Σύγχρονη σύνθεση περιοδικός νόμος : ιδιότητες απλές ουσίες, καθώς και οι μορφές και οι ιδιότητες των ενώσεων των στοιχείων εξαρτώνται περιοδικά από το μέγεθος του φορτίου των πυρήνων των ατόμων τους ( σειριακός αριθμός).

    Οι περιοδικές ιδιότητες είναι, για παράδειγμα, η ατομική ακτίνα, η ενέργεια ιονισμού, η συγγένεια ηλεκτρονίων, η ηλεκτραρνητικότητα του ατόμου, καθώς και ορισμένες φυσικές ιδιότητεςστοιχεία και ενώσεις (σημεία τήξης και βρασμού, ηλεκτρική αγωγιμότητα κ.λπ.).

    Η έκφραση του Περιοδικού Νόμου είναι

     περιοδικός πίνακας στοιχείων .

    Η πιο κοινή επιλογή σύντομης φόρμας Περιοδικός Πίνακας, στην οποία τα στοιχεία χωρίζονται σε 7 περιόδους και 8 ομάδες.

    Επί του παρόντος, έχουν ληφθεί οι πυρήνες των ατόμων των στοιχείων μέχρι τον αριθμό 118. Το όνομα του στοιχείου με αύξοντα αριθμό 104 είναι ρουθερφόρδιο (Rf), 105 - ντουβίνιο (Db), 106 - θαλασσοβόργιο (Sg), 107 - βόριο (Bh ), 108 – χασσίου (Hs ), 109 – meitnerium ( Mt), 110 - darmstadtium (Ds), 111 - roentgenium (Rg), 112 - copernicium (Cn).
    Στις 24 Οκτωβρίου 2012, στη Μόσχα, στο Κεντρικό Σπίτι των Επιστημόνων της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, πραγματοποιήθηκε μια επίσημη τελετή για την ανάθεση του ονόματος «flerovium» (Fl) στο 114ο στοιχείο και «livermorium» (Lv) στο το 116ο στοιχείο.

    Οι περίοδοι 1, 2, 3, 4, 5, 6 περιέχουν 2, 8, 8, 18, 18, 32 στοιχεία, αντίστοιχα. Η έβδομη περίοδος δεν ολοκληρώνεται. Οι περίοδοι 1, 2 και 3 ονομάζονται μικρό,το υπόλοιπο - μεγάλο.

    Σε περιόδους από αριστερά προς τα δεξιά, οι μεταλλικές ιδιότητες εξασθενούν σταδιακά και οι μη μεταλλικές ιδιότητες αυξάνονται, αφού με την αύξηση του θετικού φορτίου των ατομικών πυρήνων, ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό ηλεκτρονικό στρώμα αυξάνεται και παρατηρείται μείωση στις ατομικές ακτίνες.

    Στο κάτω μέρος του πίνακα βρίσκονται 14 λανθανίδες και 14 ακτινίδες. Πρόσφατα, το λανθάνιο και το ακτίνιο έχουν ταξινομηθεί ως λανθανίδες και ακτινίδες, αντίστοιχα.

    Οι ομάδες χωρίζονται σε υποομάδες - τα κυριότερα,ή υποομάδες Α και παρενέργειες,ή υποομάδα Β. Υποομάδα VIII Β – ειδικό, περιέχει τριάδεςστοιχεία που αποτελούν τις οικογένειες του σιδήρου (Fe, Co, Ni) και της πλατίνας μετάλλων (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt).

    Από πάνω προς τα κάτω στις κύριες υποομάδες, οι μεταλλικές ιδιότητες αυξάνονται και οι μη μεταλλικές ιδιότητες εξασθενούν.

    Ο αριθμός της ομάδας συνήθως υποδεικνύει τον αριθμό των ηλεκτρονίων που μπορούν να συμμετέχουν στο σχηματισμό χημικών δεσμών. Αυτό είναι φυσική έννοιααριθμοί ομάδας. Τα στοιχεία των πλευρικών υποομάδων έχουν ηλεκτρόνια σθένους όχι μόνο στα εξωτερικά στρώματα, αλλά και στα προτελευταία στρώματα. Αυτή είναι η κύρια διαφορά στις ιδιότητες των στοιχείων της κύριας και της δευτερεύουσας υποομάδας.

    Περιοδικός πίνακας και ηλεκτρονικοί τύποι ατόμων

    Για να προβλέψετε και να εξηγήσετε τις ιδιότητες των στοιχείων, πρέπει να είστε σε θέση να γράψετε τον ηλεκτρονικό τύπο ενός ατόμου.

    Σε ένα άτομο που βρίσκεται σε κατάσταση εδάφους, κάθε ηλεκτρόνιο καταλαμβάνει ένα κενό τροχιακό με τη χαμηλότερη ενέργεια. Η ενεργειακή κατάσταση καθορίζεται κυρίως από τη θερμοκρασία. Η θερμοκρασία στην επιφάνεια του πλανήτη μας είναι τέτοια που τα άτομα βρίσκονται στη θεμελιώδη κατάσταση. Σε υψηλές θερμοκρασίες, άλλες καταστάσεις ατόμων, που ονομάζονται ενθουσιασμένος.

    Ακολουθία τακτοποίησης επίπεδα ενέργειαςΗ σειρά της αύξησης της ενέργειας είναι γνωστή από τα αποτελέσματα της επίλυσης της εξίσωσης Schrödinger:

    1s< 2s < 2p < 3s < Зр < 4s 3d < 4p < 5s 4d < 5p < 6s 5d 4f < 6p.

    Ας εξετάσουμε τις ηλεκτρονικές διαμορφώσεις των ατόμων ορισμένων στοιχείων τέταρτη περίοδος(Εικ. 6.1).

    Ρύζι. 6.1. Κατανομή ηλεκτρονίων στα τροχιακά ορισμένων στοιχείων της τέταρτης περιόδου

    Θα πρέπει να σημειωθεί ότι υπάρχουν ορισμένες δυνατότητες σε ηλεκτρονική δομήάτομα στοιχείων της τέταρτης περιόδου: για άτομα Cr και C u κατά 4 μικρό-το κέλυφος δεν περιέχει δύο ηλεκτρόνια, αλλά ένα, δηλ. "αποτυχία" εξωτερικόςμικρό -ηλεκτρόνιο στο προηγούμενο d-shell.

    Ηλεκτρονικοί τύποι 24 Cr και 29 ατόμων Cu μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:

    24 Cr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1,

    29 Cu 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 .

    Φυσικός λόγοςΗ «παραβίαση» της σειράς πλήρωσης σχετίζεται με διαφορετικές ικανότητες διείσδυσης ηλεκτρονίων στα εσωτερικά στρώματα, καθώς και με την ειδική σταθερότητα των ηλεκτρονικών διαμορφώσεων d 5 και d 10, f 7 και f 14.

    Όλα τα στοιχεία χωρίζονται σε τέσσερις τύπους

         :

    1. Σε άτομα s-στοιχείασυμπλήρωσε s - κέλυφος εξωτερικού στρώματος ns . Αυτά είναι τα δύο πρώτα στοιχεία κάθε περιόδου.

    2. Στα άτομα p-στοιχείαηλεκτρόνια γεμίζουν τα φλοιώματα p του εξωτερικού επιπέδου np . Αυτά περιλαμβάνουν τα τελευταία 6 στοιχεία κάθε περιόδου (εκτός από την πρώτη και την έβδομη).

    3. U d-στοιχείαγεμάτο με ηλεκτρόνια δ -υποεπίπεδο του δεύτερου εξωτερικού επιπέδου ( n-1)d . Αυτά είναι στοιχεία ενδιάμεσων δεκαετιών μεγάλων περιόδων που βρίσκονται μεταξύ s- και p-στοιχεία.

    4. U f-στοιχεία γεμάτο με ηλεκτρόνιαφά -υποεπίπεδο του τρίτου εξωτερικού επιπέδου (η-2)στ . Αυτά είναι οι λανθανίδες και οι ακτινίδες.

