Legea periodică a lui D.I. Mendeleev.
Proprietățile elementelor chimice și, prin urmare, proprietățile corpurilor simple și complexe formate din acestea, sunt dependente periodic de magnitudinea greutății atomice.
Sensul fizic al legii periodice.
Sensul fizic al legii periodice constă într-o schimbare periodică a proprietăților elementelor, ca urmare a repetării periodice a cochiliei e-a atomilor, cu o creștere secvențială a n.
Formularea modernă a lui PZ D.I. Mendeleev.
Proprietatea elementelor chimice, precum și proprietatea substanțelor simple sau complexe formate din acestea, este dependentă periodic de magnitudinea sarcinii nucleilor atomilor lor.
Tabel periodic al elementelor.
Tabel periodic - un sistem de clasificare a elementelor chimice, creat pe baza legii periodice. Tabel periodic - stabilește conexiuni între elementele chimice care reflectă asemănările și diferențele acestora.
Tabel periodic (există două tipuri: scurt și lung) de elemente.
Tabelul periodic al elementelor - o afișare grafică a tabelului periodic al elementelor, constă din 7 perioade și 8 grupuri.
Întrebarea 10
Tabelul periodic și structura cochiliilor de electroni ai atomilor elementelor.
Mai târziu s-a constatat că nu numai numărul ordinal al elementului are o semnificație fizică profundă, ci și alte concepte considerate anterior anterior au căpătat treptat și semnificație fizică. De exemplu, numărul grupului, care indică cea mai mare valență a unui element, dezvăluie astfel numărul maxim de electroni ai unui atom al unui element care poate participa la formarea unei legături chimice.
Numărul perioadei, la rândul său, sa dovedit a fi legat de numărul de niveluri de energie disponibile în carcasă electronică atom al unui element al unei perioade date.
Astfel, de exemplu, „coordonatele” staniu Sn (numărul de serie 50, perioada 5, subgrupul principal al grupei IV) înseamnă că există 50 de electroni în atomul de staniu, sunt distribuiți pe 5 niveluri de energie, doar 4 electroni sunt valenţă.
Sensul fizic al găsirii elementelor în subgrupuri din diferite categorii este extrem de important. Se pare că pentru elementele situate în subgrupuri din categoria I, următorul (ultimul) electron este situat pe s-subnivel nivel extern. Aceste elemente aparțin familiei electronice. La atomii elementelor situate în subgrupuri din categoria II, următorul electron este situat pe p-subnivel nivel extern. Acestea sunt elementele familiei electronice „p.” Astfel, următorul 50 de electroni de atomi de staniu este situat pe subnivelul p al nivelului extern, adică al 5-lea nivel de energie.
Pentru atomii elementelor din subgrupuri din categoria III, următorul electron este situat pe d-subnivel, dar deja înainte de nivelul extern, acestea sunt elemente ale familiei electronice „d”. În atomii de lantanidă și actinidă, următorul electron este situat la subnivelul f, înainte de nivelul exterior. Acestea sunt elemente ale familiei electronice „F”.
Prin urmare, nu întâmplător, numerele menționate mai sus de subgrupe ale acestor 4 categorii, adică 2-6-10-14, coincid cu numărul maxim de electroni de pe subnivelele s-p-d-f.
Dar se pare că este posibil să se rezolve problema ordinii de umplere a cochiliei electronilor și să se obțină o formulă electronică pentru un atom al oricărui element și pe baza tabelului periodic, care indică cu suficientă claritate nivelul și subnivelul fiecare electron succesiv. Tabelul periodic indică, de asemenea, plasarea unul după altul a elementelor în perioade, grupuri, subgrupuri și distribuția electronilor lor după niveluri și subnivele, deoarece fiecare element are propriul său ultim electron corespunzător, care îl caracterizează. De exemplu, să analizăm compilarea unei formule electronice pentru un atom al elementului zirconiu (Zr). Sistemul periodic oferă indicatori și „coordonate” ale acestui element: numărul de serie 40, perioada 5, grupa IV, subgrup lateral. Primele concluzii: a) toți electronii 40, b) acești 40 de electroni sunt distribuiți la cinci niveluri de energie; c) din 40 de electroni doar 4 sunt valență, d) următorul 40 de electroni a intrat în subnivelul d înainte de nivelul extern, adică al patrulea nivel de energie. Se pot trage concluzii similare cu privire la fiecare dintre cele 39 de elemente precedente zirconiului, doar indicatorii și coordonatele vor fi să fie diferit de fiecare dată.
