אחת הטבלאות הפופולריות ביותר בעולם היא הטבלה המחזורית. כל תא מכיל שמות של יסודות כימיים. הרבה מאמצים הושקעו בפיתוחו. אחרי הכל, זו לא רק רשימה של חומרים. הם מסודרים לפי המאפיינים והתכונות שלהם. וכמה יסודות בטבלה המחזורית נגלה כעת.
היסטוריה של יצירת שולחן
מנדלייב לא היה המדען הראשון שהחליט לבנות את היסודות. רבים ניסו. אבל אף אחד לא יכול היה להשוות הכל בטבלה אחת קוהרנטית. אנו יכולים לקרוא ל-17 בפברואר 1869, תאריך גילוי החוק התקופתי. ביום זה הראה מנדלייב את יצירתו - מערכת שלמה של יסודות מסודרים על בסיס משקל אטומי ותכונות כימיות.
ראוי לציין שרעיון מבריק לא הגיע למדען בערב מוצלח אחד במהלך העבודה. הוא באמת עבד בערך 20 שנה. עברתי שוב ושוב על הקלפים עם אלמנטים, למדתי את המאפיינים שלהם. במקביל, פעלו גם מדענים אחרים.
הכימאי Cannizzaro הציע בשמו שלו את התיאוריה של משקל אטומי. הוא טען כי הנתונים הללו הם שיכולים לבנות את כל החומרים בסדר הנכון. יתר על כן, המדענים Chanturqua ו-Newlands, שעבדו באזורים שונים של העולם, הגיעו למסקנה כי על ידי הצבת יסודות לפי משקל אטומי, הם מתחילים להתאחד בנוסף לפי תכונות אחרות.
ב-1869, יחד עם מנדלייב, הוצגו דוגמאות נוספות של טבלאות. אבל היום אנחנו אפילו לא זוכרים את שמות המחברים שלהם. למה? הכל קשור לעליונותו של המדען על פני מתחריו:
- בשולחן היו פריטים פתוחים יותר מהאחרים.
- אם יסוד כלשהו לא התאים למשקל האטומי, המדען הציב אותו על בסיס תכונות אחרות. וזו הייתה ההחלטה הנכונה.
- היו הרבה חללים ריקים בטבלה. מנדלייב ביצע השמטות במודע, ובכך לקח חלק מהתהילה של אלה שימצאו את האלמנטים הללו בעתיד. הוא אפילו נתן תיאור של כמה חומרים שעדיין לא ידועים.
ההישג החשוב ביותר הוא שהשולחן הזה בלתי ניתן להריסה. הוא נוצר בצורה כל כך גאונית שכל גילוי בעתיד רק ישלים אותו.
כמה יסודות יש בטבלה המחזורית
כל אדם ראה את הטבלה הזו לפחות פעם אחת בחייו. אבל קשה לציין את הכמות המדויקת של החומרים. יכולות להיות שתי תשובות נכונות: 118 ו-126. כעת נבין מדוע זה כך.
בטבע, אנשים גילו 94 יסודות. הם לא עשו להם כלום. למד רק את המאפיינים והתכונות שלהם. רובם היו בטבלה המחזורית המקורית.
שאר 24 האלמנטים נוצרו במעבדות. סה"כ מתקבלים 118 חלקים. עוד 8 אלמנטים הם רק אפשרויות היפותטיות. הם מנסים להמציא או להשיג. אז היום, ניתן לקרוא בבטחה גם לגרסה עם 118 אלמנטים וגם עם 126 אלמנטים.
- המדען היה הילד השבע-עשר במשפחה. שמונה מהם מתו בגיל צעיר. האב נפטר מוקדם. אבל האם המשיכה להילחם על עתיד ילדיה, ולכן הצליחה לרשום אותם למוסדות חינוך טובים.
- תמיד הגן על דעתו. הוא היה מורה מוערך באוניברסיטאות אודסה, סימפרופול וסנט פטרבורג.
- הוא מעולם לא המציא את הוודקה. משקה אלכוהולי נוצר הרבה לפני המדען. אבל הדוקטורט שלו הוקדש לאלכוהול, ומכאן התפתחה האגדה.
- המערכת המחזורית מעולם לא חלמה על מנדלייב. היא הייתה תוצאה של עבודה קשה.
- הוא אהב להכין מזוודות. והביא את התחביב שלו לרמת מיומנות גבוהה.
- בכל חייו, מנדלייב יכול היה לקבל את פרס נובל 3 פעמים. אבל הכל נגמר במועמדויות.
- זה יפתיע רבים, אבל העבודה בתחום הכימיה תופסת רק 10% מכלל פעילותו של מדען. הוא גם למד בלונים ובניית ספינות.
הטבלה המחזורית היא מערכת מדהימה של כל היסודות שהתגלו אי פעם על ידי אנשים. הוא מחולק לשורות ועמודות כדי להקל על הלמידה של כל האלמנטים.
נ.ב. מאמר - כמה יסודות יש בטבלה המחזורית, פורסם בכותרת -.
איך הכל התחיל?
כימאים ידועים רבים בתחילת המאות XIX-XX הבחינו זמן רב שהתכונות הפיזיקליות והכימיות של יסודות כימיים רבים דומים מאוד זה לזה. לדוגמה, אשלגן, ליתיום ונתרן הם כולן מתכות פעילות, אשר, בעת אינטראקציה עם מים, יוצרות הידרוקסידים פעילים של מתכות אלה; כלור, פלואור, ברום בתרכובות שלהם עם מימן הראו את אותה ערכיות שווה ל-I וכל התרכובות הללו הן חומצות חזקות. מתוך דמיון זה, הוצעה זה מכבר המסקנה שניתן לשלב את כל היסודות הכימיים הידועים לקבוצות, וכך ליסודות של כל קבוצה יש קבוצה מסוימת של מאפיינים פיזיקוכימיים. עם זאת, לעתים קרובות קבוצות כאלה הורכבו באופן שגוי מיסודות שונים על ידי מדענים שונים, ובמשך זמן רב התעלמו מאחד המאפיינים העיקריים של היסודות על ידי רבים - זוהי המסה האטומית שלהם. התעלמו ממנו כי הוא היה ושונה עבור אלמנטים שונים, מה שאומר שלא ניתן היה להשתמש בו כפרמטר לקיבוץ. היוצא מן הכלל היחיד היה הכימאי הצרפתי אלכסנדר אמיל צ'נקורטואה, הוא ניסה לסדר את כל האלמנטים במודל תלת מימדי לאורך סליל, אך עבודתו לא הוכרה על ידי הקהילה המדעית, והדגם התברר כמסורבל ולא נוח.
