Tentang korelasi hukum periodisitas inti unsur. Perbedaan rumusan hukum periodik Mendeleev klasik dan modern. Sifat periodik unsur

Berkala hukum D.I. Mendeleev:Sifat-sifat benda sederhana, serta bentuk dan sifat senyawaperbedaan elemen bergantung secara periodiknilai berat atom suatu unsur (Sifat-sifat unsur secara periodik bergantung pada muatan atom intinya).

Tabel periodik unsur. Rangkaian unsur yang sifat-sifatnya berubah secara berurutan, seperti rangkaian delapan unsur dari litium menjadi neon atau dari natrium menjadi argon, disebut Mendeleev sebagai periode. Jika kita menuliskan kedua periode ini satu di bawah yang lain sehingga natrium berada di bawah litium dan argon di bawah neon, kita mendapatkan susunan unsur-unsur berikut:

Dengan susunan ini, kolom vertikal mengandung unsur-unsur yang sifat-sifatnya serupa dan mempunyai valensi yang sama, misalnya litium dan natrium, berilium dan magnesium, dll.

Setelah membagi semua unsur ke dalam periode-periode dan menempatkan satu periode di bawah periode lainnya sehingga unsur-unsur yang sifat dan jenis senyawanya serupa letaknya di bawah satu sama lain, Mendeleev menyusun tabel yang disebutnya sistem periodik unsur menurut golongan dan deret.

Arti sistem periodikKami. Tabel periodik unsur mempunyai pengaruh yang besar terhadap perkembangan ilmu kimia selanjutnya. Bukan hanya itu klasifikasi alami pertama unsur kimia, yang menunjukkan bahwa mereka membentuk sistem yang koheren dan berhubungan erat satu sama lain, tetapi juga menjadi alat yang ampuh untuk penelitian lebih lanjut.

7. Perubahan periodik sifat-sifat unsur kimia. Jari-jari atom dan ionik. Energi ionisasi. Afinitas elektron. Keelektronegatifan.

Ketergantungan jari-jari atom pada muatan inti atom Z bersifat periodik. Dalam satu periode, seiring bertambahnya Z, ada kecenderungan ukuran atom mengecil, yang terutama terlihat jelas dalam periode pendek.

Dengan dimulainya pembangunan lapisan elektronik baru, lebih jauh dari inti, yaitu selama transisi ke periode berikutnya, jari-jari atom meningkat (bandingkan, misalnya, jari-jari atom fluor dan natrium). Akibatnya, dalam suatu subkelompok, dengan bertambahnya muatan inti, ukuran atom pun bertambah.

Hilangnya atom elektron menyebabkan penurunan ukuran efektifnya, dan penambahan kelebihan elektron menyebabkan peningkatan. Oleh karena itu, jari-jari ion (kation) yang bermuatan positif selalu lebih kecil, dan jari-jari ion non (anion) yang bermuatan negatif selalu lebih besar daripada jari-jari atom yang netral secara listrik.

Dalam satu subkelompok, jari-jari ion yang bermuatan sama bertambah seiring bertambahnya muatan inti.Pola ini dijelaskan oleh bertambahnya jumlah lapisan elektronik dan semakin jauhnya elektron terluar dari inti.

Sifat kimia yang paling khas dari logam adalah kemampuan atomnya untuk dengan mudah melepaskan elektron terluarnya dan berubah menjadi ion bermuatan positif, sedangkan nonlogam, sebaliknya, dicirikan oleh kemampuannya untuk menambahkan elektron untuk membentuk ion negatif. Untuk melepaskan elektron dari atom dan mengubahnya menjadi ion positif, perlu mengeluarkan sejumlah energi, yang disebut energi ionisasi.

Energi ionisasi dapat ditentukan dengan membombardir atom dengan elektron yang dipercepat dalam medan listrik. Tegangan medan terendah di mana kecepatan elektron menjadi cukup untuk mengionisasi atom disebut potensial ionisasi atom suatu unsur dan dinyatakan dalam volt. Dengan pengeluaran energi yang cukup, dua, tiga atau lebih elektron dapat dikeluarkan dari sebuah atom. Oleh karena itu, mereka berbicara tentang potensial ionisasi pertama (energi pelepasan elektron pertama dari atom) dan potensial ionisasi kedua (energi pelepasan elektron kedua)

Seperti disebutkan di atas, atom tidak hanya dapat menyumbangkan, tetapi juga memperoleh elektron. Energi yang dilepaskan ketika sebuah elektron menempel pada atom bebas disebut afinitas elektron atom. Afinitas elektron, seperti energi ionisasi, biasanya dinyatakan dalam volt elektron. Jadi, afinitas elektron atom hidrogen adalah 0,75 eV, oksigen - 1,47 eV, fluor - 3,52 eV.