    Αλλαγές στις οξεοβασικές ιδιότητες των ενώσεων στοιχείων ανά ομάδες και περιόδους του περιοδικού συστήματος
    (διάγραμμα Kossel)

    Για να εξηγήσει τη φύση των αλλαγών στις οξεοβασικές ιδιότητες των ενώσεων στοιχείων, ο Kossel (Γερμανία, 1923) πρότεινε τη χρήση ενός απλού σχήματος που βασίζεται στην υπόθεση ότι υπάρχει καθαρή ιοντικός δεσμόςκαι υπάρχει μια αλληλεπίδραση Coulomb μεταξύ των ιόντων. Το σχήμα Kossel περιγράφει τις ιδιότητες οξέος-βάσης ενώσεων που περιέχουν δεσμούς E-H και E-O-H, ανάλογα με το φορτίο του πυρήνα και την ακτίνα του στοιχείου που τους σχηματίζει.

    Διάγραμμα Kossel για δύο υδροξείδια μετάλλων (για μόρια LiOH και KOH ) φαίνεται στο Σχ. 6.2. Όπως φαίνεται από το παρουσιαζόμενο διάγραμμα, η ακτίνα του ιόντος Li + μικρότερη από την ακτίνα ιόντων Κ+ και OH Η ομάδα - - συνδέεται πιο σφιχτά με το ιόν λιθίου παρά με το ιόν καλίου. Ως αποτέλεσμα, το ΚΟΗ θα είναι ευκολότερο να διασπαστεί σε διάλυμα και οι βασικές ιδιότητες του υδροξειδίου του καλίου θα είναι πιο έντονες.

    Ρύζι. 6.2. Διάγραμμα Kossel για μόρια LiOH και KOH

    Με παρόμοιο τρόπο, μπορείτε να αναλύσετε το σχήμα Kossel για δύο βάσεις CuOH και Cu(OH) 2 . Από την ακτίνα του ιόντος Cu 2+ μικρότερο και το φορτίο είναι μεγαλύτερο από αυτό του ιόντος Cu+, ΟΗ - - η ομάδα θα συγκρατηθεί πιο σταθερά από το ιόν Cu 2+ .
    Ως αποτέλεσμα, η βάση     Cu(OH)2 θα είναι πιο αδύναμο από CuOH.

    Ετσι, η ισχύς των βάσεων αυξάνεται όσο αυξάνεται η ακτίνα του κατιόντος και μειώνεται το θετικό του φορτίο .

    Διάγραμμα Kossel για δύο οξέα χωρίς οξυγόνο HCl και HI φαίνεται στο Σχ. 6.3.

    Ρύζι. 6.3. Διάγραμμα Kossel για μόρια HCl και HI

    Δεδομένου ότι η ακτίνα του ιόντος χλωρίου είναι μικρότερη από αυτή του ιόντος ιωδίου, το ιόν Η+ είναι πιο ισχυρά συνδεδεμένο με το ανιόν στο μόριο του υδροχλωρικού οξέος, το οποίο θα είναι ασθενέστερο από το υδροϊωδικό οξύ. Έτσι, η ισχύς των ανοξικών οξέων αυξάνεται με την αύξηση της ακτίνας του αρνητικού ιόντος.

    Δύναμη οξέα που περιέχουν οξυγόνοαλλάζει με τον αντίθετο τρόπο. Αυξάνεται όσο μειώνεται η ακτίνα του ιόντος και αυξάνεται το θετικό του φορτίο. Στο Σχ. Το σχήμα 6.4 δείχνει το διάγραμμα Kossel για δύο οξέα HClO και HClO 4.

    Ρύζι. 6.4. Διάγραμμα Kossel για HClO και HClO 4

    Ιόν C1 7+ είναι σταθερά συνδεδεμένο με το ιόν οξυγόνου, έτσι το πρωτόνιο θα διασπαστεί πιο εύκολα στο μόριο HC1O 4 . Ταυτόχρονα ο δεσμός του ιόντος C1+ με ιόν Ο 2- λιγότερο ισχυρό και στο μόριο HC1O το πρωτόνιο θα συγκρατείται πιο έντονα από το ανιόν Ο 2- . Ως αποτέλεσμα, HClO 4 είναι ισχυρότερο οξύ από HClO.

    Ετσι, Η αύξηση της κατάστασης οξείδωσης ενός στοιχείου και η μείωση της ακτίνας του ιόντος του στοιχείου αυξάνουν την όξινη φύση της ουσίας. Αντίθετα, η μείωση της κατάστασης οξείδωσης και η αύξηση της ακτίνας ιόντων ενισχύουν τις βασικές ιδιότητες των ουσιών.

    Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

         Να συνθέσετε ηλεκτρονικούς τύπους του ατόμου και των ιόντων ζιρκονίου     O 2–, Al 3+, Zn 2+ . Προσδιορίστε σε ποιον τύπο στοιχείων ανήκουν τα άτομα Zr, O, Zn, Al.

      40 Zr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 2 5s 2,

      O 2– 1s 2 2s 2 2p 6,

      Zn 2+ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10,

      Al 3+ 1s 2 2s 2 2p 6,

    Zr – d-στοιχείο, O – p-στοιχείο, Zn – d-στοιχείο, Al – p-στοιχείο.

    Τακτοποιήστε τα άτομα των στοιχείων κατά σειρά αύξησης της ενέργειας ιοντισμού τους: K, Mg, Be, Ca. Να αιτιολογήσετε την απάντηση.

    Λύση. Ενέργεια ιοντισμού– την ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ένα άτομο στη θεμελιώδη κατάσταση. Στην περίοδο από αριστερά προς τα δεξιά, η ενέργεια ιονισμού αυξάνεται με την αύξηση του πυρηνικού φορτίου· στις κύριες υποομάδες από πάνω προς τα κάτω μειώνεται καθώς αυξάνεται η απόσταση από το ηλεκτρόνιο στον πυρήνα.

    Έτσι, η ενέργεια ιοντισμού των ατόμων αυτών των στοιχείων αυξάνεται στη σειρά K, Ca, Mg, Be.

    Τακτοποιήστε τα άτομα και τα ιόντα με αύξουσα σειρά των ακτίνων τους: Ca 2+, Ar, Cl –, K +, S 2– . Να αιτιολογήσετε την απάντηση.

    Λύση. Για ιόντα που περιέχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων (ισοηλεκτρονικά ιόντα), η ακτίνα του ιόντος θα αυξάνεται καθώς μειώνεται το θετικό του φορτίο και αυξάνεται το αρνητικό του φορτίο. Κατά συνέπεια, η ακτίνα αυξάνεται με τη σειρά Ca 2+, K +, Ar, Cl –, S 2–.

    Προσδιορίστε πώς αλλάζουν οι ακτίνες των ιόντων και των ατόμων στη σειρά Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + και Na, Mg, Al, Si, P, S.

    Λύση. Στη σειρά Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + η ακτίνα των ιόντων αυξάνεται καθώς αυξάνεται ο αριθμός των ηλεκτρονικών στρωμάτων ιόντων του ίδιου σημείου με παρόμοια ηλεκτρονική δομή.

    Στη σειρά Na, Mg, Al, Si, P, S, η ακτίνα των ατόμων μειώνεται, αφού με τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονιακών στοιβάδων στα άτομα, το φορτίο του πυρήνα αυξάνεται και, επομένως, η έλξη των ηλεκτρονίων από το ο πυρήνας αυξάνεται.

    Συγκρίνετε την ισχύ των οξέων H 2 SO 3 και H 2 SeO 3 και των βάσεων Fe(OH) 2 και Fe(OH) 3.

    Λύση. Σύμφωνα με το σχήμα Kossel H 2 SO 3 περισσότερο ισχυρό οξύ, από το H 2 SeO 3 , από την ακτίνα ιόντων SE 4+ μεγαλύτερη από την ακτίνα ιόντων S 4+, που σημαίνει τον δεσμό S 4+ – O 2– είναι ισχυρότερο από τον δεσμό Se 4+ – O 2– .

    Σύμφωνα με το σύστημα Kossel Fe(OH)

     2 ισχυρότερη βάση από την ακτίνα του ιόντος Fe 2+ περισσότερο από το ιόν Fe 3+ . Επιπλέον, το φορτίο του ιόντος Fe 3+ μεγαλύτερο από αυτό του ιόντος Fe 2+ . Ως αποτέλεσμα, ο δεσμός Fe 3+ – О 2– είναι ισχυρότερο από το Fe 2+ – O 2– και ΙΟΝ – πιο εύκολο να διαχωριστεί σε ένα μόριο Fe(OH)2.

