Periodinė teisė D.I. Mendelejevas ir periodinė cheminių elementų lentelė turi didelę reikšmę chemijos raidai. Pasinerkime į 1871-uosius, kai chemijos profesorius D.I. Mendelejevas per daugybę bandymų ir klaidų priėjo prie išvados, kad "... elementų savybės, taigi ir paprastų ir sudėtingų kūnų, kuriuos jie sudaro, savybės yra periodiškai priklausomos nuo jų atominio svorio." Elementų savybių pokyčių periodiškumas atsiranda dėl periodinio išorinio elektroninio sluoksnio elektroninės konfigūracijos pasikartojimo, didėjant branduolio krūviui.
Šiuolaikinė periodinio įstatymo formuluotė yra:
„cheminių elementų savybės (t. y. jų sudarytų junginių savybės ir forma) yra periodiškai priklausomos nuo cheminių elementų atomų branduolio krūvio“.
Dėstydamas chemiją Mendelejevas suprato, kad kiekvieno elemento individualių savybių prisiminimas sukelia mokiniams sunkumų. Jis pradėjo ieškoti būdų, kaip sukurti sisteminį metodą, kad būtų lengviau atsiminti elementų savybes. Dėl to buvo natūralus stalas, vėliau jis tapo žinomas kaip periodinis leidinys.
Mūsų modernus stalas labai panašus į Mendelejevo. Panagrinėkime tai išsamiau.
Mendelejevo lentelė
Mendelejevo periodinė lentelė susideda iš 8 grupių ir 7 periodų.
Vertikalios lentelės stulpeliai vadinami grupės . Kiekvienos grupės elementai turi panašias chemines ir fizines savybes. Tai paaiškinama tuo, kad vienos grupės elementai turi panašias išorinio sluoksnio elektronines konfigūracijas, kurių elektronų skaičius yra lygus grupės skaičiui. Tada grupė yra padalinta į pagrindiniai ir antriniai pogrupiai.
IN Pagrindiniai pogrupiai apima elementus, kurių valentiniai elektronai yra išoriniuose ns ir np polygiuose. IN Šoniniai pogrupiai apima elementus, kurių valentiniai elektronai yra išoriniame ns polygyje ir vidiniame (n - 1) d polygyje (arba (n - 2) f polygyje).
Visi elementai yra Periodinė elementų lentelė , priklausomai nuo to, kuriame polygyje (s-, p-, d- ar f-) yra valentiniai elektronai, jie skirstomi į: s-elementus (I ir II grupių pagrindinių pogrupių elementai), p-elementus (III-VII grupių pagrindinių pogrupių elementai), d-elementus (šalutinių pogrupių elementai), f-elementus, (actinidesthanides,).
Didžiausias elemento valentingumas (išskyrus O, F, vario pogrupio elementus ir aštuntąją grupę) yra lygus grupės, kurioje jis yra, skaičiui.
Pagrindinių ir antrinių pogrupių elementams aukštesniųjų oksidų (ir jų hidratų) formulės yra vienodos. Pagrindiniuose pogrupiuose vandenilio junginių sudėtis yra tokia pati šios grupės elementams. Kietieji hidridai sudaro pagrindinių I-III grupių pogrupių elementus, o IV-VII grupės sudaro dujinius vandenilio junginius. EN 4 tipo vandenilio junginiai yra neutralesni junginiai, EN 3 – bazės, H 2 E ir NE – rūgštys.
Horizontalios lentelės eilutės vadinamos laikotarpiais. Elementai laikotarpiais skiriasi vienas nuo kito, tačiau jiems bendra tai, kad paskutiniai elektronai yra tame pačiame energijos lygyje ( pagrindinis kvantinis skaičiusn- vienodai ).
Pirmasis periodas skiriasi nuo kitų tuo, kad jame yra tik 2 elementai: vandenilis H ir helis He.
Antrajame periode yra 8 elementai (Li - Ne). Litis Li - šarminis metalas pradeda laikotarpį ir uždaro savo tauriųjų dujų neoną Ne.
Trečiame periode, kaip ir antrajame, yra 8 elementai (Na – Ar). Šarminio metalo natris Na pradeda periodą, o tauriosios dujos argonas Ar jį uždaro.
Ketvirtajame periode yra 18 elementų (K - Kr) – Mendelejevas jį paskyrė pirmuoju dideliu periodu. Jis taip pat prasideda šarminiu metalu kaliu ir baigiasi inertinėmis dujomis kriptonu Kr. Didelių laikotarpių sudėtis apima pereinamuosius elementus (Sc - Zn) - d- elementai.
Penktajame periode, panašiai kaip ir ketvirtajame, yra 18 elementų (Rb – Xe) ir jo struktūra panaši į ketvirtąjį. Jis taip pat prasideda nuo šarminio metalo rubidžio Rb ir baigiasi inertinėmis dujomis ksenonu Xe. Didelių laikotarpių sudėtis apima pereinamuosius elementus (Y - Cd) - d- elementai.
Šeštasis periodas susideda iš 32 elementų (Cs – Rn). Išskyrus 10 d-elementai (La, Hf - Hg) jame yra 14 eilutė f-elementai (lantanidai) - Ce - Lu
Septintasis laikotarpis nesibaigė. Jis prasideda Francium Fr, galima manyti, kad jame, kaip ir šeštajame periode, bus 32 jau rasti elementai (iki elemento, kurio Z = 118).