Afinitas elektron atom logam biasanya mendekati nol atau negatif; Oleh karena itu, bagi atom-atom pada sebagian besar logam, penambahan elektron secara energetik tidak menguntungkan. Afinitas elektron atom bukan logam selalu positif dan semakin besar, semakin dekat letak nonlogam tersebut dengan gas mulia dalam tabel periodik; hal ini menunjukkan adanya peningkatan sifat non-logam seiring dengan semakin dekatnya akhir periode.

Sebagai hasil dari keberhasilan penguasaan materi pada bab ini, siswa harus:

tahu

• rumusan modern dari hukum periodik;
• hubungan antara struktur sistem periodik dan urutan energi sublevel dalam atom multielektron;
• definisi konsep "periode", "golongan", "5 elemen", "elemen p", "D- unsur", "/-elemen", "energi ionisasi", "afinitas elektron", "elektronegatifitas", "radius van der Waals", "clark";
• hukum dasar geokimia;

mampu untuk

Mendeskripsikan struktur tabel periodik menurut aturan Klechkovsky;

memiliki

Konsep tentang sifat periodik perubahan sifat-sifat atom dan sifat kimia unsur-unsur, tentang ciri-ciri sistem periodik versi jangka panjang; tentang hubungan antara prevalensi unsur kimia dan posisinya dalam tabel periodik, tentang unsur makro dan mikro di litosfer dan makhluk hidup.

Rumusan modern dari hukum periodik

hukum periodik - hukum kimia yang paling umum ditemukan oleh Dmitry Ivanovich Mendeleev pada tahun 1869. Saat itu, struktur atom belum diketahui. D.I.Mendeleev membuat penemuannya berdasarkan perubahan alami sifat-sifat unsur seiring dengan bertambahnya massa atom.

Setelah ditemukannya struktur atom, menjadi jelas bahwa sifat-sifatnya ditentukan oleh strukturnya cangkang elektronik, yang bergantung pada jumlah total elektron dalam atom. Jumlah elektron dalam suatu atom sama dengan muatan intinya. Oleh karena itu, rumusan hukum periodik modern adalah sebagai berikut.

Sifat-sifat unsur kimia serta zat sederhana dan kompleks yang dibentuknya secara periodik bergantung pada muatan inti atomnya.

Pentingnya hukum periodik adalah bahwa ia merupakan alat utama untuk mensistematisasikan dan mengklasifikasikan informasi kimia sarana penting interpretasi, interpretasi informasi kimia, alat yang ampuh untuk memprediksi sifat senyawa kimia dan sarana pencarian yang ditargetkan untuk senyawa dengan sifat yang telah ditentukan.

Hukum periodik tidak mempunyai ekspresi matematis dalam bentuk persamaan, melainkan tercermin dalam tabel yang disebut sistem periodik unsur kimia. Ada banyak variasi tabel tabel periodik. Yang paling banyak digunakan adalah versi jangka panjang dan jangka pendek, ditempatkan pada sisipan berwarna pertama dan kedua buku tersebut. Satuan struktur utama sistem periodik adalah periode.

Nomor periode n adalah barisan unsur-unsur kimia yang disusun menurut kenaikan muatan inti atom, yang diawali dengan unsur ^ dan diakhiri dengan unsur ^.

Dalam definisi ini P - nomor periode sama dengan bilangan kuantum utama untuk tingkat energi atas atom-atom semua unsur pada periode ini. Dalam atom s-elemen 5 sublevel sedang diselesaikan, dalam atom elemen p - masing-masing p-sublevel. Pengecualian terhadap definisi di atas adalah periode pertama, yang tidak memiliki elemen p, sejak periode pertama tingkat energi (n = 1) hanya ada 15 level. Tabel periodik juga memuat elemen-d, yang sublevelnya diselesaikan, dan /-elemen, yang /-sublevelnya sedang diselesaikan.

Hukum periodik unsur kimia adalah hukum dasar alam yang menetapkan periodisitas perubahan sifat-sifat unsur kimia seiring dengan meningkatnya muatan inti atomnya. Tanggal penemuan hukum ini dianggap 1 Maret (17 Februari, gaya lama) 1869, ketika D. I. Mendeleev menyelesaikan pengembangan "Pengalaman sistem unsur berdasarkan berat atom dan kesamaan kimianya". Ilmuwan pertama kali menggunakan istilah "hukum periodik" ("hukum periodisitas") pada akhir tahun 1870. Menurut Mendeleev, "tiga jenis data" berkontribusi pada penemuan hukum periodik. Pertama, ketersediaan yang cukup jumlah besar unsur yang diketahui (63); kedua, pengetahuan yang memuaskan tentang sifat-sifat sebagian besarnya; ketiga, fakta bahwa berat atom banyak unsur ditentukan dengan akurasi yang baik, sehingga unsur-unsur kimia dapat disusun dalam rangkaian alami sesuai dengan pertambahan berat atomnya. Mendeleev menganggap syarat yang menentukan bagi penemuan hukum adalah perbandingan semua unsur menurut berat atomnya (sebelumnya hanya unsur kimia yang serupa yang dibandingkan).

