Pana-panahong sistema ng mga elemento ng kemikal. Video tutorial na "Periodicity sa pagbabago ng mga katangian ng mga elemento

Ang periodicity ay ang repeatability ng mga katangian ng kemikal at ilang pisikal na katangian sa mga simpleng sangkap at ang kanilang mga koneksyon kapag binabago ang serial number ng mga elemento. Ito ay konektado, una sa lahat, sa pag-uulit ng elektronikong istraktura ng mga atom habang ang serial number (at, dahil dito, ang singil ng nucleus at ang bilang ng mga electron sa atom) ay tumataas.

Ang periodicity ng kemikal ay ipinakita sa pagkakatulad ng pag-uugali ng kemikal, ang pagkakapareho ng mga reaksiyong kemikal. Sa kasong ito, ang bilang ng mga valence electron, ang katangian ng estado ng oksihenasyon, at ang mga formula ng mga compound ay maaaring magkakaiba. Paminsan-minsan, hindi lamang ang mga katulad na tampok ay paulit-ulit, ngunit pati na rin ang mga makabuluhang pagkakaiba sa mga kemikal na katangian ng mga elemento habang tumataas ang kanilang serial number.

Ang ilan mga katangian ng physiochemical atoms (potensyal ng ionization, atomic radius), simple at kumplikadong mga sangkap ay maaaring hindi lamang qualitatively, ngunit din quantitatively kinakatawan sa anyo ng mga dependences sa ordinal na numero ng elemento, at para sa kanila malinaw na binibigkas maxima at minima lilitaw pana-panahon.

Vertical periodicity

Ang vertical periodicity ay binubuo sa repeatability ng mga katangian ng mga simpleng substance at compound sa vertical column ng Periodic Table. Ito ang pangunahing uri ng periodicity, ayon sa kung saan ang lahat ng mga elemento ay pinagsama-sama. Ang mga elemento ng parehong pangkat ay may parehong mga elektronikong pagsasaayos. Ang kimika ng mga elemento at ang kanilang mga compound ay karaniwang isinasaalang-alang batay sa ganitong uri ng periodicity.

Ang vertical periodicity ay matatagpuan din sa ilan pisikal na katangian atoms, halimbawa, sa ionization energies E i(kJ/mol):

Pahalang na periodicity

Ang pahalang na periodicity ay binubuo sa hitsura ng maximum at minimum na mga halaga ng mga katangian ng mga simpleng sangkap at compound sa loob ng bawat panahon. Ito ay lalo na kapansin-pansin para sa mga elemento ng pangkat VIIIB at lanthanides (halimbawa, ang mga lanthanides na may kahit na mga serial number ay mas karaniwan kaysa sa mga may kakaiba).

Sa mga pisikal na katangian tulad ng ionization energy at electron affinity, ang pahalang na periodicity ay ipinapakita din, na nauugnay sa isang panaka-nakang pagbabago sa bilang ng mga electron sa huling mga sublevel ng enerhiya:

Diagonal na periodicity

Diagonal periodicity - ang repeatability ng mga katangian ng mga simpleng substance at compound kasama ang mga diagonal ng Periodic Table. Ito ay nauugnay sa isang pagtaas sa mga di-metal na katangian sa mga panahon mula kaliwa hanggang kanan at sa mga pangkat mula sa ibaba hanggang sa itaas. Samakatuwid, ang lithium ay katulad ng magnesiyo, beryllium sa aluminyo, boron sa silikon, carbon sa posporus. Kaya, ang lithium at magnesium ay bumubuo ng maraming alkyl at aryl compound, na kadalasang ginagamit sa organikong kimika. Ang Beryllium at aluminyo ay may katulad na mga potensyal na redox. Ang boron at silicon ay bumubuo ng pabagu-bago, mataas na reaktibong molekular na hydride.

Ang diagonal periodicity ay hindi dapat maunawaan bilang isang ganap na pagkakapareho ng atomic, molecular, thermodynamic at iba pang mga katangian. Na, sa mga compound nito, ang lithium atom ay may estado ng oksihenasyon (+ I), at ang magnesium atom - (+ II). Gayunpaman, ang mga katangian ng Li + at Mg 2+ ions ay halos magkapareho, na nagpapakita ng kanilang sarili, sa partikular, sa mababang solubility ng carbonates at orthophosphates.

Bilang resulta ng kumbinasyon ng vertical, horizontal at diagonal periodicity, lumilitaw ang tinatawag na stellar periodicity. Kaya, ang mga katangian ng germanium ay kahawig ng mga nakapalibot na gallium, silicon, arsenic, at lata. Sa batayan ng naturang "geochemical star" posible na mahulaan ang pagkakaroon ng isang elemento sa mga mineral at ores.

Pangalawang periodicity

Maraming mga katangian ng mga elemento sa mga grupo ay hindi nagbabago nang monotonously, ngunit pana-panahon, lalo na para sa mga elemento ng IIIA-VIIA-grupo. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na pangalawang periodicity. Kaya, ang germanium sa mga katangian nito ay mas katulad ng carbon kaysa sa silikon. Ito ay kilala na ang silane ay tumutugon sa mga hydroxide ions sa may tubig na solusyon sa paglabas ng hydrogen, habang ang methane at german ay hindi nakikipag-ugnayan kahit na may labis na mga hydroxide ions.

Ang mga katulad na anomalya sa kemikal na pag-uugali ng mga elemento ay sinusunod din sa ibang mga grupo. Kaya, halimbawa, para sa mga elemento ng ika-4 na panahon, na nasa mga pangkat ng VA-VIIA (As, Se, Br), ang mababang katatagan ng mga compound sa pinakamataas na estado ng oksihenasyon ay katangian. Habang ang pentafluoride, pentachlorides at pentaiodides ay kilala para sa phosphorus at antimony, sa kaso ng arsenic tanging pentafluoride lang ang nakuha sa ngayon. Ang selenium hexafluoride ay hindi gaanong matatag kaysa sa katumbas na sulfur at tellurium fluoride. Sa pangkat ng halogen, ang chlorine(VII) at iodine(VII) ay bumubuo ng mga stable na oxygen anion, habang ang perbromate ion, na synthesize lamang noong 1968, ay isang napakalakas na oxidizing agent.

Ang pangalawang periodicity ay nauugnay, sa partikular, sa kamag-anak na inertness ng valence s-electrons dahil sa tinatawag na "penetration to the nucleus", dahil ang pagtaas ng electron density malapit sa nucleus na may parehong pangunahing quantum number ay bumababa sa sequence ns > np > nd > nf.

Samakatuwid, ang mga elemento na nasa Periodic Table ay kaagad pagkatapos ng mga elemento na may unang napuno p-, d- o f- sublevel, ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagbawas sa katatagan ng kanilang mga compound sa pinakamataas na antas ng oksihenasyon. Ang mga ito ay sodium at magnesium (kasunod ang mga elementong may p-sublevel na napuno sa unang pagkakataon), R-mga elemento ng ika-4 na yugto mula gallium hanggang krypton (napuno d-sublevel), pati na rin ang mga elemento ng post-lanthanide mula hafnium hanggang radon.

Pana-panahong pagkakaiba-iba ng atomic radii

Ayon sa mga konsepto ng quantum mechanics, ang mga atomo ay walang malinaw na mga hangganan, ngunit ang posibilidad na makahanap ng isang electron na nauugnay sa isang naibigay na nucleus sa isang tiyak na distansya mula sa nucleus na ito ay mabilis na bumababa sa pagtaas ng distansya. Samakatuwid, ang isang tiyak na radius ay itinalaga sa atom, sa pag-aakalang ang mas malaking bahagi ng density ng elektron (higit sa 90%) ay nakapaloob sa globo ng radius na ito.

