моль.

Эне́ргией
сродства́ а́тома к электро́ну,
или просто его сродством к электрону
(ε), называют энергию, выделяющуюся в
процессе присоединения электрона к
свободному атому Э в его основном
состоянии с превращением его в
отрицательный ион Э− (сродство атома
к электрону численно равно, но
противоположно по знаку энергии ионизации
соответствующего изолированного
однозарядного аниона).

Э
+ e− = Э− + ε

Сродство
к электрону выражают в килоджоулях на
моль (кДж/моль) или в электронвольтах
на атом (эВ/атом).

В
отличие от ионизационного потенциала
атома, имеющего всегда эндоэнергетическое
значение, сродство атома к электрону
описывается как экзоэнергетическими,
так и эндоэнергетическими значениями.

Наибольшим
сродством к электрону обладают p-элементы
VII группы. Наименьшее сродство к электрону
у атомов с конфигурацией s2 (Be, Mg, Zn) и s2p6
(Ne, Ar) или с наполовину заполненными
p-орбиталями (N, P, As).

Электроотрицательность
(χ) — фундаментальное химическое свойство
атома, количественная характеристика
способности атома в молекуле смещать
к себе общие электронные пары.

Современное
понятие об электроотрицательности
атомов было введено американским химиком
Л. Полингом. Л. Полинг использовал понятие
электроотрицательности для объяснения
того факта, что энергия гетероатомной
связи A—B (A, B — символы любых химических
элементов) в общем случае больше среднего
геометрического значения гомоатомных
связей A—A и B—B.

В
настоящее время для определения
электроотрицательностей атомов
существует много различных методов,
результаты которых хорошо согласуются
друг с другом, за исключением относительно
небольших различий, и во всяком случае
внутренне непротиворечивы.

Первая
и широко известная шкала относительных
атомных электроотрицательностей Полинга
охватывает значения от 0,7 для атомов
франция до 4,0 для атомов фтора. Фтор —
наиболее электроотрицательный элемент,
за ним следует кислород (3,5) и далее азот
и хлор (3,0). Активные щелочные и
щёлочноземельные металлы имеют наименьшие
значения электроотрицательности,
лежащие в интервале 0,7—1,2, а галогены —
наибольшие значения, находящиеся в
интервале 4,0—2,5. Электроотрицательность
типичных неметаллов находится в середине
общего интервала значений и, как правило,
близка к 2 или немного больше 2.
Электроотрицательность водорода принята
равной 2,1. Для большинства переходных
металлов значения электроотрицательности
лежат в интервале 1,5—2,0. Близки к 2,0
значения электроотрицательностей
тяжёлых элементов главных подгрупп.
Существует также несколько других шкал
электроотрицательности, в основу которых
положены разные свойства веществ. Но
относительное расположение элементов
в них примерно одинаково.

Т

еоретическое
определение электроотрицательности
было предложено американским физиком
Р. Малликеном. Исходя из очевидного
положения о том, что способность атома
в молекуле притягивать к себе электронный
заряд зависит от энергии ионизации
атома и его сродства к электрону, Р.
Малликен ввёл представление об
электроотрицательности атома А как о
средней величине энергии связи наружных
электронов при ионизации валентных
состояний (например, от А− до А+) и на
этой основе предложил очень простое
соотношение для электроотрицательности
атома:

где
J1A и εA — соответственно энергия ионизации
атома и его сродство к электрону.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева

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. Физический смысл порядкового номера химического элемента

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.

Закономерности изменения свойств элементов и их соединений в связи с положением в Периодической системе химических элементов Д.И. 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.

Тренировочные задания

1. Среди перечисленных химический элемент с максимальным радиусом атома — это

1) неон
2) алюминий
3) калий
4) кальций

2. Среди перечисленных химический элемент с минимальным радиусом атома — это

1) алюминий
2) бор
3) калий
4) неон

3. Наиболее ярко металлические свойства выражены у элемента

1) Rb
2) Li
3) Mg
4) Ca

4. Наиболее ярко неметаллические свойства выражены у элемента

1) F
2) S
3) O
4) N

5. Наибольшее число валентных электронов у элемента

1) фтор
2) водород
3) натрий
4) сера

6. Наименьшее число валентных электронов у элемента

1) кислород
2) кремний
3) водород
4) кальций

7. Металлические свойства элементов возрастают в ряду

1) Ba, Li, Cs, Mg
2) Al, Mg, Ca, K
3) Li, Cs, Mg, Ba
4) Na, Mg, Li, Al

8. Неметаллические свойства элементов ослабевают в ряду:

1) N, S, Br, Cl
2) O, S, Se, Te
3) Se, I, S, O
4) N, P, O, F

9. Химические элементы перечислены в порядке возрастания атомного радиуса в ряду

1) углерод, бериллий, магний
2) калий, магний, алюминий
3) хлор, натрий, фтор
4) азот, фосфор, фтор

10. Химические элементы перечислены в порядке убывания атомного радиуса в ряду

1) водород, бор, алюминий
2) углерод, кремний, калий
3) натрий, хлор, фтор
4) сера, кремний, магний

11. Кислотные свойства водородных соединений усиливаются в ряду

1) HI – PH₃ – HCl – H₂S
2) PH₃ – H₂S – HBr – HI
3) H₂S – PH₃ – HCl – SiH₄
4) HI – HCl – H₂S – PH₃

12. Кислотные свойства водородных соединений ослабевают в ряду

1) HI – PH₃ – HCl – H₂S
2) PH₃ – H₂S – HBr – HI
3) H₂S – PH₃ – HCl – SiH₄
4) HI – HBr – HCl – HF

13. Основные свойства соединений усиливаются в ряду

1) LiOH – KOH – RbOH
2) LiOH – KOH – Ca(OH)₂
3) Ca(OH)₂ – KOH – Mg(OH)₂
4) LiOH – Ca(OH)₂ – KOH

14. Основные свойства соединений ослабевают в ряду

1) LiOH – Ba(OH)₂ – RbOH
2) LiOH – Ba(OH)₂ – Ca(OH)₂
3) Ca(OH)₂ – KOH – Mg(OH)₂
4) LiOH – Ca(OH)₂ – KOH

15. Во втором периоде Периодической системы элементов Д.И. Менделеева с увеличением заряда ядра у химических элементов:

1) возрастает электроотрицательность
2) уменьшается заряд ядра
3) возрастает атомный радиус
4) возрастает степень окисления

16. Наиболее сильной кислотой, образованной элементом второго периода, является

1) угольная
2) азотная
3) фтороводородная
4) азотистая

17. Наиболее сильное основание образует химический элемент

1) магний
2) литий
3) алюминий
4) калий

18. Наиболее сильная бескислородная кислота соответствует элементу

1) селен
2) фтор
3) йод
4) сера

19. В ряду элементов Li → B → N → F

1) убывает атомный радиус
2) возрастают металлические свойства
3) уменьшается число протонов в атомном ядре
4) увеличивается число электронных слоёв

20. В ряду элементов Li → Na → K → Rb

1) убывает атомный радиус
2) ослабевают металлические свойства
3) уменьшается число протонов в атомном ядре
4) увеличивается число электронных слоёв

Ответы