Interaktyvi periodinė lentelė
Jei pažvelgsite į Mendelejevo periodinė lentelė ir nubrėžkite įsivaizduojamą liniją, prasidedančią nuo boro ir baigiančią tarp polonio ir astatino, tada visi metalai bus kairėje nuo linijos, o nemetalai - dešinėje. Elementai, esantys šalia šios linijos, turės ir metalų, ir nemetalų savybių. Jie vadinami metaloidais arba pusmetaliais. Tai boras, silicis, germanis, arsenas, stibis, telūras ir polonis.
Periodinis įstatymas
Mendelejevas pateikė tokią periodinio dėsnio formuluotę: „Paprastų kūnų savybės, taip pat elementų junginių formos ir savybės, taigi ir jų suformuotų paprastų ir sudėtingų kūnų savybės yra periodiškai priklausomos nuo jų atominės masės“.
Yra keturi pagrindiniai periodiniai modeliai:
Okteto taisyklė teigia, kad visi elementai linkę įgyti arba prarasti elektroną, kad gautų artimiausių tauriųjų dujų aštuonių elektronų konfigūraciją. Nes Kadangi tauriųjų dujų išorinės s ir p orbitalės yra visiškai užpildytos, jos yra stabiliausi elementai.
Jonizacijos energija yra energijos kiekis, reikalingas elektronui atskirti nuo atomo. Pagal okteto taisyklę, judant iš kairės į dešinę per periodinę lentelę, elektronui atskirti reikia daugiau energijos. Todėl kairėje lentelės pusėje esantys elementai linkę prarasti elektroną, o esantys dešinėje – jį įgyti. Inertinės dujos turi didžiausią jonizacijos energiją. Judant grupe žemyn, jonizacijos energija mažėja, nes elektronai, esantys žemuose energijos lygiuose, turi galimybę atstumti elektronus iš aukštesnių energijos lygių. Šis reiškinys vadinamas ekranavimo efektas. Dėl šio poveikio išoriniai elektronai yra mažiau susieti su branduoliu. Judant per laikotarpį, jonizacijos energija palaipsniui didėja iš kairės į dešinę.
elektronų giminingumas yra energijos pokytis, kai dujinės būsenos medžiagos atomas gauna papildomą elektroną. Judant grupe žemyn, elektronų afinitetas tampa mažiau neigiamas dėl atrankos efekto.
Elektronegatyvumas- matas, kaip stipriai jis linkęs pritraukti kito prie jo prijungto atomo elektronus. Elektronegatyvumas didėja judant Periodinė elementų lentelė iš kairės į dešinę ir iš apačios į viršų. Reikia atsiminti, kad tauriosios dujos neturi elektronegatyvumo. Taigi labiausiai elektronegatyvus elementas yra fluoras.
Remdamiesi šiomis sąvokomis, panagrinėkime, kaip keičiasi atomų ir jų junginių savybės Periodinė elementų lentelė.
Taigi periodinėje priklausomybėje yra tokios atomo savybės, kurios yra susijusios su jo elektronine konfigūracija: atomo spindulys, jonizacijos energija, elektronegatyvumas.
Apsvarstykite atomų ir jų junginių savybių pokyčius, priklausomai nuo jų padėties periodinė cheminių elementų lentelė.
Didėja atomo nemetališkumas judant periodinėje lentelėje iš kairės į dešinę ir iš apačios į viršų. Dėl to sumažėja pagrindinės oksidų savybės, o rūgšties savybės didėja ta pačia tvarka – iš kairės į dešinę ir iš apačios į viršų. Tuo pačiu metu oksidų rūgštinės savybės yra stipresnės, tuo didesnis jį sudarančio elemento oksidacijos laipsnis.
Pagal laikotarpį iš kairės į dešinę pagrindinės savybės hidroksidai susilpnėja, pagrindiniuose pogrupiuose iš viršaus į apačią didėja pagrindų stiprumas. Tuo pačiu metu, jei metalas gali sudaryti kelis hidroksidus, tada padidėjus metalo oksidacijos laipsniui, pagrindinės savybės hidroksidai susilpnėja.
Pagal laikotarpį iš kairės į dešinę didėja deguonies turinčių rūgščių stiprumas. Judant iš viršaus į apačią toje pačioje grupėje, mažėja deguonies turinčių rūgščių stiprumas. Šiuo atveju rūgšties stiprumas didėja didėjant rūgštį sudarančio elemento oksidacijos laipsniui.
Pagal laikotarpį iš kairės į dešinę didėja anoksinių rūgščių stiprumas. Judant iš viršaus į apačią toje pačioje grupėje, anoksinių rūgščių stiprumas didėja.
Kategorijos,Čia skaitytojas ras informacijos apie vieną svarbiausių žmogaus kada nors atrastų dėsnių mokslo srityje – periodinį Mendelejevo Dmitrijaus Ivanovičiaus įstatymą. Susipažinsite su jo reikšme ir įtaka chemijai, bus apsvarstytos bendrosios periodinio įstatymo nuostatos, charakteristikos ir detalės, atradimo istorija ir pagrindinės nuostatos.