Ang atomic radii ng mga elemento ay nasa pana-panahong pagdepende sa kanilang serial number.

Sa mga panahon, habang tumataas ang singil ng nucleus, bumababa ang radii ng mga atomo, sa pangkalahatan, na nauugnay sa pagtaas ng pagkahumaling ng mga panlabas na electron sa nucleus. Ang pinakamalaking pagbaba sa atomic radii ay sinusunod para sa mga elemento ng maliliit na panahon. Sa mga pangkat ng mga elemento, ang atomic radii ay karaniwang tumataas habang ang bilang ng mga layer ng elektron ay tumataas. Kaya, sa pagbabago sa atomic radii ng mga elemento, iba't ibang uri periodicity: patayo, pahalang at dayagonal.

Ang maliit na sukat ng mga atomo ng mga elemento ng ikalawang yugto ay humahantong sa katatagan ng maraming mga bono na nabuo na may karagdagang overlap. R-orbitals oriented patayo sa internuclear axis. Kaya, ang carbon dioxide ay isang gaseous monomer na ang molekula ay naglalaman ng dalawang double bond, at ang silicon dioxide ay isang crystalline polymer na may Si-O bonds. Sa temperatura ng silid, ang nitrogen ay umiiral sa anyo ng mga matatag na molekula ng N 2, kung saan ang mga atomo ng nitrogen ay konektado sa pamamagitan ng isang malakas na triple bond. Ang puting posporus ay binubuo ng mga molekulang P4, habang ang itim na posporus ay isang polimer.

Tila, para sa mga elemento ng ikatlong yugto, ang pagbuo ng ilang solong bono ay mas kapaki-pakinabang kaysa sa pagbuo ng isang maramihang bono. Dahil sa karagdagang overlap R-orbital para sa carbon at nitrogen ay nailalarawan sa pamamagitan ng CO 3 2− at NO 3 − anion (tatsulok na hugis), habang para sa silicon at phosphorus, tetrahedral anion SiO 4 4− at PO 4 3− ay mas matatag.

Kahalagahan ng Pana-panahong Batas

Malaki ang papel ng periodic law sa pag-unlad ng chemistry at iba pang natural sciences. Ang pagkakaugnay sa pagitan ng lahat ng mga elemento, ang kanilang pisikal at mga katangian ng kemikal. Nagharap ito sa harap ng natural na agham ng isang suliraning pang-agham at pilosopikal na may malaking kahalagahan: ang magkaugnay na koneksyon na ito ay dapat ipaliwanag. Matapos ang pagtuklas ng Periodic Law, naging malinaw na ang mga atomo ng lahat ng mga elemento ay dapat na binuo ayon sa iisang prinsipyo, at ang kanilang istraktura ay dapat sumasalamin sa periodicity ng mga katangian ng mga elemento. Kaya, ang pana-panahong batas ay naging isang mahalagang link sa ebolusyon ng atomic at molekular na agham, na may malaking epekto sa pag-unlad ng teorya ng istraktura ng atom. Nag-ambag din siya sa pagbabalangkas modernong konsepto"elemento ng kemikal" at paglilinaw ng mga ideya tungkol sa simple at kumplikadong mga sangkap.

Gamit ang Periodic Law, D.I. Si Mendeleev ang naging unang mananaliksik na nagawang lutasin ang mga problema ng pagtataya sa kimika. Nagpakita ito ng sarili ilang taon pagkatapos ng paglikha ng Periodic Table of Elements, nang natuklasan ang mga bagong elemento ng kemikal na hinulaang ni Mendeleev. Ang pana-panahong batas ay nakatulong din upang linawin ang maraming mga tampok ng kemikal na pag-uugali ng mga natuklasan na mga elemento. Ang mga tagumpay ng atomic physics, kabilang ang nuclear energy at ang synthesis ng mga artipisyal na elemento, ay naging posible lamang salamat sa Periodic Law. Sa turn, pinalawak at pinalalim nila ang kakanyahan ng batas ni Mendeleev, pinalawak ang mga limitasyon ng Periodic Table of Elements.

Ang Periodic Law ay isang unibersal na batas. Isa ito sa mga karaniwan pang-agham na mga pattern, na talagang umiiral sa kalikasan at samakatuwid ay hindi mawawala ang kanilang kahalagahan sa proseso ng ebolusyon ng ating kaalaman. Ito ay itinatag na ang periodicity ay napapailalim hindi lamang sa elektronikong istraktura atom, ngunit din ang pinong istraktura ng atomic nuclei, na nagpapahiwatig ng pana-panahong katangian ng mga katangian sa mundo ng mga elementarya na particle.

Sa paglipas ng panahon, hindi nababawasan ang papel ng Periodic Law. Siya ay naging mahalagang pundasyon di-organikong kimika. Ginagamit ito, halimbawa, sa synthesis ng mga sangkap na may paunang natukoy na mga katangian, ang paglikha ng mga bagong materyales, at ang pagpili ng mahusay na mga catalyst.

Ang kahalagahan ng Periodic Law sa pagtuturo ng pangkalahatan at di-organikong kimika ay napakahalaga. Ang kanyang pagtuklas ay nauugnay sa paglikha ng isang aklat-aralin sa kimika, nang sinubukan ni Mendeleev na malinaw na ipakita ang impormasyon tungkol sa 63 elemento ng kemikal na kilala noong panahong iyon. Ngayon ang bilang ng mga elemento ay halos nadoble, at ang Periodic Law ay ginagawang posible na ipakita ang pagkakapareho at regularidad sa mga katangian ng iba't ibang mga elemento ng kemikal gamit ang kanilang posisyon sa Periodic Table.

Ang data sa istraktura ng nucleus at sa pamamahagi ng mga electron sa mga atomo ay ginagawang posible na isaalang-alang ang periodic law at ang periodic system ng mga elemento mula sa mga pangunahing pisikal na posisyon. Sa base mga kontemporaryong ideya Ang pana-panahong batas ay nabuo tulad ng sumusunod:

Ang mga katangian ng mga simpleng sangkap, pati na rin ang mga anyo at katangian ng mga compound ng mga elemento, ay nasa pana-panahong pag-asa sa singil ng atomic nucleus (serial number).

Periodic table ng D.I. Mendeleev

Sa kasalukuyan, higit sa 500 variant ng representasyon ng periodic system ang kilala: ito ay iba't ibang anyo ng paghahatid ng periodic law.

Ang unang bersyon ng sistema ng mga elemento, na iminungkahi ni D.I. Mendeleev noong Marso 1, 1869, ay ang tinatawag na long form na bersyon. Sa variant na ito, ang mga tuldok ay isinaayos sa isang linya.

Sa periodic system, mayroong 7 pahalang na panahon, kung saan ang unang tatlo ay tinatawag na maliit, at ang iba ay malaki. Sa unang yugto mayroong 2 elemento, sa pangalawa at pangatlo - 8 bawat isa, sa ikaapat at ikalima - 18 bawat isa, sa ikaanim - 32, sa ikapitong (hindi kumpleto) - 21 elemento. Ang bawat panahon, maliban sa una, ay nagsisimula sa isang alkali metal at nagtatapos sa isang marangal na gas (ang ika-7 na yugto ay hindi natapos).