LECȚIA 5 Clasa a X-a (primul an de studiu)
Legea periodică a lui Mendeleev și sistemul de elemente chimice Plan
1. Istoria descoperirii legii periodice și a sistemului elementelor chimice de către DI Mendeleev.
2. Legea periodică în formularea lui DI Mendeleev.
3. Formularea modernă a legii periodice.
4. Valoarea legii periodice și sistemul elementelor chimice ale DI Mendeleev.
5. Tabelul periodic al elementelor chimice este o reflectare grafică a legii periodice. Structura sistemului periodic: perioade, grupuri, subgrupuri.
6. Dependența proprietăților elementelor chimice de structura atomilor lor.
1 martie (stil nou) 1869 este considerată data descoperirii uneia dintre cele mai importante legi ale chimiei - legea periodică. La mijlocul secolului al XIX-lea. Au fost cunoscute 63 de elemente chimice și a apărut necesitatea clasificării lor. Încercările unei astfel de clasificări au fost întreprinse de mulți oameni de știință (W. Odling și J.A.R. Newlands, J. B. A. Dumas și A. E. Chancourtois, I. V. Debereiner și L. Yu. Meyer), dar numai D. I. Mendeleev a reușit să vadă un anumit tipar, aranjând elemente în ordinea creșterii masei lor atomice. Acest tipar este de natură periodică, prin urmare Mendeleev a formulat legea pe care a descoperit-o după cum urmează: proprietățile elementelor, precum și formele și proprietățile compușilor lor, sunt dependente periodic de valoarea masei atomice a elementului.
În sistemul elementelor chimice propus de Mendeleev, existau o serie de contradicții pe care autorul legii periodice nu le putea elimina însuși (argon - potasiu, telur - iod, cobalt - nichel). Abia la începutul secolului al XX-lea, după descoperirea structurii atomului, s-a explicat semnificația fizică a legii periodice și a apărut formularea sa modernă: proprietățile elementelor, precum și formele și proprietățile compușilor lor, sunt dependente periodic de magnitudinea sarcinii nucleilor atomilor lor.Această formulare este confirmată de prezența izotopilor, ale căror proprietăți chimice sunt aceleași, deși masele atomice sunt diferite.
Legea periodică este una dintre legile fundamentale ale naturii și cea mai importantă lege a chimiei. Etapa modernă în dezvoltarea științei chimice începe cu descoperirea acestei legi. Deși semnificația fizică a legii periodice a devenit clară numai după crearea teoriei structurii atomului, această teorie însăși s-a dezvoltat pe baza legii periodice și a sistemului elementelor chimice. Legea îi ajută pe oamenii de știință să creeze noi elemente chimice și noi compuși de elemente, pentru a obține substanțe cu proprietățile dorite. Mendeleev însuși a prezis existența a 12 elemente, care în acel moment nu fuseseră încă descoperite, și a determinat poziția lor în sistemul periodic. El a descris în detaliu proprietățile a trei dintre aceste elemente, iar în timpul vieții omului de știință, aceste elemente au fost descoperite („ekabor” - galiu, „ekaaluminium” - scandiu, „ekasilicium” - germaniu). În plus, legea periodică are o mare semnificație filosofică, confirmând cele mai generale legi ale dezvoltării naturii.
O reflectare grafică a legii periodice este sistemul periodic al elementelor chimice al lui Mendeleev. Există mai multe forme ale sistemului periodic (scurt, lung, scară (propus de N. Bohr), spirală). În Rusia, forma scurtă este cea mai răspândită. Sistemul periodic modern conține 110 elemente chimice descoperite până în prezent, fiecare dintre ele ocupând un anumit loc, are propriul număr de serie și nume. În tabel, se disting rânduri orizontale - perioade (1-3 - mici, constau dintr-un rând; 4-6 - mari, constau din două rânduri; perioada a 7-a - neterminate). În plus față de perioade, se disting rânduri verticale - grupuri, fiecare dintre ele fiind împărțit în două subgrupuri (principal - a și secundar - b). Subgrupurile laterale conțin elemente de doar perioade mari; toate prezintă proprietăți metalice. Elementele aceluiași subgrup au aceeași structură a cojilor externe de electroni, ceea ce determină proprietățile lor chimice similare.