Kas yra periodinis įstatymas
Periodinis dėsnis yra fundamentalaus pobūdžio natūralus dėsnis, kurį pirmą kartą atrado D. I. Mendelejevas dar 1869 m., o pats atradimas buvo atliktas palyginus kai kurių cheminių elementų savybes ir tuo metu žinomas atominės masės vertes.
Mendelejevas teigė, kad pagal jo dėsnį paprasti ir sudėtingi kūnai bei įvairūs elementų junginiai priklauso nuo jų priklausomybės nuo periodinio tipo ir nuo atomo svorio.
Periodinis dėsnis yra unikalus savo rūšimi ir taip yra dėl to, kad, skirtingai nei kiti pagrindiniai gamtos ir visatos dėsniai, jis nėra išreikštas matematinėmis lygtimis. Grafiškai jis išreiškiamas periodinėje cheminių elementų lentelėje.
Atradimų istorija
Periodinio dėsnio atradimas įvyko 1869 m., tačiau bandymai susisteminti visus žinomus x elementus prasidėjo gerokai prieš tai.
Pirmą kartą tokią sistemą bandė sukurti 1829 m. I. V. Debereineris. Jis visus jam žinomus cheminius elementus suskirstė į triadas, kurias tarpusavyje siejo pusė atomų masių sumos, įtrauktos į šią trijų komponentų grupę. Po Debereinerio buvo bandoma sukurti unikalią A. de Chancourtois elementų klasifikavimo lentelę, savo sistemą jis pavadino „žemės spirale“, o po jo Niulandso oktavą sudarė Johnas Newlandsas. 1864 m., beveik vienu metu, William Olding ir Lothar Meyer paskelbė savarankiškai sukurtas lenteles.
Periodinis įstatymas mokslo bendruomenei buvo pateiktas peržiūrėti 1869 m. kovo 8 d., ir tai įvyko per Rusijos X-osios draugijos susirinkimą. Mendelejevas Dmitrijus Ivanovičius paskelbė apie savo atradimą visų akivaizdoje, tais pačiais metais buvo išleistas Mendelejevo vadovėlis „Chemijos pagrindai“, kuriame pirmą kartą buvo parodyta jo sukurta periodinė lentelė. Po metų, 1870 m., jis parašė straipsnį ir pateikė jį peržiūrėti RCS, kur pirmą kartą buvo pavartota periodinio įstatymo sąvoka. 1871 m. Mendelejevas išsamiai apibūdino savo tyrimus garsiajame straipsnyje apie periodinį cheminių elementų galiojimą.
Neįkainojamas indėlis į chemijos plėtrą
Periodinio įstatymo vertė yra neįtikėtinai didelė mokslo bendruomenei visame pasaulyje. Taip yra dėl to, kad jo atradimas davė galingą impulsą tiek chemijos, tiek kitų gamtos mokslų, tokių kaip fizika ir biologija, raidai. Elementų santykis su jų kokybinėmis cheminėmis ir fizinėmis savybėmis buvo atviras, o tai taip pat leido suprasti visų elementų konstravimo pagal vieną principą esmę ir paskatino šiuolaikinę cheminių elementų sąvokų formuluotę, konkretizavo supratimą apie sudėtingos ir paprastos struktūros medžiagų idėją.
Periodinio dėsnio panaudojimas leido išspręsti cheminio numatymo problemą, nustatyti žinomų cheminių elementų elgesio priežastį. Atominė fizika, įskaitant branduolinę energiją, tapo įmanoma dėl to paties įstatymo. Savo ruožtu šie mokslai leido praplėsti šio dėsnio esmės horizontus ir gilintis į jo supratimą.
Periodinės sistemos elementų cheminės savybės
Tiesą sakant, cheminiai elementai yra tarpusavyje susiję jiems būdingomis savybėmis ir laisvo atomo, ir jonų, solvatuotų arba hidratuotų, būsenoje, paprastoje medžiagoje ir tokia forma, kokia gali susidaryti daugybė jų junginių. Tačiau x-osios savybės paprastai susideda iš dviejų reiškinių: savybių, būdingų laisvos būsenos atomui ir paprastajai medžiagai. Šios savybės apima daugybę jų tipų, tačiau svarbiausios yra šios:
- Atominė jonizacija ir jos energija, priklausomai nuo elemento padėties lentelėje, eilės skaičiaus.
- Atomo ir elektrono energetinis santykis, kuris, kaip ir atominė jonizacija, priklauso nuo elemento vietos periodinėje lentelėje.
- Atomo elektronegatyvumas, kuris neturi pastovios vertės, bet gali kisti priklausomai nuo įvairių veiksnių.
- Atomų ir jonų spinduliai - čia, kaip taisyklė, naudojami empiriniai duomenys, kurie yra susiję su elektronų bangine prigimtimi judėjimo būsenoje.
- Paprastų medžiagų atomizacija – elemento gebėjimo reaktyvuoti aprašymas.
- Oksidacijos būsenos yra formali charakteristika, tačiau ji yra viena iš svarbiausių elemento charakteristikų.
- Paprastų medžiagų oksidacijos potencialas yra medžiagos potencialo veikti vandeniniuose tirpaluose matavimas ir rodiklis, taip pat redokso savybių pasireiškimo lygis.