Ang lahat ng elemento ng periodic system ay binibilang sa pagkakasunud-sunod kung saan sila sumusunod sa isa't isa. Ang mga numero ng elemento ay tinatawag na ordinal o atomic na mga numero.

Ang sistema ay may 10 hilera. Ang bawat maliit na panahon ay binubuo ng isang hilera, ang bawat malaking tuldok ay binubuo ng dalawang hanay: kahit (itaas) at kakaiba (mas mababa). Sa pantay na mga hilera ng malalaking tuldok (ikaapat, ikaanim, ikawalo at ikasampu) mayroon lamang mga metal, at ang mga katangian ng mga elemento sa hilera mula kaliwa hanggang kanan ay bahagyang nagbabago. Sa mga kakaibang hilera ng malalaking tuldok (ikalima, ikapito at ikasiyam), nagbabago ang mga katangian ng mga elemento sa hilera mula kaliwa hanggang kanan, tulad ng sa mga tipikal na elemento.

Ang pangunahing tampok kung saan ang mga elemento ng malalaking panahon ay nahahati sa dalawang hanay ay ang kanilang estado ng oksihenasyon. Ang kanilang magkaparehong mga halaga ay paulit-ulit nang dalawang beses sa isang panahon na may pagtaas sa atomic na masa ng mga elemento. Halimbawa, sa ika-apat na yugto, ang mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento mula K hanggang Mn ay nagbabago mula +1 hanggang +7, na sinusundan ng triad na Fe, Co, Ni (ito ay mga elemento ng isang pantay na serye), pagkatapos nito ay ang parehong pagtaas sa ang mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento mula Cu hanggang Br ay sinusunod ( ay mga elemento ng isang kakaibang hilera). Nakikita natin ang parehong sa iba pang malalaking yugto, maliban sa ikapito, na binubuo ng isang (kahit) na serye. Ang mga anyo ng kumbinasyon ng mga elemento ay inuulit din ng dalawang beses sa malalaking panahon.

Sa ikaanim na yugto, pagkatapos ng lanthanum, mayroong 14 na elemento na may mga serial number na 58-71, na tinatawag na lanthanides (ang salitang "lanthanides" ay nangangahulugang katulad ng lanthanum, at "actinides" - "tulad ng actinium"). Minsan tinatawag silang lanthanides at actinides , na nangangahulugang sumusunod sa lanthanide, sumusunod sa actinium). Ang mga lanthanides ay inilalagay nang hiwalay sa ibaba ng talahanayan, at sa cell ay isang asterisk ang nagpapahiwatig ng pagkakasunud-sunod ng kanilang lokasyon sa system: La-Lu. Ang mga kemikal na katangian ng lanthanides ay napaka Halimbawa, lahat sila ay mga reaktibong metal, tumutugon sa tubig upang bumuo ng Hydroxide at Hydrogen Mula dito sumusunod na ang lanthanides ay may isang malakas na pahalang na pagkakatulad.

Sa ikapitong yugto, 14 na elemento na may mga serial number na 90-103 ang bumubuo sa pamilyang actinide. Ang mga ito ay inilalagay din nang hiwalay - sa ilalim ng mga lanthanides, at sa kaukulang cell, dalawang asterisk ang nagpapahiwatig ng pagkakasunud-sunod ng kanilang lokasyon sa system: Ac-Lr. Gayunpaman, sa kaibahan sa mga lanthanides, ang pahalang na pagkakatulad para sa actinides ay mahina na ipinahayag. Nagpapakita sila ng mas iba't ibang mga estado ng oksihenasyon sa kanilang mga compound. Halimbawa, ang estado ng oksihenasyon ng actinium ay +3, at ang uranium ay +3, +4, +5 at +6. Ang pag-aaral ng mga kemikal na katangian ng actinides ay lubhang mahirap dahil sa kawalang-tatag ng kanilang nuclei.

Sa periodic table, walong grupo ang nakaayos nang patayo (ipinahiwatig ng Roman numerals). Ang numero ng pangkat ay nauugnay sa antas ng oksihenasyon ng mga elemento na ipinapakita nila sa mga compound. Bilang isang patakaran, ang pinakamataas na positibong estado ng oksihenasyon ng mga elemento ay katumbas ng bilang ng pangkat. Ang mga pagbubukod ay fluorine - ang estado ng oksihenasyon nito ay -1; ang tanso, pilak, ginto ay nagpapakita ng mga estado ng oksihenasyon na +1, +2 at +3; ng mga elemento ng pangkat VIII, ang estado ng oksihenasyon +8 ay kilala lamang para sa osmium, ruthenium at xenon.

Ang pangkat VIII ay naglalaman ng mga noble gas. Noong nakaraan, pinaniniwalaan na hindi sila nakakabuo ng mga kemikal na compound.

Ang bawat pangkat ay nahahati sa dalawang subgroup - pangunahin at pangalawa, na sa pana-panahong sistema ay binibigyang-diin sa pamamagitan ng paglipat ng ilan sa kanan at iba pa sa kaliwa. Ang pangunahing subgroup ay binubuo ng mga tipikal na elemento (mga elemento ng ikalawa at ikatlong yugto) at mga elemento ng malalaking panahon na katulad ng mga ito sa mga katangian ng kemikal. Ang pangalawang subgroup ay binubuo lamang ng mga metal - mga elemento ng malalaking panahon. Ang Pangkat VIII ay iba sa iba. Bilang karagdagan sa pangunahing helium subgroup, naglalaman ito ng tatlong side subgroup: isang iron subgroup, isang cobalt subgroup at isang nickel subgroup.

Ang mga kemikal na katangian ng mga elemento ng pangunahing at pangalawang subgroup ay makabuluhang naiiba. Halimbawa, sa pangkat VII, ang pangunahing subgroup ay binubuo ng mga di-metal na F, CI, Br, I, At, habang ang pangkat sa gilid ay mga metal Mn, Tc, Re. Kaya, pinag-iisa ng mga subgroup ang pinakakaparehong elemento sa bawat isa.

Ang lahat ng elemento maliban sa helium, neon at argon ay bumubuo ng mga compound ng oxygen; Mayroon lamang 8 mga anyo ng mga compound ng oxygen. Sa periodic system, madalas silang kinakatawan ng mga pangkalahatang formula na matatagpuan sa ilalim ng bawat pangkat sa pataas na pagkakasunud-sunod ng estado ng oksihenasyon ng mga elemento: R 2 O, RO, R 2 O 3, RO 2, R 2 O 5, RO 3, R 2 O 7, RO 4, kung saan ang R ay isang elemento ng pangkat na ito. Ang mga formula ng mas matataas na oksido ay nalalapat sa lahat ng elemento ng pangkat (pangunahin at pangalawa), maliban sa mga kaso kapag ang mga elemento ay hindi nagpapakita ng estado ng oksihenasyon na katumbas ng numero ng grupo.

Ang mga elemento ng pangunahing mga subgroup, simula sa pangkat IV, ay bumubuo ng mga gas na hydrogen compound, mayroong 4 na anyo ng naturang mga compound. Kinakatawan din sila ng mga pangkalahatang formula sa pagkakasunud-sunod na RN 4, RN 3, RN 2, RN. Ang mga formula ng hydrogen compound ay matatagpuan sa ilalim ng mga elemento ng pangunahing mga subgroup at nalalapat lamang sa kanila.