בניגוד למדענים רבים, D.I. מנדלייב לקח את המסה האטומית (באותה תקופה עדיין "משקל אטומי") כפרמטר מרכזי בסיווג היסודות. בגרסתו, דמיטרי איבנוביץ' סידר את היסודות בסדר עולה של משקלם האטומי, וכאן נוצרה תבנית שבמרווחים מסוימים של היסודות, תכונותיהם חוזרות על עצמן מדי פעם. נכון, היה צריך לעשות חריגים: חלק מהיסודות הוחלפו ולא תאמו את העלייה במסה האטומית (למשל, טלוריום ויוד), אבל הם תאמו את תכונות היסודות. התפתחות נוספת של התיאוריה האטומית והמולקולרית הצדיקה התקדמות כזו והראתה את תקפותו של הסדר זה. עוד על כך תוכלו לקרוא במאמר "מהי גילויו של מנדלייב"
כפי שאנו יכולים לראות, פריסת האלמנטים בגרסה זו אינה זהה כלל לזו שאנו רואים בצורה המודרנית. ראשית, קבוצות ותקופות הפוכות: קבוצות אופקית, תקופות אנכית, ושנית, יש בה קצת יותר מדי קבוצות - תשע-עשרה, במקום שמונה-עשרה המקובלות כיום.
עם זאת, שנה בלבד לאחר מכן, בשנת 1870, יצר מנדלייב גרסה חדשה של הטבלה, שכבר יותר מזוהה לנו: אלמנטים דומים מסודרים בשורה אנכית, יוצרים קבוצות ו-6 תקופות מסודרות אופקית. ראוי לציין במיוחד שגם בגרסה הראשונה וגם בגרסה השנייה של הטבלה אפשר לראות הישגים משמעותיים שלא היו לקודמיו: בטבלה הושארו בקפידה מקומות לאלמנטים שלדברי מנדלייב טרם התגלו. המשרות הפנויות המתאימות מסומנות על ידו בסימן שאלה ותוכלו לראות אותן בתמונה למעלה. לאחר מכן, אכן התגלו היסודות המקבילים: גליום, גרמניום, סקנדיום. לפיכך, דמיטרי איבנוביץ' לא רק שיטה את היסודות לקבוצות ותקופות, אלא גם ניבא גילוי של אלמנטים חדשים, שטרם ידועים.
מאוחר יותר, לאחר פתרון רבות מהתעלומות האקטואליות של הכימיה של אז - גילוי יסודות חדשים, בידוד של קבוצת גזים אצילים יחד עם השתתפותו של ויליאם רמזי, ביסוס העובדה שדידימיום אינו יסוד עצמאי ב- הכל, אבל הוא תערובת של שניים אחרים - יותר ויותר גרסאות חדשות וחדשות של השולחן, לפעמים אפילו עם נוף לא שולחן בכלל. אבל לא ניתן את כולם כאן, אלא ניתן רק את הגרסה הסופית, שנוצרה במהלך חייו של המדען הגדול.
מעבר ממשקלים אטומיים למטען גרעיני.
למרבה הצער, דמיטרי איבנוביץ' לא חי כדי לראות את התיאוריה הפלנטרית של מבנה האטום ולא ראה את ניצחון הניסויים של רתרפורד, למרות שעם גילוייו החל עידן חדש בהתפתחות החוק המחזורי והמחזור כולו. מערכת. הרשו לי להזכיר לכם כי מהניסויים שערך ארנסט רתרפורד, עלה כי האטומים של היסודות מורכבים מגרעין אטום בעל מטען חיובי ומאלקטרונים בעלי מטען שלילי המסתובבים סביב הגרעין. לאחר קביעת מטענים של גרעיני האטום של כל היסודות הידועים באותה תקופה, התברר שבמערכת המחזורית הם ממוקמים בהתאם למטען של הגרעין. והחוק התקופתי קיבל משמעות חדשה, עכשיו זה התחיל להישמע כך:
"התכונות של יסודות כימיים, כמו גם הצורות והתכונות של החומרים והתרכובות הפשוטות שהם יוצרים, תלויות תקופתית בגודל המטענים של גרעיני האטומים שלהם"
כעת התברר מדוע חלק מהיסודות הקלים יותר הוצבו על ידי מנדלייב מאחורי קודמיהם הכבדים יותר – כל העניין הוא שכך הם עומדים בסדר המטענים של הגרעין שלהם. לדוגמה, הטלוריום כבד יותר מיוד, אבל הוא נמצא מוקדם יותר בטבלה, כי המטען של גרעין האטום שלו ומספר האלקטרונים הוא 52, בעוד שליוד יש 53. אתה יכול להסתכל בטבלה ולראות בעצמך.
לאחר גילוי מבנה האטום וגרעין האטום, המערכת המחזורית עברה עוד כמה שינויים, עד שלבסוף הגיעה לצורה המוכרת לנו כבר מבית הספר, הגרסה הקצרה של הטבלה המחזורית.
בטבלה הזו, אנחנו כבר יודעים הכל: 7 תקופות, 10 סדרות, קבוצות משנה צדדיות ועיקריות. כמו כן, עם הזמן של גילוי אלמנטים חדשים ומילוי הטבלה בהם, אלמנטים כמו אקטיניום ולנתנום היו צריכים להיות ממוקמים בשורות נפרדות, כולם נקראו בהתאמה אקטינידים ולנתנידים. גרסה זו של המערכת התקיימה זמן רב מאוד - בקהילה המדעית העולמית כמעט עד סוף שנות ה-80, תחילת שנות ה-90, ובמדינתנו אף יותר - עד שנות ה-10 של המאה הזו.
גרסה מודרנית של הטבלה המחזורית.