Vidinio ir antrinio tipo elementų periodiškumas
Periodinis dėsnis suteikia supratimą apie kitą svarbų gamtos komponentą – vidinį ir antrinį periodiškumą. Pirmiau minėtos atominių savybių tyrimo sritys iš tikrųjų yra daug sudėtingesnės, nei būtų galima pagalvoti. Taip yra dėl to, kad lentelės elementai s, p, d keičia savo kokybines charakteristikas, priklausomai nuo jų padėties periode (vidinis periodiškumas) ir grupėje (antrinis periodiškumas). Pavyzdžiui, vidinį elemento s perėjimo iš pirmos grupės į aštuntą į p elementą procesą lydi minimalūs ir didžiausi taškai jonizuoto atomo energijos kreivėje. Šis reiškinys rodo vidinį atomo savybių pokyčių periodiškumo nenuoseklumą pagal jo padėtį periode.
Rezultatai
Dabar skaitytojas aiškiai supranta ir apibrėžia, kas yra Mendelejevo periodinis dėsnis, suvokia jo reikšmę žmogui ir įvairių mokslų raidai, turi idėją apie dabartines jo nuostatas ir atradimų istoriją.
Nuo pirmųjų chemijos pamokų naudojotės D. I. Mendelejevo lentele. Tai aiškiai parodo, kad visi cheminiai elementai, sudarantys mus supančio pasaulio medžiagas, yra tarpusavyje susiję ir paklūsta bendriems dėsniams, tai yra, jie sudaro vieną visumą – cheminių elementų sistemą. Todėl šiuolaikiniame moksle D. I. Mendelejevo lentelė vadinama periodine cheminių elementų lentele.
Kodėl „periodinis“ jums taip pat aišku, nes bendri atomų, paprastų ir sudėtingų cheminių elementų suformuotų medžiagų savybių kitimo dėsniai šioje sistemoje kartojasi tam tikrais intervalais - periodais. Kai kurie iš šių modelių, parodytų 1 lentelėje, jums jau žinomi.
Taigi visiems pasaulyje egzistuojantiems cheminiams elementams galioja vienas, objektyviai gamtoje veikiantis periodinis dėsnis, kurio grafinis pavaizdavimas yra periodinė elementų lentelė. Šis dėsnis ir sistema turi didžiojo rusų chemiko D. I. Mendelejevo vardą.
Periodinio dėsnio atradimą D. I. Mendelejevas atėjo lygindamas cheminių elementų savybes ir santykines atomines mases. Tam D. I. Mendelejevas kiekvienam cheminiam elementui ant kortelės surašė: elemento simbolį, santykinės atominės masės reikšmę (D. I. Mendelejevo laikais ši reikšmė buvo vadinama atominiu svoriu), aukštesniojo oksido ir hidroksido formules ir prigimtį. Jis sudėliojo į vieną grandinę 63 tuo metu žinomus cheminius elementus jų santykinės atominės masės didėjimo tvarka (1 pav.) ir išanalizavo šį elementų rinkinį, bandydamas rasti joje tam tikrus modelius. Dėl intensyvaus kūrybinio darbo jis atrado, kad šioje grandinėje yra intervalai – laikotarpiai, kuriuose elementų ir jų formuojamų medžiagų savybės kinta panašiai (2 pav.).
Ryžiai. 1.
Elementų kortelės, išdėstytos santykinės atominės masės didėjimo tvarka
Ryžiai. 2.
Elementų kortelės, išdėstytos periodiškai besikeičiančių elementų ir jų suformuotų medžiagų savybių tvarka
Laboratorinis eksperimentas Nr.2
D. I. Mendelejevo periodinės sistemos konstravimo modeliavimas
| Imituoti D. I. Mendelejevo periodinės sistemos konstravimą. Norėdami tai padaryti, paruoškite 20 6 x 10 cm dydžio kortelių elementams, kurių serijos numeriai yra nuo 1 iki 20. Kiekvienoje kortelėje nurodykite šią informaciją apie elementą: cheminis simbolis, pavadinimas, santykinė atominė masė, aukštesniojo oksido formulė, hidroksidas (nurodyti jų pobūdį skliausteliuose – bazinis, rūgštinis arba amfoterinis), lakiojo vandenilio junginio formulė (nemetalams). Sumaišykite kortas ir išdėliokite jas iš eilės santykinės elementų atominės masės didėjimo tvarka. Padėkite panašius elementus nuo 1 iki 18 vieną po kitu: vandenilis virš ličio ir kalis atitinkamai po natriu, kalcis po magniu, helis po neonu. Suformuluokite modelį, kurį nustatėte įstatymo forma. Atkreipkite dėmesį į argono ir kalio santykinių atominių masių neatitikimą ir jų vietą pagal elementų savybių bendrumą. Paaiškinkite šio reiškinio priežastį. |
Dar kartą, vartodami šiuolaikinius terminus, išvardijame reguliarius ypatybių pokyčius, kurie atsiranda per šiuos laikotarpius:
- susilpnėja metalinės savybės;
- pagerinamos nemetalinės savybės;
- elementų oksidacijos laipsnis aukštesniuose oksiduose padidėja nuo +1 iki +8;
- lakiųjų vandenilio junginių elementų oksidacijos laipsnis padidėja nuo -4 iki -1;
- oksidai nuo bazinių iki amfoterinių pakeičiami rūgštiniais;
- hidroksidai iš šarmų per amfoterinius hidroksidus pakeičiami deguonies turinčiomis rūgštimis.