Ang mga katangian ng mga elemento sa mga subgroup ay natural na nagbabago: mula sa itaas hanggang sa ibaba, tumataas ang mga katangian ng metal at humihina ang mga hindi metal. Malinaw, ang mga katangian ng metal ay pinaka-binibigkas sa francium, pagkatapos ay sa cesium; non-metallic - sa fluorine, pagkatapos - sa oxygen.

Posible rin na biswal na masubaybayan ang periodicity ng mga katangian ng mga elemento batay sa pagsasaalang-alang ng mga elektronikong pagsasaayos ng mga atomo.

Ang bilang ng mga electron na matatagpuan sa panlabas na antas sa mga atomo ng mga elemento, na nakaayos sa pagkakasunud-sunod ng pagtaas ng serial number, ay pana-panahong inuulit. Ang pana-panahong pagbabago sa mga katangian ng mga elemento na may pagtaas sa serial number ay ipinaliwanag ng panaka-nakang pagbabago sa istraktura ng kanilang mga atomo, lalo na ang bilang ng mga electron sa kanilang panlabas na antas ng enerhiya. Ayon sa bilang ng mga antas ng enerhiya sa shell ng elektron ng atom, ang mga elemento ay nahahati sa pitong panahon. Ang unang yugto ay binubuo ng mga atomo kung saan ang electron shell ay binubuo ng isang antas ng enerhiya, sa ikalawang yugto - ng dalawa, sa pangatlo - ng tatlo, sa ikaapat - ng apat, atbp. Ang bawat bagong yugto ay nagsisimula kapag ang isang bagong antas ng enerhiya nagsisimula upang punan ang antas.

Sa periodic system, ang bawat panahon ay nagsisimula sa mga elemento na ang mga atomo ay may isang electron sa panlabas na antas - alkali metal na mga atomo - at nagtatapos sa mga elemento na ang mga atomo sa panlabas na antas ay may 2 (sa unang yugto) o 8 electron (sa lahat ng kasunod na mga iyon. ) - noble gas atoms .

Dagdag pa, nakikita natin na ang mga panlabas na shell ng elektron ay magkatulad para sa mga atomo ng mga elemento (Li, Na, K, Rb, Cs); (Maging, Mg, Ca, Sr); (F, Cl, Br, I); (He, Ne, Ag, Kr, Xe), atbp. Iyon ang dahilan kung bakit ang bawat isa sa mga pangkat sa itaas ng mga elemento ay nasa isang partikular na pangunahing subgroup ng periodic table: Li, Na, K, Rb, Cs sa pangkat I, F, Cl, Br, I - sa VII, atbp.

Ito ay tiyak na dahil sa pagkakapareho ng istraktura ng mga shell ng elektron ng mga atom na ang kanilang pisikal at kemikal na mga katangian ay magkatulad.

Numero pangunahing mga subgroup ay tinutukoy ng maximum na bilang ng mga elemento sa antas ng enerhiya at katumbas ng 8. Ang bilang ng mga elemento ng paglipat (mga elemento mga side subgroup) ay tinutukoy ng maximum na bilang ng mga electron sa d-sublevel at katumbas ng 10 sa bawat malalaking yugto.

Dahil sa pana-panahong sistema ng mga elemento ng kemikal D.I. Mendeleev, isa sa mga side subgroup ay naglalaman ng sabay-sabay na tatlong elemento ng paglipat na malapit sa mga kemikal na katangian (ang tinatawag na Fe-Co-Ni, Ru-Rh-Pd, Os-Ir-Pt triads), pagkatapos ay ang bilang ng mga side subgroup , pati na rin ang mga pangunahing, ay walo.

Sa pamamagitan ng pagkakatulad sa mga elemento ng paglipat, ang bilang ng mga lanthanides at actinides na inilagay sa ilalim ng periodic table sa anyo ng mga independiyenteng hilera ay katumbas ng maximum na bilang ng mga electron sa f-sublevel, i.e. 14.

Ang panahon ay nagsisimula sa isang elemento sa atom kung saan mayroong isang s-electron sa panlabas na antas: sa unang yugto ito ay hydrogen, sa natitira - alkali metal. Ang panahon ay nagtatapos sa isang marangal na gas: ang una - na may helium (1s 2), ang natitirang mga panahon - na may mga elemento na ang mga atomo sa panlabas na antas ay may elektronikong pagsasaayos ns 2 np 6 .

Ang unang yugto ay naglalaman ng dalawang elemento: hydrogen (Z = 1) at helium (Z = 2). Ang ikalawang yugto ay nagsisimula sa elementong lithium (Z= 3) at nagtatapos sa neon (Z= 10). Mayroong walong elemento sa ikalawang yugto. Ang ikatlong yugto ay nagsisimula sa sodium (Z = 11), ang electronic configuration na kung saan ay 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1. Ang pagpuno ng ikatlong antas ng enerhiya ay nagsimula mula dito. Nagtatapos ito sa inert gas argon (Z= 18), na ang 3s at 3p sublevel ay ganap na napuno. Electronic formula ng argon: 1s 2 2s 2 2p 6 Zs 2 3p 6. Ang sodium ay isang analogue ng lithium, ang argon ay isang analogue ng neon. Sa ikatlong yugto, tulad ng sa pangalawa, mayroong walong elemento.

Ang ika-apat na yugto ay nagsisimula sa potassium (Z = 19), ang elektronikong istraktura na kung saan ay ipinahayag ng formula 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p64s 1. Sinakop ng ika-19 na electron nito ang 4s sublevel, ang enerhiya nito ay mas mababa kaysa sa enerhiya ng 3d sublevel. Ang panlabas na 4s electron ay nagbibigay ng mga katangian ng elemento na katulad ng sa sodium. Sa calcium (Z = 20), ang 4s sublevel ay puno ng dalawang electron: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2. Mula sa scandium element (Z = 21), ang pagpuno ng 3d sublevel ay magsisimula, dahil ito ay energetically mas paborable kaysa sa 4p -sublevel. Ang limang orbital ng 3d sublevel ay maaaring sakupin ng sampung electron, na nangyayari sa mga atomo mula scandium hanggang zinc (Z = 30). Samakatuwid, ang elektronikong istraktura ng Sc ay tumutugma sa formula 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2, at zinc - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2. Sa mga atoms ng kasunod na elemento hanggang sa inert gas krypton (Z = 36) ang 4p sublevel ay pinupunan. Mayroong 18 elemento sa ikaapat na yugto.

Ang ikalimang yugto ay naglalaman ng mga elemento mula rubidium (Z = 37) hanggang sa inert gas xenon (Z = 54). Ang pagpuno ng kanilang mga antas ng enerhiya ay kapareho ng para sa mga elemento ng ikaapat na yugto: pagkatapos ng Rb at Sr, sampung elemento mula sa yttrium (Z= 39) sa cadmium (Z = 48), ang 4d sublevel ay napunan, pagkatapos kung saan ang mga electron ay sumasakop sa 5p sublevel. Sa ikalimang yugto, tulad ng sa ikaapat, mayroong 18 elemento.