Rumusan klasik hukum periodik, yang diberikan oleh Mendeleev pada bulan Juli 1871, menyatakan: “Sifat-sifat unsur, dan oleh karena itu sifat-sifat benda sederhana dan kompleks yang dibentuknya, secara periodik bergantung pada berat atomnya.” Rumusan ini tetap berlaku selama lebih dari 40 tahun, namun undang-undang periodik hanya sekedar pernyataan fakta dan tidak memiliki dasar fisik. Hal ini menjadi mungkin hanya pada pertengahan tahun 1910-an, ketika model atom nuklir-planet dikembangkan (lihat Atom) dan ditetapkan bahwa nomor seri unsur dalam tabel periodik secara numerik sama dengan muatan inti atomnya. Akibatnya, rumusan fisika hukum periodik menjadi mungkin: “Sifat-sifat unsur dan sederhana dan zat kompleks secara berkala bergantung pada muatan inti (Z) atomnya.” Ini masih banyak digunakan sampai sekarang. Inti dari hukum periodik dapat diungkapkan dengan kata lain: “Konfigurasi kulit elektron terluar suatu atom berulang secara berkala seiring dengan bertambahnya Z”; Ini adalah semacam rumusan undang-undang yang “elektronik”.

Ciri penting dari hukum periodik adalah, tidak seperti hukum alam fundamental lainnya (misalnya, hukum gravitasi universal atau hukum kesetaraan massa dan energi), tidak mempunyai ekspresi kuantitatif, yaitu tidak dapat ditulis dalam bentuk rumus atau persamaan matematika apa pun. Sementara itu, Mendeleev sendiri dan ilmuwan lain mencoba mencari ekspresi matematis dari hukum tersebut. Berbagai pola konstruksinya dapat dinyatakan secara kuantitatif dalam bentuk rumus dan persamaan konfigurasi elektronik atom tergantung pada nilai bilangan kuantum utama dan orbital. Adapun hukum periodik mempunyai gambaran grafis yang jelas berupa sistem periodik unsur-unsur kimia, yang terutama diwakili oleh berbagai jenis tabel.

Hukum periodik adalah hukum universal untuk seluruh Alam Semesta, yang memanifestasikan dirinya di mana pun struktur material bertipe atom berada. Namun, bukan hanya konfigurasi atom yang berubah secara berkala seiring bertambahnya Z. Ternyata struktur dan propertinya inti atom juga berubah secara periodik, meskipun sifat perubahan periodik di sini jauh lebih rumit daripada kasus atom: di dalam inti terdapat konstruksi kulit proton dan neutron yang teratur. Inti yang kulitnya terisi (mengandung 2, 8, 20, 50, 82, 126 proton atau neutron) disebut “ajaib” dan dianggap sebagai semacam batas periode sistem periodik inti atom.

Para alkemis juga mencoba menemukan hukum alam yang menjadi dasar untuk mensistematisasikan unsur-unsur kimia. Namun mereka kekurangan informasi yang dapat dipercaya dan terperinci mengenai unsur-unsur tersebut. Pada pertengahan abad ke-19. pengetahuan tentang unsur-unsur kimia menjadi cukup, dan jumlah unsur meningkat sedemikian rupa sehingga muncul kebutuhan alami dalam sains untuk mengklasifikasikannya. Upaya pertama untuk mengklasifikasikan unsur menjadi logam dan nonlogam ternyata tidak berhasil. Pendahulu D.I.Mendeleev (I.V. Debereiner, J.A. Newlands, L.Yu. Meyer) melakukan banyak hal untuk mempersiapkan penemuan hukum periodik, tetapi tidak mampu memahami kebenarannya. Dmitry Ivanovich menjalin hubungan antara massa unsur dan sifat-sifatnya.

Dmitry Ivanovich lahir di Tobolsk. Dia adalah anak ketujuh belas dalam keluarga. Setelah lulus dari sekolah menengah di kampung halamannya, Dmitry Ivanovich memasuki Institut Pedagogis Utama di St. Petersburg, setelah itu ia melakukan perjalanan ilmiah selama dua tahun ke luar negeri dengan membawa medali emas. Setelah kembali, ia diundang ke Universitas St. Petersburg. Ketika Mendeleev mulai memberikan kuliah tentang kimia, dia tidak menemukan apa pun yang dapat direkomendasikan kepada mahasiswa sebagai a alat bantu mengajar. Dan dia memutuskan untuk menulis buku baru– “Dasar-Dasar Kimia.”