Remdamasis šiais pastebėjimais, D. I. Mendelejevas 1869 m. padarė išvadą - suformulavo periodinį dėsnį, kuris, naudojant šiuolaikinius terminus, skamba taip:
Sistemindamas cheminius elementus pagal jų santykines atomines mases, D. I. Mendelejevas taip pat didelį dėmesį skyrė elementų savybėms ir jų suformuotoms medžiagoms, paskirstydamas panašių savybių elementus į vertikalius stulpelius – grupes. Kartais, pažeisdamas jo atskleistą dėsningumą, jis sunkesnius elementus iškeldavo prieš elementus, kurių santykinės atominės masės vertės mažesnės. Pavyzdžiui, jis savo lentelėje parašė kobaltą prieš nikelį, telūrą prieš jodą, o kai buvo atrastos inertinės (kilniosios) dujos, argonas prieš kalį. D. I. Mendelejevas tokią išdėstymo tvarką laikė būtina, nes priešingu atveju šie elementai pateks į elementų grupes, nepanašias į jiems savybėmis. Taigi, visų pirma, šarminio metalo kalis pateks į inertinių dujų grupę, o inertinės dujos argonas į šarminių metalų grupę.
D. I. Mendelejevas negalėjo paaiškinti šių bendrosios taisyklės išimčių, taip pat elementų ir jų suformuotų medžiagų savybių kitimo periodiškumo priežasties. Tačiau jis numatė, kad ši priežastis slypi sudėtingoje atomo struktūroje. Būtent mokslinė D. I. Mendelejevo intuicija leido jam sukurti cheminių elementų sistemą ne jų santykinės atominės masės didinimo, o jų atomų branduolių krūvių didėjimo tvarka. Tai, kad elementų savybes lemia būtent jų atomų branduolių krūviai, iškalbingai liudija izotopų, kuriuos sutikote pernai, egzistavimas (prisiminkite, kokie jie, pateikite žinomų izotopų pavyzdžių).
Remiantis šiuolaikinėmis idėjomis apie atomo struktūrą, cheminių elementų klasifikavimo pagrindas yra jų atomų branduolių krūviai, o šiuolaikinė periodinio įstatymo formuluotė yra tokia:
Elementų ir jų junginių savybių kitimo periodiškumas paaiškinamas periodišku jų atomų išorinių energijos lygių struktūros pasikartojimu. Būtent energijos lygių skaičius, bendras juose esančių elektronų skaičius ir elektronų skaičius išoriniame lygyje atspindi Periodinėje sistemoje priimtą simboliką, t.
Atomo sandara taip pat leidžia paaiškinti metalinių ir nemetalinių elementų savybių kaitos periodais ir grupėmis priežastis.
Vadinasi, D. I. Mendelejevo periodinis dėsnis ir periodinė sistema apibendrina informaciją apie cheminius elementus ir jų suformuotas medžiagas ir paaiškina jų savybių kitimo periodiškumą bei tos pačios grupės elementų savybių panašumo priežastį.
Šios dvi svarbiausios D. I. Mendelejevo Periodinio dėsnio ir Periodinės sistemos reikšmės yra papildytos dar viena, tai yra gebėjimas numatyti, tai yra numatyti, apibūdinti savybes ir nurodyti naujų cheminių elementų atradimo būdus. Jau Periodinės sistemos kūrimo stadijoje D. I. Mendelejevas pateikė nemažai prognozių apie tuo metu dar nežinomų elementų savybes ir nurodė jų atradimo būdus. Savo sukurtoje lentelėje D. I. Mendelejevas šiems elementams paliko tuščius langelius (3 pav.).
Ryžiai. 3.
D. I. Mendelejevo pasiūlyta periodinė elementų lentelė
Ryškūs periodinio dėsnio nuspėjimo galios pavyzdžiai buvo vėlesni elementų atradimai: 1875 m. prancūzas Lecoqas de Boisbaudranas atrado galą, kurį D. I. Mendelejevas numatė prieš penkerius metus kaip elementą, vadinamą „ekaaliuminiu“ (eka – toliau); 1879 m. švedas L. Nilssonas atrado „ekaborą“ pagal D. I. Mendelejevą; 1886 metais vokietis K. Winkleris – „ekasilikonas“ pagal D. I. Mendelejevą (šiuolaikinius šių elementų pavadinimus apibrėžkite iš D. I. Mendelejevo lentelės). Kaip tiksliai prognozavo D. I. Mendelejevas, iliustruoja 2 lentelės duomenys.