Sa mga atomo ng mga elemento ng ikaanim na panahon ng cesium (Z= 55) at barium (Z = 56), ang 6s sublevel ay napunan. Sa lanthanum (Z = 57), ang isang electron ay pumapasok sa 5d sublevel, pagkatapos kung saan ang pagpuno ng sublevel na ito ay hihinto, at ang 4f sublevel ay nagsisimulang punan, pitong orbital na maaaring sakupin ng 14 na mga electron. Nangyayari ito para sa mga atomo ng mga elemento ng lanthanide na may Z = 58 - 71. Dahil ang malalim na 4f sublevel ng ikatlong antas mula sa labas ay napuno ng mga elementong ito, mayroon silang halos katulad na mga katangian ng kemikal. Sa hafnium (Z = 72), ang pagpuno ng d-sublevel ay nagpapatuloy at nagtatapos sa mercury (Z = 80), pagkatapos ay pinupunan ng mga electron ang 6p-sublevel. Ang pagpuno ng antas ay nakumpleto sa noble gas radon (Z = 86). Mayroong 32 elemento sa ikaanim na yugto.

Ang ikapitong yugto ay hindi kumpleto. Ang pagpuno ng mga elektronikong antas na may mga electron ay katulad ng ikaanim na panahon. Matapos punan ang 7s sublevel sa France (Z = 87) at radium (Z = 88), isang actinium electron ang pumapasok sa 6d sublevel, pagkatapos nito ang 5f sublevel ay magsisimulang punan ng 14 na electron. Nangyayari ito para sa mga atomo ng mga elemento ng actinide na may Z = 90 - 103. Pagkatapos ng ika-103 elemento, ang b d-sublevel ay napunan: sa kurchatovium (Z = 104), = 105), mga elementong Z = 106 at Z = 107. Ang mga actinides, tulad ng lanthanides, ay may maraming katulad na katangian ng kemikal.

Bagama't ang 3d sublevel ay pinupunan pagkatapos ng 4s sublevel, mas maaga itong inilalagay sa formula, dahil ang lahat ng sublevel ng level na ito ay nakasulat nang sunud-sunod.

Depende sa kung aling sublevel ang huling napuno ng mga electron, ang lahat ng mga elemento ay nahahati sa apat na uri (mga pamilya).

1. s - Mga Elemento: ang s-sublevel ng panlabas na antas ay puno ng mga electron. Kabilang dito ang unang dalawang elemento ng bawat panahon.

2. p - Mga Elemento: ang p-sublevel ng panlabas na antas ay puno ng mga electron. Ito ang huling 6 na elemento ng bawat panahon (maliban sa una at ikapito).

3. d - Mga Elemento: ang d-sublevel ng pangalawang antas mula sa labas ay puno ng mga electron, at isa o dalawang electron ang nananatili sa panlabas na antas (para sa Pd - zero). Kabilang dito ang mga elemento ng intercalary na dekada ng malalaking panahon na matatagpuan sa pagitan ng s- at p-element (tinatawag din silang transitional elements).

4. f - Mga Elemento: ang f-sublevel ng ikatlong antas mula sa labas ay puno ng mga electron, at dalawang electron ang nananatili sa panlabas na antas. Ito ang mga lanthanides at actinides.

Mayroong 14 na s-element, 30 p-element, 35 d-element, 28 f-element sa periodic system. Ang mga elemento ng parehong uri ay may bilang ng mga karaniwang katangian ng kemikal.

Sistemang pana-panahon Ang D. I. Mendeleev ay isang natural na pag-uuri ng mga elemento ng kemikal ayon sa istruktura ng elektron ng kanilang mga atomo. Ang elektronikong istraktura ng isang atom, at samakatuwid ang mga katangian ng isang elemento, ay hinuhusgahan ng posisyon ng elemento sa kaukulang panahon at subgroup ng periodic system. Ang mga pattern ng pagpuno ng mga electronic na antas ay nagpapaliwanag ng iba't ibang bilang ng mga elemento sa mga panahon.

Kaya, ang mahigpit na periodicity ng pag-aayos ng mga elemento sa periodic system ng mga elemento ng kemikal ng D. I. Mendeleev ay ganap na ipinaliwanag sa pamamagitan ng pare-parehong likas na katangian ng pagpuno ng mga antas ng enerhiya.

Mga konklusyon:

Ang teorya ng istraktura ng mga atom ay nagpapaliwanag ng panaka-nakang pagbabago sa mga katangian ng mga elemento. Ang pagtaas sa mga positibong singil ng atomic nuclei mula 1 hanggang 107 ay nagiging sanhi ng pana-panahong pag-uulit ng istraktura ng panlabas na antas ng enerhiya. At dahil ang mga katangian ng mga elemento ay higit na nakasalalay sa bilang ng mga electron sa panlabas na antas, paulit-ulit din sila sa pana-panahon. Ito ang pisikal na kahulugan ng periodic law.

Sa mga maikling panahon, na may pagtaas sa positibong singil ng nuclei ng mga atomo, ang bilang ng mga electron sa panlabas na antas ay tumataas (mula 1 hanggang 2 - sa unang yugto, at mula 1 hanggang 8 - sa pangalawa at pangatlong yugto) , na nagpapaliwanag ng pagbabago sa mga katangian ng mga elemento: sa simula ng panahon (maliban sa unang panahon) mayroong isang alkali metal, pagkatapos ay ang mga katangian ng metal ay unti-unting humina at ang mga di-metal na katangian ay tumaas.

Sa malalaking panahon, habang tumataas ang nuclear charge, mas mahirap punan ang mga antas ng mga electron, na nagpapaliwanag din ng mas kumplikadong pagbabago sa mga katangian ng mga elemento kumpara sa mga elemento ng maliliit na panahon. Kaya, sa kahit na mga hilera ng mahabang panahon, na may pagtaas ng singil, ang bilang ng mga electron sa panlabas na antas ay nananatiling pare-pareho at katumbas ng 2 o 1. Samakatuwid, habang pinupuno ng mga electron ang antas na sumusunod sa panlabas (pangalawa mula sa labas), ang Ang mga katangian ng mga elemento sa mga hilera na ito ay nagbabago nang napakabagal. Sa mga kakaibang hilera lamang, kapag ang bilang ng mga electron sa panlabas na antas ay tumaas sa paglaki ng nuclear charge (mula 1 hanggang 8), ang mga katangian ng mga elemento ay nagsisimulang magbago sa parehong paraan tulad ng para sa mga tipikal.

Sa liwanag ng doktrina ng istraktura ng mga atomo, ang dibisyon ng D.I. Mendeleev ng lahat ng elemento para sa pitong panahon. Ang numero ng panahon ay tumutugma sa bilang ng mga antas ng enerhiya ng mga atom na puno ng mga electron. Samakatuwid, ang mga s-element ay naroroon sa lahat ng mga panahon, mga p-elemento sa pangalawa at kasunod, d-elemento sa ikaapat at kasunod, at mga f-elemento sa ang ikaanim at ikapitong yugto.

Ang paghahati ng mga grupo sa mga subgroup, batay sa pagkakaiba sa pagpuno ng mga antas ng enerhiya na may mga electron, ay madaling ipaliwanag. Para sa mga elemento ng mga pangunahing subgroup, alinman sa mga s-sublevel (ito ay mga s-element) o p-sublevels (ito ay mga p-elemento) ng mga panlabas na antas ay pinupunan. Para sa mga elemento ng mga side subgroup, ang (d-sublevel ng pangalawang labas na antas (ito ang mga d-element) ay pinupunan. Para sa lanthanides at actinides, ang 4f- at 5f-sublevel ay pinupunan, ayon sa pagkakabanggit (ito ay mga f-element). Kaya, sa bawat subgroup, ang mga elemento ay pinagsama na ang mga atomo ay may katulad na istraktura ng panlabas na antas ng elektroniko. .Ang pangalawang subgroup ay kinabibilangan ng mga elemento na ang mga atomo ay nasa panlabas na antas dalawa o isang elektron.