עם זאת, האופציה שרבים מאיתנו עברו בבית הספר דווקא מתבררת כמבלבלת מאוד, והבלבול מתבטא בחלוקה של תת-קבוצות לעיקריות ומשניות, ולזכור את ההיגיון של הצגת תכונות של אלמנטים הופכת קשה למדי. כמובן, למרות זאת, רבים למדו אותו, הפכו לרופאים למדעי הכימיה, אך עדיין בעת החדשה באה גרסה חדשה להחליף אותו - תקופה ארוכה. אני מציין שהאופציה הספציפית הזו מאושרת על ידי IUPAC (האיחוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית). בואו נסתכל על זה.
שמונה קבוצות הוחלפו בשמונה עשרה, ביניהן אין עוד חלוקה לראשי ומשניים, וכל הקבוצות מוכתבות על ידי סידור האלקטרונים במעטפת האטום. יחד עם זאת, הם נפטרו מתקופות שתי שורות ויחידות, כעת כל התקופות מכילות שורה אחת בלבד. עד כמה האפשרות הזו נוחה? כעת המחזוריות של תכונות היסודות נראית בצורה ברורה יותר. מספר הקבוצה, למעשה, מציין את מספר האלקטרונים במפלס החיצוני, ולכן כל תת הקבוצות העיקריות של הגרסה הישנה ממוקמות בקבוצה הראשונה, השנייה והשלוש עשרה עד השמונה עשרה, וכל קבוצות "הצד הקודם" ממוקמות באמצע השולחן. לפיכך, נראה כעת בבירור מהטבלה שאם זו הקבוצה הראשונה, אז אלו מתכות אלקליות וללא נחושת או כסף עבורך, וברור שכל מתכות המעבר מדגימות היטב את הדמיון בתכונותיהן עקב המילוי של תת-ה-d, המשפיעה במידה פחותה על מאפיינים חיצוניים, כמו גם לנטאנידים ואקטינידים, מציגים תכונות דומות בגלל שרק תת-ה-f שונה. לפיכך, כל הטבלה מחולקת לבלוקים הבאים: s-בלוק, שעליו מלאים s-אלקטרונים, d-block, p-block ו-f-block, עם מילוי של אלקטרונים d, p ו-f, בהתאמה.
למרבה הצער, בארצנו אפשרות זו נכללה בספרי הלימוד בבתי הספר רק ב-2-3 השנים האחרונות, וגם אז לא בכולם. ושגוי מאוד. למה זה קשור? ובכן, ראשית, עם תקופות קיפאון בשנות ה-90 המרעישות, כאשר לא הייתה התפתחות כלל בארץ, שלא לדבר על מגזר החינוך, כלומר בשנות ה-90, הקהילה הכימית העולמית עברה לאופציה זו. שנית, עם אינרציה קלה וקושי לתפוס כל דבר חדש, כי המורים שלנו רגילים לגרסה הישנה וקצרת הטווח של הטבלה, למרות העובדה שהיא הרבה יותר קשה ופחות נוחה בלימודי כימיה.
גרסה מורחבת של המערכת המחזורית.
אבל הזמן לא עומד מלכת, גם המדע והטכנולוגיה. היסוד ה-118 של המערכת המחזורית כבר התגלה, מה שאומר שבקרוב יהיה צורך לגלות את התקופה הבאה, השמינית, של הטבלה. בנוסף תופיע תת-רמת אנרגיה חדשה: תת-רמת ה-g. את המרכיבים של המרכיבים שלו יהיה צורך להזיז את השולחן למטה, כמו לנתנידים או אקטינידים, או שהשולחן הזה יורחב פעמיים נוספות, כך שהוא לא יתאים יותר על גיליון A4. כאן אתן רק קישור לוויקיפדיה (ראה מערכת מחזורית מורחבת) ולא אחזור על התיאור של אפשרות זו פעם נוספת. מי שמעוניין יכול להיכנס לקישור ולהציץ.
בגרסה זו, לא יסודות f (לנתאנידים ואקטינידים) ולא יסודות g ("אלמנטים של העתיד" מס' 121-128) רשומים בנפרד, אלא הופכים את הטבלה לרחבה יותר ב-32 תאים. כמו כן, היסוד הליום ממוקם בקבוצה השנייה, מכיוון שהוא כלול בבלוק s.
באופן כללי, לא סביר שכימאים עתידיים ישתמשו באפשרות זו, סביר להניח שהטבלה המחזורית תוחלף באחת מהחלופות שכבר הציעו מדענים אמיצים: מערכת בנפי, "הגלקסיה הכימית" של סטיוארט או אפשרות אחרת. אבל זה יהיה רק לאחר השגת האי השני של היציבות של יסודות כימיים, וככל הנראה, זה יהיה נחוץ יותר לבהירות בפיזיקה גרעינית מאשר בכימיה, אבל לעת עתה, המערכת המחזורית של דמיטרי איבנוביץ' הישן והטוב תספיק.
מערכת מחזורית של יסודות כימיים (טבלת מנדלייב)- סיווג של יסודות כימיים, ביסוס התלות של תכונות שונות של יסודות במטען של גרעין האטום. המערכת היא ביטוי גרפי לחוק התקופתי שהוקם על ידי הכימאי הרוסי D.I. Mendeleev ב-1869. הגרסה המקורית שלו פותחה על ידי D.I. Mendeleev בשנים 1869-1871 וביססה את התלות של תכונות היסודות במשקל האטומי שלהם (במונחים מודרניים, במסה האטומית). בסך הכל, הוצעו כמה מאות גרסאות של ייצוג המערכת המחזורית (עקומות אנליטיות, טבלאות, דמויות גיאומטריות וכו'). בגרסה המודרנית של המערכת, היא אמורה לצמצם את היסודות לטבלה דו מימדית, שבה כל עמודה (קבוצה) קובעת את התכונות הפיזיקליות והכימיות העיקריות, והשורות מייצגות תקופות הדומות זו לזו במידה מסוימת. .