2 lentelė
Numatytos ir eksperimentiškai stebimos germanio savybės
|
D. I. Mendelejevo numatytas 1871 m |
K. Winklerio įsteigta 1886 m |
|
Santykinė atominė masė artima 72 |
Santykinė atominė masė 72.6 |
|
Pilkas ugniai atsparus metalas |
Pilkas ugniai atsparus metalas |
|
Metalo tankis yra apie 5,5 g / cm3 |
Metalo tankis 5,35 g/cm3 |
|
Oksido formulė E02 |
Ge02 oksido formulė |
|
Oksido tankis yra apie 4,7 g / cm3 |
Oksido tankis 4,7 g/cm3 |
|
Oksidas bus gana lengvai redukuojamas į metalą |
Kaitinamas vandenilio srove, oksidas Ge0 2 redukuojamas į metalą |
|
ES1 4 chloridas turi būti skystis, kurio virimo temperatūra yra apie 90 ° C, o tankis apie 1,9 g / cm 3 |
Germanio chloridas (IV) GeCl 4 yra skystis, kurio virimo temperatūra yra 83 ° C, o tankis - 1,887 g / cm 3 |
Naujus elementus atradę mokslininkai labai vertino rusų mokslininko atradimą: „Vargu ar gali būti aiškesnis elementų periodiškumo doktrinos pagrįstumo įrodymas, nei vis dar hipotetinio ekasilicio atradimas; tai, žinoma, daugiau nei paprastas drąsios teorijos patvirtinimas – tai žymi išskirtinį cheminio regėjimo lauko išplėtimą, milžinišką žingsnį žinių lauke“ (K. Winkleris).
Amerikiečių mokslininkai, atradę elementą Nr. 101, suteikė jam pavadinimą „mendelevium“, pripažindami didžiojo rusų chemiko Dmitrijaus Mendelejevo, kuris pirmasis panaudojo periodinę elementų lentelę, nuspėti dar neatrastų elementų savybes, nuopelnus.
Jūs susipažinote 8 klasėje ir naudosite šių metų periodinės lentelės formą, kuri vadinama trumpuoju periodu. Tačiau profilinėse klasėse ir aukštosiose mokyklose vyrauja kitokia forma – ilgalaikė versija. Palyginkite juos. Kas yra tas pats ir kas skiriasi šiose dviejose periodinės lentelės formose?
Nauji žodžiai ir sąvokos
- Periodinis D. I. Mendelejevo dėsnis.
- Periodinė D. I. Mendelejevo cheminių elementų sistema yra grafinis periodinio dėsnio vaizdas.
- Fizinė elemento numerio, laikotarpio numerio ir grupės numerio reikšmė.
- Elementų savybių keitimo periodais ir grupėse modeliai.
- D. I. Mendelejevo periodinio dėsnio ir periodinės cheminių elementų sistemos reikšmė.
Savarankiško darbo užduotys
- Įrodykite, kad periodinis D. I. Mendelejevo dėsnis, kaip ir bet kuris kitas gamtos dėsnis, atlieka aiškinamąsias, apibendrinančias ir nuspėjamąsias funkcijas. Pateikite pavyzdžių, iliustruojančių šias kitų jums žinomų dėsnių funkcijas iš chemijos, fizikos ir biologijos kursų.
- Pavadinkite cheminį elementą, kurio atome elektronai išsidėstę lygiais pagal skaičių eilę: 2, 5. Kokia paprasta medžiaga sudaro šį elementą? Kokia jo vandenilio junginio formulė ir koks jo pavadinimas? Kokią formulę turi didžiausias šio elemento oksidas, koks jo pobūdis? Užrašykite šio oksido savybes apibūdinančias reakcijų lygtis.
- Berilis anksčiau buvo klasifikuojamas kaip III grupės elementas, o jo santykinė atominė masė buvo laikoma 13,5. Kodėl D. I. Mendelejevas perkėlė jį į II grupę ir pakoregavo berilio atominę masę nuo 13,5 iki 9?
- Parašykite reakcijų lygtis tarp paprastos medžiagos, kurią sudaro cheminis elementas, kurio atome elektronai pasiskirstę energijos lygiais pagal skaičių seką: 2, 8, 8, 2, ir paprastų medžiagų, kurias sudaro periodinės sistemos elementai Nr.7 ir Nr.8. Kokio tipo cheminis ryšys yra reakcijos produktuose? Kokia yra pradinių paprastų medžiagų ir jų sąveikos produktų kristalinė struktūra?
- Išdėstykite šiuos elementus pagal didėjančias metalo savybes: As, Sb, N, P, Bi. Pagrįskite gautą eilutę pagal šių elementų atomų struktūrą.
- Nemetalinių savybių stiprinimo tvarka išdėstykite šiuos elementus: Si, Al, P, S, Cl, Mg, Na. Pagrįskite gautą eilutę pagal šių elementų atomų struktūrą.
- Rūgščių savybių susilpnėjimo tvarka išdėliokite oksidus, kurių formulės yra: SiO 2, P 2 O 5, Al 2 O 3, Na 2 O, MgO, Cl 2 O 7. Pagrįskite gautą seriją. Užrašykite šiuos oksidus atitinkančių hidroksidų formules. Kaip keičiasi jų rūgštus charakteris jūsų pasiūlytame seriale?
- Parašykite boro, berilio ir ličio oksidų formules ir išdėliokite jas jų pagrindinių savybių didėjimo tvarka. Užrašykite šiuos oksidus atitinkančių hidroksidų formules. Kokia jų cheminė prigimtis?
- Kas yra izotopai? Kaip izotopų atradimas prisidėjo prie periodinio dėsnio susidarymo?
- Kodėl D. I. Mendelejevo periodinėje sistemoje elementų atominių branduolių krūviai kinta monotoniškai, t.y. kiekvieno paskesnio elemento branduolio krūvis padidėja vienu, palyginti su ankstesnio elemento atomo branduolio krūviu, o elementų ir jų suformuotų medžiagų savybės periodiškai keičiasi?