Ang mga pagkakaiba sa istraktura ay nagdudulot din ng mga pagkakaiba sa mga katangian ng mga elemento ng iba't ibang mga subgroup ng parehong grupo. Kaya, sa panlabas na antas ng mga atomo ng mga elemento ng halogen subgroup, mayroong pitong electron ng manganese subgroup - dalawang electron bawat isa. Ang una ay karaniwang mga metal at ang huli ay mga metal.

Ngunit mayroon din ang mga elemento ng mga subgroup na ito pangkaraniwang katangian: pagpasok sa mga reaksiyong kemikal, lahat ng mga ito (maliban sa fluorine F) ay maaaring mag-abuloy ng 7 electron upang mabuo mga bono ng kemikal. Sa kasong ito, ang mga atomo ng manganese subgroup ay nag-donate ng 2 electron mula sa panlabas at 5 electron mula sa susunod na antas. Kaya, sa mga elemento ng pangalawang subgroup, ang mga valence electron ay hindi lamang ang panlabas, kundi pati na rin ang penultimate (pangalawa mula sa labas) na mga antas, na siyang pangunahing pagkakaiba sa mga katangian ng mga elemento ng pangunahing at pangalawang subgroup.

Sinusunod din nito na ang numero ng pangkat, bilang panuntunan, ay nagpapahiwatig ng bilang ng mga electron na maaaring lumahok sa pagbuo ng mga bono ng kemikal. Ito ang pisikal na kahulugan ng numero ng pangkat.

Kaya, ang istraktura ng mga atom ay tumutukoy sa dalawang pattern:

1) pagbabago sa mga katangian ng mga elemento nang pahalang - sa panahon mula kaliwa hanggang kanan, ang mga katangian ng metal ay humina at ang mga di-metal na katangian ay pinahusay;

2) isang pagbabago sa mga katangian ng mga elemento sa kahabaan ng patayo - sa isang subgroup na may pagtaas sa serial number, tumaas ang mga katangian ng metal at humina ang mga di-metal.

Sa kasong ito, ang elemento (at ang cell ng system) ay matatagpuan sa intersection ng pahalang at patayo, na tumutukoy sa mga katangian nito. Nakakatulong ito upang mahanap at ilarawan ang mga katangian ng mga elemento na ang mga isotopes ay nakuha nang artipisyal.

Pahina 1

Ang panaka-nakang pag-uulit ng mga katangian ng mga elemento na may pagtaas ng atomic number ay nagiging lalong maliwanag kung ang mga elemento ay nakaayos sa isang talahanayan, na tinatawag na periodic table o ang periodic system ng mga elemento. Ilang anyo ng periodic table ang iminungkahi at ginagamit.

Ang pana-panahong pag-uulit ng mga katangian ng mga elemento na may pagtaas ng atomic number ay maaaring malinaw na maipakita kung ang mga elemento ay nakaayos sa isang talahanayan na tinatawag na periodic table, o ang periodic system, ng mga elemento. Marami na ang iminungkahi at ginagamit. iba't ibang anyo pana-panahong sistema.

Ang prinsipyo ng pana-panahong pag-uulit ng mga katangian ng mga elemento ay hindi maaaring payagan ang pagkakaroon ng isa lamang, nakahiwalay na elemento ng argon; ang mga simpleng sangkap ay dapat na kakaunti o wala. Gayunpaman, matatag na nanindigan si Ramsay sa mga posisyon ng pana-panahong batas, at ito, pati na rin ang pag-unlad ng teknolohiya ng laboratoryo sa pagtatapos ng huling siglo, ay paunang natukoy ang mabilis na pagtuklas ng mga natitirang miyembro ng pangkat ng mga inert gas.

Ano ang nagpapaliwanag sa panaka-nakang pag-uulit ng mga katangian ng mga elemento sa periodic system.

Ano ang nagpapaliwanag sa panaka-nakang pag-uulit ng mga katangian ng mga elemento.

Ang pagtanggap na ang pana-panahong pag-uulit ng mga katangian ng mga elemento ay dahil hindi lamang sa kanilang masa (atomic weight), kundi pati na rin sa likas na katangian ng paggalaw ng mga atomo mismo bilang mga buong particle (ang bilis at direksyon ng kanilang paggalaw), itinayo ni Flavitsky ang kanyang hypothesis sa sumusunod na batayan: ang periodicity ng mga elemento ay hindi dahil sa ang pag-uulit ng uri panloob na gusali atoms, ngunit sa pamamagitan ng katotohanan na ang likas na katangian ng paggalaw ng mga atomo bilang buong mga particle ay pana-panahong nagbabago.

Kaya, ang dahilan para sa pana-panahong pag-uulit ng mga katangian ng mga elemento ay ang pana-panahong pag-uulit ng mga elektronikong pagsasaayos ng kanilang mga atomo.

Ang pag-aaral ng elektronikong istraktura ng mga atom ay naging posible upang patunayan na ang dahilan para sa pana-panahong pag-uulit ng mga katangian ng mga elemento na may pagtaas ng serial number ay ang pana-panahong pag-uulit ng proseso ng pagbuo ng mga bagong shell ng elektron. Sa parehong grupo ng periodic system ay palaging nabibilang ang mga elemento na ang mga atomo sa mga panlabas na shell ay may parehong bilang ng mga electron. Kaya, ang mga atomo ng lahat ng inert gas, maliban sa helium, ay naglalaman ng 8 electron bawat panlabas na shell at ang pinakamahirap na ionize, habang ang alkali metal na mga atomo ay naglalaman ng isang elektron bawat isa sa panlabas na shell at may pinakamababang potensyal na ionization. Ang mga alkali metal na may isang electron lamang sa panlabas na shell ay madaling mawala ito, na nagiging isang matatag na anyo ng isang positibong ion na may elektronikong pagsasaayos na katulad ng pinakamalapit na inert gas na may mas mababang atomic number. Ang mga elemento tulad ng fluorine, chlorine, atbp., na lumalapit sa pagsasaayos ng mga inert na gas sa mga tuntunin ng bilang ng mga panlabas na electron, sa kabaligtaran, ay may posibilidad na makakuha ng mga electron at magparami ng elektronikong pagsasaayos na ito, na dumadaan sa katumbas na negatibong ion.

Ang mga panahon kasunod ng ikatlong yugto ng talahanayan ng D. I. Mendeleev ay mas mahaba. Gayunpaman, ang pana-panahong pag-uulit ng mga katangian ng mga elemento ay napanatili. Ito ay nagiging mas kumplikado, dahil sa pagtaas ng iba't ibang pisikal at kemikal na mga katangian ng mga elemento habang ang kanilang mga atomic na masa ay tumataas. Ang pagsasaalang-alang sa istraktura ng mga atomo ng mga unang panahon ay nagpapatunay na ang limitadong bilang ng mga lugar para sa mga electron sa bawat shell (pagbabawal ni Pauli) na nakapalibot sa nucleus ay ang dahilan para sa pana-panahong pag-uulit ng mga katangian ng mga elemento. Ang periodicity na ito ay isang mahusay na batas ng kalikasan, na natuklasan ni D. I. Mendeleev sa pagtatapos ng huling siglo, sa ating panahon ay naging isa sa mga pundasyon para sa pag-unlad ng hindi lamang kimika, kundi pati na rin sa pisika.