    Προβλήματα προς επίλυση ανεξάρτητα

    6.1.Να συνθέσετε ηλεκτρονικούς τύπους για στοιχεία με πυρηνικό φορτίο +19, +47, +33 και εκείνα στη βασική κατάσταση. Αναφέρετε σε ποιο είδος στοιχείων ανήκουν. Ποιες καταστάσεις οξείδωσης είναι χαρακτηριστικές για ένα στοιχείο με πυρηνικό φορτίο +33;

    6.2.Να γράψετε τον ηλεκτρονικό τύπο του ιόντος Cl – .

Το κύριο μοτίβο αυτής της αλλαγής είναι η ενίσχυση του μεταλλικού χαρακτήρα των στοιχείων καθώς αυξάνεται το Ζ. Αυτό το μοτίβο εκδηλώνεται ιδιαίτερα καθαρά στις υποομάδες IIIa-VIIa. Για τις υποομάδες μετάλλων I A-III A υπάρχει αύξηση χημική δραστηριότητα. Για στοιχεία των υποομάδων IVA - VIIA, καθώς το Ζ αυξάνεται, παρατηρείται εξασθένηση της χημικής δραστηριότητας των στοιχείων. Για στοιχεία της υποομάδας β, η αλλαγή στη χημική δραστηριότητα είναι πιο περίπλοκη.

Θεωρία του περιοδικού πίνακααναπτύχθηκε από τον N. Bohr και άλλους επιστήμονες τη δεκαετία του '20. ΧΧ αιώνα και βασίζεται σε ένα πραγματικό σχήμα για το σχηματισμό ηλεκτρονικών διαμορφώσεων ατόμων. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, όσο αυξάνεται το Ζ, η γέμιση κελύφη ηλεκτρονίωνκαι τα υποκελύφη στα άτομα των στοιχείων που περιλαμβάνονται στις περιόδους του περιοδικού συστήματος εμφανίζονται με την ακόλουθη σειρά:

Αριθμοί περιόδου
1 2 3 4 5 6 7
1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p

Με βάση τη θεωρία του περιοδικού συστήματος, μπορεί να δοθεί ο ακόλουθος ορισμός της περιόδου: περίοδος είναι ένα σύνολο στοιχείων, που ξεκινούν με ένα στοιχείο με τιμή n. ίσο με τον αριθμό της περιόδου, και l=0 (s-στοιχεία) και τελειώνει με ένα στοιχείο με την ίδια τιμή n και l = 1 (p-στοιχεία) (βλ. Άτομο). Εξαίρεση αποτελεί η πρώτη περίοδος, η οποία περιέχει μόνο στοιχεία 1s. Από τη θεωρία του περιοδικού συστήματος προκύπτει ο αριθμός των στοιχείων στις περιόδους: 2, 8, 8. 18, 18, 32...

Στο σχήμα, τα σύμβολα των στοιχείων κάθε τύπου (s-, p-, d- και f-στοιχεία) απεικονίζονται σε ένα συγκεκριμένο χρώμα φόντου: s-στοιχεία - σε κόκκινο, p-στοιχεία - σε πορτοκαλί, d-στοιχεία - σε μπλε, f-στοιχεία - σε πράσινο. Κάθε κύτταρο δείχνει τους ατομικούς αριθμούς και τις ατομικές μάζες των στοιχείων, καθώς και τις ηλεκτρονικές διαμορφώσεις των εξωτερικών φλοιών ηλεκτρονίων, οι οποίες κυρίως καθορίζουν Χημικές ιδιότητεςστοιχεία.

Από τη θεωρία του περιοδικού συστήματος προκύπτει ότι οι α-υποομάδες περιλαμβάνουν στοιχεία με και ίσο με τον αριθμό περιόδου, και l = 0 και 1. Οι β-υποομάδες περιλαμβάνουν εκείνα τα στοιχεία στα άτομα των οποίων η συμπλήρωση κελυφών που παρέμεναν προηγουμένως εμφανίζεται ημιτελής. Γι' αυτό η πρώτη, δεύτερη και τρίτη περίοδος δεν περιέχουν στοιχεία β-υποομάδων.

Δομή του περιοδικού πίνακα χημικά στοιχεία σχετίζεται στενά με τη δομή των ατόμων των χημικών στοιχείων. Καθώς το Z αυξάνεται, παρόμοιοι τύποι διαμόρφωσης των εξωτερικών φλοιών ηλεκτρονίων επαναλαμβάνονται περιοδικά. Δηλαδή, καθορίζουν τα κύρια χαρακτηριστικά της χημικής συμπεριφοράς των στοιχείων. Αυτά τα χαρακτηριστικά εκδηλώνονται διαφορετικά για στοιχεία των Α-υποομάδων (s- και p-στοιχεία), για στοιχεία των β-υποομάδων (μεταβατικά d-στοιχεία) και στοιχεία των f-οικογενειών - λανθανίδες και ακτινίδες. Μια ειδική περίπτωση αντιπροσωπεύεται από τα στοιχεία της πρώτης περιόδου - υδρογόνο και ήλιο. Το υδρογόνο είναι εξαιρετικά αντιδραστικό επειδή το μοναδικό του ηλεκτρόνιο b αφαιρείται εύκολα. Ταυτόχρονα, η διαμόρφωση του ηλίου (1η) είναι πολύ σταθερή, γεγονός που καθορίζει την πλήρη χημική του αδράνεια.


Για στοιχεία των υποομάδων Α, τα εξωτερικά κελύφη ηλεκτρονίων είναι γεμάτα (με n ίσο με τον αριθμό περιόδου). Επομένως, οι ιδιότητες αυτών των στοιχείων αλλάζουν αισθητά καθώς αυξάνεται το Ζ. Έτσι, στη δεύτερη περίοδο, το λίθιο (διάταξη 2s) είναι ένα ενεργό μέταλλο που χάνει εύκολα το μοναδικό του ηλεκτρόνιο σθένους. Το βηρύλλιο (2s~) είναι επίσης ένα μέταλλο, αλλά λιγότερο ενεργό λόγω του γεγονότος ότι τα εξωτερικά του ηλεκτρόνια είναι πιο στενά συνδεδεμένα με τον πυρήνα. Επιπλέον, το βόριο (23"p) έχει ασθενώς εκφρασμένο μεταλλικό χαρακτήρα και όλα τα επόμενα στοιχεία της δεύτερης περιόδου, στην οποία είναι κατασκευασμένο το υποκέλυφος 2p, είναι ήδη μη μέταλλα.Η διαμόρφωση οκτώ ηλεκτρονίων του εξωτερικού κελύφους ηλεκτρονίων του νέου (2s~p~) - ένα αδρανές αέριο - είναι πολύ ανθεκτικό.

Χημικές ιδιότητες στοιχείων της δεύτερης περιόδουεξηγούνται από την επιθυμία των ατόμων τους να αποκτήσουν την ηλεκτρονική διαμόρφωση του πλησιέστερου αδρανούς αερίου (διάταξη ηλίου για στοιχεία από λίθιο σε άνθρακα ή διαμόρφωση νέον για στοιχεία από άνθρακα σε φθόριο). Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, για παράδειγμα, το οξυγόνο δεν μπορεί να εμφανίσει υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης ίση με τον αριθμό της ομάδας του: είναι ευκολότερο γι 'αυτό να επιτύχει τη διαμόρφωση νέον αποκτώντας επιπλέον ηλεκτρόνια. Η ίδια φύση των αλλαγών στις ιδιότητες εκδηλώνεται στα στοιχεία της τρίτης περιόδου και στα στοιχεία s και p όλων των επόμενων περιόδων. Ταυτόχρονα, η εξασθένηση της ισχύος του δεσμού μεταξύ των εξωτερικών ηλεκτρονίων και του πυρήνα στις Α-υποομάδες καθώς αυξάνεται το Ζ εκδηλώνεται στις ιδιότητες των αντίστοιχων στοιχείων. Έτσι, για τα στοιχεία s υπάρχει μια αξιοσημείωτη αύξηση της χημικής δραστηριότητας καθώς το Z αυξάνεται, και για τα στοιχεία p υπάρχει μια αύξηση στις μεταλλικές ιδιότητες.