מערכת תקופתית של יסודות כימיים של D.I. מנדלייב
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
התגלית שעשה הכימאי הרוסי מנדלייב מילאה (ללא ספק) את התפקיד החשוב ביותר בהתפתחות המדע, כלומר בפיתוח מדע האטום והמולקולריה. תגלית זו אפשרה לקבל את הרעיונות המובנים והקלים ביותר ללמידה על תרכובות כימיות פשוטות ומורכבות. רק הודות לטבלה יש לנו את המושגים האלה לגבי האלמנטים שבהם אנו משתמשים בעולם המודרני. במאה העשרים, התפקיד הניבוי של המערכת המחזורית בהערכת התכונות הכימיות של יסודות טרנסאורניום, שהוצג על ידי יוצר הטבלה, בא לידי ביטוי.
פותח במאה ה-19, הטבלה המחזורית של מנדלייב לטובת מדע הכימיה, נתנה סיסטמטיזציה מוכנה של סוגי האטומים לפיתוח הפיזיקה במאה ה-20 (פיזיקה של האטום וגרעין האטום) . בתחילת המאה העשרים, פיזיקאים, באמצעות מחקר, קבעו כי המספר הסידורי, (המכונה אטומי), הוא גם מדד למטען החשמלי של גרעין האטום של יסוד זה. ומספר התקופה (כלומר השורה האופקית) קובע את מספר קליפות האלקטרונים של האטום. התברר גם שמספר השורה האנכית של הטבלה קובע את המבנה הקוונטי של המעטפת החיצונית של היסוד (לפיכך, היסודות של אותה שורה נובעים מהדמיון של תכונות כימיות).
גילויו של המדען הרוסי סימן עידן חדש בהיסטוריה של המדע העולמי, תגלית זו אפשרה לא רק לעשות קפיצת מדרגה עצומה בכימיה, אלא גם הייתה בעלת ערך רב עבור מספר תחומי מדע אחרים. הטבלה המחזורית נתנה מערכת קוהרנטית של מידע על היסודות, בהתבסס עליה, אפשר היה להסיק מסקנות מדעיות, ואפילו לחזות כמה תגליות.
הטבלה המחזורית אחת התכונות של הטבלה המחזורית של המנדלייב היא שלקבוצה (העמודה בטבלה) יש ביטויים משמעותיים יותר של המגמה המחזורית מאשר לתקופות או בלוקים. בימינו, התיאוריה של מכניקת הקוונטים והמבנה האטומי מסבירה את האופי הקבוצתי של יסודות בכך שיש להם אותן תצורות אלקטרוניות של קליפות ערכיות, וכתוצאה מכך, לאלמנטים שנמצאים בתוך אותו טור יש תכונות דומות מאוד (זהות) של התצורה האלקטרונית, בעלת תכונות כימיות דומות. ישנה גם מגמה ברורה של שינוי יציב בתכונות ככל שהמסה האטומית עולה. יש לציין שבאזורים מסוימים בטבלה המחזורית (לדוגמה, בלוקים D ו-F), קווי דמיון אופקיים בולטים יותר מאשר אנכיים.
הטבלה המחזורית מכילה קבוצות שהוקצו להן מספרים סידוריים מ-1 עד 18 (משמאל לימין), על פי מערכת שמות הקבוצות הבינלאומית. בימים עברו השתמשו בספרות רומיות לזיהוי קבוצות. באמריקה, הנוהג היה לשים אחרי הספרה הרומית, את האות "A" כאשר הקבוצה ממוקמת בבלוק S ו-P, או את האותיות "B" - עבור קבוצות שנמצאות בבלוק D. המזהים ששימשו באותה תקופה הם זהה למספר האחרון של המצביעים המודרניים בזמננו (לדוגמה, השם IVB, מתאים למרכיבי הקבוצה הרביעית בזמננו, ו-IVA היא קבוצת היסודות ה-14). במדינות אירופה של אז נהגה שיטה דומה, אך כאן האות "A" מתייחסת לקבוצות עד 10, והאות "B" - אחרי 10 כולל. אבל לקבוצות 8,9,10 היה המזהה VIII כקבוצה משולשת אחת. שמות הקבוצות הללו חדלו להתקיים לאחר שמערכת הסימון החדשה של IUPAC, שעדיין בשימוש כיום, נכנסה לתוקף ב-1988.
קבוצות רבות קיבלו שמות לא שיטתיים בעלי אופי מסורתי (לדוגמה, "מתכות אדמה בסיסיות", או "הלוגנים", ושמות דומים אחרים). קבוצות 3 עד 14 לא קיבלו שמות כאלה, בשל העובדה שהן פחות דומות זו לזו ופחות מתאימות לתבניות אנכיות, הן נקראות בדרך כלל או לפי מספר או בשם היסוד הראשון של הקבוצה (טיטניום , קובלט וכו').
יסודות כימיים השייכים לאותה קבוצה של הטבלה המחזורית מציגים מגמות מסוימות באלקטרושליליות, רדיוס אטומי ואנרגיית יינון. בקבוצה אחת, מלמעלה למטה, רדיוס האטום גדל, ככל שרמות האנרגיה מתמלאות, אלקטרונים הערכיות של היסוד מוסרים מהגרעין, בעוד אנרגיית היינון פוחתת והקשרים באטום נחלשים, מה שמפשט סילוק האלקטרונים. גם האלקטרושליליות יורדת, זו תוצאה של העובדה שהמרחק בין הגרעין לאלקטרוני הערכיות גדל. אבל יש גם חריגים לדפוסים האלה, למשל, האלקטרושליליות עולה, במקום ירידה, בקבוצה 11, מלמעלה למטה. בטבלה המחזורית יש שורה הנקראת "תקופה".
בין הקבוצות ישנן כאלו שבהן הכיוונים האופקיים משמעותיים יותר (בניגוד לאחרות שבהן הכיוונים האנכיים חשובים יותר), קבוצות כאלה כוללות את בלוק F, שבו הלנתנידים והאקטינידים יוצרים שני רצפים אופקיים חשובים.
היסודות מראים דפוסים מסוימים במונחים של רדיוס אטומי, אלקטרושליליות, אנרגיית יינון ואנרגיית זיקה לאלקטרונים. בשל העובדה שלכל יסוד הבא גדל מספר החלקיקים הטעונים, ואלקטרונים נמשכים לגרעין, הרדיוס האטומי יורד בכיוון משמאל לימין, יחד עם זאת, אנרגיית היינון עולה, עם עלייה ב- קשר באטום, הקושי בהוצאת אלקטרון עולה. מתכות הממוקמות בצד שמאל של הטבלה מתאפיינות במחוון אנרגיית זיקה אלקטרונית נמוכה יותר, ובהתאם, בצד ימין, מחוון אנרגיית זיקת האלקטרונים, עבור לא מתכות, מחוון זה גבוה יותר (לא סופר גזים אצילים).