Ang mga halaga ng /j ay unti-unting tumataas sa pagtaas ng Z hanggang sa maabot ng Z ang halaga ng noble gas, at pagkatapos ay bumaba sa humigit-kumulang isang-ikaapat na halaga ng noble gas habang lumilipat ito sa susunod na elemento. Ang periodicity ng mga pagbabago sa isa pang ari-arian - ang density ng mga elemento sa solid state - ay ipinapakita sa fig. 5.13. Ang ganitong pana-panahong pag-uulit ng mga katangian ng mga elemento na may pagtaas ng serial number ay nagiging lalong maliwanag kung ang mga elemento ay nakaayos sa anyo ng isang talahanayan na tinatawag na periodic table at ang periodic system ng mga elemento. Marami na ang iminungkahi at ginagamit. iba't ibang anyo pana-panahong sistema.

Kasabay ng Newlands, papalapit si de Chancourtois sa pagtuklas ng pana-panahong batas sa France. Ngunit sa kaibahan sa sensual na musikal at tunog na imahe, na nagsilbi para sa Newlands bilang isang pagkakatulad sa regularidad ng mga elemento ng kemikal na bahagyang inihayag niya, ang French naturalist ay gumamit ng abstract geometric na imahe: inihambing niya ang pana-panahong pag-uulit ng mga katangian ng mga elemento, nakaayos ayon sa kanilang atomic weights, na may paikot-ikot na spiral line (vis tellurique) a ibabaw ng gilid silindro.

Ang ideya ng magnitude ng singil ng nucleus bilang ang pagtukoy ng pag-aari ng atom ay nabuo ang batayan ng modernong pagbabalangkas ng pana-panahong batas ng D. I. Mendeleev: ang mga katangian ng mga elemento ng kemikal, pati na rin ang mga anyo at katangian ng ang mga compound ng mga elementong ito, ay nasa pana-panahong pagdepende sa laki ng singil ng nuclei ng kanilang mga atomo. Ginawa nitong posible na ipaliwanag ang dahilan para sa pana-panahong pag-uulit ng mga katangian ng mga elemento, na binubuo sa pana-panahong pag-uulit ng istraktura ng mga elektronikong pagsasaayos ng mga atomo.

Pagkatapos lamang na linawin ang istraktura ng atom ay naging malinaw ang mga dahilan para sa pana-panahong pag-uulit ng mga katangian ng mga elemento.

Ayon sa periodic law ng D.I. Mendeleev, ang lahat ng mga katangian ng mga elemento na may pagtaas sa serial number sa periodic system ay hindi patuloy na nagbabago, ngunit pana-panahon, pagkatapos ng isang tiyak na bilang ng mga elemento, ay paulit-ulit. Ang dahilan para sa pana-panahong katangian ng pagbabago sa mga katangian ng mga elemento ay ang pana-panahong pag-uulit ng mga katulad na elektronikong pagsasaayos ng mga sublevel ng valence: sa tuwing inuulit ang anumang elektronikong pagsasaayos ng mga sublevel ng valence, halimbawa, ang pagsasaayos ng ns 2 np 2 ay isinasaalang-alang sa halimbawa 3.1.3. higit na inuulit ang mga nakaraang elemento ng isang katulad na istrukturang elektroniko.

Ang pinakamahalagang katangian ng kemikal ng anumang elemento ay ang kakayahan ng mga atomo nito na mag-abuloy o makakuha ng mga electron, na nagpapakilala, sa unang kaso, ang pagbabawas, sa pangalawa, ang aktibidad ng oxidizing ng elemento. Ang quantitative na katangian ng pagbabawas ng aktibidad ng isang elemento ay ang enerhiya (potensyal) ng ionization, habang ang oxidizing ay ang electron affinity.

Ang enerhiya ng ionization (potensyal) ay ang enerhiya na dapat gamitin upang tanggalin at alisin ang isang elektron mula sa isang atom 6 . Maliwanag, mas mababa ang enerhiya ng ionization. Ang mas malinaw ay ang kakayahan ng atom na mag-abuloy ng isang elektron at, dahil dito, mas mataas ang pagbabawas ng aktibidad ng elemento. Ang enerhiya ng ionization, tulad ng anumang pag-aari ng mga elemento, ay hindi nagbabago nang monotonically, ngunit pana-panahong may pagtaas sa serial number sa periodic system. Sa isang panahon, na may isang nakapirming bilang ng mga layer ng electron, ang enerhiya ng ionization ay tumataas kasama ng pagtaas sa serial number dahil sa pagtaas ng puwersa ng pagkahumaling ng mga panlabas na electron sa atomic nucleus dahil sa pagtaas ng nuclear charge. Kapag pumasa sa unang elemento ng susunod na panahon, ang isang matalim na pagbaba sa enerhiya ng ionization ay nangyayari - napakalakas na ang enerhiya ng ionization ay nagiging mas mababa kaysa sa enerhiya ng ionization ng nakaraang analogue sa subgroup. Ang dahilan para dito ay isang matalim na pagbaba sa puwersa ng pagkahumaling ng inalis na panlabas na elektron sa nucleus dahil sa isang makabuluhang pagtaas sa atomic radius dahil sa pagtaas ng bilang ng mga layer ng elektron sa panahon ng paglipat sa isang bagong panahon. Kaya, na may pagtaas sa serial number, sa panahon ng pagtaas ng enerhiya ng ionization 7 , at bumababa sa mga pangunahing subgroup. Kaya't ang mga elemento na may pinakamalaking aktibidad sa pagbabawas ay matatagpuan sa simula ng mga panahon at sa ibaba ng mga pangunahing subgroup.

Ang electron affinity ay ang enerhiya na inilabas kapag ang isang atom ay nakakabit sa isang elektron.. Kung mas malaki ang affinity para sa isang electron, mas malinaw ang kakayahan ng isang atom na ikabit ang isang electron at, dahil dito, mas mataas ang aktibidad ng oxidative ng elemento. Sa pagtaas ng serial number, sa isang panahon, ang electron affinity ay tumataas dahil sa pagtaas ng pagkahumaling ng mga electron ng panlabas na layer sa nucleus, at sa mga grupo ng mga elemento, ang pagbaba sa electron affinity ay nangyayari dahil sa pagbaba ng ang puwersa ng pagkahumaling ng mga panlabas na electron sa nucleus at dahil sa pagtaas ng atomic radius. Kaya, ang mga elemento na may pinakamataas na aktibidad ng oxidizing ay matatagpuan sa dulo ng mga panahon 8 at sa tuktok ng mga pangkat ng periodic system.

Ang isang pangkalahatang katangian ng mga katangian ng redox ng mga elemento ay Ang electronegativity ay kalahati ng kabuuan ng ionization energy at electron affinity. Batay sa mga pattern ng pagbabago sa enerhiya ng ionization at pagkakaugnay ng elektron sa mga panahon at grupo ng periodic system, madaling mahihinuha na sa mga panahon ay tumataas ang electronegativity mula kaliwa hanggang kanan, sa mga grupo ay bumababa ito mula sa itaas hanggang sa ibaba. Dahil dito, mas malaki ang electronegativity, mas malinaw ang aktibidad ng oxidative ng elemento at mas mahina ang aktibidad ng pagbabawas nito.