- Pateikite tris Periodinio dėsnio formuluotes, kuriose cheminių elementų sisteminimo pagrindu imama santykinė atominė masė, atomo branduolio krūvis ir išorinių energijos lygių struktūra atomo elektroniniame apvalkale.
Periodinis įstatymas– pagrindinis chemijos dėsnis – buvo atrastas m 1869 metų DI. Mendelejevas. Tuo metu atomas vis dar buvo laikomas nedalomu ir nieko nebuvo žinoma apie jo vidinę struktūrą.
atominės masės(Tada - atominiai svoriai) ir cheminės elementų savybės buvo pagrindas Periodinė teisė D.I. Mendelejevas. DI. Mendelejevas, sudėliojęs tuo metu žinomus 63 elementus jų atominės masės didėjimo tvarka, gavo natūrali (natūrali) cheminių elementų serija, kur jis pažymėjo periodišką cheminių savybių pasikartojimą. Pavyzdžiui, tipiškas nemetalas fluoras F kartojama elementams chloras Cl, bromas Br, jodas I, tipiškos metalo savybės ličio ličio - prie stichijų natrio Na Ir kalis K ir tt
Kai kuriems elementams D.I. Mendelejevas nerado jokių cheminių analogų aliuminio Al Ir silicio Si, pavyzdžiui), atsižvelgiant į tai, kad tuo metu tokie analogai dar nebuvo žinomi. Lentelėje jie buvo skirti tuščios erdvės, Bet remiantis pasikartojimu mokslininkas numatė jų chemines savybes). Atradęs atitinkamus prognozės elementus, D.I. Mendelejevas buvo visiškai patvirtintas (analogiškai aliuminiui - galis Ga, silicio analogas - germanis Ge).
Periodinis įstatymas formuluojant D.I. Mendelejevas pateikiamas taip: paprastų kūnų savybės, taip pat elementų junginių formos ir savybės periodiškai priklauso nuo elementų atominių svorių dydžio.
Šiuolaikinė periodinio įstatymo formuluotė, kurią sukūrė D.I. Mendelejevas yra toks: elementų savybės yra periodiškai priklausomos nuo eilės skaičiaus.
Periodinė teisė D.I. Mendelejevas tapo mokslininkų kūrimo pagrindu Periodinė cheminių elementų sistema. Jis yra atstovaujamas 7 laikotarpiai ir 8 grupės.
laikotarpiais vadinamos horizontaliomis lentelės eilutėmis, kurios skirstomos į mažas ir dideles. 2 elementai (1 periodas) arba 8 elementai (2, 3 periodai) yra mažuose perioduose, o 18 elementų (4, 5 periodai) arba 32 elementai (6 periodas) yra dideliuose perioduose, 7 periodas lieka neišsamus. Kiekvienas laikotarpis prasideda nuo įprasto metalo iš baigiasi tipinėmis nemetalinėmis ir tauriosiomis dujomis.
grupės elementai vadinami vertikaliais stulpeliais. Kiekvienai grupei atstovauja du pogrupiai - pagrindinis Ir pusėje. Pogrupis yra elementų, kurie yra visiški cheminiai analogai, rinkinys; dažnai pogrupio elementai turi didžiausią oksidacijos laipsnį, atitinkantį grupės numerį. Pavyzdžiui, aukščiausia oksidacijos laipsnis (+ II) atitinka pogrupio elementus berilio Ir cinko(II grupės pagrindinis ir antrinis pogrupiai), ir pogrupio elementai azoto Ir vanadis(V grupė) atitinka aukščiausią oksidacijos laipsnį (+ V).
Pagrindinių pogrupių elementų cheminės savybės gali skirtis nuo nemetalinių iki metalinių (pagrindiniame V grupės pogrupyje azotas yra nemetalas, o bismutas yra metalas) – plačiu diapazonu. Antrinių pogrupių elementų savybės kinta, bet ne taip smarkiai; pavyzdžiui, IV grupės šoninės grupės elementai - cirkonis, titanas, hafnis- labai panašios savo savybėmis (ypač cirkonis Ir hafnis).
Periodinėje sistemoje I grupėje (Li-Fr), II (Mg-Ra) ir III (In, Tl) yra tipiški metalai. Nemetalai yra VII grupėse (F-At), VI (O–Te), V (N – kaip), IV (C, Si) ir III (B). Kai kurie pagrindinių grupių elementai ( Be, Al, Ge, Sb, Po), taip pat daugelis šoninių grupių elementų gali turėti tiek metalinių, tiek nemetalinių savybių. Šis reiškinys buvo pavadintas amfoteriškumas.
Kai kurioms pagrindinėms grupėms taikomos grupės 
Nauji pavadinimai: VIII (Ne - Rn) - tauriųjų dujų, VII (F-At) – halogenai, IV (O – Ro) – chalkogenai, II (Ca – Ra) – šarminių žemių metalai, aš (Li – kun) – šarminių metalų.