Perioadă Este o secvență de elemente (de la un metal alcalin la un gaz inert), ale căror atomi au același număr de niveluri de energie egal cu numărul perioadei.
Subgrup principal Este un rând vertical de elemente, ai căror atomi au același număr de electroni la nivelul energiei externe. Acest număr este egal cu numărul grupului (cu excepția hidrogenului și heliului).
Toate elementele din tabelul periodic sunt împărțite în 4 familii electronice ( s-, p-, d-, f-elemente), în funcție de care subnivel din atomul elementului este completat ultimul.
Subgrup lateral Este un rând vertical d-elemente având același număr total de electroni per d- subnivelul stratului pre-exterior și s-sub-nivel al stratului exterior. Acest număr este de obicei egal cu numărul grupului.
Cele mai importante proprietăți ale elementelor chimice sunt metalicitatea și nemetalitatea.
Metalicitate Este capacitatea atomilor unui element chimic de a dona electroni. Caracteristica cantitativă a metalicității este energia de ionizare.
Energia de ionizare a unui atom - Aceasta este cantitatea de energie necesară pentru a desprinde un electron de un atom al unui element, adică pentru a converti un atom într-un cation. Cu cât energia de ionizare este mai mică, cu atât atomul renunță mai ușor la electron, cu atât proprietățile metalice ale elementului sunt mai puternice.
NemetalitateEste capacitatea atomilor unui element chimic de a atașa electroni. Caracteristica cantitativă a nemetalității este afinitatea electronică.
Afinitate electronică - Aceasta este energia care este eliberată atunci când un electron este atașat la un atom neutru, adică atunci când un atom este transformat într-un anion. Cu cât afinitatea pentru electron este mai mare, cu atât atomul atașează mai ușor electronul, cu atât sunt mai puternice proprietățile nemetalice ale elementului.
Caracteristica universală a metalicității și nemetalizării este electronegativitatea (EO) a unui element.
EO al unui element caracterizează capacitatea atomilor săi de a atrage electroni către ei înșiși, care participă la formarea legăturilor chimice cu alți atomi din moleculă.
Cu cât metalicitatea este mai mare, cu atât este mai puțin EO.
Cu cât este mai nemetalic, cu atât mai mult EO.
La determinarea valorilor EO relative pe scara Pauling, EO al atomului de litiu (EO (Li) \u003d 1) este luat ca unitate; cel mai electronegativ element este fluorul (EO (F) \u003d 4).
În perioade scurte de la metal alcalin la gaz inert:
Sarcina nucleilor atomici crește;
Numărul nivelurilor de energie nu se schimbă;
Numărul de electroni la nivelul exterior crește de la 1 la 8;
Raza atomilor scade;
Rezistența la legătură a electronilor stratului exterior cu nucleul crește;
Energia de ionizare crește;
Afinitatea pentru electron crește;
EO crește;
Metalicitatea elementelor scade;
Nemetalitatea elementelor crește.
Toate d- elementele acestei perioade sunt similare prin proprietățile lor - toate sunt metale, au raze atomice și valori EO ușor diferite, deoarece conțin același număr de electroni la nivel extern (de exemplu, în a 4-a perioadă - cu excepția Cr și Cu).
În subgrupurile principale de sus în jos:
Numărul nivelurilor de energie din atom crește;
Numărul de electroni de la nivelul exterior este același;
Raza atomilor crește;
Forța de legătură a electronilor nivelului exterior cu nucleul scade;
Energia de ionizare scade;
Afinitatea electronică scade;
EO scade;
Metalicitatea elementelor crește;
Nemetalitatea elementelor este redusă.
Prima opțiune Tabel periodic al elementelor a fost publicat de Dmitri Ivanovici Mendeleev în 1869 și a fost numit „Experiența unui sistem de elemente”.