Penemuan hukum periodik diawali dengan kerja keras selama 15 tahun. Pada tanggal 1 Maret 1869, Dmitry Ivanovich berencana meninggalkan Sankt Peterburg menuju provinsi untuk urusan bisnis.

Hukum periodik ditemukan berdasarkan karakteristik atom – massa atom relatif .

Mendeleev menyusun unsur-unsur kimia berdasarkan kenaikan massa atomnya dan memperhatikan bahwa sifat-sifat unsur berulang setelah selang waktu tertentu - suatu periode, Dmitry Ivanovich menyusun periode satu di bawah yang lain., sehingga unsur-unsur serupa terletak di bawah satu sama lain. - pada vertikal yang sama, beginilah strukturnya dibangun tabel periodik elemen.

1 Maret 1869 Rumusan hukum periodik oleh D.I. Mendeleev.

Properti zat sederhana, serta bentuk dan sifat senyawa unsur secara berkala bergantung pada berat atom unsur tersebut.

Sayangnya, pada awalnya hanya ada sedikit pendukung hukum periodik, bahkan di kalangan ilmuwan Rusia. Ada banyak lawan, terutama di Jerman dan Inggris.
Penemuan hukum periodik adalah contoh cemerlang dari pandangan ke depan ilmiah: pada tahun 1870, Dmitry Ivanovich meramalkan keberadaan tiga unsur yang kemudian tidak diketahui, yang ia beri nama ekasilicon, ekaaluminum, dan ekaboron. Dia mampu memprediksi dengan tepat sifat-sifat terpenting dari unsur-unsur baru. Dan kemudian, 5 tahun kemudian, pada tahun 1875, ilmuwan Perancis P.E. Lecoq de Boisbaudran, yang tidak tahu apa-apa tentang karya Dmitry Ivanovich, menemukan logam baru, menyebutnya galium. Dalam sejumlah sifat dan metode penemuan, galium bertepatan dengan eka-aluminium yang diprediksi oleh Mendeleev. Namun berat badannya ternyata kurang dari perkiraan. Meskipun demikian, Dmitry Ivanovich mengirim surat ke Prancis, menekankan ramalannya.
Dunia ilmiah terperangah dengan prediksi Mendeleev tentang sifat-sifat tersebut ekaaluminium ternyata sangat akurat. Mulai saat ini, hukum periodik mulai berlaku dalam kimia.
Pada tahun 1879, L. Nilsson menemukan skandium di Swedia, yang mewujudkan prediksi Dmitry Ivanovich ekabor .
Pada tahun 1886, K. Winkler menemukan germanium di Jerman, yang ternyata adalah ecasilicium .

Namun kejeniusan Dmitry Ivanovich Mendeleev dan penemuannya bukan hanya prediksi ini!

Di empat tempat dalam tabel periodik, D. I. Mendeleev menyusun unsur-unsur bukan berdasarkan kenaikan massa atom:

Kembali pada akhir abad ke-19, D.I. Mendeleev menulis bahwa tampaknya atom terdiri dari partikel-partikel lain yang lebih kecil. Setelah kematiannya pada tahun 1907, terbukti bahwa atom terdiri dari partikel elementer. Teori struktur atom menegaskan kebenaran Mendeleev; penataan ulang unsur-unsur ini yang tidak sesuai dengan peningkatan massa atom sepenuhnya dapat dibenarkan.

Rumusan modern dari hukum periodik.

Sifat-sifat unsur kimia dan senyawanya secara periodik bergantung pada besarnya muatan inti atomnya, yang dinyatakan dalam pengulangan periodik struktur kulit elektron valensi terluar.
Dan sekarang, lebih dari 130 tahun setelah penemuan hukum periodik, kita dapat kembali ke kata-kata Dmitry Ivanovich, yang dijadikan sebagai moto pelajaran kita: “Bagi hukum periodik, masa depan tidak terancam oleh kehancuran, tetapi hanya suprastruktur dan pembangunan dijanjikan.” Berapa banyak unsur kimia yang ditemukan di dalamnya saat ini? Dan ini jauh dari batasnya.

Representasi grafis dari hukum periodik adalah sistem periodik unsur kimia. Demikian rangkuman singkat seluruh kimia unsur dan senyawanya.

Perubahan sifat-sifat sistem periodik dengan bertambahnya berat atom dalam periode (dari kiri ke kanan):

1. Sifat logam berkurang

2. Sifat nonlogam meningkat

3. Sifat-sifat oksida dan hidroksida yang lebih tinggi berubah dari basa melalui amfoter menjadi asam.

4. Valensi unsur-unsur dalam rumus oksida yang lebih tinggi meningkat dari SAYAsebelumVII, dan dalam rumus senyawa hidrogen yang mudah menguap berkurang dari IV sebelumSAYA.