אזורים שונים בטבלה המחזורית של מנדלייב, תלוי באיזו קליפה של האטום נמצא האלקטרון האחרון, ולאור המשמעות של מעטפת האלקטרונים, נהוג לתאר אותה כבלוקים.
בלוק S כולל את שתי הקבוצות הראשונות של יסודות, (מתכות אלקליות ואדמה אלקליות, מימן והליום).
בלוק P כולל את שש הקבוצות האחרונות, מ-13 עד 18 (לפי IUPAC, או לפי השיטה שאומצה באמריקה - מ-IIIA עד VIIIA), בלוק זה כולל גם את כל המטאלואידים.
בלוק - D, קבוצות 3 עד 12 (IUPAC, או IIIB עד IIB באמריקאית), בלוק זה כולל את כל מתכות המעבר.
בלוק - F, נלקח בדרך כלל מהטבלה המחזורית, וכולל לנתנידים ואקטינידים.
הטבלה המחזורית היא אחת התגליות הגדולות ביותר של האנושות, שאפשרה לייעל את הידע על העולם הסובב אותנו ולגלות יסודות כימיים חדשים. זה הכרחי לתלמידי בית ספר, כמו גם לכל מי שמתעניין בכימיה. בנוסף, תכנית זו היא הכרחית בתחומי מדע אחרים.
סכימה זו מכילה את כל האלמנטים הידועים לאדם, והם מקובצים בהתאם מסה אטומית ומספר סידורי. מאפיינים אלה משפיעים על תכונות היסודות. בסך הכל, יש 8 קבוצות בגרסה הקצרה של הטבלה, לאלמנטים הכלולים בקבוצה אחת יש מאפיינים דומים מאוד. הקבוצה הראשונה מכילה מימן, ליתיום, אשלגן, נחושת, שההגייה הלטינית ברוסית היא cuprum. וגם ארגנטום - כסף, צסיום, זהב - אורום ופרנציום. הקבוצה השנייה מכילה בריליום, מגנזיום, סידן, אבץ, ואחריה סטרונציום, קדמיום, בריום, והקבוצה מסתיימת בכספית ורדיום.
הקבוצה השלישית כוללת בורון, אלומיניום, סקנדיום, גליום, ואז איטריום, אינדיום, לנתנום, והקבוצה מסתיימת בתליום ואקטיניום. הקבוצה הרביעית מתחילה בפחמן, סיליקון, טיטניום, ממשיכה בגרמניום, זירקוניום, בדיל ומסתיימת בהפניום, עופרת ורתרפורדיום. בקבוצה החמישית ישנם יסודות כמו חנקן, זרחן, ונדיום, ארסן, ניוביום, אנטימון ממוקמים מתחת, ואז בא ביסמוט טנטלום ומשלים את קבוצת הדובניום. השישי מתחיל בחמצן, ואחריו גופרית, כרום, סלניום, ואז מוליבדן, טלוריום, ואז טונגסטן, פולוניום וסיבורגיום.
בקבוצה השביעית, היסוד הראשון הוא פלואור, ואחריו כלור, מנגן, ברום, טכנציום, ואחריו יוד, ואז רניום, אסטטין ובוריום. הקבוצה האחרונה היא הרבים ביותר. הוא כולל גזים כמו הליום, ניאון, ארגון, קריפטון, קסנון ורדון. קבוצה זו כוללת גם את המתכות ברזל, קובלט, ניקל, רודיום, פלדיום, רותניום, אוסמיום, אירידיום, פלטינה. אחר כך באים חניום ומיטנריום. אלמנטים הממוקמים בנפרד שנוצרים סדרת האקטינידים וסדרת הלנתנידים. יש להם תכונות דומות ללנתנום ואקטיניום.
תכנית זו כוללת את כל סוגי האלמנטים, המחולקים ל-2 קבוצות גדולות - מתכות ולא מתכותעם מאפיינים שונים. כיצד לקבוע אם אלמנט שייך לקבוצה מסוימת, יעזור קו מותנה, אשר חייב להימשך מבורון לאסטטין. יש לזכור שניתן לצייר קו כזה רק בגרסה המלאה של הטבלה. כל האלמנטים שנמצאים מעל קו זה וממוקמים בתתי הקבוצות הראשיות נחשבים לא-מתכות. ואשר נמוכים יותר, בתתי הקבוצות העיקריות - מתכות. כמו כן, מתכות הן חומרים שנמצאים בפנים תת קבוצות צדדיות. יש תמונות ותמונות מיוחדות שבהן אתה יכול להכיר את המיקום של אלמנטים אלה בפירוט. ראוי לציין שאותם אלמנטים שנמצאים על קו זה מציגים את אותן תכונות של מתכות וגם לא-מתכות.
רשימה נפרדת מורכבת גם מיסודות אמפוטריים, בעלי תכונות כפולות ויכולים ליצור 2 סוגי תרכובות כתוצאה מתגובות. יחד עם זאת, הם מתבטאים באותה מידה הן בסיסיות והן תכונות חומצה. הדומיננטיות של תכונות מסוימות תלויה בתנאי התגובה ובחומרים איתם מגיב היסוד האמפוטרי.
יש לציין כי תוכנית זו בביצוע המסורתי של איכות טובה היא צבע. במקביל, מצוינים צבעים שונים להקלת ההתמצאות תת קבוצות עיקריות ומשניות. וגם אלמנטים מקובצים בהתאם לדמיון של המאפיינים שלהם.
עם זאת, כיום, יחד עם ערכת הצבעים, הטבלה המחזורית בשחור-לבן של מנדלייב נפוצה מאוד. טופס זה משמש להדפסה בשחור-לבן. למרות המורכבות לכאורה, העבודה איתו נוחה באותה מידה, בהתחשב בכמה מהניואנסים. אז, במקרה זה, ניתן להבחין בין תת-הקבוצה הראשית למשנית על ידי הבדלים בגוונים הנראים בבירור. בנוסף, בגרסת הצבע, מצוינים אלמנטים עם נוכחות של אלקטרונים על שכבות שונות צבעים שונים.