DI. Mendeleev a aranjat cele 63 de elemente cunoscute la acea vreme în ordinea creșterii maselor atomice și a obținut o serie naturală de elemente chimice, în care a descoperit recurența periodică a proprietăților chimice. Această serie de elemente chimice este acum cunoscută sub numele de Legea Periodică (formulată de D.I.Mendeleev):
Proprietățile corpurilor simple, precum și formele și proprietățile compușilor elementelor, sunt periodic dependente de valoarea greutăților atomice ale elementelor.
Formularea modernă a legii este după cum urmează:
proprietățile elementelor chimice, substanțelor simple, precum și compoziția și proprietățile compușilor sunt periodic dependente de valorile încărcăturilor nucleelor \u200b\u200batomice.
Imagine grafică legea periodică este tabelul periodic.
În celula fiecărui element sunt indicate cele mai importante caracteristici ale acestuia.
Tabelul periodic conține grupuri și perioade.
grup - o coloană a sistemului periodic, în care sunt localizate elemente chimice care au similitudine chimică datorită configurațiilor electronice identice ale stratului de valență.
Sistemul periodic al D.I. Mendeleev conține opt grupuri de elemente. Fiecare grup este format din două subgrupuri: principal (a) și secundar (b).Subgrupul principal conține s- și p-elemente, în lateral - d-elemente.
Numele grupurilor:
I-a Metalele alcaline.
II-a Metale alcalino-pământoase.
V-a Pnictogeni.
VI-a Chalcogenes.
VII-a Halogeni.
VIII-a Gazele nobile (inerte).
Perioadă este o secvență de elemente, scrise ca un șir, dispuse în ordinea creșterii sarcinilor nucleelor \u200b\u200blor. Numărul perioadei corespunde numărului de niveluri electronice din atom.
Perioada începe cu un metal alcalin (sau hidrogen) și se termină cu un gaz nobil.
|
Parametru |
În josul grupului |
Perioada dreapta |
|
Taxa de bază |
Crește |
Crește |
|
electroni de valență |
Nu se schimba |
Crește |
|
Numărul de niveluri de energie |
Crește |
Nu se schimba |
|
Raza atomului |
Crește |
Scade |
|
Electronegativitate |
Scade |
Crește |
|
Proprietăți metalice |
Cresc |
Scădea |
|
Stare de oxidare la oxid mai mare |
Nu se schimba |
Crește |
|
Starea de oxidare a compușilor cu hidrogen (pentru elemente din grupele IV-VII) |
Nu se schimba |
Crește |
Tabel periodic modern al elementelor chimice ale lui Mendeleev.
1. Dovediți că Legea periodică a lui DI Mendeleev, ca orice altă lege a naturii, îndeplinește funcții explicative, generalizatoare și predictive. Dați exemple pentru a ilustra aceste funcții în alte legi pe care le cunoașteți din cursurile de chimie, fizică și biologie.
Legea periodică a lui Mendeleev este una dintre legile fundamentale ale chimiei. Se poate susține că toată chimia modernă este construită pe ea. El explică dependența proprietăților atomilor de structura lor, generalizează această dependență pentru toate elementele, împărțindu-le în diferite grupuri și, de asemenea, prezice proprietățile lor în funcție de structură și structura în funcție de proprietăți.
Există alte legi care au funcții explicative, generalizatoare și predictive. De exemplu, legea conservării energiei, legea refracției luminii, legea genetică a lui Mendel.
2. Numiți un element chimic în al cărui atom electronii sunt dispuși în nivele în funcție de o serie de numere: 2, 5. Ce substanță simplă formează acest element? Ce formulă are compusul său de hidrogen și cum se numește? Care este formula celui mai ridicat oxid al acestui element, care este natura sa? Notați ecuațiile de reacție care caracterizează proprietățile acestui oxid.
3. Beriliu a fost clasificat anterior ca element al grupei III, iar masa sa atomică relativă a fost considerată egală cu 13,5. De ce l-a transferat D.I.Mendeleev în grupa II și a corectat masa atomică a beriliu de la 13,5 la 9?