Στα άτομα των στοιχείων μετάπτωσης d, συμπληρώνονται προηγουμένως ημιτελή κελύφη με κύρια τιμή κβαντικού αριθμού και ένα μικρότερο από τον αριθμό περιόδου. Με λίγες εξαιρέσεις, η διαμόρφωση των εξωτερικών φλοιών ηλεκτρονίων των ατόμων του στοιχείου μετάπτωσης είναι ns. Επομένως, όλα τα στοιχεία d είναι μέταλλα και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι αλλαγές στις ιδιότητες των στοιχείων 1 καθώς αυξάνεται το Z δεν είναι τόσο δραματικές όσο είδαμε για τα στοιχεία s και p. Σε υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης, τα στοιχεία d εμφανίζουν κάποια ομοιότητα με τα στοιχεία p των αντίστοιχων ομάδων του περιοδικού πίνακα.

Οι ιδιαιτερότητες των ιδιοτήτων των στοιχείων των τριάδων (VIII b-υποομάδα) εξηγούνται από το γεγονός ότι τα d-subshells είναι κοντά στην ολοκλήρωση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο σίδηρος, το κοβάλτιο, το νικέλιο και τα μέταλλα της πλατίνας, κατά κανόνα, δεν τείνουν να παράγουν ενώσεις σε υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης. Οι μόνες εξαιρέσεις είναι το ρουθήνιο και το όσμιο, που δίνουν τα οξείδια RuO4 και OsO4. Για στοιχεία των I- και II B-υποομάδων, το d-subshell είναι στην πραγματικότητα πλήρες. Επομένως, παρουσιάζουν καταστάσεις οξείδωσης ίσες με τον αριθμό της ομάδας.

Στα άτομα των λανθανιδών και των ακτινιδών (όλα είναι μέταλλα), τα προηγούμενα ελλιπή κελύφη ηλεκτρονίων συμπληρώνονται με την τιμή του κύριου κβαντικού αριθμού και δύο μονάδες μικρότερη από τον αριθμό της περιόδου. Στα άτομα αυτών των στοιχείων, η διαμόρφωση του εξωτερικού κελύφους ηλεκτρονίων (ns2) παραμένει αμετάβλητη. Ταυτόχρονα, τα ηλεκτρόνια f δεν έχουν ουσιαστικά καμία επίδραση στις χημικές ιδιότητες. Αυτός είναι ο λόγος που οι λανθανίδες είναι τόσο παρόμοιες.

Για τις ακτινίδες η κατάσταση είναι πολύ πιο περίπλοκη. Στην περιοχή των πυρηνικών φορτίων Z = 90 - 95 ηλεκτρόνια bd και 5/ μπορούν να λάβουν μέρος χημικές αλληλεπιδράσεις. Από αυτό προκύπτει ότι οι ακτινίδες παρουσιάζουν ένα πολύ ευρύτερο φάσμα καταστάσεων οξείδωσης. Για παράδειγμα, για το ποσειδώνιο, το πλουτώνιο και το αμερίκιο, είναι γνωστές ενώσεις όπου αυτά τα στοιχεία εμφανίζονται σε κατάσταση επτά σθένους. Μόνο για στοιχεία που ξεκινούν με κούριο (Z = 96) η τρισθενής κατάσταση γίνεται σταθερή. Έτσι, οι ιδιότητες των ακτινιδών διαφέρουν σημαντικά από τις ιδιότητες των λανθανιδών και επομένως οι δύο οικογένειες δεν μπορούν να θεωρηθούν παρόμοιες.

Η οικογένεια ακτινιδών τελειώνει με το στοιχείο με Z = 103 (λαυρένιο). Μια αξιολόγηση των χημικών ιδιοτήτων του κουρχατόβιου (Ζ = 104) και του νιλσβορίου (Ζ = 105) δείχνει ότι αυτά τα στοιχεία θα πρέπει να είναι ανάλογα του αφνίου και του τανταλίου, αντίστοιχα. Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι μετά την οικογένεια ακτινιδών στα άτομα, αρχίζει η συστηματική πλήρωση του 6d υποκελύφους.

Τελικός αριθμόςστοιχεία που καλύπτει ο περιοδικός πίνακας είναι άγνωστα. Το πρόβλημα του ανώτερου ορίου του είναι ίσως το κύριο μυστήριο του περιοδικού πίνακα. Το βαρύτερο στοιχείο που έχει ανακαλυφθεί στη φύση είναι το πλουτώνιο (Z = 94). Έχει φτάσει το όριο της τεχνητής πυρηνικής σύντηξης - στοιχείο με ατομικό αριθμό 107. Παραμένει ανοιχτή ερώτηση: θα είναι δυνατή η απόκτηση στοιχείων με μεγάλους σειριακούς αριθμούς, ποια και πόσα; Αυτό δεν μπορεί ακόμη να απαντηθεί με βεβαιότητα.

Περιοδικότητα ιδιοτήτων χημικών στοιχείων

ΣΕ σύγχρονη επιστήμηΟ πίνακας του D. I. Mendeleev ονομάζεται περιοδικό σύστημα χημικών στοιχείων, καθώς υπάρχουν γενικά πρότυπα στις αλλαγές στις ιδιότητες των ατόμων, απλά και σύνθετες ουσίες, που σχηματίζονται από χημικά στοιχεία, επαναλαμβάνονται σε αυτό το σύστημα σε συγκεκριμένα διαστήματα - περιόδους. Έτσι, όλα τα χημικά στοιχεία που υπάρχουν στον κόσμο υπόκεινται σε έναν ενιαίο περιοδικό νόμο που λειτουργεί αντικειμενικά στη φύση, η γραφική αναπαράσταση του οποίου είναι το περιοδικό σύστημα στοιχείων. Αυτός ο νόμος και το σύστημα ονομάζονται από τον μεγάλο Ρώσο χημικό D.I. Mendeleev.

Εμμηνα- πρόκειται για σειρές στοιχείων που βρίσκονται οριζόντια, με την ίδια μέγιστη τιμή του κύριου κβαντικού αριθμού ηλεκτρονίων σθένους. Ο αριθμός περιόδου αντιστοιχεί στον αριθμό των ενεργειακών επιπέδων στο άτομο ενός στοιχείου. Οι περίοδοι αποτελούνται από έναν ορισμένο αριθμό στοιχείων: η πρώτη - από 2, η δεύτερη και η τρίτη - από 8, η τέταρτη και η πέμπτη - από 18, η έκτη περίοδος περιλαμβάνει 32 στοιχεία. Εξαρτάται από τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας. Η έβδομη περίοδος είναι ημιτελής. Όλες οι περίοδοι (με εξαίρεση την πρώτη) ξεκινούν με ένα αλκαλικό μέταλλο (s-στοιχείο) και τελειώνουν με ένα ευγενές αέριο. Όταν ένα νέο επίπεδο ενέργειας αρχίζει να γεμίζει, αρχίζει νέα περίοδος. Σε μια περίοδο με αύξηση του σειριακού αριθμού ενός χημικού στοιχείου από αριστερά προς τα δεξιά, οι μεταλλικές ιδιότητες απλών ουσιών μειώνονται και οι μη μεταλλικές αυξάνονται.

Μεταλλικές ιδιότητεςείναι η ικανότητα των ατόμων ενός στοιχείου να σχηματίζονται χημικός δεσμόςεγκαταλείπουν τα ηλεκτρόνια τους και οι μη μεταλλικές ιδιότητες είναι η ικανότητα των ατόμων ενός στοιχείου να προσκολλούν ηλεκτρόνια άλλων ατόμων όταν σχηματίζουν έναν χημικό δεσμό. Στα μέταλλα, το εξωτερικό υποεπίπεδο s είναι γεμάτο με ηλεκτρόνια, γεγονός που επιβεβαιώνει τις μεταλλικές ιδιότητες του ατόμου. Οι μη μεταλλικές ιδιότητες απλών ουσιών εκδηλώνονται κατά το σχηματισμό και την πλήρωση του εξωτερικού υποεπίπεδου p με ηλεκτρόνια. Οι μη μεταλλικές ιδιότητες του ατόμου ενισχύονται με την πλήρωση του υποεπίπεδου p (από 1 έως 5) με ηλεκτρόνια. Τα άτομα με ένα πλήρως γεμάτο εξωτερικό στρώμα ηλεκτρονίων (ns 2 np 6) σχηματίζουν μια ομάδα ευγενή αέρια, τα οποία είναι χημικά αδρανή.