ראוי לציין כי בעיצוב בצבע יחיד זה לא מאוד קשה לנווט בסכימה. לשם כך, המידע המצוין בכל תא בודד של האלמנט יספיק.
הבחינה היום היא סוג המבחן העיקרי בסיום הלימודים, מה שאומר שיש להקדיש תשומת לב מיוחדת להתכונן אליו. לכן, בעת הבחירה מבחן גמר בכימיה, אתה צריך לשים לב לחומרים שיכולים לעזור באספקתו. ככלל, תלמידי בית ספר רשאים להשתמש בטבלאות מסוימות במהלך הבחינה, במיוחד הטבלה המחזורית באיכות טובה. לכן, על מנת שהוא יביא רק תועלת בבדיקות, יש לשים לב מראש למבנה שלו וללימוד תכונות היסודות וכן לרצף שלהם. צריך גם ללמוד השתמש בגרסת השחור-לבן של השולחןכדי שלא תתמודד עם קשיים בבחינה.
בנוסף לטבלה הראשית המאפיינת את תכונות היסודות והתלות שלהם במסה האטומית, ישנן תוכניות נוספות שיכולות לסייע בחקר הכימיה. למשל, יש טבלאות מסיסות ואלקטרושליליות של חומרים. הראשון יכול לקבוע עד כמה תרכובת מסוימת מסיסה במים בטמפרטורה רגילה. במקרה זה, אניונים ממוקמים אופקית - יונים בעלי מטען שלילי, וקטיונים, כלומר יונים בעלי מטען חיובי, ממוקמים אנכית. לגלות דרגת מסיסותשל תרכובת כזו או אחרת, יש צורך למצוא את מרכיביה בטבלה. ובמקום הצומת שלהם יהיה הייעוד הדרוש.
אם זו האות "r", אז החומר מסיס לחלוטין במים בתנאים רגילים. בנוכחות האות "מ" - החומר מסיס מעט, ובנוכחות האות "נ" - הוא כמעט ואינו מתמוסס. אם יש סימן "+", התרכובת אינה יוצרת משקעים ומגיבה עם הממס ללא שאריות. אם יש סימן "-", זה אומר שחומר כזה לא קיים. לפעמים אתה יכול גם לראות את הסימן "?" בטבלה, אז זה אומר שמידת המסיסות של תרכובת זו אינה ידועה בוודאות. אלקטרוניות שליליות של האלמנטיםיכול להשתנות בין 1 ל-8, יש גם טבלה מיוחדת לקביעת פרמטר זה.
שולחן שימושי נוסף הוא סדרת פעילות מתכת. כל המתכות ממוקמות בו על ידי הגדלת מידת הפוטנציאל האלקטרוכימי. סדרה של מתכות מתח מתחילה בליתיום ומסתיימת בזהב. מאמינים שככל שמתכת תופסת יותר שמאלה בשורה זו, כך היא פעילה יותר בתגובות כימיות. לכן, המתכת הפעילה ביותרליתיום נחשב למתכת אלקלית. מימן נמצא גם בסוף רשימת היסודות. הוא האמין כי המתכות הממוקמות אחריו כמעט ולא פעילות. ביניהם אלמנטים כמו נחושת, כספית, כסף, פלטינה וזהב.
תמונות טבלה תקופתית באיכות טובה
תכנית זו היא אחד ההישגים הגדולים ביותר בתחום הכימיה. איפה ישנם סוגים רבים של שולחן זה.- גרסה קצרה, ארוכה, וגם ארוכה במיוחד. הנפוצה ביותר היא הטבלה הקצרה, וגם הגרסה הארוכה של הסכימה נפוצה. ראוי לציין כי הגרסה הקצרה של הסכימה אינה מומלצת כעת על ידי IUPAC לשימוש.
סך הכל היה יותר ממאה סוגים של שולחנות פותחו, הנבדלים זה מזה במצגת, בצורה ובייצוג גרפי. הם משמשים בתחומי מדע שונים, או שהם אינם בשימוש כלל. נכון לעכשיו, תצורות מעגלים חדשות ממשיכות להתפתח על ידי חוקרים. כאופציה העיקרית, נעשה שימוש במעגל קצר או ארוך באיכות מעולה.
המערכת המחזורית של יסודות כימיים היא סיווג של יסודות כימיים שנוצרו על ידי D.I. Mendeleev על בסיס החוק התקופתי שהתגלה על ידו ב-1869.
ד"י מנדלייב
על פי הניסוח המודרני של חוק זה, בסדרה מתמשכת של יסודות המסודרים בסדר עולה של המטען החיובי של גרעיני האטומים שלהם, יסודות בעלי תכונות דומות חוזרים על עצמם מעת לעת.
המערכת המחזורית של יסודות כימיים, המוצגת בצורה של טבלה, מורכבת מתקופות, סדרות וקבוצות.
בתחילת כל תקופה (למעט הראשונה) יש יסוד בעל תכונות מתכתיות בולטות (מתכת אלקלית).
סמלים לטבלת הצבעים: 1 - סימן כימי של היסוד; 2 - שם; 3 - מסה אטומית (משקל אטומי); 4 - מספר סידורי; 5 - חלוקת אלקטרונים על פני השכבות.
ככל שהמספר הסידורי של היסוד עולה, שווה לערך המטען החיובי של גרעין האטום שלו, התכונות המתכתיות נחלשות בהדרגה והתכונות הלא מתכתיות עולות. היסוד הלפני אחרון בכל תקופה הוא יסוד בעל תכונות לא מתכתיות בולטות (), והאחרון הוא גז אינרטי. בתקופה I ישנם 2 יסודות, ב-II ו-III - 8 יסודות כל אחד, ב-IV ו-V - 18 יסודות כל אחד, ב-VI - 32 וב-VII (תקופה לא שלמה) - 17 יסודות.