Periodinės sistemos forma, kurią pasiūlė D.I. Mendelejevas buvo pavadintas trumpalaikis, arba klasikinis. Šiuolaikinėje chemijoje vis dažniau naudojama kita forma - ilgas laikotarpis, kuriame visi laikotarpiai – maži ir dideli – ištęsti ilgomis eilėmis, pradedant šarminiu metalu ir baigiant tauriosiomis dujomis.
Periodinė teisė D.I. Mendelejevas ir periodinė D.I. elementų sistema. Mendelejevas tapo šiuolaikinės chemijos pagrindu.
svetainę, visiškai ar iš dalies nukopijavus medžiagą, būtina nuoroda į šaltinį.
Periodinis D.I Mendelejevo dėsnis.
Cheminių elementų savybės, taigi ir jų formuojamų paprastų ir sudėtingų kūnų savybės, periodiškai priklauso nuo atominės masės dydžio.
Fizinė periodinio dėsnio prasmė.
Fizinė periodinio dėsnio prasmė slypi periodiškame elementų savybių pokytyje, dėl periodiškai pasikartojančių e-ųjų atomų apvalkalų, nuosekliai didėjant n.
Šiuolaikinė D.I. Mendelejevo PZ formuluotė.
Cheminių elementų savybės, taip pat jų suformuotų paprastų ar sudėtingų medžiagų savybės periodiškai priklauso nuo jų atomų branduolių krūvio dydžio.
Periodinė elementų sistema.
Periodinė sistema – periodinio dėsnio pagrindu sukurta cheminių elementų klasifikacijų sistema. Periodinė sistema – nustato ryšius tarp cheminių elementų, atspindinčių jų panašumus ir skirtumus.
Elementų periodinė lentelė (yra dviejų tipų: trumpoji ir ilgoji).
Periodinė elementų lentelė yra grafinis elementų periodinės lentelės vaizdas, susidedantis iš 7 periodų ir 8 grupių.
10 klausimas
Periodinė elementų atomų elektronų sluoksnių sistema ir sandara.
Vėliau buvo nustatyta, kad gilią fizinę reikšmę turi ne tik elemento eilės numeris, bet ir kitos anksčiau svarstytos sąvokos pamažu įgavo fizinę reikšmę. Pavyzdžiui, grupės numeris, nurodantis didžiausią elemento valentiškumą, taip atskleidžia maksimalų konkretaus elemento atomo elektronų, galinčių dalyvauti formuojant cheminį ryšį, skaičių.
Savo ruožtu periodo skaičius buvo susijęs su energijos lygių, esančių tam tikro laikotarpio elemento atomo elektronų apvalkale, skaičiumi.
Taigi, pavyzdžiui, alavo Sn „koordinatės“ (eilės numeris 50, periodas 5, pagrindinis IV grupės pogrupis) reiškia, kad alavo atome yra 50 elektronų, jie pasiskirstę 5 energijos lygiais, tik 4 elektronai yra valentiniai.
Fizinė prasmė ieškant elementų įvairių kategorijų pogrupiuose yra nepaprastai svarbi. Pasirodo, elementų, esančių I kategorijos pogrupiuose, kitas (paskutinis) elektronas yra ant s polygis išorinis lygis. Šie elementai priklauso elektroninei šeimai. Elementų atomams, esantiems II kategorijos pogrupiuose, kitas elektronas yra ant p polygis išorinis lygis. Tai yra „p“ elektronų šeimos elementai.Taigi, kitas 50-asis alavo atomų elektronas yra išorinio, t.y., 5-ojo energijos lygio p-polygyje.
III kategorijos pogrupių elementų atomams kitas elektronas yra ant d-polygis, tačiau jau prieš išorinį lygį tai yra elektroninės šeimos „d“ elementai. Lantanido ir aktinidų atomams kitas elektronas yra f polygyje, prieš išorinį lygį. Tai yra elektroninės šeimos elementai "f".
Todėl neatsitiktinai aukščiau minėtų šių 4 kategorijų pogrupių skaičiai, tai yra 2-6-10-14, sutampa su maksimaliu elektronų skaičiumi s-p-d-f polygiuose.
Bet pasirodo, kad galima išspręsti elektronų apvalkalo užpildymo tvarkos problemą ir remiantis periodine sistema išvesti elektroninę formulę bet kurio elemento atomui, kuri aiškiai nurodo kiekvieno nuoseklaus elektrono lygį ir polygį. Periodinė sistema taip pat nurodo elementų išsidėstymą vienas po kito į periodus, grupes, pogrupius ir jų elektronų pasiskirstymą pagal lygius ir polygius, nes kiekvienas elementas turi savo, charakterizuojantį paskutinį jo elektroną. Kaip pavyzdį panagrinėkime elemento cirkonio (Zr) atomo elektroninės formulės sudarymą. Periodinėje sistemoje pateikiami šio elemento rodikliai ir „koordinatės“: eilės numeris 40, periodas 5, IV grupė, šoninis pogrupis. Pirmosios išvados: a) visi elektronai 40, b) šie 40 elektronų yra pasiskirstę penkiuose energijos lygiuose; c) iš 40 elektronų tik 4 yra valentingi, d) elektronas įėjo į 40-ąjį, ketvirtąjį energijos lygį.- Panašias išvadas galima daryti apie kiekvieną iš 39 elementų, esančių prieš cirkonį, tik indikatoriai ir koordinatės kiekvieną kartą skirsis.