Σε μικρές περιόδους, καθώς αυξάνεται το θετικό φορτίο των ατομικών πυρήνων, ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο αυξάνεται(από 1 έως 2 - στην πρώτη περίοδο και από 1 έως 8 - στη δεύτερη και τρίτη περίοδο), γεγονός που εξηγεί την αλλαγή στις ιδιότητες των στοιχείων: στην αρχή της περιόδου (εκτός από την πρώτη περίοδο) υπάρχει αλκαλιμέταλλο, τότε οι μεταλλικές ιδιότητες εξασθενούν σταδιακά και οι μη μεταλλικές ιδιότητες αυξάνονται. Σε μεγάλες περιόδους Καθώς το φορτίο των πυρήνων αυξάνεται, η πλήρωση των επιπέδων με ηλεκτρόνια γίνεται πιο δύσκολη, που εξηγεί επίσης την πιο σύνθετη αλλαγή στις ιδιότητες των στοιχείων σε σύγκριση με στοιχεία μικρών περιόδων. Έτσι, σε ζυγές σειρές μεγάλων περιόδων, με αυξανόμενο φορτίο, ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο παραμένει σταθερός και είναι ίσος με 2 ή 1. Επομένως, ενώ το επίπεδο δίπλα στο εξωτερικό (δεύτερο από το εξωτερικό) γεμίζει με ηλεκτρόνια , οι ιδιότητες των στοιχείων στις ζυγές σειρές αλλάζουν εξαιρετικά αργά. Μόνο σε περιττές σειρές, όταν ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο αυξάνεται με την αύξηση του πυρηνικού φορτίου (από 1 σε 8), οι ιδιότητες των στοιχείων αρχίζουν να αλλάζουν με τον ίδιο τρόπο όπως αυτές των τυπικών.

Ομάδες- πρόκειται για κάθετες στήλες στοιχείων με τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων σθένους ίσο με τον αριθμό της ομάδας. Υπάρχει μια διαίρεση σε κύριες και δευτερεύουσες υποομάδες. Οι κύριες υποομάδες αποτελούνται από στοιχεία μικρών και μεγάλων περιόδων. Τα ηλεκτρόνια σθένους αυτών των στοιχείων βρίσκονται στα εξωτερικά υποεπίπεδα ns και np. Οι πλευρικές υποομάδες αποτελούνται από στοιχεία μεγάλων περιόδων. Τα ηλεκτρόνια σθένους τους βρίσκονται στο εξωτερικό υποεπίπεδο ns και στο εσωτερικό (n – 1) d υποεπίπεδο (ή (n – 2) f υποεπίπεδο). Ανάλογα με το υποεπίπεδο (s-, p-, d- ή f-) είναι γεμάτο με ηλεκτρόνια σθένους, τα στοιχεία χωρίζονται σε:

1) s-στοιχεία - στοιχεία της κύριας υποομάδας των ομάδων I και II.

2) p-στοιχεία - στοιχεία των κύριων υποομάδων των ομάδων III-VII.

3) d-στοιχεία - στοιχεία δευτερευουσών υποομάδων.

4) f-στοιχεία - λανθανίδες, ακτινίδες.

Από πάνω προς τα κάτωστις κύριες υποομάδες, οι μεταλλικές ιδιότητες αυξάνονται και οι μη μεταλλικές ιδιότητες εξασθενούν. Τα στοιχεία της κύριας και της δευτερεύουσας ομάδας διαφέρουν ως προς τις ιδιότητες. Ο αριθμός ομάδας υποδεικνύει το υψηλότερο σθένος του στοιχείου. Εξαιρούνται το οξυγόνο, το φθόριο, τα στοιχεία της υποομάδας του χαλκού και η ομάδα οκτώ. Οι τύποι των ανώτερων οξειδίων (και των υδριτών τους) είναι κοινοί στα στοιχεία της κύριας και της δευτερεύουσας υποομάδας. Στα ανώτερα οξείδια και τους υδρίτες τους των στοιχείων των ομάδων I-III (με εξαίρεση το βόριο), κυριαρχούν οι βασικές ιδιότητες· από IV έως VIII - όξινες ιδιότητες. Για στοιχεία των κύριων υποομάδων, οι τύποι για τις ενώσεις υδρογόνου είναι κοινοί. Στοιχεία ομάδων Ι-ΙΙΙ μορφή στερεά- υδρίδια, αφού η κατάσταση οξείδωσης του υδρογόνου είναι -1. Τα στοιχεία των ομάδων IV-VII είναι αέρια. Οι ενώσεις υδρογόνου των στοιχείων των κύριων υποομάδων της ομάδας IV (EN 4) είναι ουδέτερες, η ομάδα V (EN3) είναι βάσεις, οι ομάδες VI και VII (H 2 E και NE) είναι οξέα.

Ατομικές ακτίνες, οι περιοδικές μεταβολές τους στο σύστημα των χημικών στοιχείων

Η ακτίνα ενός ατόμου μειώνεται με την αύξηση των φορτίων των ατομικών πυρήνων σε μια περίοδο, επειδή αυξάνεται η έλξη των κελυφών ηλεκτρονίων από τον πυρήνα. Εμφανίζεται ένα είδος «συμπίεσης». Από το λίθιο στο νέο, το φορτίο του πυρήνα αυξάνεται σταδιακά (από 3 σε 10), γεγονός που προκαλεί αύξηση των δυνάμεων έλξης των ηλεκτρονίων στον πυρήνα και τα μεγέθη των ατόμων μειώνονται. Επομένως, στην αρχή της περιόδου υπάρχουν στοιχεία με μικρό αριθμό ηλεκτρονίων στο εξωτερικό στρώμα ηλεκτρονίων και μεγάλη ατομική ακτίνα. Τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται μακρύτερα από τον πυρήνα διαχωρίζονται εύκολα από αυτόν, κάτι που είναι χαρακτηριστικό για τα μεταλλικά στοιχεία.

Στην ίδια ομάδα, όσο αυξάνεται ο αριθμός της περιόδου, οι ατομικές ακτίνες αυξάνονται, γιατί η αύξηση του φορτίου ενός ατόμου έχει το αντίθετο αποτέλεσμα. Από τη σκοπιά της θεωρίας της ατομικής δομής, το αν τα στοιχεία ανήκουν σε μέταλλα ή αμέταλλα καθορίζεται από την ικανότητα των ατόμων τους να εγκαταλείπουν ή να αποκτούν ηλεκτρόνια. Τα άτομα μετάλλου δίνουν σχετικά εύκολα ηλεκτρόνια και δεν μπορούν να τα αποκτήσουν για να ολοκληρώσουν το εξωτερικό στρώμα ηλεκτρονίων τους.


Ο D.I. Mendeleev διατύπωσε έναν περιοδικό νόμο το 1869, ο οποίος ακούγεται ως εξής: οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων και των ουσιών που σχηματίζονται από αυτά εξαρτώνται περιοδικά από τις σχετικές ατομικές μάζες των στοιχείων. Συστηματοποιώντας τα χημικά στοιχεία με βάση τις σχετικές ατομικές τους μάζες, ο Mendeleev έδωσε επίσης μεγάλη προσοχή στις ιδιότητες των στοιχείων και των ουσιών που σχηματίζονται από αυτά, κατανέμοντας στοιχεία με παρόμοιες ιδιότητες σε κάθετες στήλες - ομάδες. Συμφωνώς προς σύγχρονες ιδέεςσχετικά με τη δομή του ατόμου, η βάση για την ταξινόμηση των χημικών στοιχείων είναι τα φορτία τους ατομικούς πυρήνες, Και σύγχρονη σύνθεση περιοδικός νόμοςέχει ως εξής: οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων και των ουσιών που σχηματίζονται από αυτά εξαρτώνται περιοδικά από τα φορτία των ατομικών τους πυρήνων. Η περιοδικότητα στις αλλαγές στις ιδιότητες των στοιχείων εξηγείται από την περιοδική επανάληψη στη δομή των εξωτερικών ενεργειακών επιπέδων των ατόμων τους. Είναι ο αριθμός των ενεργειακών επιπέδων, ο συνολικός αριθμός των ηλεκτρονίων που βρίσκονται σε αυτά και ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο που αντικατοπτρίζουν τον συμβολισμό που υιοθετείται στον περιοδικό πίνακα.