שלוש התקופות הראשונות נקראות תקופות קטנות, כל אחת מהן מורכבת משורה אופקית אחת; השאר - בתקופות גדולות, שכל אחת מהן (למעט התקופה השביעית) מורכבת משתי שורות אופקיות - זוגיות (עליון) ואי זוגי (תחתונה). בשורות זוגיות של תקופות גדולות יש רק מתכות. המאפיינים של האלמנטים בשורות אלה משתנים מעט עם העלייה במספר הסידורי. התכונות של יסודות בסדרות אי זוגיות של תקופות גדולות משתנות. בתקופה VI, הלנתנום מלווה ב-14 יסודות הדומים מאוד בתכונות הכימיות. אלמנטים אלה, הנקראים lanthanides, מפורטים בנפרד תחת הטבלה הראשית. אקטינידים, היסודות הבאים אחרי אקטיניום, מוצגים באופן דומה בטבלה.
הטבלה כוללת תשע קבוצות אנכיות. מספר הקבוצה, למעט חריגים נדירים, שווה לערכיות החיובית הגבוהה ביותר של היסודות של קבוצה זו. כל קבוצה, למעט אפס ושמינית, מחולקת לתת-קבוצות. - ראשי (ממוקם מימין) וצד. בתתי הקבוצות העיקריות, עם עלייה במספר הסידורי, התכונות המתכתיות של היסודות מתגברות והתכונות הלא מתכתיות של היסודות נחלשות.
לפיכך, התכונות הכימיות ומספר התכונות הפיזיקליות של יסודות נקבעות על פי המקום שתופס יסוד נתון במערכת המחזורית.
יסודות ביוגנים, כלומר יסודות המרכיבים אורגניזמים ומבצעים בהם תפקיד ביולוגי מסוים, תופסים את החלק העליון של הטבלה המחזורית. התאים התפוסים על ידי היסודות המרכיבים את עיקר החומר החי (יותר מ-99%) בצבע כחול, התאים התפוסים על ידי מיקרו-אלמנטים בצבע ורוד (ראה).
המערכת התקופתית של יסודות כימיים היא ההישג הגדול ביותר של מדע הטבע המודרני וביטוי חי של חוקי הטבע הדיאלקטיים הכלליים ביותר.
ראה גם, משקל אטומי.
המערכת המחזורית של יסודות כימיים היא סיווג טבעי של יסודות כימיים שנוצרו על ידי D.I. Mendeleev על בסיס החוק התקופתי שהתגלה על ידו ב-1869.
בניסוח המקורי, החוק המחזורי של D.I. Mendeleev קבע: תכונות היסודות הכימיים, כמו גם הצורות והתכונות של תרכובותיהם, תלויות תקופתית בגודל המשקל האטומי של היסודות. מאוחר יותר, עם התפתחותה של תורת מבנה האטום, הוכח כי מאפיין מדויק יותר של כל יסוד אינו המשקל האטומי (ראה), אלא ערכו של המטען החיובי של גרעין האטום של האטום. יסוד, שווה למספר הסידורי (אטומי) של יסוד זה במערכת המחזורית של D.I. Mendeleev. מספר המטענים החיוביים על גרעין האטום שווה למספר האלקטרונים המקיפים את גרעין האטום, שכן האטומים בכללותו הם ניטרליים מבחינה חשמלית. לאור נתונים אלה, החוק המחזורי מנוסח כך: תכונות היסודות הכימיים, כמו גם הצורות והתכונות של תרכובותיהם, נמצאים בתלות תקופתית במטען החיובי של גרעיני האטומים שלהם. המשמעות היא שבסדרה רציפה של יסודות, המסודרים בסדר עולה של המטענים החיוביים של גרעיני האטומים שלהם, יסודות בעלי תכונות דומות יחזרו על עצמם מעת לעת.
הצורה הטבלאית של המערכת המחזורית של יסודות כימיים מוצגת בצורתה המודרנית. הוא מורכב מתקופות, סדרות וקבוצות. תקופה מייצגת שורה אופקית רציפה של יסודות המסודרים בסדר עולה של המטען החיובי של גרעיני האטומים שלהם.
בתחילת כל תקופה (למעט הראשונה) יש יסוד בעל תכונות מתכתיות בולטות (מתכת אלקלית). לאחר מכן, ככל שהמספר הסידורי עולה, התכונות המתכתיות של היסודות נחלשות בהדרגה והתכונות הלא מתכתיות של היסודות גדלות. היסוד הלפני אחרון בכל תקופה הוא יסוד בעל תכונות לא מתכתיות בולטות (הלוגן), והאחרון הוא גז אינרטי. תקופה I מורכבת משני יסודות, תפקידם של מתכת אלקלית והלוגן מבוצע בו זמנית על ידי מימן. תקופות II ו-III כוללות 8 אלמנטים כל אחד, הנקראים מנדלייב טיפוסי. לתקופות IV ו-V יש 18 אלמנטים כל אחד, VI-32. תקופה VII עדיין לא הושלמה ומתמלאת באלמנטים שנוצרו באופן מלאכותי; יש כרגע 17 אלמנטים בתקופה זו. תקופות I, II ו-III נקראות קטנות, כל אחת מהן מורכבת משורה אופקית אחת, IV-VII - גדולה: הן (למעט VII) כוללות שתי שורות אופקיות - זוגיות (עליון) ואי-זוגיות (תחתונה). בשורות שוות של תקופות גדולות נמצאות רק מתכות, והשינוי בתכונות היסודות בשורה משמאל לימין בא לידי ביטוי חלש.
בסדרות אי-זוגיות של תקופות גדולות, התכונות של היסודות בסדרה משתנות באותו אופן כמו התכונות של יסודות טיפוסיים. במספר זוגי של התקופה VI לאחר הלנתנום 14 יסודות הבאים [הנקראים לנתאנידים (ראה), לנתנידים, יסודות אדמה נדירים], הדומים בתכונות הכימיות ללנתנום וזה לזה. הרשימה שלהם ניתנת בנפרד מתחת לטבלה.
בנפרד, היסודות הבאים אחרי האקטיניום-אקטינידים (אקטינידים) נכתבים ונתונים מתחת לטבלה.