Halimbawa 3.2.1.Mga katangian ng paghahambing ng mga katangian ng redox ng mga elementoIA- atVA-mga pangkat ng ika-2 at ika-6 na yugto.

kasi sa mga panahon, ang enerhiya ng ionization, electron affinity at electronegativity ay tumataas mula kaliwa hanggang kanan, at sa mga grupo ay bumababa sila mula sa itaas hanggang sa ibaba, kabilang sa mga inihambing na elemento, ang nitrogen ay may pinakamataas na aktibidad sa pag-oxidizing, at ang francium ay ang pinakamalakas na ahente ng pagbabawas.

Ang mga elemento na ang mga atomo ay may kakayahang magpakita lamang ng pagbabawas ng mga katangian ay karaniwang tinatawag na metal (metal). Ang mga atomo ng mga di-metal na elemento (hindi metal) ay maaaring magpakita ng parehong pagbabawas ng mga katangian at pag-oxidizing ng mga katangian, ngunit ang mga katangian ng pag-oxidize ay higit na katangian ng mga ito.

Ang mga metal ay karaniwang mga elemento na may maliit na bilang ng mga panlabas na electron. Kasama sa mga metal ang lahat ng elemento ng side group, lanthanides at actinides, dahil ang bilang ng mga electron sa panlabas na layer ng mga atom ng mga elementong ito ay hindi lalampas sa 2. Ang mga elementong metal ay nakapaloob din sa mga pangunahing subgroup. Sa mga pangunahing subgroup ng 2nd period, ang Li at Be ay karaniwang mga metal. Sa ika-2 panahon, ang pagkawala ng mga katangian ng metal ay nangyayari kapag ang ikatlong elektron ay pumasok sa panlabas na layer ng elektron - sa panahon ng paglipat sa boron. Sa mga pangunahing subgroup ng pinagbabatayan na mga panahon, mayroong unti-unting paglilipat ng hangganan sa pagitan ng mga metal at non-metal sa pamamagitan ng isang posisyon sa kanan dahil sa pagtaas ng pagbabawas ng aktibidad ng mga elemento dahil sa pagtaas ng atomic radius. Kaya, sa ika-3 panahon, ang kondisyong hangganan na naghihiwalay sa mga metal at di-metal ay dumadaan na sa pagitan ng Al at Si, sa ika-4 na panahon ang unang tipikal na non-metal ay arsenic, atbp.

"Ang mga katangian ng mga elemento, at samakatuwid ang simple at kumplikadong mga katawan (mga sangkap) na nabuo sa kanila, ay nakatayo sa isang pana-panahong pag-asa sa kanilang atomic na timbang."

Makabagong salita:

"Ang mga katangian ng mga elemento ng kemikal (i.e., ang mga katangian at anyo ng mga compound na kanilang nabuo) ay nasa pana-panahong pagdepende sa singil ng nucleus ng mga atomo ng mga elemento ng kemikal."

Ang pisikal na kahulugan ng chemical periodicity

Ang mga pana-panahong pagbabago sa mga katangian ng mga elemento ng kemikal ay dahil sa tamang pag-uulit ng elektronikong pagsasaayos ng panlabas na antas ng enerhiya (valence electron) ng kanilang mga atomo na may pagtaas sa nuclear charge.

Graphic na larawan ang pana-panahong batas ay periodic table. Naglalaman ito ng 7 yugto at 8 pangkat.

Panahon - pahalang na mga hilera ng mga elemento na may parehong maximum na halaga ng pangunahing quantum number ng valence electron.

Ang numero ng panahon ay tumutukoy sa bilang ng mga antas ng enerhiya sa atom ng isang elemento.

Ang mga yugto ay maaaring binubuo ng 2 (una), 8 (pangalawa at pangatlo), 18 (ikaapat at ikalima), o 32 (ikaanim) na elemento, depende sa bilang ng mga electron sa panlabas na antas ng enerhiya. Ang huling, ikapitong yugto ay hindi kumpleto.

Ang lahat ng mga panahon (maliban sa una) ay nagsisimula sa isang alkali na metal ( s- elemento) at nagtatapos sa isang marangal na gas ( ns 2 np 6 ).

Ang mga katangian ng metal ay isinasaalang-alang bilang ang kakayahan ng mga atom ng elemento na madaling magbigay ng mga electron, habang ang mga hindi metal na katangian ay itinuturing na tumatanggap ng mga electron dahil sa pagkahilig ng mga atomo na makakuha ng isang matatag na pagsasaayos na may mga punong sublevel. Pagpuno sa panlabas s- ang sublevel ay nagpapahiwatig ng mga katangian ng metal ng atom, at ang pagbuo ng panlabas p- sublevel - sa mga di-metal na katangian. Ang pagtaas sa bilang ng mga electron sa pamamagitan ng p- sublevel (mula 1 hanggang 5) ay nagpapahusay sa mga di-metal na katangian ng atom. Mga atomo na may ganap na nabuo, energetically stable na pagsasaayos ng panlabas na layer ng elektron ( ns 2 np 6 ) chemically inert.

Sa mahabang panahon, ang paglipat ng mga katangian mula sa aktibong metal patungo sa marangal na gas ay nangyayari nang mas maayos kaysa sa mga maikling panahon, dahil ang pagbuo ng isang panloob n - 1) d - sublevel habang pinapanatili ang panlabas ns 2 - layer. Ang malalaking tuldok ay binubuo ng pantay at kakaibang mga hilera.

Para sa mga elemento ng pantay na mga hilera sa panlabas na layer ns 2 - ang mga electron, samakatuwid, ang mga katangian ng metal ay nangingibabaw at ang kanilang pagpapahina sa pagtaas ng nuclear charge ay maliit; sa mga kakaibang hanay ay nabuo np- sublevel, na nagpapaliwanag ng makabuluhang pagpapahina ng mga katangian ng metal.

Mga grupo - patayong mga haligi ng mga elemento na may parehong bilang ng mga valence electron, katumbas ng numero ng pangkat. Mayroong pangunahing at pangalawang subgroup.

Ang mga pangunahing subgroup ay binubuo ng mga elemento ng maliliit at malalaking panahon, ang mga valence electron na matatagpuan sa panlabas ns - at np - mga sublevel.

Ang mga pangalawang subgroup ay binubuo ng mga elemento ng malalaking panahon lamang. Ang kanilang mga valence electron ay nasa panlabas ns- sublevel at panloob ( n - 1) d - sublevel (o (n - 2) f - sublevel).

Depende sa kung aling sublevel ( s-, p-, d- o f-) na puno ng valence electron, ang mga elemento ng periodic system ay nahahati sa: s- mga elemento (mga elemento ng pangunahing subgroup I at II na grupo), p - mga elemento (mga elemento ng pangunahing subgroup III - VII pangkat), d - mga elemento (mga elemento ng pangalawang subgroup), f- mga elemento (lanthanides, actinides).

Sa pangunahing mga subgroup, mula sa itaas hanggang sa ibaba, ang mga katangian ng metal ay pinahusay, habang ang mga katangian ng hindi metal ay humina. Ang mga elemento ng pangunahin at pangalawang grupo ay malaki ang pagkakaiba sa mga katangian.

Ang numero ng pangkat ay nagpapahiwatig ng pinakamataas na valency ng elemento (maliban O , F , mga elemento ng subgroup na tanso at ang ikawalong grupo).

Karaniwan sa mga elemento ng pangunahing at pangalawang subgroup ay ang mga formula ng mas mataas na mga oxide (at ang kanilang mga hydrates). Para sa mas mataas na mga oxide at ang kanilang mga elemento ay nag-hydrate I-III pangkat (maliban sa boron) ang mga pangunahing katangian ay nangingibabaw, na may IV hanggang VIII - acidic.