α) Κανονιότητες που σχετίζονται με μεταλλικές και μη μεταλλικές ιδιότητες στοιχείων.

  • Κατά τη μετακίνηση ΑΠΟ ΔΕΞΙΑ ΠΡΟΣ ΑΡΙΣΤΕΡΑκατά μήκος ΜΕΤΑΛΛΟ ΠΕΡΙΟΔΟΥιδιότητες των στοιχείων p ΑΥΞΗΣΗ. ΣΕ αντίστροφη κατεύθυνση- Αυξάνονται τα μη μεταλλικά. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι στα δεξιά υπάρχουν στοιχεία των οποίων τα ηλεκτρονικά κελύφη είναι πιο κοντά στην οκτάδα. Τα στοιχεία στη δεξιά πλευρά της περιόδου είναι λιγότερο πιθανό να εγκαταλείψουν τα ηλεκτρόνια τους για να σχηματίσουν μεταλλικούς δεσμούς και γενικά σε χημικές αντιδράσεις.
  • Για παράδειγμα, ο άνθρακας είναι πιο έντονο μη μεταλλικό από το βόριο της γειτονικής περιόδου και το άζωτο έχει ακόμη πιο έντονες μη μεταλλικές ιδιότητες από τον άνθρακα. Από αριστερά προς τα δεξιά σε μια περίοδο, το πυρηνικό φορτίο αυξάνεται επίσης. Κατά συνέπεια, η έλξη των ηλεκτρονίων σθένους προς τον πυρήνα αυξάνεται και η απελευθέρωσή τους γίνεται πιο δύσκολη. Αντίθετα, τα στοιχεία s στην αριστερή πλευρά του πίνακα έχουν λίγα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό περίβλημα και χαμηλότερο πυρηνικό φορτίο, το οποίο προωθεί το σχηματισμό μεταλλικού δεσμού. Με την προφανή εξαίρεση του υδρογόνου και του ηλίου (τα κελύφη τους είναι σχεδόν πλήρη ή πλήρη!), όλα τα στοιχεία s είναι μέταλλα. Τα στοιχεία p μπορεί να είναι τόσο μέταλλα όσο και μη μέταλλα, ανάλογα με το αν βρίσκονται στην αριστερή ή στη δεξιά πλευρά του τραπεζιού.
  • Τα στοιχεία d και f, όπως γνωρίζουμε, έχουν «εφεδρικά» ηλεκτρόνια από τα «προτελευταία» κελύφη, τα οποία περιπλέκουν την απλή εικόνα που χαρακτηρίζει τα στοιχεία s και p. Γενικά, τα στοιχεία d και f εμφανίζουν μεταλλικές ιδιότητες πολύ πιο εύκολα.
  • Ο συντριπτικός αριθμός των στοιχείων είναι μέταλλακαι μόνο 22 στοιχεία ταξινομούνται ως αμέταλλα: H, B, C, Si, N, P, As, O, S, Se, Te, καθώς και όλα τα αλογόνα και τα αδρανή αέρια. Ορισμένα στοιχεία, λόγω του γεγονότος ότι μπορούν να εμφανίσουν μόνο ασθενείς μεταλλικές ιδιότητες, ταξινομούνται ως ημιμετάλλα. Τι είναι τα ημιμέταλλα; Εάν επιλέξετε p-στοιχεία από τον Περιοδικό Πίνακα και τα γράψετε σε ένα ξεχωριστό «μπλοκ» (αυτό γίνεται στη «μακριά» μορφή του πίνακα), θα βρείτε ένα μοτίβο που φαίνεται στο Το κάτω αριστερό μέρος του μπλοκ περιέχει τυπικά μέταλλα, επάνω δεξιά - τυπικά αμέταλλα. Τα στοιχεία που καταλαμβάνουν θέσεις στο όριο μεταξύ μετάλλων και μη μετάλλων ονομάζονται ημιμέταλλα.
  • Τα ημιμέταλλα βρίσκονται περίπου κατά μήκος της διαγώνιου που διέρχεται από τα στοιχεία p από την επάνω αριστερή προς την κάτω δεξιά γωνία του Περιοδικού Πίνακα
  • Τα ημιμέταλλα έχουν ομοιοπολικό κρυσταλλικού πλέγματοςπαρουσία μεταλλικής αγωγιμότητας (ηλεκτρική αγωγιμότητα). Είτε δεν έχουν αρκετά ηλεκτρόνια σθένους για να σχηματίσουν μια πλήρη «οκτάδα» ομοιοπολικό δεσμό(όπως στο βόριο), ή δεν συγκρατούνται αρκετά σφιχτά (όπως στο τελλούριο ή το πολώνιο) λόγω του μεγάλου μεγέθους του ατόμου. Επομένως, ο δεσμός σε ομοιοπολικούς κρυστάλλους αυτών των στοιχείων είναι μερικώς μεταλλικός. Μερικά ημιμέταλλα (πυρίτιο, γερμάνιο) είναι ημιαγωγοί. Οι ημιαγώγιμες ιδιότητες αυτών των στοιχείων εξηγούνται από πολλούς σύνθετους λόγους, αλλά ένας από αυτούς είναι η σημαντικά χαμηλότερη (αν και όχι μηδενική) ηλεκτρική αγωγιμότητα, που εξηγείται από τον ασθενή μεταλλικό δεσμό. Ο ρόλος των ημιαγωγών στην ηλεκτρονική τεχνολογία είναι εξαιρετικά σημαντικός.
  • Κατά τη μετακίνηση ΑΠΟ ΠΑΝΩ ΠΡΟΣ ΤΑ ΚΑΤΩκατά μήκος των ομάδων Το ΜΕΤΑΛΛΟ ΕΙΝΑΙ ΕΝΙΣΧΥΜΕΝΟιδιότητες των στοιχείων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι χαμηλότερα στις ομάδες υπάρχουν στοιχεία που έχουν ήδη αρκετά γεμάτα κελύφη ηλεκτρονίων. Τα εξωτερικά τους κελύφη βρίσκονται πιο μακριά από τον πυρήνα. Διαχωρίζονται από τον πυρήνα με ένα παχύτερο «κάλυμμα» χαμηλότερων κελυφών ηλεκτρονίων και τα ηλεκτρόνια των εξωτερικών επιπέδων συγκρατούνται λιγότερο σφιχτά.

σι)Κανονισμοί που σχετίζονται με ιδιότητες οξειδοαναγωγής. Αλλαγές στην ηλεκτραρνητικότητα των στοιχείων.