ישנן תשע קבוצות אנכיות בטבלה המחזורית של יסודות כימיים. מספר הקבוצה שווה לערכיות החיובית הגבוהה ביותר (ראה) של היסודות של קבוצה זו. יוצאי הדופן הם פלואור (זה קורה רק חד ערכי שלילי) וברום (זה לא קורה heptavalent); בנוסף, נחושת, כסף, זהב יכולים להראות ערכיות גדולה מ-+1 (Cu-1 ו-2, Ag ו-Au-1 ו-3), ומהיסודות של קבוצה VIII, רק לאוסמיום ולרותניום יש ערכיות של +8 . כל קבוצה, למעט השמינית והאפס, מחולקת לשתי תת-קבוצות: הראשית (ממוקמת מימין) והמשנית. תת הקבוצות העיקריות כוללות יסודות ואלמנטים טיפוסיים של תקופות גדולות, המשניות - רק יסודות של תקופות גדולות ויותר מכך, מתכות.
מבחינת תכונות כימיות, היסודות של כל תת-קבוצה של קבוצה זו שונים זה מזה באופן משמעותי, ורק הערכיות החיובית הגבוהה ביותר זהה עבור כל היסודות של קבוצה זו. בתתי הקבוצות העיקריות, מלמעלה למטה, התכונות המתכתיות של יסודות מתגברות ואלה הלא מתכתיות נחלשות (לדוגמה, פרנציום הוא יסוד בעל התכונות המתכתיות הבולטות ביותר, והפלואור אינו מתכתי). לפיכך, מקומו של יסוד במערכת המחזורית של מנדלייב (מספר סידורי) קובע את תכונותיו, שהן הממוצע של המאפיינים של יסודות שכנים אנכית ואופקית.
לקבוצות מסוימות של אלמנטים יש שמות מיוחדים. אז, היסודות של תת הקבוצות העיקריות של קבוצה I נקראים מתכות אלקליות, קבוצה II - מתכות אדמה אלקליין, קבוצה VII - הלוגנים, יסודות הממוקמים מאחורי אורניום - טרנסאורניום. יסודות שהם חלק מאורגניזמים, לוקחים חלק בתהליכים מטבוליים ויש להם תפקיד ביולוגי בולט, נקראים יסודות ביוגניים. כולם תופסים את החלק העליון של השולחן של ד"י מנדלייב. מדובר בעיקר ב-O, C, H, N, Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg ו-Fe, המהווים את עיקר החומר החי (יותר מ-99%). המקומות שבהם מרכיבים יסודות אלה בטבלה המחזורית צבועים בתכלת. יסודות ביוגנים, שהם מעטים מאוד בגוף (מ-10 -3 עד 10 -14%), נקראים מיקרו-אלמנטים (ראה). בתאי המערכת המחזורית ממוקמים מיקרו-אלמנטים בצבע צהוב, שחשיבותם החיונית לבני אדם הוכחה.
על פי תורת מבנה האטומים (ראה אטום), התכונות הכימיות של יסודות תלויות בעיקר במספר האלקטרונים במעטפת האלקטרונים החיצונית. השינוי התקופתי במאפיינים של יסודות בעלי עלייה במטען החיובי של גרעיני אטום מוסבר על ידי חזרה תקופתית על המבנה של מעטפת האלקטרונים החיצונית (רמת האנרגיה) של האטומים.
בתקופות קטנות, עם עלייה במטען החיובי של הגרעין, מספר האלקטרונים בקליפה החיצונית גדל מ-1 ל-2 בתקופה I ומ-1 ל-8 בתקופות II ו-III. מכאן השינוי בתכונות היסודות בתקופה ממתכת אלקלית לגז אינרטי. מעטפת האלקטרונים החיצונית, המכילה 8 אלקטרונים, מלאה ויציבה מבחינה אנרגטית (יסודות מקבוצת האפס אינרטים מבחינה כימית).
בתקופות גדולות בשורות זוגיות, עם עלייה במטען החיובי של הגרעינים, מספר האלקטרונים בקליפה החיצונית נשאר קבוע (1 או 2) והקליפה החיצונית השנייה מתמלאת באלקטרונים. מכאן השינוי האיטי במאפיינים של אלמנטים בשורות זוגיות. בסדרות אי-זוגיות של תקופות ארוכות, עם עלייה במטען של הגרעינים, הקליפה החיצונית מתמלאת באלקטרונים (מ-1 עד 8) ותכונות היסודות משתנות באותו אופן כמו של יסודות טיפוסיים.
מספר קליפות האלקטרונים באטום שווה למספר התקופה. לאטומים של היסודות של תת-הקבוצות הראשיות יש מספר אלקטרונים על הקליפות החיצוניות שלהם השווה למספר הקבוצה. האטומים של היסודות של תת-הקבוצות המשניות מכילים אלקטרונים אחד או שניים על הקליפות החיצוניות. זה מסביר את ההבדל במאפיינים של האלמנטים של תת הקבוצות הראשיות והמשניות. מספר הקבוצה מציין את המספר האפשרי של אלקטרונים שיכולים להשתתף ביצירת קשרים כימיים (ערכיות) (ראה מולקולה), לכן אלקטרונים כאלה נקראים ערכיות. עבור אלמנטים של תת-קבוצות משניות, לא רק האלקטרונים של הקליפות החיצוניות, אלא גם הלפני אחרון, הם ערכיות. המספר והמבנה של קליפות אלקטרונים מצוינים בטבלה המחזורית המצורפת של יסודות כימיים.
לחוק התקופתי של ד.י. מנדלייב והמערכת המבוססת עליו יש חשיבות רבה במיוחד במדע ובפרקטיקה. החוק המחזורי והמערכת היו הבסיס לגילוי יסודות כימיים חדשים, קביעה מדויקת של משקלם האטומי, פיתוח תורת מבנה האטומים, קביעת חוקים גיאוכימיים להפצת יסודות בקרום כדור הארץ. ופיתוח רעיונות מודרניים על חומר חי, שהרכבו והחוקים הקשורים בו תואמים את המערכת המחזורית. הפעילות הביולוגית של היסודות ותכולתם בגוף נקבעת במידה רבה גם על פי המקום שהם תופסים במערכת המחזורית של מנדלייב. לכן, עם עלייה במספר הסידורי במספר קבוצות, הרעילות של אלמנטים עולה ותכולתם בגוף פוחתת. החוק המחזורי הוא ביטוי חי של החוקים הדיאלקטיים הכלליים ביותר של התפתחות הטבע.