Anterior, elementul beriliu a fost atribuit greșit grupului III. Motivul pentru aceasta a fost determinarea incorectă a masei atomice de beriliu (în loc de 9 a fost considerată egală cu 13,5). D.I.Mendeleev a sugerat că beriliul se află în grupa II, pe baza proprietăți chimice element. Proprietățile berilului erau foarte asemănătoare cu cele ale Mg și Ca și complet diferite de cele ale Al. Știind că masele atomice ale lui Li și B, elemente învecinate cu Be, sunt 7 și respectiv 11, D.I.Mendeleev a presupus că masa atomică a beriliu este 9.
4. Scrieți ecuațiile reacțiilor dintre o substanță simplă formată dintr-un element chimic, în atomul căruia electronii sunt distribuiți pe niveluri de energie în funcție de un număr de numere: 2, 8, 8, 2 și substanțe simple formate din elemente nr. 7 și nr. 8 din tabelul periodic. Care este tipul de legătură chimică din produsele de reacție? Care este structura cristalină a originalului substanțe simple și produsele interacțiunii lor?
5. Aranjați următoarele elemente în ordinea întăririi proprietăților metalice: As, Sb, N, P, Bi. Justificați seria rezultată pe baza structurii atomilor acestor elemente.
N, P, As, Sb, Bi - întărirea proprietăților metalice. Proprietățile metalice din grupuri sunt îmbunătățite.
6. Aranjați următoarele elemente în ordinea creșterii proprietăților nemetalice: Si, Al, P, S, Cl, Mg, Na. Justificați seria rezultată pe baza structurii atomilor acestor elemente.
Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl - îmbunătățirea proprietăților nemetalice. Proprietățile nemetalice sunt îmbunătățite în perioade.
7. Aranjați în ordinea slăbirii proprietăților acide ale oxizilor, ale căror formule: SiO2, P2O5, Al2O3, Na2O, MgO, Cl2O7. Justificați seria rezultată. Notați formulele hidroxizilor corespunzători acestor oxizi. Cum se schimbă caracterul lor acid în intervalul pe care l-ați propus?
8. Scrieți formulele de bor, beriliu și oxizi de litiu și aranjați-le în ordine crescătoare a principalelor proprietăți. Notați formulele hidroxizilor corespunzători acestor oxizi. Care este natura lor chimică?
9. Ce sunt izotopii? Cum a contribuit descoperirea izotopilor la formarea Legii periodice?
Tabelul periodic al elementelor reflectă relația elementelor chimice. Numărul atomic al unui element este egal cu sarcina nucleară, numeric este egal cu numărul de protoni. Numărul de neutroni conținut în nucleele unui element, spre deosebire de numărul de protoni, poate fi diferit. Atomii unui element, ale căror nuclee conțin un număr diferit de neutroni, se numesc izotopi.
Fiecare element chimic are mai mulți izotopi (naturali sau obținuți artificial). Masa atomică a unui element chimic este egală cu media maselor tuturor izotopilor săi naturali, ținând cont de abundența lor.
Odată cu descoperirea izotopilor, sarcinile nucleare au fost folosite pentru a distribui elemente în tabelul periodic, mai degrabă decât masele lor atomice.
10. De ce sarcinile nucleelor \u200b\u200batomice ale elementelor din Tabelul Periodic al DI Mendeleev se schimbă monoton, adică sarcina nucleului fiecărui element ulterior crește cu unul în comparație cu sarcina nucleului atomic al elementului anterior , iar proprietățile elementelor și substanțelor pe care le formează se schimbă periodic?
Acest lucru se datorează faptului că proprietățile elementelor și ale compușilor lor nu depind de numărul total de electroni, ci doar de electronii de valență care se află pe ultimul strat. Numărul de electroni de valență se modifică periodic, prin urmare, proprietățile elementelor se schimbă periodic.
11. Dați trei formulări ale Legii periodice, în care masa atomică relativă, sarcina nucleului atomic și structura nivelurilor de energie externe din învelișul de electroni al atomului sunt luate ca bază pentru sistematizarea elementelor chimice.
1. Proprietățile elementelor chimice și ale substanțelor formate din acestea sunt periodic dependente de masele atomice relative ale elementelor.
2. Proprietățile elementelor chimice și ale substanțelor formate de acestea sunt periodic dependente de sarcina nucleelor \u200b\u200batomice ale elementelor.
3. Proprietățile elementelor chimice și ale substanțelor formate de acestea depind periodic de structura nivelurilor de energie externe din învelișul de electroni al atomului.