  • Οι λόγοι που αναφέρονται παραπάνω εξηγούν γιατί ΑΠΟ ΑΡΙΣΤΕΡΑ ΠΡΟΣ ΔΕΞΙΑ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ ΑΥΞΗΣΗιδιότητες και κατά τη μετακίνηση ΠΑΝΩ ΜΕ ΚΑΤΩ - ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΤΙΚΟιδιότητες των στοιχείων.
  • Το τελευταίο σχέδιο ισχύει ακόμη και για τέτοια ασυνήθιστα στοιχεία όπως τα αδρανή αέρια. Από τα «βαριά» ευγενή αέρια κρυπτόν και ξένο, που βρίσκονται στο κάτω μέρος της ομάδας, είναι δυνατό να «επιλεγούν» ηλεκτρόνια και να σχηματιστούν οι ενώσεις τους με ισχυρούς οξειδωτικούς παράγοντες (φθόριο και οξυγόνο), αλλά για το «ελαφρύ» ήλιο. , νέον και αργόν αυτό δεν μπορεί να γίνει.
  • Στην επάνω δεξιά γωνία του πίνακα βρίσκεται ο πιο ενεργός μη μεταλλικός οξειδωτικός παράγοντας φθόριο (F) και στην κάτω αριστερή γωνία το πιο ενεργό αναγωγικό μέταλλο καισίου (Cs). Το στοιχείο φράγκιο (Fr) θα πρέπει να είναι ένας ακόμη πιο δραστικός αναγωγικός παράγοντας, αλλά οι χημικές του ιδιότητες είναι εξαιρετικά δύσκολο να μελετηθούν λόγω της ταχείας ραδιενεργής αποσύνθεσής του.
  • Για τον ίδιο λόγο με τις οξειδωτικές ιδιότητες των στοιχείων, τους Η ΗΛΕΚΤΡΟΑΡΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΑΥΞΑΝΕΤΑΙΙδιο ΑΠΟ ΑΡΙΣΤΕΡΑ ΠΡΟΣ ΔΕΞΙΑ, φτάνοντας στο μέγιστο για τα αλογόνα. Όχι ο μικρότερος ρόλος σε αυτό παίζει ο βαθμός πληρότητας του κελύφους σθένους, η εγγύτητά του με την οκτάδα.
  • Κατά τη μετακίνηση ΑΠΟ ΠΑΝΩ ΠΡΟΣ ΤΑ ΚΑΤΩκατά ομάδες Η ΗΛΕΚΤΡΟΑΡΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΜΕΙΩΝΕΤΑΙ. Αυτό οφείλεται στην αύξηση του αριθμού των φλοιών ηλεκτρονίων, στο τελευταίο από τα οποία τα ηλεκτρόνια έλκονται στον πυρήνα όλο και πιο αδύναμα.
  • γ) Κανονισμοί που σχετίζονται με τα μεγέθη των ατόμων.
  • Ατομικά μεγέθη (ΑΤΟΜΙΚΗ ΑΚΤΙΝΑ)κατά τη μετακίνηση ΑΠΟ ΑΡΙΣΤΕΡΑ ΠΡΟΣ ΔΕΞΙΑκατά την περίοδο ΜΕΙΩΜΕΝΟΣ. Τα ηλεκτρόνια έλκονται όλο και περισσότερο από τον πυρήνα καθώς αυξάνεται το πυρηνικό φορτίο. Ακόμη και η αύξηση του αριθμού των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό περίβλημα (για παράδειγμα, στο φθόριο σε σύγκριση με το οξυγόνο) δεν οδηγεί σε αύξηση του μεγέθους του ατόμου. Αντίθετα, το μέγεθος ενός ατόμου φθορίου είναι μικρότερο από αυτό ενός ατόμου οξυγόνου.
  • Κατά τη μετακίνηση ΑΠΟ ΠΑΝΩ ΕΩΣ ΚΑΤΩ ΑΤΟΜΙΚΗ ΑΚΤΙΝΑστοιχεία ΑΝΑΠΤΥΞΗ, επειδή γεμίζονται περισσότερα κελύφη ηλεκτρονίων.

δ) Κανονισμοί που σχετίζονται με το σθένος των στοιχείων.

  • Στοιχεία του ίδιου ΥΠΟΟΜΑΔΕΣέχουν παρόμοια διαμόρφωση των εξωτερικών φλοιών ηλεκτρονίων και, επομένως, το ίδιο σθένος σε ενώσεις με άλλα στοιχεία.
  • Τα s-στοιχεία έχουν σθένη που ταιριάζουν με τον αριθμό της ομάδας τους.
  • Τα p-στοιχεία έχουν το υψηλότερο δυνατό σθένος για αυτά, ίσο με τον αριθμό της ομάδας. Επιπλέον, μπορούν να έχουν σθένος ίσο με τη διαφορά μεταξύ του αριθμού 8 (οκτάδα) και του αριθμού της ομάδας τους (ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό περίβλημα).
  • Τα d-Elements εμφανίζουν πολλά διαφορετικά σθένη που δεν μπορούν να προβλεφθούν με ακρίβεια από τον αριθμό της ομάδας.
  • Όχι μόνο στοιχεία, αλλά και πολλές από τις ενώσεις τους -οξείδια, υδρίδια, ενώσεις με αλογόνα- παρουσιάζουν περιοδικότητα. Για κάθε ΟΜΑΔΕΣστοιχεία, μπορείτε να γράψετε τύπους για ενώσεις που περιοδικά "επαναλαμβάνονται" (δηλαδή, μπορούν να γραφτούν με τη μορφή γενικευμένου τύπου).

Λοιπόν, ας συνοψίσουμε τα μοτίβα των αλλαγών στις ιδιότητες που εκδηλώνονται μέσα σε περιόδους:

Αλλαγές σε ορισμένα χαρακτηριστικά στοιχείων σε περιόδους από αριστερά προς τα δεξιά:

  • η ακτίνα των ατόμων μειώνεται.
  • η ηλεκτραρνητικότητα των στοιχείων αυξάνεται.
  • ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους αυξάνεται από 1 σε 8 (ίσο με τον αριθμό της ομάδας).
  • υψηλοτερος ΒΑΘΜΟΣη οξείδωση αυξάνεται (ίση με τον αριθμό της ομάδας).
  • ο αριθμός των ηλεκτρονικών στρωμάτων των ατόμων δεν αλλάζει.
  • Οι μεταλλικές ιδιότητες μειώνονται.
  • αυξάνονται οι μη μεταλλικές ιδιότητες των στοιχείων.

Αλλαγή ορισμένων χαρακτηριστικών στοιχείων σε μια ομάδα από πάνω προς τα κάτω:

  • το φορτίο των ατομικών πυρήνων αυξάνεται.
  • η ακτίνα των ατόμων αυξάνεται.
  • ο αριθμός των ενεργειακών επιπέδων (ηλεκτρονικών στρωμάτων) των ατόμων αυξάνεται (ίσος με τον αριθμό της περιόδου).
  • ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό στρώμα των ατόμων είναι ο ίδιος (ίσος με τον αριθμό της ομάδας).
  • η ισχύς του δεσμού μεταξύ των ηλεκτρονίων του εξωτερικού στρώματος και του πυρήνα μειώνεται.
  • Η ηλεκτραρνητικότητα μειώνεται.
  • η μεταλλικότητα των στοιχείων αυξάνεται.
  • μειώνεται η μη μεταλλικότητα των στοιχείων.

Z είναι ο σειριακός αριθμός, ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων. R είναι η ακτίνα του ατόμου. EO - ηλεκτραρνητικότητα; Val e - ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους. ΕΝΤΑΞΕΙ. Αγ. — οξειδωτικές ιδιότητες. Vos. Αγ. — ιδιότητες αποκατάστασης· En. ur. — επίπεδα ενέργειας· Me - μεταλλικές ιδιότητες. NeMe - μη μεταλλικές ιδιότητες. HCO - υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης

Υλικό αναφοράς για τη λήψη του τεστ:

πίνακας Mendeleev

Πίνακας διαλυτότητας

Μια αλλαγή στις μεταλλικές ιδιότητες των χημικών στοιχείων θα είναι παρόμοια με μια αλλαγή στις ατομικές τους ακτίνες. Επομένως, στις κύριες υποομάδες, οι μεταλλικές ιδιότητες αυξάνονται με την αύξηση του σειριακού αριθμού και σε περιόδους με αύξηση του σειριακού αριθμού, οι μεταλλικές ιδιότητες μειώνονται. Οι μη μεταλλικές ιδιότητες, αντίθετα, στις κύριες υποομάδες μειώνονται με την αύξηση του σειριακού αριθμού και σε περιόδους με αύξηση του σειριακού αριθμού αυξάνονται. σε ορισμένα στοιχεία μιας ορισμένης περιόδου, οι ιδιότητες των βασικών οξειδίων και των αντίστοιχων υδροξειδίων τους εξασθενούν, και όξινες ιδιότητεςπρος την ίδια κατεύθυνση εντείνονται. Η μετάβαση από τα βασικά στα όξινα οξείδια και, κατά συνέπεια, από τις βάσεις στα οξέα, συμβαίνει κατά την περίοδο έως αμφοτερικό οξείδιοή υδροξείδιο. Αυτό το μοτίβο ισχύει για τη δεύτερη και τρίτη περίοδο του περιοδικού συστήματος. Για στοιχεία μεγάλων περιόδων, παρατηρούνται πολύπλοκα μοτίβα. Κατά τη μετάβαση από τη μια περίοδο στην άλλη, επαναλαμβάνεται περιοδικά η διαμόρφωση του εξωτερικού ηλεκτρονικού στρώματος, με τις ίδιες ιδιότητες των χημικών στοιχείων, των απλών ουσιών τους και των ενώσεων τους. Αυτή είναι η κύρια εξήγηση της σημασίας του περιοδικού νόμου του D.I. Mendeleev.

Πώς εξαρτάται η δραστηριότητα ενός μετάλλου από τη θέση του στον περιοδικό πίνακα και τις τιμές των δυναμικών ιοντισμού;

Οι τιμές των ηλεκτροχημικών δυναμικών είναι συνάρτηση πολλών μεταβλητών και επομένως παρουσιάζουν μια πολύπλοκη εξάρτηση από τη θέση των μετάλλων στον περιοδικό πίνακα. Έτσι, το δυναμικό οξείδωσης των κατιόντων αυξάνεται με αύξηση της ενέργειας ψεκασμού του μετάλλου, με αύξηση του συνολικού δυναμικού ιοντισμού των ατόμων του και με μείωση της ενέργειας ενυδάτωσης των κατιόντων του.

Τα μέταλλα που βρίσκονται στην αρχή των περιόδων χαρακτηρίζονται από χαμηλές τιμές ηλεκτροχημικών δυναμικών και καταλαμβάνουν θέσεις στην αριστερή πλευρά της σειράς τάσης. Σε αυτή την περίπτωση, η εναλλαγή (αλκαλική και μέταλλα αλκαλικών γαιώναντανακλά το φαινόμενο της διαγώνιας ομοιότητας. Τα μέταλλα που βρίσκονται πιο κοντά στο μέσο των περιόδων χαρακτηρίζονται από μεγάλες δυναμικές τιμές και καταλαμβάνουν θέσεις στο δεξί μισό της σειράς. Μια σταθερή αύξηση του ηλεκτροχημικού δυναμικού (από -3,395 V για το ζεύγος Eu2+/Eu σε +1,691 V για το ζεύγος Au+/Au) αντανακλά μια μείωση της αναγωγικής δραστηριότητας των μετάλλων (την ικανότητα δωρεάς ηλεκτρονίων) και μια αύξηση του οξειδωτική ικανότητα των κατιόντων τους (η ικανότητα να αποκτούν ηλεκτρόνια). Έτσι, ο ισχυρότερος αναγωγικός παράγοντας είναι το μεταλλικό ευρώπιο και ο ισχυρότερος οξειδωτικός παράγοντας είναι τα κατιόντα χρυσού Au+.

Το υδρογόνο περιλαμβάνεται παραδοσιακά στη σειρά τάσης, καθώς η πρακτική μέτρηση των ηλεκτροχημικών δυναμικών των μετάλλων πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ένα τυπικό ηλεκτρόδιο υδρογόνου.

Τι είναι τα μεταλλίδια;

Μεταλλίδια - μεταλλικές ενώσεις, διαμεταλλικές φάσεις, ενδιάμεσες φάσεις, χημικές ενώσειςμέταλλα μεταξύ τους. Οι συνδέσεις γειτνιάζουν με το Μ. μεταβατικά μέταλλαμε αμέταλλα (Η, Β, Γ, Ν κ.λπ.). Σε τέτοιες ενώσεις υπάρχει ένας μεταλλικός δεσμός. Τα μέταλλα λαμβάνονται με άμεση αλληλεπίδραση των συστατικών τους κατά τη θέρμανση, μέσω αντιδράσεων αποσύνθεσης ανταλλαγής κ.λπ. Ο σχηματισμός μετάλλων παρατηρείται όταν απομονώνεται περίσσεια συστατικού από στερεά διαλύματα ή ως αποτέλεσμα της διάταξης των ατόμων των συστατικών του στερεού λύσεις.

Ποιες μέθοδοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της σύνθεσης του σχηματιζόμενου μεταλλιδίου;

Η σύνθεση των μετάλλων συνήθως δεν αντιστοιχεί στο τυπικό σθένος των συστατικών τους και μπορεί να ποικίλλει εντός σημαντικών ορίων. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι οι ιοντικοί δεσμοί είναι σπάνιοι στα μέταλλα και κυριαρχούν οι μεταλλικοί δεσμοί.

Zverev V. B-23

Ανεξάρτητη εργασία №7

Τι είναι η διάβρωση;

Διάβρωση είναι η αυθόρμητη καταστροφή μετάλλων ως αποτέλεσμα χημικής ή φυσικοχημικής αλληλεπίδρασης με περιβάλλον. Γενικά, πρόκειται για την καταστροφή οποιουδήποτε υλικού, είτε είναι μέταλλο είτε κεραμικό, ξύλο ή πολυμερές. Η αιτία της διάβρωσης είναι η θερμοδυναμική αστάθεια των δομικών υλικών στις επιδράσεις των ουσιών στο περιβάλλον σε επαφή με αυτά. Ένα παράδειγμα είναι η οξυγονοδιάβρωση του σιδήρου στο νερό: 4Fe + 6H2O + 3O2 = 4Fe(OH)3. Το ενυδατωμένο οξείδιο του σιδήρου Fe(OH)3 είναι αυτό που ονομάζεται σκουριά.

σε περιόδους από αριστερά προς τα δεξιά:

· η ακτίνα των ατόμων μειώνεται.
· Η ηλεκτραρνητικότητα των στοιχείων αυξάνεται.
· ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους αυξάνεται από 1 σε 8 (ίσο με τον αριθμό της ομάδας).
· Η υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης αυξάνεται (ίση με τον αριθμό της ομάδας).
· ο αριθμός των ηλεκτρονικών στρωμάτων των ατόμων δεν αλλάζει.
· Μειώνονται οι μεταλλικές ιδιότητες.
· Οι μη μεταλλικές ιδιότητες των στοιχείων είναι αυξημένες.

Αλλαγή ορισμένων χαρακτηριστικών στοιχείων σε μια ομάδα από πάνω προς τα κάτω:
· το φορτίο των ατομικών πυρήνων αυξάνεται.
· η ακτίνα των ατόμων αυξάνεται.
· Ο αριθμός των ενεργειακών επιπέδων (ηλεκτρονικών στρωμάτων) των ατόμων αυξάνεται (ίσος με τον αριθμό της περιόδου).
· Ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό στρώμα των ατόμων είναι ο ίδιος (ίσος με τον αριθμό της ομάδας).
· η ισχύς του δεσμού μεταξύ των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας και του πυρήνα μειώνεται.
Η ηλεκτραρνητικότητα μειώνεται.
· Η μεταλλικότητα των στοιχείων αυξάνεται.
· Η μη μεταλλικότητα των στοιχείων μειώνεται.

Τα στοιχεία που βρίσκονται στην ίδια υποομάδα είναι αναλογικά στοιχεία, γιατί έχουν μερικά γενικές ιδιότητες(ίδιο υψηλότερο σθένος, ίδιες μορφές οξειδίων και υδροξειδίων κ.λπ.). Αυτές οι γενικές ιδιότητες εξηγούνται από τη δομή του εξωτερικού ηλεκτρονικού στρώματος.

Διαβάστε περισσότερα για τα μοτίβα των αλλαγών στις ιδιότητες των στοιχείων ανά περιόδους και ομάδες

Οι ιδιότητες οξέος-βάσης των υδροξειδίων εξαρτώνται από το ποιος από τους δύο δεσμούς στην αλυσίδα Ε-Ο-Η είναι λιγότερο ισχυρός.
Εάν ο δεσμός Ε–Ο είναι λιγότερο ισχυρός, τότε το υδροξείδιο εμφανίζεται βασικόςιδιότητες αν O−H − όξινος.
Όσο πιο αδύναμοι είναι αυτοί οι δεσμοί, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντοχή της αντίστοιχης βάσης ή οξέος. Η ισχύς των δεσμών Ε–Ο και Ο–Η στο υδροξείδιο εξαρτάται από την κατανομή της πυκνότητας ηλεκτρονίων στην αλυσίδα Ε–Ο–Η. Η τελευταία επηρεάζεται πιο έντονα από την κατάσταση οξείδωσης του στοιχείου και την ιοντική ακτίνα. Η αύξηση της κατάστασης οξείδωσης ενός στοιχείου και η μείωση της ιοντικής ακτίνας του προκαλούν μετατόπιση της πυκνότητας ηλεκτρονίων προς το άτομο
στοιχείο στην αλυσίδα E ← O ←N. Αυτό οδηγεί σε αποδυνάμωση του δεσμού Ο-Η και ενίσχυση του δεσμού Ε-Ο. Επομένως, οι βασικές ιδιότητες του υδροξειδίου εξασθενούν και οι όξινες ενισχύονται.